*Oké, misschien niet. Hoewel niet zo populair als “polaire vortex”, braken oceanische Kelvingolven in de media in het begin van 2014 (hier, hier, hier) toen een echt sterke golf oostwaarts over de tropische Stille Oceaan trok. In dit artikel zullen we wat meer in detail ingaan op wat deze golven zijn en waarom ze belangrijk zijn in de ENSO voorspelling. En als Kelvingolven ooit zo populair worden als de poolvortex, zijn we ervan overtuigd dat onze lezers ze kunnen beschrijven op een manier die geen zware zucht van wetenschappers genereert.
niet alle golven krullen en crashen
de golven die de meesten van ons kennen zijn de golven aan het strand—golven die eindeloos krullen en crashen op de kust. Maar de oceaan en de atmosfeer hebben ook zogenaamde “planetaire golven” – golven van immense schaal. Kelvingolven zijn een soort planetaire Golf.
in tegenstelling tot de golven die je op het strand ziet, krullen Kelvingolven niet om en storten dan neer. Ze zijn meer als de golven in je badkuip, die langzaam rond slingeren. Ze breken niet, maar ze hebben nog steeds brede pieken en dalen die de diepte van het water veranderen (het oceaanequivalent is “zeeoppervlaktehoogte”).
de Kelvingolven die relevant zijn voor ENSO bewegen alleen naar het oosten en langs de evenaar (1). Zoals alle planetaire golven, is de geografische omvang van een equatoriale Kelvin Golf enorm, vaak uitgestrekt over een groot deel van de Stille Oceaan (duizenden mijlen).Equatoriale Kelvingolven hebben twee fasen, die kunnen leiden tot zeer verschillende veranderingen in de ondergrond en de zeeoppervlaktetemperatuur (SST ‘ s) in het oostelijke deel van de tropische Stille Oceaan:
(A) Neerwellings fase: normaal gesproken waait de wind van oost naar west over de tropische Stille Oceaan, die warm water opstapelt in het westelijke deel van de Stille Oceaan. Een verzwakking van deze winden begint de oppervlaktelaag van water trapsgewijze oostwaarts. De dikke warme laag klotst naar het oosten, terwijl hij de thermocline naar beneden duwt, dus noemen we dit een “downwelling” Golf. De thermocline is de grens tussen de warmere, dicht bij het oppervlak gemengde laag en koudere dieper water (4). Door deze neerwaartse druk als de Golf zich naar het oosten verplaatst, is het moeilijker voor het koudere, diepere water om het oppervlak te beïnvloeden, zodat de temperaturen bij het oppervlak vaak boven het gemiddelde liggen. Dit zal vaak (niet altijd) de oppervlaktetemperaturen opwarmen en de zaden planten voor een El Niño (5).
(B) Opwellings-fase: nadat het neerwellende deel van de golf voorbij is, zien we soms een rebound of opwelling waar er ooit een neerwelling was (6). Hier komt het koudere water op de diepte omhoog en komt de thermocline dichter bij het oppervlak. We zien vaak onder de gemiddelde temperaturen dichtbij of aan het oppervlak.
in dit diagram hieronder kunt u zowel de downwelling-als de upwelling-fasen zien, die de gemiddelde temperatuur van de top 300m van de oceaan langs de evenaar toont (7). Wanneer de warme bovenste laag dik is, is deze gemiddelde temperatuur warmer, dus dit soort diagram is handig. Na de start duurt een Kelvingolf 2-3 maanden om de tropische Stille Oceaan over te steken, wat ons enige doorlooptijd geeft om te anticiperen op een mogelijke El Niño gebeurtenis. We zagen een grote Kelvin golf in maart/April 2014 (zie ook dit artikel), maar toen zagen we een upwelling fase gaan door in juni/juli, die hielp om te keren en koele temperaturen in de oostelijke Stille Oceaan. De temperatuurveranderingen in de ondergrond zijn niet altijd perfect gelijk en tegengesteld. Alleen omdat er een sterke downwelling fase is, betekent dit niet dat er een sterke upwelling fase zal zijn (6).
temperatuurafwijkingen van de equatoriale ondergrond (gemiddeld van 0-300 meter diepte) voor elke Lengtegraad over de Stille Oceaan (zie x-as). De tijd wordt op de y-as weergegeven van midden januari 2014 (bovenrand) tot midden januari 2015 (onderrand). Rode schaduw geeft aan waar de temperaturen boven het gemiddelde lagen, en blauwe schaduw geeft aan waar ze onder het gemiddelde lagen. De gegevens zijn afkomstig van het Global Ocean Data Assimilation System (GODAS) van het NCEP, waarbij anomalieën zijn gedefinieerd ten opzichte van het gemiddelde over 1981-2010. Figuur is van NOAA Climate Prediction Center.
in December 2014 en januari 2015 zagen we een zwakke opwaartse Kelvingolf over de tropische Stille Oceaan bewegen (witte schaduw), wat resulteerde in afkoeling van de ondergrond tropische Stille Oceaan. Wordt dit de laatste nagel aan de doodskist voor El Niño in de winter van 2014-15? Het is mogelijk, dus blijf op de hoogte van toekomstige ENSO-updates. In de toekomst moeten we de Stille Oceaan blijven monitoren op toekomstige kelvingolven die het risico van vorming van El Niño in 2015 kunnen vergroten (Zie de laatste NCEP CFSv2-run).
— Thanks for the review and edits from William Kessler, NOAA Pacific Marine Environmental Laboratory (PMEL). Bekijk zijn behulpzame en vermakelijke ENSO Veelgestelde vragen.
voetnoten:
(1) op dit punt kunnen onze meer nieuwsgierige lezers zich afvragen, wat er gebeurt nadat deze golf de kust van Zuid-Amerika raakt? Nou, ze kunnen terugkaatsen (iets van de evenaar) als een westwaarts bewegende Rossby Golf. Ook is er een tweede type Kelvingolf in de oceaan die niet zo direct toepasbaar is op ENSO voorspelling, die een kust Kelvingolf wordt genoemd die met de kust naar rechts reist in het noordelijk halfrond.
(2) op planetaire schaal domineren verschillende krachten, en dus vinden we deze verschillende klassen van golven. Zoals elke golf beginnen planetaire golven echter wanneer het oppervlak van een vloeistof op de een of andere manier wordt verstoord.
(3) de atmosferische Kelvingolf wordt vaak gepresenteerd als convectief gekoppelde Kelvingolf (CCKW) en is in wezen vergelijkbaar met de atmosferische Madden Julian oscillatie (MJO) behalve dat ze sneller oostwaarts bewegen en kortere golflengtes overspannen (Kiladis et al., 2009).
(4) de thermocline wordt vaak gedefinieerd door ondergrondse temperaturen bij 20°C. rond de laag van 20°C veranderen de oceaantemperaturen snel (een sterke temperatuurgradiënt). Gemiddeld wordt de thermocline gevonden op een diepere diepte in de westelijke Stille Oceaan en is dichter bij het oppervlak in de oostelijke Stille Oceaan.
(5) het verschijnen van een kelvingolf betekent niet automatisch dat er een El Niño-gebeurtenis komt. Temperaturen onder het oppervlak kunnen behoorlijk warm worden, maar ze manifesteren zich niet per se aan het oppervlak van de oceaan op een 1:1 manier. Dit komt omdat het “gemakkelijker” is om grote anomalieën in de buurt van de thermocline te bereiken (een grote temperatuurgradiënt kan leiden tot grote anomalieën) en niet noodzakelijkerwijs direct aan het oppervlak. Echter, Kelvin golven zijn een teken van een mogelijke El Niño en zijn de reden waarom het belangrijk is om te controleren onder het oppervlak van de oceaan in aanvulling op het oppervlak.
(6) Er hoeft geen rebound upwelling golf te zijn. De golven weerspiegelen volledig de windkracht: als de wind ten westen blijft, zal er geen rebound zijn. Maar het gebeurt dat typisch westelijke wind forceert (bijvoorbeeld vanuit de MJO) dan gevolgd wordt door oostelijke anomalieën. Dit proces is volledig extern aan de oceaan-uiteindelijk zal de oceaan reageren op aanhoudende windkracht.
(7) figuur 1 wordt aangeduid als een hovmoller diagram, wat een intimiderende naam is, maar het is een mooie manier om informatie te presenteren. De rode arcering laat zien waar de ondergrondstemperaturen (van het oceaanoppervlak tot 300 meter onder het oppervlak) boven het gemiddelde liggen. Blues laat je zien waar ze onder het gemiddelde liggen. Het mooie aan dit diagram is dat je de evolutie en beweging van deze golven in de tijd kunt zien. De schuine stand van links naar rechts van de temperatuurafwijkingen wijst op oostwaartse beweging, wat een teken is van een oceanische Kelvingolf. Je kunt deze beweging daarentegen niet zien als je een figuur bekijkt die simpelweg de temperatuur in de ondergrond van de oceaan op een bepaald moment laat zien (zoals die hieronder is voor 13 januari 2015). In een hovmoller diagram moet een van de assen (meestal de verticale/y-as) de tijd zijn.
diepte-Lengtegraad sectie van de equatoriale Stille Oceaan boven-Oceaan (0-300m) temperatuur anomalieën gecentreerd op de pentade van 13 januari 2015. De anomalieën zijn gemiddeld tussen 5S-5N en zijn gebaseerd op afwijkingen van de 1981-2010 basisperiode pentad means.
