Ток в контуре
Родитель Флоридского течения , Петлевое течение — это теплое океанское течение , которое течет на север между Кубой и полуостровом Юкатан , движется на север в Мексиканский залив , делает петлю на восток и юг, прежде чем выйти на восток через Флоридский пролив и влиться в залив. Транслировать . Петлевое течение является продолжением западного пограничного течения североатлантического субтропического круговорота . [1] Петлевые течения, выступающие в качестве доминирующего объекта циркуляции в восточной части Мексиканского залива, переносят от 23 до 27 сверрупов. [2] и достигает максимальной скорости потока от 1,5 до 1,8 метров в секунду. [3]
Связанная с этим особенность - это область теплой воды с « вихрем » или «кольцом кольцевого течения», который отделяется от кольцевого течения случайным образом каждые 3–17 месяцев. [4] Эти кольца, вращаясь со скоростью от 1,8 до 2 метров в секунду, движутся на запад со скоростью от 2 до 5 километров в день и имеют продолжительность жизни до года, прежде чем они врезаются в побережье Техаса или Мексики . [5] Эти водовороты состоят из теплых карибских вод и обладают физическими свойствами, которые изолируют массы от окружающих общих вод Персидского залива. Кольца могут иметь диаметр от 200 до 400 километров и простираться на глубину до 1000 метров. [6]
Влияние на тропические циклоны
[ редактировать ]Примерно в 1970 году считалось, что Петлевое течение имеет годовой цикл, при котором летом Петля простирается дальше на север. Однако дальнейшие исследования последних нескольких десятилетий показали, что расширение на север (и сбрасывание вихрей) не имеет значительного годового цикла, но колеблется в направлениях север-юг и восток-запад на взаимосвязях. ежегодно. [7]
Петлевое течение и его вихри можно обнаружить путем измерения уровня поверхности моря. Уровень поверхности моря как вихрей, так и Петли 21 сентября 2005 г. был на 60 см (24 дюйма) выше окружающей воды, что указывает на наличие глубокой области теплой воды под ними. [8] В тот день ураган «Рита» прошел над Петлевым течением и благодаря теплой воде перерос в шторм 5-й категории.
В Мексиканском заливе самые глубокие участки теплой воды связаны с Петлевым течением. Кольца тока, отделившиеся от контурного тока, обычно называют вихрями контурного тока. Теплые воды Петлевого течения и связанных с ним водоворотов придают ураганам больше энергии и позволяют им усиливаться.
Проходя над теплыми районами Мексиканского залива, ураганы преобразуют тепло океана в энергию штормов. Поскольку эта энергия удаляется из морей, на пути урагана можно обнаружить следы более холодной воды. Это связано с тем, что тепло отводится от смешанного слоя океана разными способами. Например, явное и скрытое тепло теряется непосредственно в тропическом циклоне через границу воздух-море. Кроме того, горизонтальное расхождение ветровых потоков смешанного слоя приводит к подъему более холодных вод термоклина . Наконец, турбулентный унос более холодных вод термоклина, вызванный ветровым движением, также приводит к охлаждению поверхностных вод. [9] По этим причинам глубина смешанного слоя океана более важна для углубления ураганов, чем температура поверхности моря . Тонкая оболочка теплых поверхностных вод будет более восприимчива к охлаждению, вызванному ураганами, чем воды с более крупным перемешанным слоем и более глубоким термоклином. Более того, модели предполагают, что циклоны с большей вероятностью достигнут большей части своей максимальной потенциальной интенсивности над теплыми океаническими объектами, где изотерма 26 ° C простирается за пределы 100 метров. [10] [11]
Примером того, как глубокие теплые воды, включая Петлевое течение, могут привести к усилению урагана, если другие условия также благоприятны, является ураган Камилла , который обрушился на побережье Мексиканского залива Миссисипи в августе 1969 года. Камилла образовалась в глубоких теплых водах. Карибского моря, что позволило ему за один день быстро перерасти в ураган 3-й категории. Оно обогнуло западную оконечность Кубы и пролегло прямо через Петлевое течение, вплоть до севера, к побережью, в течение которого быстрое усиление продолжалось . Камилла превратилась в ураган 5-й категории с редко встречающейся интенсивностью и чрезвычайно сильными ветрами, которые сохранялись до выхода на берег (по оценкам, устойчивые ветры 190 миль в час (310 км / ч) возникали на очень небольшой территории справа от глаза ) . .
В 1980 году ураган «Аллен» усилился до урагана 5-й категории при движении над Петлевым течением, но ослаб перед выходом на берег в Техасе .
В 2004 году ураган «Иван» дважды преодолевал кольцевое течение.
В 2005 году ураган Катрина и ураган Рита значительно усилились, когда прошли над более теплыми водами Петлевого течения. Ожидалось, что ураган Вильма 2005 года достигнет побережья Флориды как ураган категории 2, но после столкновения с юго-восточной частью Кольцевого течения он вместо этого достиг побережья Флориды как ураган категории 3. [12]
и не так печально известен, как Катрина, Хотя ураганный опал он наиболее четко иллюстрирует возможности углубления теплого ядра ядра. Пересекнув полуостров Юкатан , Опал снова вошла в Мексиканский залив и прошла над вихревым навесом Петлевого течения. За четырнадцать часов давление на поверхности моря упало с 965 до 916 гектопаскалей, скорость приземного ветра увеличилась с 35 до 60 метров в секунду, а шторм сконцентрировался в радиусе 40 километров до 25 километров. До урагана изотерма 20 °C находилась на глубине от 175 до 200 метров, но после того, как шторм прошел, она оказалась на 50 метров мельче. Хотя большая часть охлаждения смешанного слоя, вызванного ураганом, была связана с апвеллингом (из-за дивергенции Экмана), еще, по оценкам, еще от 2000 до 3000 Вт / квадратный метр было потеряно из-за теплового потока на границе раздела воздух-вода в ядре шторма. Кроме того, показания температуры поверхности моря, полученные с буев, зафиксировали падение температуры на 2–3 °C, когда Опал проходил над Общими водами залива, но только на 0,5–1 °C, когда шторм столкнулся с более массивным смешанным слоем океана, связанным с теплым центральным вихрем. . [13]
В 2008 году ураган «Густав» прошел через Петлевое течение, но из-за температуры течения (тогда только около 80 градусов по Фаренгейту) и его усеченного размера (протянувшегося лишь на полпути от Кубы до Луизианы, с более прохладной водой между его кончиком и Побережье Луизианы) шторм оставался ураганом 3-й категории, а не увеличивал силу по мере прохождения над течением. [14] [15]
В августе 2021 года ураган Ида пересек кольцевое течение, что позволило ему быстро перейти из урагана категории 2 в ураган категории 4 всего за одну ночь. [16] [17]
Процесс
[ редактировать ]Усиление и ослабление ураганов является результатом обширных термодинамических взаимодействий между атмосферой и океаном. Вообще говоря, развитие силы урагана определяется тремя факторами. Во-первых, первоначальная интенсивность тропического циклона является преобладающим фактором, и его сила будет отражаться на протяжении всей жизни шторма. Во-вторых, термодинамическое состояние атмосферы, через которую движется циклон, повлияет на его способность усиливаться, поскольку сильные горизонтальные ветры будут рассеивать внутреннюю циркуляцию и предотвращать вертикальное накопление энергии внутри шторма. Третьим компонентом, влияющим на интенсивность урагана, является теплообмен между верхним слоем океанских вод и ядром шторма. [18] По этой причине основное внимание в исследованиях ураганов уделяется температуре поверхности моря перед штормом. Однако недавние исследования показали, что температура поверхности менее важна для углубления ураганов, чем глубина смешанного слоя океана. Фактически, было показано, что давление урагана на уровне моря более тесно коррелирует с глубиной изотермы 26 ° C (и содержанием тепла в океане), чем с температурой поверхности моря. [19] Штормы, проходящие через кольцевое течение или теплые центральные вихри, имеют доступ к более прохладной воде и, следовательно, к более высокому содержанию энергии в нагретых молекулах.
После того, как ураган «Рита» покинул кольцевое течение и прошел над более прохладной водой, его сила уменьшилась, но основным фактором этого ослабления был цикл замены глазных стенок (ERC), происходящий в то время. ERC и другие атмосферные факторы являются причиной того, что Рита не усилилась повторно при последующем прохождении через вихревой вихрь.
Также следует отметить: тропические депрессии, тропические штормы и ураганы набирают силу, но не управляются температурой воды. Они управляются атмосферой, а уровень атмосферы, участвующий в управлении ураганом, различен при разной интенсивности (т. е. он относится к минимальному давлению урагана).
Уровень моря и температура моря
[ редактировать ]Уровень моря сравнительно легко точно измерить с помощью радаров со спутников. Температуру моря под поверхностью не так легко измерить в широком масштабе, но ее можно определить по уровню моря, поскольку более теплая вода расширяется и, таким образом (при прочих равных условиях, например, глубина воды), вертикальный столб воды поднимется немного выше, когда согрелся. Таким образом, уровень моря часто используется в качестве показателя температуры глубокого моря.
NOAA Национальный центр информационных буев обслуживает большое количество информационных буев в Мексиканском заливе, некоторые из которых измеряют температуру моря на глубине одного метра от поверхности.
Биология
[ редактировать ]Петлевое течение и вихри кольцевого течения влияют на биологические сообщества в Мексиканском заливе. Однако в целом на эти сообщества влияют не сами Петлевые течения и вихри теплого ядра. Вместо этого именно меньшие образования холодного ядра, известные как фронтальные вихри, которые формируются вокруг границы кольцевого течения и вихрей кольцевого течения, влияют на биологические сообщества в Персидском заливе.
Фронтальные вихри контурного тока — это вихри с холодным ядром, вращающиеся против часовой стрелки (циклонические) вихри, которые формируются на границе контурного тока или вблизи нее. Диаметр LCFE варьируется от 80 до 120 км. [20] Эти холодные образования меньше, чем вихри с теплым ядром, исходящие от кольцевого течения.
Многочисленные исследования показали различия в биологических сообществах внутри и за пределами различных объектов Мексиканского залива. В холодном керне были обнаружены более высокие запасы зоопланктона и микронектона, чем в Петлевом течении и Вихрях Петлевого течения. [21] Однако не было обнаружено различий в численности эвфаузиид , планктонных морских ракообразных, похожих на креветок, между областями апвеллинга и вихрями с теплым ядром. [22] но в 2004 году было обнаружено, что численность гипериидов внутри водоворотов кольцевого течения ниже, чем снаружи. [23] Одновременно было обнаружено, что уровни питательных веществ (нитратов) были низкими на высоте более 100 метров в вихрях с теплым ядром, тогда как уровни нитратов были высокими в холодных объектах. [24] [25] Было обнаружено, что в LCE низкие запасы хлорофилла, первичной продукции и биомассы зоопланктона. [26]
Низкая концентрация хлорофилла и его первичное производство, вероятно, являются результатом низкого уровня питательных веществ, поскольку многим планктонным видам для выживания необходимы нитраты и другие питательные вещества. В свою очередь, низкая первичная продукция может быть одной из причин низкой численности гетеротрофных (поедающих организмы, а не фотосинтезирующих) видов внутри Петлевого течения и Вихрей Петлевого течения. С другой стороны, температура может играть роль в низкой численности обоих сообществ: атлантический голубой тунец выработал модели поведения, позволяющие избегать высоких температур, связанных с особенностями теплого ядра, такими как кольцевое течение и вихри кольцевого течения в Мексиканском заливе. [27] Возможно также, что планктонные виды также избегают более высоких температур в этих местах.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перес-Бруниус, Паула; Кандела, Хулио; Гарсиа-Каррильо, Паула; Фьюри, Хизер; Бауэр, Эми; Гамильтон, Питер; и Лебен, Роберт. (март 2018 г.). «Преобладающие модели циркуляции глубокого Мексиканского залива». Журнал физической океанографии. Американское метеорологическое общество. 48(3):511. https://doi.org/10.1175/JPO-D-17-0140.1 Веб-сайт AMS Проверено 27 августа 2018 г.
- ^ Джонс, В; Таунсенд, Т.; Фратантони, Д.; Уилсон, В. (2002). «О притоке Атлантического океана в Карибское море». Глубоководные исследования. Часть I: Статьи океанографических исследований . 49 (2): 211–243. Бибкод : 2002DSRI...49..211J . дои : 10.1016/s0967-0637(01)00041-3 .
- ^ Гордон, А. (1967). «Круговорот Карибского моря». Журнал геофизических исследований . 72 (24): 6207–6223. Бибкод : 1967JGR....72.6207G . CiteSeerX 10.1.1.602.8012 . дои : 10.1029/jz072i024p06207 .
- ^ Стерджес, В; Лебен, Р. (2000). «Частота отделения колец от кольцевого течения в Мексиканском заливе: пересмотренная оценка» . Журнал физической океанографии . 30 (7): 1814–1819. Бибкод : 2000JPO....30.1814S . doi : 10.1175/1520-0485(2000)030<1814:forsft>2.0.co;2 .
- ^ Ой, Л; Эзер, Т.; Ли, Х. (2005). Кольца и связанная с ними циркуляция в Мексиканском заливе: обзор численных моделей и будущих задач . Том. 161. стр. 31–56. Бибкод : 2005GMS...161...31O . CiteSeerX 10.1.1.482.5991 . дои : 10.1029/161gm04 . ISBN 9781118666166 .
{{cite book}}:|journal=игнорируется ( помогите ) - ^ Мурс, К. (1998). Внутриамериканское обращение. Море, глобальный прибрежный океан, региональные исследования и синтезы . Джон Уайли и сыновья. стр. 183–208.
- ^ Ой, Л; Эзер, Т.; Ли, Х. (2005). Кольца и связанная с ними циркуляция в Мексиканском заливе: обзор численных моделей и будущих задач . Том. 161. стр. 31–56. Бибкод : 2005GMS...161...31O . CiteSeerX 10.1.1.482.5991 . дои : 10.1029/161gm04 . ISBN 9781118666166 .
{{cite book}}:|journal=игнорируется ( помогите ) - ^ «Исследователи CU-Boulder нарисовали карту урагана Рита в Мексиканском заливе, доступ 8 января 2012 г.» . Архивировано из оригинала 27 мая 2013 г. Проверено 8 января 2012 г.
- ^ Джеймс, Б; Шей, Л. (2009). «Смешанное охлаждение слоев в мезомасштабных океанических вихрях во время ураганов Катрина и Рита» . Ежемесячный обзор погоды . 137 (12): 4188–4207. Бибкод : 2009MWRv..137.4188J . дои : 10.1175/2009mwr2849.1 .
- ^ ДеМария, М; Каплан, Дж. (1994). «Температура поверхности моря и максимальная интенсивность атлантических тропических циклонов» . Журнал климата . 7 (9): 1324–1334. Бибкод : 1994JCli....7.1324D . doi : 10.1175/1520-0442(1994)007<1324:sstatm>2.0.co;2 .
- ^ Шей, Л; Гони, Г.; Блэк, П. (2000). «Влияние теплых океанических явлений на ураган Опал» . Ежемесячный обзор погоды . 128 (5): 1366–1383. Бибкод : 2000MWRv..128.1366S . doi : 10.1175/1520-0493(2000)128<1366:eoawof>2.0.co;2 .
- ^ «Архивная копия» . Архивировано из оригинала 25 июня 2008 г. Проверено 9 апреля 2008 г.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ) - ^ Шей, Л; Гони, Г.; Блэк, П. (2000). «Влияние теплых океанических явлений на ураган Опал» . Ежемесячный обзор погоды . 128 (5): 1366–1383. Бибкод : 2000MWRv..128.1366S . doi : 10.1175/1520-0493(2000)128<1366:eoawof>2.0.co;2 .
- ^ «Густав направился к течению, которое порождает большие штормы» . Новости Эн-Би-Си . 29 августа 2008 г. Проверено 1 сентября 2008 г.
- ^ «Петлевой ток может вызвать мощный ураган Густав» . 30 августа 2008 г. Архивировано из оригинала 31 августа 2008 г. Проверено 1 сентября 2008 г.
- ^ Ник Шэй (1 сентября 2021 г.). «Ураган Ида превратился в монстра благодаря гигантскому теплому пятну в Мексиканском заливе – вот что произошло» . Разговор . Проверено 7 сентября 2021 г.
- ^ Гиббенс, Сара (31 августа 2021 г.). «Как изменение климата порождает ураганы, подобные Иде» . Нэшнл Географик . Архивировано из оригинала 31 августа 2021 года . Проверено 1 сентября 2021 г.
- ^ Эмануэль, К. (1999). «Термодинамический контроль интенсивности ураганов». Природа . 401 (6754): 665–669. Бибкод : 1999Natur.401..665E . дои : 10.1038/44326 . S2CID 4427513 .
- ^ Джеймс, Б; Шей, Л. (2009). «Смешанное охлаждение слоев в мезомасштабных океанических вихрях во время ураганов Катрина и Рита» . Ежемесячный обзор погоды . 137 (12): 4188–4207. Бибкод : 2009MWRv..137.4188J . дои : 10.1175/2009mwr2849.1 .
- ^ Ле Энафф, М.; Курафалу, В.Х.; Дюсюрже, Р.; Лампкин, Р. (2014). «Циклоническая активность в восточной части Мексиканского залива: характеристика на основе данных альтиметрии вдоль пути и траекторий дрифтеров на месте» (PDF) . Прогресс в океанографии . 120 : 120–138. Бибкод : 2014Proce.120..120L . дои : 10.1016/j.pocean.2013.08.002 .
- ^ Циммерман, РА; Биггс, округ Колумбия (1999). «Закономерности распределения рассеивающего звук зоопланктона в вихрях с теплым и холодным ядром в Мексиканском заливе по данным узкополосного акустического доплеровского профилографического исследования» . Дж. Геофиз. Рез. Океаны . 104 (С3): 5251–5262. Бибкод : 1999JGR...104.5251Z . дои : 10.1029/1998JC900072 .
- ^ Гаска, Р.; Кастелланос, И.; Биггс, округ Колумбия (2001). «Эуфаузииды (Crustacea, Euphausiacea) и летние мезомасштабные особенности Мексиканского залива». Бык. Мар Науки . 68 : 397–408.
- ^ Гаска, Р. (2004). «Распределение и численность гипериидных амфипод в зависимости от летних мезомасштабных особенностей южной части Мексиканского залива» . Дж. Планктон Рез . 26 (9): 993–1003. дои : 10.1093/plankt/fbh091 .
- ^ Биггс, округ Колумбия; Вастано, AC; Оссингер, А.; Гил-Зурита, А.; Перес-Франко, А. (1988). «Мультидисциплинарное исследование колец с теплым и холодным ядром в Мексиканском заливе». Память Соц. наук. Нат. Ла Саль, Венесуэла . 48 : 12–31.
- ^ Биггс, округ Колумбия (1992). «Питательные вещества, планктон и продуктивность в кольце теплого ядра в западной части Мексиканского залива». Дж. Геофиз. Рез. Океаны . 97 (С2): 2143–2154. Бибкод : 1992JGR....97.2143B . дои : 10.1029/90JC02020 .
- ^ Биггс, округ Колумбия (1992). «Питательные вещества, планктон и продуктивность в кольце теплого ядра в западной части Мексиканского залива». Дж. Геофиз. Рез. Океаны . 97 (С2): 2143–2154. Бибкод : 1992JGR....97.2143B . дои : 10.1029/90JC02020 .
- ^ Тео, SLH; Бустани, AM; Блок, бакалавр (2007). «Океанографические предпочтения атлантического голубого тунца Thunnus Thynnus в местах их размножения в Мексиканском заливе». Мар Биол . 152 (5): 1105–1119. Бибкод : 2007МарБи.152.1105Т . дои : 10.1007/s00227-007-0758-1 . S2CID 85297052 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Данные спутниковой альтиметрии Мексиканского залива в режиме реального времени
- Поверхностные течения океана объясняют петлевое течение
- Лаборатория сканирования Земли ЛГУ
- Национальный центр буев данных (см. буй № 42003)
- Ураган «Рита» проносится через теплый залив
- Исследователи CU-Boulder отмечают рост Катрины в Мексиканском заливе
- «Глобальное потепление: виновник?» (Журнал Time, 3 октября 2005 г., страницы 42–46) - Упоминается контурный ток
- ScienceDaily о петлевом течении и ураганах
- Схема механизмов внутри контурного тока
- Атлантическая океанографическая и метеорологическая лаборатория
