Тираж Уокера

Принципиальная схема квазиравновесия и фазы Ла-Нинья южного колебания. на **Циркуляция Уокера** поверхности проявляется как восточные пассаты , которые перемещают воду и воздух, нагретые солнцем, на запад. Западная часть экваториальной части Тихого океана характеризуется теплой и влажной погодой низкого давления, поскольку собранная влага сбрасывается в виде тайфунов и гроз. В результате этого движения уровень океана в западной части Тихого океана поднялся примерно на 60 см выше. Вода и воздух возвращаются на восток. В обоих теперь намного прохладнее, а воздух намного суше. Эпизод Эль-Ниньо характеризуется нарушением этого водного и воздушного цикла, что приводит к относительно теплой воде и влажному воздуху в восточной части Тихого океана.

Циркуляция Уокера , также известная как ячейка Уокера , представляет собой концептуальную модель движения воздуха в тропиках в нижних слоях атмосферы ( тропосфере ). Согласно этой модели, порции воздуха следуют замкнутой циркуляции в зональном и вертикальном направлениях. Эта циркуляция, примерно согласующаяся с наблюдениями, вызвана различиями в распределении тепла между океаном и сушей. Помимо движений в зональном и вертикальном направлении, тропическая атмосфера также имеет значительные движения в меридиональном направлении как часть, например, циркуляции Хэдли .

Циркуляция Уокера связана с силой градиента давления , возникающей в результате системы высокого давления над восточной частью Тихого океана и системы низкого давления над Индонезией . Циркуляции Уокера в тропических Индийском, Тихоокеанском и Атлантическом бассейнах приводят к западным приземным ветрам северным летом в первом бассейне и восточным ветрам во втором и третьем бассейнах. В результате температурная структура трех океанов демонстрирует резкую асимметрию. Экваториальная часть Тихого океана и Атлантика имеют прохладные температуры поверхности северным летом на востоке, тогда как более низкие температуры поверхности преобладают только в западной части Индийского океана. ^[1] Эти изменения температуры поверхности отражают изменения глубины термоклина. ^[2]

Изменения циркуляции Уокера во времени происходят в сочетании с изменениями температуры поверхности. Некоторые из этих изменений вызваны внешними факторами, например, сезонным сдвигом Солнца в северное полушарие летом. Другие изменения, по-видимому, являются результатом совместной обратной связи между океаном и атмосферой, при которой, например, восточные ветры вызывают падение температуры поверхности моря на востоке, усиливая зональный контраст тепла и, следовательно, усиливая восточные ветры по всему бассейну. Эти аномальные восточные ветры вызывают усиление экваториального апвеллинга и поднимают термоклин на востоке, усиливая первоначальное похолодание, вызванное южными ветрами. С океанографической точки зрения, экваториальный холодный язык вызван восточными ветрами. Если бы климат Земли был симметричен относительно экватора, кросс-экваториальный ветер исчез бы, а холодный язык был бы гораздо слабее и имел бы совсем иную зональную структуру, чем наблюдается сегодня. ^[3]

Циркуляция Уокера была открыта Гилбертом Уокером . Термин «циркуляция Уокера» был придуман в 1969 году норвежско-американским метеорологом Якобом Бьеркнесом . ^[4]

Методика Уокера

Гилберт Уокер был признанным прикладным математиком в Кембриджском университете , когда в 1904 году он стал генеральным директором обсерваторий в Индии. ^[5] Находясь там, он изучал характеристики в Индийском океане муссонов , отсутствие дождей которых привело к сильному голоду в стране в 1899 году . Анализируя огромное количество данных о погоде из Индии и остального мира, в течение следующих пятнадцати лет он опубликовал первые описания огромных качающихся колебаний атмосферного давления между Индийским и Тихим океаном , а также их корреляцию с температурой и характером осадков во многих регионах мира. тропических регионов Земли, включая Индию. Он также работал с Индийским метеорологическим департаментом, особенно над связью муссонов с явлением Южного колебания. В 1911 году он был удостоен кавалера ордена Звезды Индии . ^[5]

Уокер определил, что временная шкала года (используемая многими, изучающими атмосферу) не подходит, поскольку геопространственные отношения могут совершенно различаться в зависимости от сезона. Таким образом, Уокер разбил свой временной анализ на декабрь-февраль, март-май, июнь-август и сентябрь-ноябрь.

Затем Уокер выбрал ряд «центров действия», в число которых вошли такие районы, как Индийский полуостров. Центры находились в центре регионов с постоянными или сезонными высокими и низкими давлениями. Он также добавил баллы для регионов, где осадки, ветер или температура являются важным фактором контроля.

Он исследовал взаимосвязь летних и зимних значений давления и количества осадков, сначала сосредоточив внимание на летних и зимних значениях, а затем распространив свою работу на весну и осень.

Он заключает, что изменения температуры обычно определяются изменениями давления и количества осадков. Ранее предполагалось, что причиной колебаний температуры могут быть солнечные пятна, но Уокер опроверг этот вывод, показав противоречивые ежемесячные корреляции солнечных пятен с температурой, ветрами, облачностью и дождем.

Уокер поставил перед собой задачу опубликовать все свои результаты корреляций, как отношений, признанных важными, так и отношений, которые оказались неважными. Он сделал это с целью отговорить исследователей от сосредоточения внимания на несуществующих корреляциях.

Океанические эффекты

График, показывающий термоклин тропического океана (глубина в зависимости от температуры). Обратите внимание на быстрый переход между 100 и 1000 метрами. На глубине 1500 метров температура почти постоянна.

Циркуляции Уокера в тропических бассейнах Индии, Тихого океана и Атлантического океана приводят к западным приземным ветрам северным летом в первом бассейне и восточным ветрам во втором и третьем бассейнах. В результате температурная структура трех океанов демонстрирует резкую асимметрию. Экваториальная часть Тихого океана и Атлантика имеют прохладные температуры поверхности северным летом на востоке, тогда как более низкие температуры поверхности преобладают только в западной части Индийского океана. ^[6] Эти изменения температуры поверхности отражают изменения глубины термоклина. ^[7]

Изменения циркуляции Уокера со временем происходят в сочетании с изменениями температуры поверхности. Некоторые из этих изменений вызваны внешними факторами, например, сезонным сдвигом Солнца в северное полушарие летом. Другие изменения, по-видимому, являются результатом совместной обратной связи между океаном и атмосферой, при которой, например, восточные ветры вызывают падение температуры поверхности моря на востоке, усиливая зональный контраст тепла и, следовательно, усиливая восточные ветры по всему бассейну. Эти усиленные восточные ветры вызывают усиление экваториального апвеллинга и поднимают термоклин на востоке, усиливая первоначальное похолодание, вызванное южными ветрами. Эта совмещенная обратная связь океана и атмосферы была первоначально предложена Бьеркнесом. С океанографической точки зрения, экваториальный холодный язык вызван восточными ветрами. Если бы климат Земли был симметричен относительно экватора, кросс-экваториальный ветер исчез бы, а холодный язык был бы гораздо слабее и имел бы совсем иную зональную структуру, чем наблюдается сегодня. ^[8]Ячейка Уокера косвенно связана с апвеллингом у берегов Перу и Эквадора . Это выводит питательными веществами холодную воду, увеличивая рыболовные запасы. на поверхность богатую ^[9]

Эль-Ниньо – Южное колебание

Циркуляция Уокера вызвана силой градиента давления , возникающей в результате действия системы высокого давления над восточной частью Тихого океана и системы низкого давления над Индонезией . Циркуляция Уокера вызывает подъем холодной глубоководной морской воды, охлаждая тем самым поверхность моря. Эль-Ниньо возникает, когда эта циркуляция уменьшается или прекращается, поскольку нарушение или замедление циркуляции приводит к нагреванию поверхности океана до температуры выше средней. Заметно возросшая циркуляция Уокера вызывает Ла-Нинья, усиливая подъем холодной глубоководной морской воды; который охлаждает поверхность моря до температуры ниже средней.

В условиях, не связанных с Эль-Ниньо, циркуляция Уокера наблюдается на поверхности как восточные пассаты, которые перемещают воду и воздух, нагретые солнцем, на запад. Это также вызывает океанский апвеллинг у берегов Перу и Эквадора и выносит на поверхность богатую питательными веществами холодную воду, увеличивая рыболовные запасы. ^[10] Западная часть экваториальной части Тихого океана характеризуется теплой, влажной погодой с низким давлением, поскольку собранная влага сбрасывается в виде тайфунов и гроз . В результате этого движения уровень океана в западной части Тихого океана поднялся примерно на 60 см (24 дюйма) выше. ^[11]^[12]^[13]^[14]

Научное исследование, опубликованное в мае 2006 года в журнале Nature, показывает, что циркуляция Уокера замедляется с середины 19 века. Авторы утверждают, что глобальное потепление является вероятным причинным фактором ослабления ветрового режима. ^[15] Однако исследование 2011 года, проведенное в рамках Проекта реанализа двадцатого века, показывает, что, за исключением циклов Эль-Ниньо и Южного колебания, общая скорость и направление циркуляции Уокера оставались стабильными в период с 1871 по 2008 год. ^[16]

См. также

Ссылки

^ Бюро метеорологии. «Круговорот Уокера» . Содружество Австралии . Проверено 1 июля 2014 г.
^ Зелле, Хейн; Джерриан Эпплдорн; Герритт Бургерс; Герт Ян Ван Ольденборг (2004). «Связь между температурой поверхности моря и глубиной термоклина в восточной экваториальной части Тихого океана». Журнал физической океанографии . 34 (3): 643–655. Бибкод : 2004JPO....34..643Z . CiteSeerX 10.1.1.12.3536 . дои : 10.1175/2523.1 . S2CID 16785385 .
^ Се, Шан-Пин (1 февраля 1998 г.). «Взаимодействие океана и атмосферы в формировании ходоковой циркуляции и экваториального холодного языка» . Журнал климата . 11 (2): 189–201. Бибкод : 1998JCli...11..189X . doi : 10.1175/1520-0442(1998)011<0189:OAIITM>2.0.CO;2 . JSTOR 26242917 . ИНИСТ 2154325 .
^ Бьеркнес, Дж. (март 1969 г.) «Атмосферные телесвязи из экваториальной части Тихого океана», Monthly Weather Review , 97 (3): 163–172. С. 167–168: «Представляется разумным предположить, что именно градиент температуры моря вдоль экватора является причиной тепловой циркуляции, представленной на рис. 8. Здесь и далее в настоящей статье эту циркуляцию будем называть «Циркуляция Уокера», поскольку можно показать, что она является важной частью механизма «Южного колебания» Уокера. Доступно по адресу: NOAA.
^ Перейти обратно: ^а ^б Рао, К. Хаявадана, изд. (1915). «Уокер, Гилберт Томас» . Индийский биографический словарь . Том. 24.1. Мадрас: Pillar & Co. 456.
^ Бюро метеорологии. «Круговорот Уокера» . Содружество Австралии . Проверено 1 июля 2014 г.
^ Зелле, Хейн, Герриан Эпплдорн, Геррит Бургерс и Герт Ян Ван Ольденборг (март 2004 г.). «Связь между температурой поверхности моря и глубиной термоклина в восточной экваториальной части Тихого океана». Журнал физической океанографии . 34 (3): 643. Бибкод : 2004JPO....34..643Z . CiteSeerX 10.1.1.12.3536 . дои : 10.1175/2523.1 . S2CID 16785385 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Взаимодействие океана и атмосферы в формировании циркуляции Уокера и экваториального холодного языка.
^ Дженнингс, С., Кайзер, М.Дж., Рейнольдс, Дж.Д. (2001) «Экология морского рыболовства». Оксфорд: Blackwell Science Ltd. ISBN 0-632-05098-5
^ Дженнингс, С., Кайзер, М.Дж., Рейнольдс, Дж.Д. (2001) «Экология морского рыболовства». Оксфорд: Blackwell Science Ltd. ISBN 0-632-05098-5 ^{[ нужна страница ]}
^ Пидвирный, Михаил (2 февраля 2006 г.). «Глава 7: Знакомство с атмосферой» . Основы физической географии . Physicalgeography.net . Проверено 30 декабря 2006 г.
^ «Энвисат наблюдает за Ла-Нинья» . BNSC через Интернет-машину Wayback Machine. 9 января 2011 года. Архивировано из оригинала 24 апреля 2008 года . Проверено 26 июля 2007 г.
^ «Океанский массив тропической атмосферы: сбор данных для прогнозирования Эль-Ниньо» . Празднование 200-летия . НОАА. 8 января 2007 года . Проверено 26 июля 2007 г.
^ «Топография поверхности океана» . Океанография 101 . Лаборатория реактивного движения. 5 июля 2006 г. Архивировано из оригинала 14 апреля 2009 г. Проверено 26 июля 2007 г. «Ежегодный сводный отчет о данных об уровне моря, июль 2005 г. – июнь 2006 г.» (PDF) . Австралийский проект базового мониторинга уровня моря . Бюро метеорологии. Архивировано из оригинала (PDF) 7 августа 2007 года . Проверено 26 июля 2007 г.
^ Ослабление циркуляции атмосферы в тропической части Тихого океана из-за антропогенного воздействия.
^ Проект реанализа двадцатого века. Ежеквартальный журнал Королевского метеорологического общества, 137: 1–28. doi : 10.1002/qj.776 , http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/qj.776/abstract

Общие ссылки

Институт Уокера, Университет Рединга, Великобритания. http://www.walker-institute.ac.uk/about/sir_gilbert.htm
Уокер, Дж.М. Портрет пером сэра Гилберта Уокера, CSI, MA, ScD, FRS. Погода 1997 (Том 52, №7, стр. 217–220)
Уокер, Г.Т. и Блисс, Э.В., 1930. Мировая погода IV, Мемуары Королевского метеорологического общества, 3, (24), 81–95.
Уокер, Г.Т. и Блисс, Э.В., 1937. Мировая погода VI, Мемуары Королевского метеорологического общества, 4, (39), 119–139.
Уокер, Г.Т., 1923. Корреляция сезонных изменений погоды, VIII. Предварительное исследование мировой погоды. Мемуары метеорологического департамента Индии, 24, (4), 75–131.
Уокер, Г.Т., 1924. Корреляция сезонных изменений погоды, IX. Дальнейшее изучение мировой погоды. Мемуары метеорологического департамента Индии, 24, (9), 275–333. http://www.rmets.org/about/history/classics.php
Кац, Р.В. Сэр Гилберт Уокер и связь между Эль-Ниньо и статистикой. Статистическая наука, 17 (2002), 97–117. http://amath.colorado.edu/courses/4540/2004Spr/walkerss.pdf
Краткое изложение климатических исследований – Циркуляция Уокера: замедление циркуляции атмосферы в тропических странах. Текст и графика предоставлены NOAA / Лабораторией геофизической гидродинамики.
Замедление стока в тропической части Тихого океана связано с изменением климата – пресс-релиз Университетской корпорации атмосферных исследований .
Ослабление тропической тихоокеанской атмосферной циркуляции из-за антропогенного воздействия 4 мая 2006 г. в природе .
Новостной сюжет Associated Press, 3 мая 2006 г.: «Глобальное потепление связано с изменением ветра»
Тропический конвективный перенос и циркуляция Уокера , 29 октября 2012 г. в журнале «Атмосферная химия и физика».

[1] Бюро метеорологии. «Круговорот Уокера» . Содружество Австралии . Проверено 1 июля 2014 г.

[2] Зелле, Хейн; Джерриан Эпплдорн; Герритт Бургерс; Герт Ян Ван Ольденборг (2004). «Связь между температурой поверхности моря и глубиной термоклина в восточной экваториальной части Тихого океана». Журнал физической океанографии . 34 (3): 643–655. Бибкод : 2004JPO....34..643Z . CiteSeerX 10.1.1.12.3536 . дои : 10.1175/2523.1 . S2CID 16785385 .

[3] Се, Шан-Пин (1 февраля 1998 г.). «Взаимодействие океана и атмосферы в формировании ходоковой циркуляции и экваториального холодного языка» . Журнал климата . 11 (2): 189–201. Бибкод : 1998JCli...11..189X . doi : 10.1175/1520-0442(1998)011<0189:OAIITM>2.0.CO;2 . JSTOR 26242917 . ИНИСТ 2154325 .

[4] Бьеркнес, Дж. (март 1969 г.) «Атмосферные телесвязи из экваториальной части Тихого океана», Monthly Weather Review , 97 (3): 163–172. С. 167–168: «Представляется разумным предположить, что именно градиент температуры моря вдоль экватора является причиной тепловой циркуляции, представленной на рис. 8. Здесь и далее в настоящей статье эту циркуляцию будем называть «Циркуляция Уокера», поскольку можно показать, что она является важной частью механизма «Южного колебания» Уокера. Доступно по адресу: NOAA.

[IndianBio-5] Перейти обратно: ^а ^б Рао, К. Хаявадана, изд. (1915). «Уокер, Гилберт Томас» . Индийский биографический словарь . Том. 24.1. Мадрас: Pillar & Co. 456.

[6] Бюро метеорологии. «Круговорот Уокера» . Содружество Австралии . Проверено 1 июля 2014 г.

[7] Зелле, Хейн, Герриан Эпплдорн, Геррит Бургерс и Герт Ян Ван Ольденборг (март 2004 г.). «Связь между температурой поверхности моря и глубиной термоклина в восточной экваториальной части Тихого океана». Журнал физической океанографии . 34 (3): 643. Бибкод : 2004JPO....34..643Z . CiteSeerX 10.1.1.12.3536 . дои : 10.1175/2523.1 . S2CID 16785385 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[8] Взаимодействие океана и атмосферы в формировании циркуляции Уокера и экваториального холодного языка.

[Jennings-9] Дженнингс, С., Кайзер, М.Дж., Рейнольдс, Дж.Д. (2001) «Экология морского рыболовства». Оксфорд: Blackwell Science Ltd. ISBN 0-632-05098-5

[Jennings2-10] Дженнингс, С., Кайзер, М.Дж., Рейнольдс, Дж.Д. (2001) «Экология морского рыболовства». Оксфорд: Blackwell Science Ltd. ISBN 0-632-05098-5 ^{[ нужна страница ]}

[11] Пидвирный, Михаил (2 февраля 2006 г.). «Глава 7: Знакомство с атмосферой» . Основы физической географии . Physicalgeography.net . Проверено 30 декабря 2006 г.

[12] «Энвисат наблюдает за Ла-Нинья» . BNSC через Интернет-машину Wayback Machine. 9 января 2011 года. Архивировано из оригинала 24 апреля 2008 года . Проверено 26 июля 2007 г.

[13] «Океанский массив тропической атмосферы: сбор данных для прогнозирования Эль-Ниньо» . Празднование 200-летия . НОАА. 8 января 2007 года . Проверено 26 июля 2007 г.

[14] «Топография поверхности океана» . Океанография 101 . Лаборатория реактивного движения. 5 июля 2006 г. Архивировано из оригинала 14 апреля 2009 г. Проверено 26 июля 2007 г. «Ежегодный сводный отчет о данных об уровне моря, июль 2005 г. – июнь 2006 г.» (PDF) . Австралийский проект базового мониторинга уровня моря . Бюро метеорологии. Архивировано из оригинала (PDF) 7 августа 2007 года . Проверено 26 июля 2007 г.

[15] Ослабление циркуляции атмосферы в тропической части Тихого океана из-за антропогенного воздействия.

[16] Проект реанализа двадцатого века. Ежеквартальный журнал Королевского метеорологического общества, 137: 1–28. doi : 10.1002/qj.776 , http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/qj.776/abstract

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]