Квазидвухлетние колебания - Quasi-biennial oscillation

В квазидвухлетнее колебание (QBO), это квазипериодический колебание из экваториальный зональный ветер между восточными и западными ветрами в тропиках стратосфера в среднем от 28 до 29 месяцев. Чередующиеся ветровые режимы развиваются в верхней части нижней стратосферы и распространяются вниз со скоростью около 1 км (0,6 мили) в месяц, пока не рассеются в тропической зоне. тропопауза. Движение восточных ветров вниз обычно более неравномерное, чем движение западных ветров. В амплитуда восточной фазы примерно вдвое сильнее, чем западной фазы. В верхней части вертикальной области QBO преобладают восточные ветры, а в нижней части более вероятны западные ветры. На уровне 30 мб, что касается среднемесячных зональных ветров, самый сильный зарегистрированный восточный ветер был 29,55 м / с в ноябре 2005 г., тогда как самый сильный зарегистрированный западный ветер был только 15,62 м / с в июне 1995 г.

Теория

В 1883 г. извержение Кракатау привело к визуальному отслеживанию последующего вулканического пепла в стратосфере. Это визуальное отслеживание привело к обнаружению восточных ветров на высоте от 25 до 30 км над поверхностью. Ветры тогда называли восточными ветрами Кракатау. В 1908 году над Озеро Виктория в Африке зарегистрированы западные ветры на стратосферных уровнях атмосфера. В то время считалось, что эти результаты противоречат результатам 1883 года.[1] Однако в 1950-х годах британские исследователи обнаружили, что ветры, которые впоследствии стали известны как QBO, колеблются между западным и восточным направлениями. Метеорологическое бюро.[2] Причина этих ветров QBO некоторое время оставалась неясной. Радиозонд промеры показали, что его фаза не связана с годовой цикл, как и многие другие модели стратосферной циркуляции. В 1970-х годах это было признано Ричард Линдзен и Джеймс Холтон что периодическое изменение направления ветра было вызвано атмосферные волны исходящий из тропиков тропосфера которые движутся вверх и рассеиваются в стратосфера от радиационное охлаждение. Точная природа волн, ответственных за этот эффект, была предметом серьезных споров; однако в последние годы гравитационные волны стали рассматриваться как основной фактор, и QBO теперь моделируется в растущем числе климатических моделей.[3][4][5]

Эффекты

Эффекты QBO включают смешивание стратосферных озон посредством вторичная циркуляция вызвано QBO, модификация сезон дождей осадков и влияние на циркуляцию стратосферы в Северное полушарие зимой (частично за счет изменения частоты внезапные стратосферные потепления ). Восточные фазы QBO часто совпадают с более внезапными стратосферными потеплениями, более слабым атлантическим струйным течением и холодными зимами в Северной Европе и восточной части США, тогда как западные фазы QBO часто совпадают с мягкими зимами на востоке США и сильным атлантическим струйным течением с умеренным влажные бурные зимы в Северной Европе.[6] Кроме того, было показано, что QBO влияет на частоту ураганов во время сезонов ураганов в Атлантике.[7] Также было проведено исследование возможной связи между ENSO (Эль-Ниньо – Южное колебание ) и QBO.[8]

Наблюдение за QBO с помощью метеозондов

В Свободный университет Берлина предоставляет набор данных QBO, который включает наблюдения радиозондов с Кантон Айленд, Ган, и Сингапур. График ниже показывает QBO в 1980-х годах.

График зависимости времени от высоты среднемесячного и среднезонального экваториального зонального ветра (ты) в м / с на высоте примерно от 20 до 35 км (22 мили) над уровнем моря в течение десятилетнего периода. Положительные значения обозначают западные ветры, а горизонтальная линия проходит со скоростью 0 м / с.

Недавние наблюдения

Первое заметное отклонение от нормального QBO с момента его открытия в начале 1950-х годов было отмечено в феврале 2016 года, когда переход к восточным ветрам был прерван новой полосой западных ветров, которая неожиданно сформировалась. Отсутствие надежного цикла QBO лишает прогнозистов ценного инструмента. Поскольку QBO оказывает сильное влияние на Североатлантическое колебание Ученые предположили, что приближающаяся зима в этом регионе может быть более теплой и бурной.[9][10][11]НАСА ученые проводят исследования, чтобы проверить, насколько сильные Эль-Ниньо событие 2015/16, изменение климата, или может быть задействован какой-либо другой фактор. Они пытаются определить, случается ли это раз в поколении или это признак изменения климата.[12]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Рохли, Роберт В .; Вега, Энтони Дж. (2012). Климатология. п. 229. ISBN  9781449655914.
  2. ^ Грейстоун, П. (1959). «Дискуссия метеорологического бюро по тропической метеорологии». Встретил. Mag. 88: 117.
  3. ^ Такахаши М. (1996). «Моделирование стратосферных квазидвухлетних колебаний с использованием модели общей циркуляции». Geophys. Res. Латыш. 23 (6): 661–4. Bibcode:1996GeoRL..23..661T. Дои:10.1029 / 95GL03413.
  4. ^ Scaife, A.A .; Butchart, N .; Warner, C.D .; Stainforth, D .; Нортон, В .; Остин, Дж. (2000). «Реалистичные квазидвухлетние колебания в моделировании глобального климата». Geophys. Res. Латыш. 27 (21): 3481–4. Bibcode:2000GeoRL..27.3481S. Дои:10.1029 / 2000GL011625.
  5. ^ Giorgetta, M .; Manzini, E .; Рокнер, Э. (2002). «Вызвание квазидвухлетнего колебания из широкого спектра атмосферных волн». Geophys. Res. Латыш. 29 (8): 861–4. Bibcode:2002GeoRL..29.1245G. Дои:10.1029 / 2002GL014756. HDL:11858 / 00-001M-0000-0012-027C-1.
  6. ^ Эбдон, Р.А. (1975). «Квазидвухлетние колебания и их связь с моделями циркуляции тропосферы». Встретил. Mag. 104: 282–297.
  7. ^ Грей, Уильям М. (1984). «Частота сезонных ураганов в Атлантике. Часть I: Влияние Эль-Ниньо и 30 мб квазидвухлетних колебаний». Ежемесячный обзор погоды. 112 (9): 1649–1668. Bibcode:1984MWRv..112.1649G. Дои:10.1175 / 1520-0493 (1984) 112 <1649: ashfpi> 2.0.co; 2.
  8. ^ Маруяма, Т .; Цунэока, Ю. (1988). «Аномально короткая продолжительность фазы восточного ветра QBO на уровне 50 гПа в 1987 году и ее связь с явлением Эль-Ниньо». Журнал Метеорологического общества Японии, сер. II. 66 (4): 629–634. Дои:10.2151 / jmsj1965.66.4_629.
  9. ^ Мейсон, Бетси (07.09.2016). «Беспрецедентное нарушение ритма атмосферы предвещает дождливую зиму для Европы». Наука. Дои:10.1126 / science.aah7277. Получено 2016-09-09.
  10. ^ Newman, P.A .; Coy, L .; Pawson, S .; Лайт, Л. Р. (28 августа 2016 г.). «Аномальное изменение QBO в 2015–2016 гг.». Geophys. Res. Латыш. 43 (16): 8791–7. Bibcode:2016GeoRL..43.8791N. Дои:10.1002 / 2016GL070373.
  11. ^ Оспри, Скотт М .; Бутчарт, Нил; Knight, Jeff R .; Scaife, Adam A .; Гамильтон, Кевин; Энсти, Джеймс А .; Шенцингер, Верена; Чжан, Чуньси (23 сентября 2016 г.). «Неожиданное нарушение квазидвухлетнего колебания атмосферы» (PDF). Наука. 353 (6306): 1424–7. Bibcode:2016Научный ... 353.1424O. Дои:10.1126 / science.aah4156. HDL:10125/43740. PMID  27608666. S2CID  44671549.
  12. ^ Линч, Патрик (2 сентября 2016 г.), Странное происшествие в стратосфере

дальнейшее чтение

внешние ссылки