海洋ケルビン波:次の極渦*

*そうじゃないかもしれない

「極渦」ほど人気はありませんが、海洋ケルビン波は、本当に強い波が熱帯太平洋を東に移動した2014年初頭(here、here、here)にメディアの報道に侵入しました。 この記事では、これらの波が何であるか、そしてなぜそれらがENSO予測において重要であるのかについてもう少し詳しく説明します。 そして、ケルビン波がいつか極渦のように人気を得れば、読者は科学者から重いため息を出さない方法でそれらを記述できると確信しています。

すべての波がカールしてクラッシュするわけではありません

私たちのほとんどが精通している波は、ビーチでの波です—無限にカールして海岸でクラッシュする波。 しかし、海と大気には、”惑星の波”と呼ばれるもの、すなわち巨大な規模の波もあります。 ケルビン波は一種の惑星波です。

あなたがビーチで見る波とは異なり、ケルビン波はカールしてからクラッシュしません。 彼らはあなたの浴槽の中の波のようなもので、ゆっくりと周りを波打つ。 彼らは壊れませんが、彼らはまだ水の深さを変える広い山と谷を持っています(海洋に相当するものは「海面の高さ」です)。

ENSOに関連するケルビン波は、赤道に沿って東に移動するだけです(1)。 すべての惑星の波と同様に、赤道ケルビン波の地理的範囲は巨大であり、しばしば太平洋の大部分(数千マイル)に広がっています。

赤道ケルビン波には2つの相があり、東部の熱帯太平洋の地下温度と海面温度(Sst)に非常に異なる変化をもたらす可能性があります。

(A)下降相:通常、風は熱帯太平洋を横切って東から西に吹き、西太平洋に暖かい水を積み上げる。 これらの風の弱化は、水の表面層が東にカスケードを開始します。 厚い暖かい層は東に波浪し、それが進むにつれて水温躍層を押し下げて、それゆえに私達はこれを”下降する”波と呼んでいます。 水温躍層は、より暖かい、表面の近くの混合層とより冷たいより深い水(4)との境界である。 波が東に進むにつれてこの下向きのプッシュのために、より寒くて深い水が表面に影響を与えるのが難しく、表面付近の温度はしばしば平均を上 これは、多くの場合、(常にではない)表面温度を温め、エルニーニョ(のための種を植えます5)。

(B)上昇期:波の下降部分が過ぎた後、一度下降があったところでリバウンドまたは上昇が見られることがあります(6)。 ここでは、深さの冷たい水が湧き上がり、水温躍層が表面に近づく。 私たちはしばしば、表面の近くまたは表面の平均気温を下回ることがあります。

下の図では、赤道上の海の上部300mの平均気温を示す下降と上昇の両方の段階を見ることができます(7)。 暖かい上層が厚い場合、この平均温度は暖かいので、この種の図が便利です。 それが始まった後、ケルビン波は熱帯太平洋を横断するのに2-3ヶ月かかります、それは私達に可能性のあるエルニーニョ現象を予想するためにいく 私たちは2014年3月/4月に大きな下降ケルビン波を見ましたが(この記事も参照)、6月/7月に上昇期が通過し、東太平洋の気温を逆転させて冷やすのを助けま 表面下の温度変化は必ずしも完全に等しく、反対ではありません。 強い下降相があるからといって、強い上昇相(6)が存在することを意味するものではありません。

赤道直下の表面温度異常

太平洋を横断する各経度のために示されている赤道表面下の温度異常(0-300メートルの深さから平均)(x軸を参照)。 時刻は、2014年1月中旬(上端)から2015年1月中旬(下端)までのy軸に表示されます。 赤の陰影は温度が平均を上回っていた場所を示し、青の陰影は平均を下回っていた場所を示します。 データはNCEP Global Ocean Data Assimilation System(GODAS)からのもので、1981年から2010年の平均に関して異常が定義されています。 図はNOAA気候予測センターからのものです。

12月の2014と1月の2015の間に、我々は弱い上昇ケルビン波が熱帯太平洋を横切って移動するのを見ました(白い陰影)、それは表面下の熱帯太平洋の冷却を結 これは2014-15年の冬のエルニーニョの棺の最後の釘になりますか? それは可能ですので、将来のENSOのアップデートにお楽しみに。 今後も、2015年にエルニーニョが形成されるリスクを高める可能性のある将来の下降ケルビン波の太平洋を引き続き監視する必要があります(最新のNCEP Cfsv2

–ウィリアム-ケスラー、NOAA太平洋海洋環境研究所(PMEL)からのレビューと編集に感謝します。 彼の有用で、心に抱くENSOのFaqから点検しなさい。

脚注:

(1) この時点で、私たちのより好奇心旺盛な読者は、この波が南アメリカの海岸に当たった後に何が起こるか、自分自身に尋ねるかもしれませんか? まあ、彼らは西に移動するロスビー波として(赤道からわずかに)跳ね返ることができます。 また、ENSO予測には直接適用できない第二のタイプのケルビン波があり、これは北半球の海岸を右に移動する沿岸ケルビン波と呼ばれています。

(2)惑星のスケールでは、異なる力が支配しているので、これらの異なるクラスの波が見つかります。 しかし、他の波と同様に、惑星の波は、流体の表面が何らかの形で乱されたときに始まります。

(3)大気ケルビン波はしばしば対流結合ケルビン波(CCKW)として提示され、大気マッデン-ジュリアン振動(MJO)と本質的に似ていますが、東向きに速く移動し、短波長に及ぶことを除いて(Kiladis et al., 2009).

(4)水温躍層は20℃の地下温度によって定義されることが多い。20℃の層の周りでは、海の温度は急速に変化する(強い温度勾配)。 平均して、水温躍層は西太平洋のより深い深さで発見され、東太平洋の表面に近い。

(5)下降するケルビン波の出現は、エルニーニョ現象が来ていることを自動的に意味するものではありません。 表面下の温度は非常に暖かくなることができますが、必ずしも1:1の方法で海面に現れるとは限りません。 これは、水温躍層の近くで大きな異常を達成するのが「簡単」であり(大きな温度勾配が大きな異常につながる可能性がある)、必ずしも表面ではないから しかし、下降するケルビン波は、エルニーニョの可能性の一つの兆候であり、表面に加えて海洋の表面の下を監視することが重要である理由です。

(6)リバウンド上昇波がある必要はありません。 波は完全に風の強制を反映しています:風が西風のままであれば、リバウンドはありません。 しかし、典型的には西風の強制(例えば、MJOから言う)がその後に東風の異常が続くことが起こります。 このプロセスは完全に海の外部にあります—最終的には、海は持続的な風の強制に応答します。

(7)図1はホヴモラー図と呼ばれ、威圧的な名前ですが、情報を提示する良い方法です。 赤い陰影は、海面下の温度(海面から海面下の300メートルまで)が平均を上回っている場所を示しています。 ブルースは、彼らが平均以下である場所を示しています。 この図の良いところは、時間の経過とともにこれらの波の進化と動きを見ることができるということです。 温度異常の左上から右下への傾きは、海洋ケルビン波の兆候である東向きの動きを示しています。 これとは対照的に、ある時点での地下の海の温度を単純に示す図を調べると、この動きを見ることはできません(その下のものは13January2015のように)。 ホヴモラー図では、軸の1つ(通常は垂直/y軸)は時間でなければなりません。

地下温度

赤道太平洋上部の深さ-経度セクション(0-300m)の温度異常は、13January2015のペンタッドを中心にしています。 異常は5S-5Nの間で平均され、1981年から2010年の基本期間pentad平均からの逸脱に基づいています。

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