Кровообращение - Walker circulation

Принципиальная схема квазиравновесия и Ла-Нинья фаза южного колебания. В Кровообращение виден на поверхности как восточный пассаты которые перемещают воду и воздух, согретые солнцем, на запад. Западная сторона экваториальной части Тихого океана характеризуется теплой влажной погодой с низким давлением, поскольку собранная влага сбрасывается в виде тайфунов и гроз. В результате этого движения океан в западной части Тихого океана поднимается примерно на 60 см выше. Вода и воздух возвращаются на восток. Оба сейчас намного прохладнее, а воздух намного суше. Эпизод Эль-Ниньо характеризуется нарушением этого круговорота воды и воздуха, в результате чего в восточной части Тихого океана образуется относительно теплая вода и влажный воздух.

В Кровообращение, также известный как Клетка Уокера, представляет собой концептуальную модель воздушного потока в тропики в нижних слоях атмосферы (тропосфера ). Согласно этой модели, частицы воздуха следуют замкнутой циркуляции в зональный и вертикальные направления. Эта циркуляция, которая примерно согласуется с наблюдениями, вызвана различиями в распределении тепла между океаном и сушей. Это было обнаружено Гилберт Уокер. В дополнение к движениям в зональном и вертикальном направлениях тропическая атмосфера также имеет значительные движения в меридиональный направление как часть, например, Хэдли циркуляция.

Термин «циркуляция Уокера» был придуман в 1969 году норвежско-американским метеорологом. Якоб Бьеркнес.^[1]

Методология Уокера

Гилберт Уокер был признанным прикладным математиком в Кембриджский университет когда он стал генеральным директором обсерваторий в Индии в 1904 году.^[2] Находясь там, он изучал характеристики Индийский океан сезон дождей, провал которых дожди принесли сильные голод в страну в 1899 году. Анализируя огромное количество данных о погоде из Индии и остального мира, в течение следующих пятнадцати лет он опубликовал первые описания больших качелей атмосферный давление между Индией и Тихий океан, и его соотношение с температура и режимы осадков во многих тропических регионах Земли, включая Индию. Он также работал с Индийский метеорологический департамент особенно в связи муссонов с явлением Южного колебания. Его сделали товарищем Орден Звезды Индии в 1911 г.^[2]

Уокер определил, что шкала времени года (используемая многими изучающими атмосферу) непригодна, потому что геопространственные отношения могут быть совершенно разными 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», которые включали такие области, как Индийский полуостров. Центры находились в сердце регионов с постоянным или сезонным высоким и низким давлением. Он также добавил точки для регионов, где осадки, ветер или температура были важным фактором контроля.

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

Он приходит к выводу, что колебания температуры обычно определяются колебаниями давления и осадков. Ранее предполагалось, что солнечные пятна могут быть причиной колебаний температуры, но Уокер возражал против этого вывода, показывая ежемесячные корреляции солнечных пятен с температурой, ветрами, облачностью и дождем, которые были несовместимы.

Уокер взял за правило публиковать все свои результаты корреляции, как отношений, которые оказались важными, так и отношений, которые оказались неважными. Он сделал это с целью отговорить исследователей сосредоточиться на корреляциях, которых не было.

Океанические эффекты

Средние экваториальные температуры Тихого океана

График, показывающий термоклин тропического океана (глубина в зависимости от температуры). Обратите внимание на быстрое изменение между 100 и 1000 метров. На глубине 1500 метров температура почти не меняется.

Циркуляция Уокера в тропических бассейнах Индии, Тихого океана и Атлантики приводит к западным поверхностным ветрам северным летом в первом бассейне и восточным ветрам во втором и третьем бассейнах. В результате температурная структура трех океанов демонстрирует резкую асимметрию. И в экваториальной части Тихого океана, и в Атлантическом океане северным летом на востоке наблюдаются прохладные приземные температуры, тогда как более прохладные приземные температуры преобладают только в западной части Индийского океана.^[3] Эти изменения температуры поверхности отражают изменения глубины термоклина.^[4]

Изменения циркуляции Уокера со временем происходят в связи с изменениями температуры поверхности. Некоторые из этих изменений вызваны внешними факторами, например, сезонный сдвиг Солнца в Северное полушарие летом. Другие изменения, по всей видимости, являются результатом совместной обратной связи между океаном и атмосферой, в которой, например, восточные ветры вызывают падение температуры поверхности моря на востоке, усиливая зональный контраст тепла и, следовательно, усиливая восточные ветры через бассейн. Эти усиленные восточные ветры вызывают больший экваториальный апвеллинг и поднимают термоклин на востоке, усиливая начальное охлаждение южными ветрами. Эта совместная обратная связь между океаном и атмосферой была первоначально предложена Бьеркнесом. С океанографической точки зрения экваториальный холодный язык вызван восточными ветрами. Если бы климат Земли был симметричным относительно экватора, поперечный экваториальный ветер исчез бы, а холодный язык был бы намного слабее и имел бы совершенно другую зональную структуру, чем наблюдается сегодня.^[5]Ячейка Уокера косвенно связана с апвеллинг у берегов Перу и Эквадор. Это приносит питательное вещество -обогатить холодной водой до поверхности, увеличивая рыболовные запасы.^[6]

Эль-Ниньо

Основная статья: Эль-Ниньо Южное колебание

Циркуляция Уокера вызвана сила градиента давления что является результатом система высокого давления над восточной частью Тихого океана и система низкого давления над Индонезия. Циркуляция Уокера вызывает подъем холодной глубоководной морской воды, охлаждая тем самым морскую поверхность. Эль-Ниньо возникает, когда эта циркуляция уменьшается или прекращается, поскольку нарушенная или подавленная циркуляция приводит к нагреванию поверхности океана до температур выше средних. Заметно увеличенная циркуляция Уокера вызывает Ла-Нинья, усиливая подъем холодной глубоководной морской воды; который охлаждает морскую поверхность до температуры ниже средней.

Научное исследование, опубликованное в мае 2006 г. в журнале Природа указывает на то, что циркуляция Уокера замедляется с середины 19 века. Авторы утверждают, что глобальное потепление является вероятным причинным фактором ослабления ветрового режима.^[7] Тем не менее, исследование, проведенное в 2011 году Проектом реанализа двадцатого века, показывает, что, за исключением циклов Южного колебания Эль-Ниньо, общая скорость и направление циркуляции Уокера оставались стабильными в период с 1871 по 2008 год.^[8]

Смотрите также

• Атмосферная циркуляция
• Атмосфера Земли

использованная литература

• Институт Уокера, Университет Рединга, Великобритания. http://www.walker-institute.ac.uk/about/sir_gilbert.htm
• Уокер, JM. Перьевой портрет сэра Гилберта Уокера, CSI, MA, ScD, FRS. Погода 1997 (Том 52, №7, стр. 217–220)
• Уокер, Г. и Блисс, E.W., 1930. World Weather IV, Мемуары Королевского метеорологического общества, 3, (24), 81–95.
• Уокер, Г. и Блисс, E.W., 1937. World Weather VI, Мемуары Королевского метеорологического общества, 4, (39), 119–139.
• Уокер Г.Т., 1923. Корреляция сезонных колебаний погоды, VIII. Предварительное изучение мировой погоды. Воспоминания Метеорологического департамента Индии, 24, (4), 75–131.
• Уокер, Г. Т., 1924. Корреляция сезонных колебаний 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
• Резюме климатических исследований - Циркуляция Уокера: замедление циркуляции атмосферы в тропиках Текст и графика из NOAA / Лаборатория геофизической гидродинамики
• Замедление стока в тропической части Тихого океана связано с изменением климата - пресс-релиз от Университетская корпорация атмосферных исследований.
• Ослабление атмосферной циркуляции в тропической части Тихого океана из-за антропогенного воздействия 4 мая 2006 г. в Природа.
• Сообщение Associated Press от 3 мая 2006 г .: "Глобальное потепление, указанное в Wind Shift"
• Тропический конвективный перенос и циркуляция Уокера, 29 Октябрь 2012 в Атмосферная химия и физика

Встроенные цитаты

1. Бьеркнес, Дж. (Март 1969 г.) "Атмосферные телесвязи из экваториальной части Тихого океана", Ежемесячный обзор погоды, 97 (3): 163–172. Из стр. 167–168: «Кажется разумным предположить, что именно градиент температуры моря вдоль экватора является причиной тепловой циркуляции, представленной на рисунке 8. Далее в настоящей статье эта циркуляция будет обозначаться как «Циркуляция Уокера», поскольку она может быть показана как важная часть механизма «Южного колебания» Уокера. N.O.A.A.
2. Рао, К. Хаявандо, изд. (1915). Индийский биографический словарь. Мадрас: Pillar & Co., стр. 456. Получено 20 марта 2010.
3. Бюро метеорологии. "Циркуляция Уокера". Содружество Австралии. Получено 1 июля 2014.
4. Зелле, Хайн, Джерриан Аппледорн, Герритт Бюргерс и Герт Ян Ван Олденборг (март 2004 г.). «Связь между температурой поверхности моря и глубиной термоклина в восточной экваториальной части Тихого океана». Журнал физической океанографии. 34 (3): 643. Bibcode:2004JPO .... 34..643Z. CiteSeerX  10.1.1.12.3536. Дои:10.1175/2523.1.
5. Взаимодействие океана и атмосферы в формировании циркуляции Уокера и экваториального холодного языка
6. Дженнингс, С., Кайзер, М.Дж., Рейнольдс, Д.Д. (2001) "Экология морского рыболовства". Оксфорд: Blackwell Science Ltd. ISBN  0-632-05098-5
7. Замедление тропической атмосферной циркуляции
8. Проект реанализа двадцатого века. Ежеквартальный журнал Королевского метеорологического общества, 137: 1–28. Дои:10.1002 / qj.776, http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/qj.776/abstract