*Ok, talvez não. Embora não seja tão popular como o” vórtice polar”, as ondas Kelvin oceânicas invadiram relatos da mídia no início de 2014 (aqui, aqui, aqui), quando uma onda realmente forte viajou para o leste através do Oceano Pacífico tropical. Neste post, vamos entrar em um pouco mais de detalhes sobre o que são essas ondas e por que elas são importantes na previsão do ENSO. E se as ondas Kelvin ficarem tão populares quanto o vórtice polar algum dia, estamos confiantes de que nossos leitores serão capazes de descrevê-las de uma maneira que não gere um suspiro pesado dos cientistas.
Nem todas as ondas de enrolar e bater
As ondas que a maioria de nós estão familiarizados com as ondas na praia—as ondas que infinitamente enrolar e bater na costa. Mas o oceano e a atmosfera também têm o que são chamados de “ondas planetárias”—ondas de imensa escala. As ondas Kelvin são uma espécie de onda planetária.
ao contrário das ondas que você vê na praia, as ondas Kelvin não se enrolam e depois caem. Eles são mais como as ondas em sua banheira, que lentamente deslizam ao redor. Eles não quebram, mas ainda têm picos e vales largos que mudam a profundidade da água (o equivalente oceânico é “altura da superfície do mar”).
as ondas Kelvin que são relevantes para ENSO só se movem para o leste e ao longo do equador (1). Como todas as ondas planetárias, a extensão geográfica de uma onda Kelvin equatorial é enorme, muitas vezes se estendendo por grande parte do Oceano Pacífico (milhares de milhas).
Equatorial Kelvin ondas tem duas fases, o que pode levar a diferentes alterações no subsolo e a temperatura da superfície do mar (SSTs) no Pacífico tropical oriental:
(A) Downwelling fase: Normalmente, os ventos sopram de leste para oeste, através do Pacífico tropical, que acumula a água quente no Pacífico ocidental. Um enfraquecimento desses ventos inicia a camada superficial da água em cascata para o leste. A espessa camada quente sloshes Leste, empurrando para baixo o thermocline como ele vai, assim chamamos isso de uma onda “downwelling”. A termoclina é o limite entre a camada mista mais quente, próxima à superfície e a água mais profunda mais fria (4). Por causa desse impulso descendente à medida que a onda viaja para o leste, é mais difícil para a água mais fria e profunda afetar a superfície, de modo que as temperaturas próximas à superfície costumam estar acima da média. Isso geralmente (nem sempre) aquece as temperaturas da superfície e planta as sementes para um El Niño (5).
(B) fase de Upwelling: depois que a parte de downwelling da onda passa, às vezes vemos um rebote ou upwelling onde havia uma vez downwelling (6). Aqui, a água mais fria em profundidade aumenta e a termoclina se aproxima da superfície. Muitas vezes veremos temperaturas abaixo da média perto ou na superfície.
você pode ver as fases de downwelling e upwelling neste diagrama abaixo, que mostra a temperatura média dos 300m superiores do oceano ao longo do equador (7). Quando a camada superior quente é espessa, essa temperatura média é mais quente, então esse tipo de diagrama é conveniente. Depois de começar, uma onda Kelvin leva de 2 a 3 meses para atravessar o Pacífico tropical, o que nos dá algum tempo de espera para antecipar um possível Evento Do El Niño. Vimos uma grande onda Kelvin de downwelling em Março/Abril de 2014 (Veja Também este artigo), mas então vimos uma fase de upwelling passar em Junho / Julho, o que ajudou a reverter e resfriar as temperaturas no Pacífico Oriental. As mudanças de temperatura subsuperfície nem sempre são perfeitamente iguais e opostas. Só porque há uma forte fase de downwelling não significa que haverá uma forte fase de upwelling (6).
anomalias equatoriais de temperatura sub-superfície (em média de 0-300 metros de profundidade) mostradas para cada longitude através do Oceano Pacífico (ver eixo x). A hora é mostrada no eixo y de meados de janeiro de 2014 (borda superior) a meados de janeiro de 2015 (borda inferior). O sombreamento vermelho mostra onde as temperaturas estavam acima da média, e o sombreamento azul mostra onde elas estavam abaixo da média. Os dados são do sistema global de assimilação de dados oceânicos (GDAS) do NCEP, com anomalias definidas em relação à média entre 1981 e 2010. A figura é do centro de previsão climática da NOAA.
durante Dezembro de 2014 e janeiro de 2015, vimos uma onda Kelvin fraca se mover pelo Pacífico tropical (sombreamento branco), o que resultou no resfriamento do Oceano Pacífico tropical subterrâneo. Este será o prego final no caixão do El Niño no inverno de 2014-15? É possível, então fique atento às futuras atualizações do ENSO. No futuro, ainda precisamos continuar monitorando o Pacífico para futuras ondas Kelvin de downwelling, o que pode aumentar o risco de formação do El Niño em 2015 (Veja a última corrida do NCEP CFSv2).
— obrigado pela revisão e edições de William Kessler, NOAA Pacific Marine Environmental Laboratory (PMEL). Confira suas FAQs Enso úteis e divertidas.
notas de rodapé:
(1) Neste ponto, nossos leitores mais curiosos podem se perguntar: o que acontece depois que essa onda atinge a costa da América do Sul? Bem, eles podem se recuperar (ligeiramente fora do equador) como uma onda Rossby em movimento para o oeste. Além disso, há um segundo tipo de onda Kelvin no oceano que não é tão diretamente aplicável à previsão ENSO, que é chamada de onda Kelvin costeira que viaja com a costa à sua direita no Hemisfério Norte.
(2) em escalas planetárias, diferentes forças dominam e, portanto, encontramos essas diferentes classes de ondas. No entanto, como qualquer onda, as ondas planetárias começam quando a superfície de um fluido é perturbada de alguma forma.
(3) a onda Kelvin atmosférica é frequentemente apresentada como onda Kelvin acoplada Convectivamente (CCKW) e é essencialmente semelhante à oscilação atmosférica Madden Julian (MJO), exceto que eles se movem mais rápido para o leste e abrangem comprimentos de onda mais curtos (Kiladis et al., 2009).
(4) a termoclina é frequentemente definida por temperaturas subterrâneas a 20°C. Em torno da camada de 20°C, As temperaturas do oceano mudam rapidamente (um forte gradiente de temperatura). Em média, a termoclina é encontrada a uma profundidade mais profunda no Pacífico ocidental e está mais próxima da superfície no Pacífico Oriental.
(5) o aparecimento de uma onda Kelvin de downwelling não significa automaticamente que um evento El Niño está chegando. As temperaturas sub-superficiais podem ficar bastante quentes, mas não se manifestam necessariamente na superfície do oceano de uma forma 1:1. Isso ocorre porque é” mais fácil ” conseguir grandes anomalias perto da termoclina (um grande gradiente de temperatura pode levar a grandes anomalias) e não necessariamente bem na superfície. No entanto, ondas Kelvin de downwelling são um sinal de um possível El Niño e são por isso que é importante monitorar abaixo da superfície do oceano, além da superfície.
(6) não precisa haver uma onda de ressurgência de rebote. As ondas refletem inteiramente o forçamento do vento: se os ventos permanecerem no oeste, não haverá rebote. Mas acontece que o forçamento do vento tipicamente ocidental (por exemplo, digamos do MJO) é então seguido por anomalias Orientais. Este processo é inteiramente externo ao oceano-em última análise, o oceano responderá ao forçamento sustentado do vento.
(7) A Figura 1 é referida como um diagrama Hovmoller, que é um nome intimidante, mas é uma boa maneira de apresentar informações. O sombreamento vermelho está mostrando onde as temperaturas do subsolo (da superfície do oceano a 300 metros abaixo da superfície) estão acima da média. O Blues mostra onde eles estão abaixo da média. O bom desse diagrama é que você pode ver a evolução e o movimento dessas ondas ao longo do tempo. A inclinação superior esquerda para inferior direita das anomalias de temperatura indica o movimento para o leste, que é um sinal de uma onda Kelvin oceânica. Em contraste, você não pode ver esse movimento ao examinar uma figura simplesmente mostrando as temperaturas do oceano subterrâneo em um ponto no tempo (como a abaixo que é para 13 de janeiro de 2015). Em um diagrama Hovmoller, um dos eixos (geralmente o eixo vertical/y) deve ser o tempo.
seção profundidade-longitude das anomalias de temperatura do Oceano Pacífico equatorial (0-300m) centradas no pentad de 13 de janeiro de 2015. As anomalias são calculadas em média entre 5S-5N e são baseadas em partidas dos meios pentad do período Base de 1981-2010.
