Глобальное земное затишье
 | Эту статью может потребовать очистки Википедии , чтобы она соответствовала стандартам качества . Конкретная проблема: тон, стиль. ( февраль 2017 г. ) |
Глобальное земное затишье — это уменьшение скорости ветра, наблюдаемое у поверхности Земли (высота ~ 10 метров) за последние три десятилетия (в основном с 1980-х годов), первоначально названное «затишьем». [1] Это замедление приземных ветров в основном затронуло средние широты обоих полушарий, при этом глобальное среднее снижение составило -0,140 мс. −1 декабрь −1 (метров в секунду за десятилетие) или от 5 до 15% за последние 50 лет. [2] При высоких широтах (>75° от экватора) наблюдается увеличение в обоих полушариях. В отличие от наблюдаемого ослабления ветров над континентальными поверхностями, ветры имеют тенденцию усиливаться над океанскими регионами. [3] [4] В последние несколько лет был обнаружен перерыв в этом наземном снижении скорости ветра, что позволяет предположить восстановление в глобальном масштабе с 2013 года. [5]
Точные причины глобального затишья Земли неясны и в основном объясняются двумя основными факторами: (i) изменениями в крупномасштабной циркуляции атмосферы и (ii) увеличением шероховатости поверхности , например, из-за роста лесов , землепользования. изменения и урбанизация .
Учитывая изменение климата , изменения скорости ветра в настоящее время являются потенциальной проблемой для общества из-за их воздействия на широкий спектр сфер, таких как производство ветровой энергии , экогидрологические последствия для сельского хозяйства и гидрологии , связанные с ветром , опасности и катастрофы , или качество воздуха . и здоровье человека , среди многих других.
Причины [ править ]
Объяснение этого ослабления скорости приземного ветра не является окончательным, вероятно, из-за нескольких факторов, которые взаимодействуют одновременно и могут меняться в пространстве и времени. Ученые указали на различные основные причины, влияющие на замедление скорости ветра:
(i) Увеличение шероховатости поверхности земли (например, рост лесов, изменения в землепользовании и урбанизация) вблизи метеорологической станции , где анемометры измеряют ветер, приводит к усилению силы трения , которая ослабляет ветры на малых высотах. [6] [7] [8]
(ii) Изменчивость крупномасштабной циркуляции атмосферы , связанная с расширением ячейки Хэдли к полюсу. [9] и смещение центров действия (т.е. антициклонов и циклонов ), контролирующих изменения скорости приземного ветра. [10] [11] [12]
iii) изменения в методах измерения скорости ветра, включая износ или смещение приборов анемометрических устройств; технологическое совершенствование анемометров; изменение высоты анемометра; [13] сдвиги мест измерений; изменения окружающей среды вокруг станции мониторинга; проблемы с калибровкой ; и измерения временных интервалов. [14]
(iv) « Глобальное затемнение », то есть уменьшение количества солнечной радиации , достигающей поверхности Земли из-за увеличения концентрации аэрозолей и парниковых газов , приводит к стабилизации атмосферы, что приводит к слабым ветрам. [15]
(v) Другие причины, такие как тенденции к увеличению доступной влажности почвы. [16] и астрономические изменения [17] были выдвинуты.
Однако точные причины глобального затишья на Земле до сих пор не выяснены из-за множества неопределенностей, стоящих за этим явлением во всем мире.
Неопределенности [ править ]
«Глобальное затишье Земли» не оказывает одинакового влияния на всю поверхность Земли, как на суше, так и на поверхности океана. В пространственном отношении тенденции увеличения скорости ветра наблюдаются в некоторых регионах, особенно в высоких широтах. [18] прибрежный [19] и для поверхности океана, где разные авторы [3] [20] [4] продемонстрировали усиление глобальной тенденции скорости ветра с использованием спутниковых измерений за последние 30–40 лет. Недавние исследования показали перелом в отрицательной тенденции скорости земного ветра, при этом примерно с 2013 года началось повсеместное восстановление/усиление скорости ветра. [21] [5] Это создает неопределенность в понимании явления.
Большая часть неопределенностей, лежащих в основе дебатов о «глобальном успокоении Земли», связана с (i) наличием данных о скорости короткого ветра, серии которых начались в 1960-х годах, (ii) исследования скорости ветра в основном проводились в регионах средних широт, где большинство долгосрочных измерений доступны; [2] и (iii) низкое качество записей анемометра, как указано в Пятом оценочном отчете (ДО5) Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК).
Низкое качество рядов данных о скорости ветра обусловлено главным образом неклиматическими факторами (например, изменениями в практике наблюдений, перемещением станций, изменениями высоты анемометра), влияющими на эти записи, в результате чего они становятся нерепрезентативными для фактических изменений скорости ветра с течением времени. специальные протоколы гомогенизации рядов данных о скорости ветра. Для обнаружения и корректировки потенциальных неоднородностей были разработаны [11]
Текущие исследования [ править ]
Текущие исследования по оценке и объяснению этого явления сосредоточены на уменьшении ограничений, связанных с нехваткой и низким качеством данных о скорости ветра. Исследовательский проект STILLING, финансируемый Европой. [22] — это текущая (2016–2018 гг.) инициатива, цель которой — уменьшить это ограничение путем спасения, гомогенизации и восстановления самых длинных и высококачественных рядов данных о скорости ветра по всему миру. В настоящее время проект собирает данные о скорости ветра, начиная с 1880-х годов, предоставляя ученым данные примерно за 130 лет, что примерно на 80 лет больше, чем предыдущие исследования, доступные в научной литературе. Лучшее знание климата скорости ветра в прошлом имеет решающее значение для понимания нынешнего явления «глобального земного затишья», определения того, является ли изменение климата причиной этого замедления ветра или аналогичных циклов тенденций, которые происходили в прошлом и могут ожидаться в будущем. То есть при более длинных записях могут быть обнаружены десятилетние циклы.
Последствия изменения скорости ветра
Феномен «глобального затишья Земли» представляет большой научный, социально-экономический и экологический интерес из-за ключевого воздействия даже небольших изменений скорости ветра на динамику атмосферы и океана и связанные с ними области, такие как: (i) возобновляемая энергия ветра; [23] (ii) сельское хозяйство и гидрология из-за эвапотранспирации; [24] (iii) миграция видов растений, распространяемых ветром; [25] (iv) стихийные бедствия, связанные с ветром; [21] (v) воздействия на морские и прибрежные районы, вызванные ветровыми штормовыми нагонами и волнами; [26] (vi) рассеивание загрязнителей воздуха; [27] среди многих других социально-экономических и экологических сфер. Однако для ветроэнергетики скорости приземного ветра в основном наблюдаются в пределах 10 м от поверхности земли, а поскольку турбины расположены на высоте примерно 60–80 м над поверхностью земли, здесь необходимы дополнительные исследования. Дополнительные исследования также необходимы на возвышенных участках, которые часто являются районами, которые дают большую часть наших запасов пресной воды, называемыми водонапорными башнями. [28] [29] поскольку было показано, что скорость ветра там снижается быстрее, чем изменения, зафиксированные на более низких высотах, [30] и есть несколько китайских документов, показывающих это для Тибетского нагорья. [31]
Ссылки [ править ]
- ^ Родерик М.Л., Ротстейн Л.Д., Фаркухар Г.Д., Хоббинс М.Т. (2007) О объяснении изменения испарения в кастрюле. Geophys Res Lett 34(17): L17403. дои : 10.1029/2007GL031166
- ^ Jump up to: а б Маквикар Т.Р., Родерик М.Л., Донохью Р.Дж., Ли Л.Т., Ван Нил Т.Г., Томас А., Гризер Дж., Джаджхария Д., Химри Ю., Маховальд Н.М., Мещерская А.В., Крюгер А.С., Рехман С., Динпашо Ю. (2012) Глобальный обзор и синтез Тенденции наблюдаемых скоростей приземного ветра: последствия для испарения. J Hydrol 416–417: 182–205. doi : 10.1016/j.jгидрол.2011.10.024
- ^ Jump up to: а б Венц Ф.Дж., Риккардулли Л., Хилберн К., Мирс С. (2007) Насколько больше дождей принесет глобальное потепление? Наука 317 (5835): 233–235. дои : 10.1126/science.1140746
- ^ Jump up to: а б Янг И.Р., Зигер С., Бабанин А.В. (2011)Глобальные тенденции скорости ветра и высоты волн. Наука 332 (6028): 451–455. дои : 10.1126/science.1197219 .
- ^ Jump up to: а б Данн Р.Дж.Х., Азорин-Молина С., Мирс К.А., Беррисфорд П., Маквикар Т.Р. (2016) Приземные ветры. В журнале «Состояние климата 2015», Bull Amer Meteor Soc 97 (8): S38-S40.
- ^ Vautard R, Cattiaux J, Yiou P, Thépaut JN, Ciais P (2010) Атмосферное спокойствие в Северном полушарии частично объясняется увеличением шероховатости поверхности. Nat Geosci 3 (11): 756–761. два : 10.1038/ngeo979
- ^ Бише А., Уайлд М., Фолини Д., Шер С. (2012) Причины десятилетних изменений скорости ветра над сушей: исследования чувствительности с использованием модели глобального климата. Geophys Res Lett 39(11): L11701. дои : 10.1029/2012GL051685
- ^ Вевер Н. (2012) Количественная оценка тенденций шероховатости поверхности и влияния на наблюдения за скоростью приземного ветра. J Geophys Res – Атмос 117 (D11): D11104. дои : 10.1029/2011JD017118 .
- ^ Лу, Дж., Г.А. Векки и Т. Райхлер, 2007: Расширение ячейки Хэдли в условиях глобального потепления. Геофиз. Рез. Летт., 34, L06805, дои : 10.1029/2006GL028443 .
- ^ Лу Дж., Векки Г.А., Райхлер Т. (2007) Расширение ячейки Хэдли в условиях глобального предупреждения. Geophys Res Lett 34(6): L06805. дои : 10.1029/2006GL028443 .
- ^ Jump up to: а б Азорин-Молина С., Висенте-Серрано С.М., Маквикар Т.Р., Херес С., Санчес-Лоренцо А., Лопес-Морено Дж.И., Ревуэльто Дж., Триго Р.М., Лопес-Бустинс Х.А., Эспирито-Санто Ф (2014). Гомогенизация и оценка наблюдаемых вблизи -Тенденции скорости приземного ветра над Испанией и Португалией, 1961–2011 гг. J Climate 27 (10): 3692–3712. два : 10.1175/JCLI-D-13-00652.1
- ^ Азорин-Молина С., Гихарро Х.А., Маквикар Т.Р., Висенте-Серрано С.М., Чен Д., Херес С., Эспириту-Санто Ф (2016) Тенденции ежедневных пиковых порывов ветра в Испании и Португалии, 1961–2014 гг. J Geophys Res – Atmos 121 (3): 1059–1078. дои : 10.1002/2015JD024485
- ^ Ван, Х., Л.В. Сяолан и В.Р. Суэйл, 2010: Усреднение и анализ тенденций скорости приземного ветра в Канаде. Дж. Климат, 23, 1209–1225, дои : 10.1175/2009JCLI3200.1 .
- ^ Азорин-Молина С., Висенте-Серрано С.М., Маквикар Т.Р., Ревуэльто Дж., Херес С., Лопес-Морено Дж.И. (2017) Оценка влияния измерения временного интервала при расчете средних и тенденций скорости ветра в условиях явления успокоения. Int J Climatol 37(1): 480–492. два : 10.1002/game.4720
- ^ Сюй М, Чанг С.П., Фу С, Ци Ю, Робок А., Робинсон Д., Чжан Х (2006) Устойчивое снижение муссонных ветров в Восточной Азии, 1969–2000 гг.: данные прямых наземных измерений скорости ветра. J Geophys Res-Atmos 111: D24111. дои : 10.1029/2006JD007337
- ^ Шаттлворт В.Дж., Серрат-Капдевилья А., Родерик М.Л., Скотт Р.Л. (2009) О теории, связанной с изменениями в среднем по площади и испарении на сковороде. QJR Meteorol Soc 135(642): 1230–1247. дои : 10.1002/qj.434 .
- ^ Маццарелла А. (2007) 60-летняя солнечная модуляция глобальной температуры воздуха: вращение Земли и связь атмосферной циркуляции. Теория прикладного климата 88 (3–4): 193–199. два : 10.1007/s00704-005-0219-z .
- ^ Минола Л., Азорин-Молина С., Чен Д. (2016)Гомогенизация и оценка наблюдаемых тенденций скорости приземного ветра в Швеции, 1956–2013 гг. J Climate 29 (20): 7397–7415. два : 10.1175/JCLI-D-15-0636.1
- ^ Pinard JP (2007)Ветровой климат района Уайтхорс. Статья 60(3): 227–237. дои : 10.14430/arctic215
- ^ Токинага Х, Се С.П. (2011) Ветер у морской поверхности на основе волн и анемометров (WASWind) для анализа изменения климата. J Climate 24 (1): 267–285. дои : 10.1175/2010JCLI3789.1
- ^ Jump up to: а б Ким Дж., Пайк К. (2015 г.)Недавнее восстановление скорости приземного ветра после десятилетнего снижения: в центре внимания Южная Корея. Клим Дин 45 (5): 1699–1712. два : 10.1007/s00382-015-2546-9
- ^ «СТИЛЛИНГ: На пути к лучшему пониманию глобального снижения скорости ветра в сценарии изменения климата» . КОРДИС .
- ^ Отеро С., Манчадо С., Ариас Р., Бруски В.М., Гомес-Хареги В., Сендреро А. (2012), Развитие ветроэнергетики в Кантабрии, Испания. Методологический подход, экологические, технологические и социальные проблемы, Возобновляемая энергия, 40(1), 137–149, doi : 10.1016/j.renene.2011.09.008
- ^ Маквикар Т.Р., Родерик М.Л., Донохью Р.Дж., Ван Нил Т.Г. (2012), Впереди меньше бахвальства? Экогидрологические последствия глобальных тенденций скорости приземного ветра, Ecoгидрол., 5(4), 381–388, два : 10.1002/eco.1298
- ^ Томпсон, С.Э. и Г.Г. Катул (2013), Последствия неслучайного опадения семян и глобального затишья для миграции видов растений, распространяемых ветром, Glob. Чанг. Биол., 19(6):1720–35, дои : 10.1111/gcb.12173 .
- ^ Сид А., М. Менендес, С. Кастанедо, А. Дж. Абаскаль, Ф. Дж. Мендес и Р. Медина (2016), Долгосрочные изменения частоты, интенсивности и продолжительности экстремальных штормовых нагонов в южной Европе, Clim. Дин., 46(5), 1503–1516, два : 10.1007/s00382-015-2659-1
- ^ Куэвас, Э., Ю. Гонсалес, С. Родригес, Х. К. Герра, А. Дж. Гомес-Пелаес, С. Алонсо-Перес, Дж. Бустос и К. Милфорд (2013), Оценка атмосферных процессов, вызывающих изменения озона в субтропических регионах. Свободная тропосфера Северной Атлантики, Атмос. хим. Физ., 13(4), 1973–1998, два : 10.5194/acp-13-1973-2013 .
- ^ Вивироли Д., Арчер Д.Р., Буйтаерт В., Фаулер Х.Дж., Гринвуд ГБ, Гамлет А.Ф., Хуан Й., Кобольчниг Г., Литаор М.И., Лопес-Морено Дж.И., Лоренц С., Шадлер Б., Шрайер Х., Швайгер К., Вуйль М., Вудс Р. 2011. Изменение климата и горные водные ресурсы: обзор и рекомендации для исследований, управления и политики. Гидрология и науки о системе Земли 15(2): 471–504. doi : 10.5194/hess-15-471-2011 .
- ^ Вивироли Д., Дурр Х.Х., Мессерли Б., Мейбек М., Вайнгартнер Р. 2007. Горы мира, водонапорные башни для человечества: типология, картографирование и глобальное значение. Исследование водных ресурсов 43(7):W07447. дои : 10.1029/2006WR005653 .
- ^ Маквикар Т.Р., Ван Нил Т.Г., Родерик М.Л., Ли Л.Т., Мо XG, Циммерманн Н.Е., Шматц Д.Р. (2010). Данные наблюдений в двух горных регионах о том, что скорость приземного ветра снижается быстрее на больших высотах, чем на нижних: 1960–2006 гг. Geophys Res Lett 37 (6): L06402. дои : 10.1029/2009GL042255
- ^ Ю, К., Фредрих, К., Мин, Дж., Кан, С., Чжу, К., Пепин, Н., Чжан, Л. (2014) Скорость приземного ветра, наблюдаемая на Тибетском нагорье с 1980 года, и ее физические причины. Международный журнал климатологии 34 (6), 1873–1882 гг. два : 10.1002/game.3807
