*może nie.
chociaż nie jest tak popularny jak „polarny wir”, oceaniczne fale Kelvina włamały się do doniesień medialnych na początku 2014 roku (TUTAJ, TUTAJ, TUTAJ), kiedy naprawdę silna fala przemierzyła na wschód przez tropikalny Ocean Spokojny. W tym poście omówimy nieco bardziej szczegółowo, czym są te fale i dlaczego są one ważne w prognozowaniu ENSO. A jeśli fale Kelvina kiedyś staną się tak popularne jak wir polarny, jesteśmy pewni, że nasi czytelnicy będą w stanie opisać je w sposób, który nie generuje ciężkiego westchnienia od naukowców.
nie wszystkie fale zwijają się i rozbijają
fale, które większość z nas zna, to fale na plaży—fale, które bez końca zwijają się i rozbijają na brzegu. Ale ocean i atmosfera mają również to, co nazywa się „falami planetarnymi” – falami o ogromnej skali. Fale Kelvina są rodzajem fali planetarnej.
w przeciwieństwie do fal, które widzisz na plaży, fale Kelvina nie zwijają się i nie załamują. Są bardziej jak fale w wannie, które powoli się rozlewają. Nie pękają, ale wciąż mają szerokie szczyty i doliny, które zmieniają głębokość wody (odpowiednikiem oceanicznym jest „wysokość powierzchni morza”).
fale Kelvina, które są istotne dla ENSO, poruszają się tylko na wschód i wzdłuż równika (1). Podobnie jak wszystkie fale planetarne, zasięg geograficzny Równikowej fali Kelvina jest ogromny, często rozciągający się na większej części Oceanu Spokojnego (tysiące mil).
równikowe fale Kelvina mają dwie fazy, które mogą prowadzić do bardzo różnych zmian temperatury podpowierzchniowej i temperatury powierzchni morza (SSTs) we wschodnim tropikalnym Pacyfiku:
(a) Faza spadkowa: Zwykle wiatry wieją ze wschodu na zachód przez tropikalny Pacyfik, który gromadzi ciepłą wodę w zachodnim Pacyfiku. Osłabienie tych wiatrów rozpoczyna powierzchniową warstwę wody kaskadowej w kierunku wschodnim. Gruba warstwa ciepła spływa na wschód, spychając w dół termoklinę, dlatego nazywamy to falą „downwelling”. Termoklina stanowi granicę między cieplejszą, blisko powierzchniową warstwą mieszaną a zimniejszą głębszą wodą (4). Z powodu tego pchnięcia w dół, gdy fala przemieszcza się na wschód, trudniej jest zimniejszej, głębszej wodzie wpływać na powierzchnię, więc temperatury w pobliżu powierzchni są często Powyżej średniej. To często (nie zawsze) ogrzeje temperaturę powierzchni i zasinie nasiona El Niño (5).
(B) Faza upwellingu: po tym, jak spadająca część fali mija, czasami widzimy odbicie lub upwelling tam, gdzie kiedyś był downwelling (6). Tutaj chłodniejsza woda na głębokości podnosi się, a termoklina zbliża się do powierzchni. Często widzimy poniżej średnich temperatur w pobliżu lub na powierzchni.
możesz zobaczyć zarówno fazy downwellingu, jak i upwellingu na poniższym diagramie, który pokazuje średnią temperaturę górnych 300 m Oceanu wzdłuż równika (7). Gdy ciepła górna warstwa jest gruba, średnia temperatura jest cieplejsza, więc ten rodzaj diagramu jest wygodny. Po rozpoczęciu, fala Kelvina trwa 2-3 miesiące, aby przejść przez tropikalny Pacyfik, co daje nam trochę czasu, aby przewidzieć możliwe Zdarzenie El Niño. W marcu/kwietniu 2014 r. zaobserwowaliśmy dużą spadającą falę Kelvina (Zobacz także ten artykuł), ale potem w czerwcu/lipcu nastąpiła Faza upwellingu, która pomogła odwrócić i schłodzić temperatury we wschodnim Pacyfiku. Podziemne zmiany temperatury nie zawsze są idealnie równe i przeciwne. Tylko dlatego, że istnieje silna Faza downwellingu, nie oznacza, że będzie silna Faza upwellingu (6).
równikowe anomalie temperatury pod powierzchnią (uśrednione od 0-300 metrów głębokości) pokazane dla każdej długości geograficznej na Oceanie Spokojnym (patrz oś x). Czas jest pokazany na osi y od połowy stycznia 2014 (Górna krawędź) do połowy stycznia 2015 (dolna krawędź). Czerwone cieniowanie pokazuje, gdzie temperatury były powyżej średniej, a niebieskie cieniowanie pokazuje, gdzie były poniżej średniej. Dane pochodzą z NCEP Global Ocean Data Assimilation System (GODAS) z anomaliami zdefiniowanymi w odniesieniu do średniej z lat 1981-2010. Rysunek pochodzi z NOAA Climate Prediction Center.
w grudniu 2014 r.i styczniu 2015 r. przez tropikalny Pacyfik poruszała się słaba fala Kelvina (białe cieniowanie), co spowodowało ochłodzenie podpowierzchniowego tropikalnego Oceanu Spokojnego. Czy będzie to ostatni gwóźdź do trumny dla El Niño zimą 2014-15? Jest to możliwe, więc bądź na bieżąco z przyszłymi aktualizacjami ENSO. W przyszłości musimy nadal monitorować Pacyfik pod kątem przyszłego spadku fal Kelvina, co może zwiększyć ryzyko powstania El Niño w 2015 r. (Zobacz najnowszy bieg NCEP CFSv2).
— dzięki za recenzję i zmiany od Williama Kesslera, NOAA Pacific Marine Environmental Laboratory (PMEL). Sprawdź jego pomocne i zabawne FAQ ENSO.
Przypisy:
(1) w tym momencie nasi bardziej dociekliwi czytelnicy mogą zadać sobie pytanie, co się stanie, gdy fala uderzy w wybrzeże Ameryki Południowej? Mogą odbijać się (nieco od równika) jako poruszająca się na zachód fala Rossby ’ ego. Istnieje również drugi typ fali Kelvina w oceanie, który nie jest tak bezpośrednio stosowany do prognozy ENSO, która nazywa się przybrzeżną falą Kelvina, która podróżuje z wybrzeżem po prawej stronie na półkuli północnej.
(2) w skalach planetarnych dominują różne siły, więc znajdujemy te różne klasy fal. Jednak, jak każda fala, fale planetarne zaczynają się, gdy powierzchnia płynu jest w jakiś sposób zaburzona.
(3) atmosferyczna fala Kelvina jest często przedstawiana jako konwekcyjnie sprzężona fala Kelvina (CCKW) i jest zasadniczo podobna do atmosferycznej oscylacji Maddena Juliana (MJO), z tym że poruszają się szybciej na wschód i obejmują krótsze długości fali (Kiladis et al., 2009).
(4) termoklina jest często definiowana przez temperatury podpowierzchniowe w temperaturze 20°C. wokół warstwy 20°C temperatury Oceanu zmieniają się gwałtownie (silny gradient temperatury). Średnio termoklina znajduje się na głębszej głębokości w zachodnim Pacyfiku i jest bliżej powierzchni we wschodnim Pacyfiku.
(5) pojawienie się spadającej fali Kelvina nie oznacza automatycznie nadchodzącego wydarzenia El Niño. Temperatury pod powierzchnią mogą być dość ciepłe, ale niekoniecznie manifestują się na powierzchni oceanu w sposób 1:1. Dzieje się tak dlatego, że „łatwiej” jest osiągnąć duże anomalie w pobliżu termokliny (duży gradient temperatury może prowadzić do dużych anomalii), a niekoniecznie bezpośrednio na powierzchni. Jednak spadające fale Kelvina są jednym z oznak możliwego El Niño i dlatego ważne jest, aby monitorować pod powierzchnią oceanu oprócz powierzchni.
(6) nie musi być fali odbicia. Fale całkowicie odzwierciedlają siłę wiatru: jeśli wiatr pozostanie zachodni, nie będzie odbicia. Zdarza się jednak, że typowo zachodni wiatr wymuszający (np. z MJO) następuje po wschodnich anomaliach. Proces ten jest całkowicie zewnętrzny w stosunku do oceanu-ostatecznie ocean będzie reagował na ciągłe wymuszanie wiatru.
(7) Rysunek 1 jest określany jako diagram Hovmollera, który jest zastraszającą nazwą, ale jest to miły sposób prezentacji informacji. Czerwone cieniowanie pokazuje, gdzie temperatury podpowierzchniowe (od powierzchni oceanu do 300 metrów pod powierzchnią) są Powyżej średniej. Blues pokazuje, gdzie są poniżej średniej. Miłą rzeczą w tym diagramie jest to, że można zobaczyć ewolucję i ruch tych fal w czasie. Odchylenie od lewej górnej do prawej dolnej anomalii temperatury wskazuje na ruch w kierunku wschodnim, który jest oznaką oceanicznej fali Kelvina. W przeciwieństwie do tego, nie można zobaczyć tego ruchu, gdy badamy figurę po prostu pokazującą podpowierzchniowe temperatury oceanu w jednym punkcie czasu (jak ta poniżej, która dotyczy 13 stycznia 2015 r.). W diagramie Hovmollera jedną z osi (Zwykle pionową/osi y) musi być czas.
sekcja głębokości i długości geograficznej równikowego Oceanu Spokojnego (0-300 m) anomalie temperaturowe wyśrodkowane na pentadzie 13 stycznia 2015. Anomalie są uśrednione pomiędzy 5S-5N i są oparte na odjazdach z okresu bazowego 1981-2010 pentad means.
