*oké, talán nem.
bár nem olyan népszerű, mint a” polar vortex”, az óceáni Kelvin-hullámok 2014 elején (itt, itt, itt) betörtek a médiajelentésekbe, amikor egy igazán erős hullám kelet felé haladt a trópusi Csendes-óceánon. Ebben a bejegyzésben egy kicsit részletesebben foglalkozunk azzal, hogy mik ezek a hullámok, és miért fontosak az ENSO előrejelzésében. És ha a Kelvin-hullámok valaha is olyan népszerűek lesznek, mint a sarki örvény, biztosak vagyunk benne, hogy olvasóink képesek lesznek leírni őket úgy, hogy ne keltsenek nagy sóhajt a tudósok részéről.
nem minden hullám görbül meg és zuhan össze
a hullámok, amelyeket a legtöbben ismerünk, azok a hullámok a tengerparton—a hullámok, amelyek végtelenül göndörödnek és lezuhannak a parton. De az óceánban és az atmoszférában is vannak úgynevezett “bolygóhullámok”—óriási méretű hullámok. A Kelvin hullámok egyfajta bolygóhullámok.
a tengerparton látható hullámokkal ellentétben a Kelvin-hullámok nem görbülnek át, majd összeomlanak. Inkább olyanok, mint a fürdőkád hullámai, amelyek lassan lecsúsznak. Nem törnek el, de még mindig vannak széles csúcsaik és völgyeik, amelyek megváltoztatják a víz mélységét (az óceán megfelelője a “tenger felszínének magassága”).
az ENSO szempontjából releváns Kelvin-hullámok csak kelet felé és az Egyenlítő mentén mozognak (1). Mint minden bolygóhullám, az egyenlítői Kelvin-hullám földrajzi kiterjedése is hatalmas,gyakran a Csendes-óceán nagy részén (több ezer mérföld) húzódik.
az Egyenlítői Kelvin-hullámoknak két fázisa van, amelyek nagyon különböző változásokhoz vezethetnek a felszín alatti és a tenger felszíni hőmérsékletében (ssts) a Csendes-óceán keleti részén:
a) Downwelling fázis: általában a szél keletről nyugatra fúj a trópusi Csendes-óceánon, amely meleg vizet halmoz fel a Csendes-óceán nyugati részén. Ezeknek a szeleknek a gyengülése elindítja a víz felszíni rétegét kelet felé. A vastag meleg réteg kelet felé süllyed, lefelé nyomva a termoklint, ahogy megy, így ezt “downwelling” hullámnak nevezzük. A termoklin a határ a melegebb, felszínközeli vegyes réteg és a hidegebb mélyebb víz között (4). Ennek a lefelé irányuló nyomásnak köszönhetően, amikor a hullám kelet felé halad, a hidegebb, mélyebb víz nehezebben befolyásolja a felszínt, így a felszínközeli hőmérséklet gyakran meghaladja az átlagot. Ez gyakran (nem mindig) felmelegíti a felszíni hőmérsékletet, és el ni (5) – re ülteti a magokat.
(B) Upwelling fázis: miután a hullám downwelling része elhalad, néha látunk egy visszapattanást vagy upwellinget, ahol egykor downwelling volt (6). Itt a hidegebb víz a mélységbenés a termoklin közelebb kerül a felszínhez. Gyakran az átlag alatti hőmérsékletet látjuk a felszín közelében vagy a felszínen.
az alábbi ábrán mind a downwelling, mind a upwelling fázis látható, amely az óceán felső 300 méterének átlaghőmérsékletét mutatja az Egyenlítő mentén (7). Ha a meleg felső réteg vastag, ez az átlaghőmérséklet melegebb, így ez a fajta diagram kényelmes. Miután elkezdődött, a Kelvin-hullám 2-3 hónapot vesz igénybe, hogy áthaladjon a trópusi Csendes-óceánon, ami némi átfutási időt ad nekünk egy lehetséges El ni-Esemény előrejelzésére. Láttunk egy nagy downwelling Kelvin hullám március/április 2014 (Lásd még ezt a cikket), de aztán láttuk egy upwelling fázis megy keresztül június/július, amely segített visszafordítani és hűvös hőmérséklet a Csendes-óceán keleti részén. A felszín alatti hőmérséklet-változások nem mindig tökéletesen egyenlőek és ellentétesek. Csak azért, mert van egy erős downwelling fázis, nem jelenti azt, hogy lesz egy erős upwelling fázis (6).
Egyenlítői felszín alatti hőmérsékleti anomáliák (átlagosan 0-300 méter mélységből) a Csendes-óceánon átívelő minden hosszúságra vonatkozóan (lásd x tengely). Az idő az y tengelyen 2014.január közepétől (felső él) 2015. január közepéig (alsó él) jelenik meg. A piros árnyékolás azt mutatja, hogy a hőmérséklet hol volt az átlag felett, a kék árnyékolás pedig azt, ahol az átlag alatt volt. Az adatok az NCEP globális óceáni adat-asszimilációs rendszeréből (GODAS) származnak, az 1981-2010 közötti átlaghoz viszonyítva meghatározott anomáliákkal. Az ábra a NOAA Climate Prediction Center-től származik.
2014 decemberében és 2015 januárjában egy gyenge emelkedő Kelvin hullám haladt át a trópusi Csendes-óceánon (fehér árnyékolás), ami a felszín alatti trópusi Csendes-óceán lehűlését eredményezte. Ez lesz az utolsó szög a koporsóban az El ni Annacno számára 2014-15 telén? Lehetséges, ezért maradjon velünk a jövőbeni ENSO frissítésekkel. A továbbiakban továbbra is figyelemmel kell kísérnünk a Csendes-óceánt a jövőbeni csökkenő Kelvin-hullámok miatt, amelyek növelhetik az El ni-ok kialakulásának kockázatát az 2015-ban (lásd a legújabb NCEP CFSv2 futást).
— Köszönjük a William Kessler, a NOAA Pacific Marine Environmental Laboratory (PMEL) áttekintését és szerkesztését. Nézd meg a hasznos és szórakoztató ENSO GYIK.
lábjegyzetek:
(1) Ezen a ponton kíváncsi olvasóink feltehetik maguknak a kérdést, mi történik, miután ez a hullám eléri Dél-Amerika partját? Nos, visszapattanhatnak (kissé az egyenlítőtől), mint nyugat felé mozgó Rossby hullám. Ezenkívül van egy második típusú Kelvin-hullám az óceánban, amely nem annyira közvetlenül alkalmazható az ENSO előrejelzésére, amelyet parti Kelvin-hullámnak hívnak, amely a parttól jobbra halad az északi féltekén.
(2) a bolygómérlegeken különböző erők dominálnak, így a hullámoknak ezeket a különböző osztályait találjuk. Azonban, mint minden hullám, a bolygóhullámok akkor kezdődnek, amikor a folyadék felületét valamilyen módon megzavarják.
(3) a légköri Kelvin-hullámot gyakran Konvektíven kapcsolt Kelvin-hullámként (Cckw) mutatják be, és lényegében hasonló a légköri Madden Julian-oszcillációhoz (MJO), kivéve, hogy gyorsabban mozognak kelet felé, és rövidebb hullámhosszúak (Kiladis et al., 2009).
(4) a termoklint gyakran a felszín alatti hőmérsékletek határozzák meg 20-nál 6CC.a 20cc réteg körül az óceán hőmérséklete gyorsan változik (erős hőmérsékleti gradiens). A termoklin átlagosan a Csendes-óceán nyugati részén található mélyebb mélységben, a Csendes-óceán keleti részén pedig közelebb van a felszínhez.
(5) a lemenő Kelvin-hullám megjelenése nem jelenti automatikusan azt, hogy egy El ni évközi esemény jön. A felszín alatti hőmérsékletek meglehetősen melegek lehetnek, de nem feltétlenül jelennek meg az óceán felszínén 1:1 arányban. Ez azért van, mert” könnyebb ” nagy anomáliákat elérni a termoklin közelében (a nagy hőmérsékleti gradiens nagy anomáliákhoz vezethet), és nem feltétlenül közvetlenül a felszínen. Azonban a leereszkedő Kelvin-hullámok egy lehetséges El ni-Inconpo egyik jele, ezért fontos, hogy a felszín mellett az óceán felszínét is megfigyeljük.
(6) nem kell visszapattanó felfelé irányuló hullámnak lennie. A hullámok teljes mértékben tükrözik a szél kényszerítését: ha a szél nyugati marad, akkor nem lesz visszapattanás. De előfordul, hogy jellemzően a nyugati szélerőműveket (például mondjuk az MJO-ból) keleti rendellenességek követik. Ez a folyamat teljesen kívül esik az óceánon— végső soron az óceán reagál a tartós szélerőművekre.
(7) Az 1.ábrát Hovmoller diagramnak nevezik, amely megfélemlítő név, de ez egy jó módszer az információk bemutatására. A vörös árnyékolás azt mutatja, hogy a felszín alatti hőmérséklet (az óceán felszínétől a felszín alatt 300 méterig) meghaladja az átlagot. A Blues megmutatja, hol vannak az átlag alatt. Az a szép ebben a diagramban, hogy láthatjuk ezeknek a hullámoknak az evolúcióját és mozgását az idő múlásával. A hőmérsékleti anomáliák bal felső – jobb alsó dőlése kelet felé történő mozgást jelez, ami az óceáni Kelvin-hullám jele. Ezzel szemben nem látja ezt a mozgást, amikor egy olyan ábrát vizsgál, amely egyszerűen bemutatja a felszín alatti óceán hőmérsékletét egy időpontban (mint például az 13 január 2015 esetében). A Hovmoller diagramban az egyik tengelynek (általában a függőleges/y tengelynek) időnek kell lennie.
mélység-hosszúsági szakasz az egyenlítői Csendes-óceán felső-óceán (0-300m) hőmérséklet anomáliák középpontjában a pentad január 13, 2015. Az anomáliák átlaga 5S-5N között van, és az 1981-2010-es bázisidőszak pentad átlagától való eltéréseken alapulnak.
