Программа «Глобальная атмосфера тропического океана»
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( август 2024 г. ) |
Программа «Глобальная атмосфера тропического океана» ( TOGA ) представляла собой десятилетнее исследование (1985–1994) Всемирной программы исследований климата (WCRP), направленное конкретно на прогнозирование климатических явлений во временных масштабах от месяцев до лет.
TOGA подчеркнула тропические океаны и их связь с глобальной атмосферой. В основе TOGA лежит предпосылка о том, что динамическое регулирование океана в тропиках происходит гораздо быстрее, чем в более высоких широтах . Таким образом, возмущения, исходящие из западной части Тихого океана (такие как Эль-Ниньо ), могут распространяться по всему бассейну в течение нескольких недель по сравнению с годами для соответствующего распространения по всему бассейну в более высоких широтах.
Значение более коротких динамических временных масштабов вблизи экватора состоит в том, что они аналогичны таковым для высокоэнергетических атмосферных мод. Это сходство позволяет формировать связанные моды между океаном и атмосферой. TOGA сыграла важную роль в разработке комплексной системы наблюдений за экваториальной частью Тихого океана и заложила важную основу для прогнозирования ЭНСО, ассимиляции данных и понимания взаимодействия воздуха и моря.
Предыстория и мотивация
[ редактировать ]Корни программы TOGA можно проследить в 1920-х годах и в работе сэра Гилберта Уокера над тем, что стало известно как Южное колебание, очевидная связь между аномалиями атмосферного давления по всему Тихому океану, которая, по-видимому, была основным фактором изменения погодных условий. . [ 1 ] Эту работу продолжил Джейкоб Бьеркнес в 1960-х годах, когда он подтвердил связь между явлением Эль-Ниньо, зимней теплой аномалией в обычно прохладной воде у побережья Перу, и южным колебанием. [ 2 ]
Объединенное Эль-Ниньо – Южное колебание, или ЭНСО, оказалось основным фактором сезонной изменчивости климата, имеющей как гуманитарные, так и экономические последствия. Изучение этих связанных явлений продолжалось на протяжении 1970-х и 1980-х годов посредством различных исследований и моделирования, которые включали открытие экваториальных волн Кельвина , потенциального предшественника явления ЭНЮК. [ 3 ]
Имея это в виду, Всемирная программа исследования климата начала планировать десятилетнюю исследовательскую инициативу, направленную на понимание взаимодействия океана и атмосферы в тропических океанских бассейнах. Цели этой программы укрепились, когда в 1982-1983 годах крупное явление Эль-Ниньо, на тот момент самое сильное на сегодняшний день, произошло без предварительного предсказания или обнаружения. [ 4 ] Это особенно сильное явление сопровождалось засухой, наводнением, экстремальной жарой и сильными штормами. [ 5 ] Эти события четко определили необходимость в более совершенных механизмах прогнозирования ЭНСО и потребность в надежных данных в реальном времени для поддержки прогнозирования.
Запуск и научные цели TOGA
[ редактировать ]TOGA был запущен в 1985 году с целью изучения изменчивости океана и атмосферы во всех трех тропических океанских бассейнах. В центре внимания Соединенных Штатов был Тихоокеанский бассейн, причем финансирование предоставлялось Национальным управлением океанических и атмосферных исследований (НОАА), Национальным научным фондом (НСФ) и Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА). Конкретными целями и научными задачами TOGA были: [ 6 ]
- Получить описание тропических океанов и глобальной атмосферы как системы, зависящей от времени, чтобы определить степень предсказуемости системы во временных масштабах от месяцев до лет и понять механизмы и процессы, лежащие в основе ее предсказуемости.
- Изучить возможность моделирования парной системы океан-атмосфера с целью прогнозирования ее изменений во временных масштабах от месяцев до лет; и
- Обеспечить научную основу для разработки системы наблюдений и передачи данных для оперативного прогнозирования, если такая возможность будет продемонстрирована, с помощью совместных моделей океана и атмосферы.
Для достижения целей TOGA была запланирована и реализована в рамках серии национальных, многонациональных и международные усилия. Деятельность по моделированию координировала Группа числовых экспериментов TOGA (TOGA NEG).
Система наблюдения
[ редактировать ]Программа TOGA создала передовую систему наблюдения за океаном для поддержки исследований и прогнозирования теплых циклов ЭНСО. Хотя использовались традиционные методы, такие как корабли возможностей и внутренние приливные датчики, главным достижением стало развертывание проекта тропической атмосферы и океана (ТАО).
TAO Array был совместным предприятием NOAA и Тихоокеанской морской экологической лаборатории (PMEL), состоящим из 70 заякоренных буев, расположенных вдоль экваториального Тихого океана, предоставляющих данные о ветре, температуре поверхности моря и температуре глубокого океана в режиме реального времени с использованием автономной системы сбора данных о температурных линиях ( АТЛАС). [ 7 ]
Ученые, участвовавшие в программе, использовали множество продуктов спутниковой разработки, хотя они не были созданы специально для этой программы. Наибольшее значение имели усовершенствованный радиометр сверхвысокого разрешения NOAA (AVHRR) для измерения температуры поверхности моря, топографический эксперимент (TOPEX) / Poseidon для измерения высоты морской поверхности и различные оборонные пассивные микроволновые спутники для измерения скорости ветра. [ 8 ]
В целом сочетание спутниковых и натурных данных с доступом в режиме реального времени оказалось решающим для успеха программы.
ТОГА КОАРЕ
[ редактировать ]С 1992 по 1993 год проводился специальный полевой проект, известный как Эксперимент по исследованию связанной океанской атмосферы (TOGA-COARE). Четырехмесячные усилия включали в себя 1200 человек, более 16 000 корабельных часов, 125 полетов самолетов и выпуск 12 000 радиозондов . Его основной задачей было исследование бассейна потепления в западной части Тихого океана специально для:
- Методы взаимодействия океана и атмосферы
- Механизмы, организующие конвекцию
- Реакция океана на комбинированное воздействие плавучести и ветрового стресса
- Взаимодействие атмосферы и океана, влияющее на другие регионы [ 9 ]
Эксперимент TOGA-COARE привел к улучшению понимания изменчивости атмосферы и океана в межсезонных масштабах, включая такие явления, как колебание Мэддена-Джулиана и порывы западного ветра. Кроме того, программа COARE улучшила параметризацию модели кучевых облаков, перемешивания океана и потоков воздуха и моря.
Результаты
[ редактировать ]Программа TOGA напрямую привела к улучшению теоретического понимания цикла ЭНСО, включая взаимодействие между изменениями пассата и температурой поверхности моря. В дальнейшем это помогло объяснить эволюцию, развитие и распад событий ЭНСО.
В результате ТОГА были разработаны модели сезонных прогнозов, как статистические, так и динамические. Улучшение которого привело к первому успешному прогнозу ЭНСО в 1986 году и составлению ежегодных прогнозов до окончания программы.
Воздействие TOGA вышло за рамки чисто научных результатов, но изменило способы проведения работ в области океанографии и метеорологии. Программа TOGA способствовала новому сотрудничеству между океанографами и метеорологами и способствовала развитию новой культуры доступа к открытым данным. Вместо того, чтобы каждое исследование собирало и использовало свои собственные данные, данные теперь были бесплатно доступны всем в режиме реального времени.
Возможно, самым большим успехом программы TOGA стало успешное предсказание и мониторинг Эль-Ниньо 1997-1998 годов, одного из крупнейших явлений Эль-Ниньо в истории. Только благодаря выводам и методам сбора данных, изложенным в ходе программы TOGA, такой оперативный успех будет возможен. [ 10 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Уокер, GT (1924). «Корреляции сезонных изменений погоды. Часть IX: Дальнейшее исследование мировой погоды». Мемуары метеорологического департамента Индии . 24 (4): 275–332.
- ^ Бьеркнес, Дж. (1969). «Атмосферные телесвязи с экваториальной части Тихого океана» . Ежемесячный обзор погоды . 97 (3): 163–172. Бибкод : 1969MWRv...97..163B . doi : 10.1175/1520-0493(1969)097<0163:atftep>2.3.co;2 .
- ^ Выртки, К. (1975). Динамическая реакция экваториальной части Тихого океана на атмосферное воздействие (5): 572–584.
{{cite journal}}: Отсутствует или пусто|title=( помощь ) - ^ Макфаден, MJ; Бусалакки, Эй Джей; Чейни, Р.; Донги, младший; Гейдж, Канзас; Халперн, Д.; Джи, М.; Джулиан, П.; Мейерс, Г.; Митчам, GT (1998). «Система наблюдения за тропическим океаном и глобальной атмосферой (TOGA): десятилетие прогресса» . Журнал геофизических исследований . 103 (C7): 14, 169–14, 240. Бибкод : 1998JGR...10314169M . дои : 10.1029/97jc02906 .
- ^ Кэнби, Тайвань (1984). «Эль-Ниньо, злой ветер». Нэшнл Географик . 165 : 144–183.
- ^ Макфаден, Майкл Дж.; Антонио Дж. Бусалакки; Роберт Чейни; Жан-Рене Донги; Кеннет С. Гейдж; Дэвид Халперн; Мин Цзи; Пол Джулиан; Гэри Мейерс; Гэри Т. Митчам; Пирн П. Нилер; Джоэл Пико; Ричард В. Рейнольдс; Невилл Смит; Кенсуке Такеучи (1998). «Система наблюдения за тропическим океаном и глобальной атмосферой: десятилетие прогресса» . Журнал геофизических исследований . 103 (C7): 14, 169–14, 240. Бибкод : 1998JGR...10314169M . дои : 10.1029/97jc02906 .
- ^ Макфаден, М. «Проект тропической атмосферы и океана» . НОАА ПМЭЛ . Проверено 9 декабря 2013 г.
- ^ Макфаден, MJ; Бусалакки, Эй Джей; Андерсон, DLT (2010). «Ретроспектива TOGA» (PDF ) Океанография . 23 (3): 86–103. дои : 10.5670/oceanog.2010.26 .
- ^ «ТОГА КОАРЕ, Лаборатория наблюдения Земли» . Университетская корпорация по исследованию атмосферы . Проверено 9 декабря 2013 г.
- ^ Макфаден, MJ; Бусалакки, Эй Джей; Андерсон, DLT (2010). «Ретроспектива TOGA» (PDF ) Океанография . 23 (3): 86–103. дои : 10.5670/oceanog.2010.26 .