*dobře, možná ne.
i když to není tak populární jako „polární vír“, oceánské Kelvinské vlny pronikly do mediálních zpráv na začátku roku 2014 (zde, zde, zde), když opravdu silná vlna cestovala na východ přes tropický Tichý oceán. V tomto příspěvku, půjdeme do trochu podrobněji o tom, co tyto vlny jsou a proč jsou důležité v Enso predikce. A pokud se Kelvinovy vlny někdy stanou tak populární jako polární vír, jsme přesvědčeni, že je naši čtenáři budou schopni popsat způsobem, který nevyvolává těžký povzdech od vědců.
ne všechny vlny se stočí a havarují
vlny, které většina z nás zná, jsou vlny na pláži—vlny, které se nekonečně stočí a narazí na břeh. Ale oceán a atmosféra mají také to, co se nazývá “ planetární vlny— – vlny obrovského měřítka. Kelvinovy vlny jsou druh planetární vlny.
na rozdíl od vln, které vidíte na pláži, se Kelvinské vlny nekroutí a pak se zhroutí. Jsou spíš jako vlny ve vaší vaně, které se pomalu pohybují kolem. Nerozbijí se, ale stále mají široké vrcholy a údolí, která mění hloubku vody(ekvivalent oceánu je „výška mořského povrchu“).
Kelvinovy vlny, které jsou relevantní pro ENSO, se pohybují pouze na východ a podél rovníku (1). Stejně jako všechny planetární vlny je geografický rozsah rovníkové Kelvinovy vlny obrovský, často se táhne přes velkou část Tichého oceánu (tisíce mil).
Rovníkové Kelvinovy vlny mají dvě fáze, které mohou vést k velmi odlišným změnám v podpovrchové a povrchové teplotě moře (SSTs) ve východním tropickém Pacifiku:
(a) sestupná fáze: obvykle vítr fouká z východu na západ přes tropický Pacifik, který hromadí teplou vodu v západním Pacifiku. Oslabení těchto větrů zahajuje povrchovou vrstvu vody kaskádovitě na východ. Silná teplá vrstva se svažuje na východ, tlačí dolů termoklin, jak to jde, tak tomu říkáme“ downwelling “ vlna. Termoklin je hranice mezi teplejší, téměř povrchovou smíšenou vrstvou a chladnější hlubší vodou (4). Kvůli tomuto tlaku dolů, když vlna cestuje na východ, je pro chladnější těžší, hlubší voda ovlivňuje povrch, takže teploty blízko povrchu jsou často nadprůměrné. To často (ne vždy) zahřeje povrchové teploty a zasadí semena na El Niño (5).
(B) Upwelling fáze: poté, co downwelling část vlny prochází, někdy vidíme rebound nebo upwelling tam, kde byl kdysi downwelling (6). Zde je chladnější voda v hloubce upwells a termoklin se blíží k povrchu. Často uvidíme Podprůměrné teploty v blízkosti nebo na povrchu.
můžete vidět jak downwelling a upwelling fáze v tomto diagramu níže, který ukazuje průměrnou teplotu horní 300m oceánu podél rovníku (7). Když je teplá horní vrstva tlustá, tato průměrná teplota je teplejší, takže tento druh diagramu je vhodný. Poté, co začne, Kelvinova vlna trvá 2-3 měsíce, než překročí tropický Pacifik, což nám dává určitý čas na předvídání možné události El Niño. V březnu/dubnu 2014 jsme viděli velkou vlnu Kelvina (viz také tento článek), ale pak jsme viděli fázi vzestupu, která prošla v červnu/červenci, což pomohlo zvrátit a ochladit teploty ve východním Pacifiku. Změny podpovrchové teploty nejsou vždy dokonale stejné a opačné. To, že existuje silná fáze sestupu, neznamená, že bude silná fáze vzestupu (6).
anomálie Rovníkové podpovrchové teploty (v průměru od hloubky 0-300 metrů) zobrazené pro každou délku v Tichém oceánu (viz osa x). Čas je zobrazen na ose y od poloviny ledna 2014 (horní hrana) do poloviny ledna 2015 (spodní hrana). Červené stínování ukazuje, kde byly teploty nadprůměrné, a modré stínování ukazuje, kde byly Podprůměrné. Data pocházejí z NCEP Global Ocean Data Asimilation System (GODAS) s anomáliemi definovanými s ohledem na průměr za období 1981-2010. Obrázek je z NOAA Climate Prediction Center.
během prosince 2014 a ledna 2015 jsme viděli slabý vzestup Kelvinovy vlny přes tropický Pacifik (bílé stínování), což mělo za následek ochlazení podpovrchového tropického Tichého oceánu. Bude to poslední hřebík do rakve pro El Niño v zimě 2014-15? Je to možné, takže zůstaňte naladěni na budoucí aktualizace ENSO. Do budoucna musíme i nadále sledovat Pacifik kvůli budoucím klesajícím kelvinovým vlnám, které mohou zvýšit riziko vzniku El Niño v roce 2015(viz nejnovější běh NCEP CFSv2).
– děkujeme za recenzi a úpravy od Williama Kesslera, NOAA Pacific Marine Environmental Laboratory (PMEL). Podívejte se na jeho užitečné a zábavné Časté dotazy ENSO.
poznámky pod čarou:
(1) v tomto bodě, naši zvídavější čtenáři by si mohli položit otázku, co se stane poté, co tato vlna zasáhne pobřeží Jižní Ameriky? No, mohou se odrazit (mírně od rovníku) jako západ pohybující se Rossbyho vlna. Také existuje druhý typ Kelvinovy vlny v oceánu, který není tak přímo použitelný pro predikci ENSO, která se nazývá pobřežní kelvinova vlna, která cestuje s pobřežím napravo na severní polokouli.
(2) v planetárních měřítcích dominují různé síly, a tak najdeme tyto různé třídy vln. Nicméně, jako každá vlna, planetární vlny začínají, když je povrch tekutiny nějak narušen.
(3) atmosférická Kelvinová vlna je často prezentována jako Konvektivně vázaná Kelvinová vlna (CCKW) a je v podstatě podobná atmosférické Madden Julian oscilace (MJO), s výjimkou toho, že se pohybují rychleji na východ a pokrývají kratší vlnové délky (Kiladis et al., 2009).
(4) termoklin je často definován podpovrchovými teplotami při 20°C. kolem vrstvy 20°C se teploty oceánu rychle mění (silný teplotní gradient). V průměru se termoklin nachází v hlubší hloubce v západním Pacifiku a je blíže k povrchu ve východním Pacifiku.
(5) výskyt klesající Kelvinovy vlny automaticky neznamená, že přichází událost El Niño. Podpovrchové teploty se mohou docela zahřát, ale nemusí se nutně projevovat na hladině oceánu způsobem 1:1. Je to proto, že je“ snazší “ dosáhnout velkých anomálií v blízkosti termoklinu (velký teplotní gradient může vést k velkým anomáliím) a ne nutně přímo na povrchu. Klesající Kelvinské vlny jsou však jedním znakem možného El Niño a proto je důležité kromě povrchu sledovat i pod hladinou oceánu.
(6) nemusí docházet k odrazové vlně. Vlny zcela odrážejí sílu větru: pokud vítr zůstane západní, nedojde k odskočení. Stává se však, že typicky západní vítr (např. řekněme z MJO) je následován východními anomáliemi. Tento proces je zcela mimo oceán-nakonec bude oceán reagovat na trvalé nucení větru.
(7) Obrázek 1 je označován jako Hovmollerův diagram, což je zastrašující název, ale je to pěkný způsob, jak prezentovat informace. Červené stínování ukazuje, kde jsou podpovrchové teploty (od povrchu oceánu až po 300 metrů pod povrchem) nadprůměrné. Blues vám ukáže, kde jsou podprůměrné. Pěkná věc na tomto diagramu je, že můžete vidět vývoj a pohyb těchto vln v průběhu času. Horní levý až dolní pravý sklon teplotních anomálií naznačuje pohyb na východ, což je známkou oceánské Kelvinovy vlny. Naproti tomu tento pohyb nemůžete vidět, když prozkoumáte obrázek, který jednoduše ukazuje podpovrchové teploty oceánu v jednom okamžiku (jako ten níže, který je pro 13 leden 2015). V Hovmoller diagramu, jedna z OS (obvykle vertikální / osa y) musí být čas.
hloubka-délka úseku rovníkového Tichého oceánu (0-300m) teplotní anomálie soustředěné na pentad ze dne 13. ledna 2015. Anomálie jsou zprůměrovány mezi 5S-5N a jsou založeny na odchodech ze základního období 1981-2010 Pentad prostředky.
