*Ok, forse no.
Sebbene non sia così popolare come “polar vortex”, le onde oceaniche Kelvin hanno fatto irruzione nei resoconti dei media all’inizio del 2014 (qui, qui, qui) quando un’onda molto forte ha viaggiato verso est attraverso l’Oceano Pacifico tropicale. In questo post, andremo in un po ‘ più in dettaglio su ciò che queste onde sono e perché sono importanti nella previsione EN. E se le onde Kelvin mai ottenere così popolare come il vortice polare un giorno, siamo fiduciosi che i nostri lettori saranno in grado di descriverli in un modo che non genera un sospiro pesante da parte degli scienziati.
Non tutte le onde si arricciano e si schiantano
Le onde con cui la maggior parte di noi ha familiarità sono le onde sulla spiaggia—onde che si arricciano e si schiantano all’infinito sulla riva. Ma l’oceano e l’atmosfera hanno anche quelle che vengono chiamate “onde planetarie”—onde di immensa portata. Le onde Kelvin sono una specie di onda planetaria.
A differenza delle onde che si vedono in spiaggia, le onde Kelvin non si arricciano e poi si schiantano. Sono più come le onde nella vostra vasca da bagno, che lentamente slosh intorno. Non si rompono, ma hanno ancora ampi picchi e valli che cambiano la profondità dell’acqua (l’equivalente oceanico è “altezza della superficie del mare”).
Le onde Kelvin rilevanti per EN si muovono solo verso est e lungo l’equatore (1). Come tutte le onde planetarie, l’estensione geografica di un’onda Kelvin equatoriale è enorme, spesso si estende su gran parte dell’Oceano Pacifico (migliaia di miglia).
Le onde Kelvin equatoriali hanno due fasi, che possono portare a cambiamenti molto diversi nella temperatura del sottosuolo e della superficie del mare (SSTs) nel Pacifico tropicale orientale:
(A) Fase di downwelling: normalmente, i venti soffiano da est a ovest attraverso il Pacifico tropicale, che accumula acqua calda nel Pacifico occidentale. Un indebolimento di questi venti inizia lo strato superficiale dell’acqua a cascata verso est. Lo spesso strato caldo si inclina verso est, spingendo verso il basso il termoclino mentre va, quindi chiamiamo questa onda “downwelling”. Il termoclino è il confine tra lo strato misto più caldo e vicino alla superficie e l’acqua più fredda e profonda (4). A causa di questa spinta verso il basso mentre l’onda viaggia verso est, è più difficile per l’acqua più fredda e più profonda influenzare la superficie, quindi le temperature vicine alla superficie sono spesso superiori alla media. Questo spesso (non sempre) riscalda le temperature superficiali e pianta i semi per un El Niño (5).
(B) Fase di upwelling: Dopo che la parte di downwelling dell’onda passa, a volte vediamo un rimbalzo o upwelling dove c’era una volta downwelling (6). Qui, l’acqua più fredda in profondità si gonfia e il termoclino si avvicina alla superficie. Spesso vedremo temperature al di sotto della media vicino o in superficie.
Puoi vedere sia le fasi di downwelling che di upwelling in questo diagramma qui sotto, che mostra la temperatura media dei 300 metri superiori dell’oceano lungo l’equatore (7). Quando lo strato superiore caldo è spesso, questa temperatura media è più calda, quindi questo tipo di diagramma è conveniente. Dopo aver iniziato, un’onda Kelvin impiega 2-3 mesi per attraversare il Pacifico tropicale, il che ci dà un po ‘ di tempo per anticipare un possibile evento El Niño. Abbiamo visto una grande onda Kelvin downwelling in marzo/aprile 2014 (vedi anche questo articolo), ma poi abbiamo visto una fase di upwelling passare attraverso in giugno/luglio, che ha contribuito a invertire e raffreddare le temperature nel Pacifico orientale. Le variazioni di temperatura del sottosuolo non sono sempre perfettamente uguali e opposte. Solo perché c’è una forte fase di downwelling non significa che ci sarà una forte fase di upwelling (6).
Anomalie della temperatura equatoriale sub-superficiale (in media da 0 a 300 metri di profondità) mostrate per ogni longitudine attraverso l’Oceano Pacifico (vedi asse x). L’ora viene visualizzata sull’asse y da metà gennaio 2014 (bordo superiore) a metà gennaio 2015 (bordo inferiore). L’ombreggiatura rossa mostra dove le temperature erano sopra la media e l’ombreggiatura blu mostra dove erano sotto la media. I dati provengono dal sistema di assimilazione globale dei dati oceanici (GODAS) NCEP con anomalie definite rispetto alla media del periodo 1981-2010. La cifra proviene dal Centro di previsione del clima NOAA.
Durante dicembre 2014 e gennaio 2015, abbiamo visto una debole onda Kelvin upwelling muoversi attraverso il Pacifico tropicale (ombreggiatura bianca), che ha provocato il raffreddamento dell’oceano Pacifico tropicale sotterraneo. Questo sarà l’ultimo chiodo nella bara per El Niño nell’inverno 2014-15? È possibile, quindi rimanete sintonizzati sui futuri aggiornamenti EN. Andando avanti, dobbiamo ancora continuare a monitorare il Pacifico per future onde Kelvin downwelling che potrebbero aumentare il rischio di formazione di El Niño nel 2015 (vedi l’ultima corsa NCEP CFSv2).
Thanks Grazie per la revisione e le modifiche da William Kessler, NOAA Pacific Marine Environmental Laboratory (PMEL). Scopri le sue utili e divertenti domande frequenti EN.
Note in calce:
(1) A questo punto, i nostri lettori più curiosi potrebbero chiedersi, cosa succede dopo questa ondata colpisce la costa del Sud America? Bene, possono rimbalzare (leggermente fuori dall’equatore) come un’onda di Rossby in movimento verso ovest. Inoltre, c’è un secondo tipo di onda Kelvin nell’oceano che non è direttamente applicabile alla previsione EN, che è chiamata onda Kelvin costiera che viaggia con la costa alla sua destra nell’emisfero settentrionale.
(2) Alle scale planetarie dominano forze diverse, e così troviamo queste diverse classi di onde. Tuttavia, come ogni onda, le onde planetarie iniziano quando la superficie di un fluido viene disturbata in qualche modo.
(3) L’onda Kelvin atmosferica è spesso presentata come onda Kelvin convettivamente accoppiata (CCKW) ed è essenzialmente simile all’oscillazione atmosferica Madden Julian (MJO) tranne che si muovono più velocemente verso est e si estendono su lunghezze d’onda più corte (Kiladis et al., 2009).
(4) Il termoclino è spesso definito dalle temperature del sottosuolo a 20°C. Intorno allo strato di 20°C, le temperature oceaniche cambiano rapidamente (un forte gradiente di temperatura). In media, il termoclino si trova a una profondità più profonda nel Pacifico occidentale ed è più vicino alla superficie nel Pacifico orientale.
(5) La comparsa di un’onda Kelvin downwelling non significa automaticamente un evento El Niño sta arrivando. Le temperature sub-superficiali possono diventare piuttosto calde, ma non si manifestano necessariamente sulla superficie dell’oceano in modo 1:1. Questo perché è “più facile” ottenere grandi anomalie vicino al termoclino (un grande gradiente di temperatura può portare a grandi anomalie) e non necessariamente proprio in superficie. Tuttavia, le onde Kelvin downwelling sono un segno di un possibile El Niño e sono il motivo per cui è importante monitorare sotto la superficie dell’oceano oltre alla superficie.
(6) Non deve esserci un’onda di risalita di rimbalzo. Le onde riflettono interamente la forzatura del vento: se i venti rimangono occidentali, non ci sarà alcun rimbalzo. Ma succede che tipicamente la forzatura del vento da ovest (ad esempio dal MJO) è seguita da anomalie orientali. Questo processo è completamente esterno all’oceano— in definitiva, l’oceano risponderà alla forza del vento sostenuta.
(7) Figura 1 è indicato come un diagramma di Hovmoller, che è un nome intimidatorio, ma è un bel modo per presentare le informazioni. L’ombreggiatura rossa mostra dove le temperature del sottosuolo (dalla superficie dell’oceano a 300 metri sotto la superficie) sono sopra la media. Blues mostrano dove sono sotto la media. La cosa bella di questo diagramma è che puoi vedere l’evoluzione e il movimento di queste onde nel tempo. L’inclinazione in alto a sinistra e in basso a destra delle anomalie di temperatura indica un movimento verso est che è un segno di un’onda Kelvin oceanica. Al contrario, non è possibile vedere questo movimento quando si esamina una figura che mostra semplicemente le temperature oceaniche del sottosuolo in un punto nel tempo (come quello sotto che è per 13 gennaio 2015). In un diagramma di Hovmoller, uno degli assi (di solito l’asse verticale/y) deve essere il tempo.
Sezione di profondità-longitudine del Pacifico equatoriale upper-ocean (0-300m) anomalie di temperatura centrate sul pentad del 13 gennaio 2015. Le anomalie sono in media tra 5S-5N e si basano sulle partenze dal periodo di base 1981-2010 pentad means.
