14.3 Эль-Ниньо teleconnections (дальние корреляционные связи?)
Удаленные корреляционные связи – это статистически значимая корреляция
между погодными условиями, наблюдаемыми в различных районах Земли.
На рисунке 14.11 показаны доминантные удаленные корреляционные связи,
ассоциируемые с Южной Осцилляцией Эль-Ниньо (ENSO). Это говорит о том,
что ENSO является атмосферной пертурбацией, воздействующей на весь
Тихий Океан.
Рисунок 14.11 Эскиз регионов, получающих повышенное количество осадков
(пунктирные линии) или, наоборот, более засушливых (сплошные линии)
во время существования Эль-Ниньо. (0) показывает, что количество
осадков изменяется в тот год, когда начинается Эль-Ниньо, (+)
показывает, что количество осадков меняется после того года, когда
Эль-Ниньо начинается. Ropelewski and Halpert (1987).
Влияние ENSO проявляется в его влиянии на конвекцию в экваториальной
части Тихого океана. В то время как область выпадения интенсивных
осадков движется к востоку, она воздействует на атмосферное давление
(Рис. 14.12) и влияет на положение потока в более высоких широтах.
Это следствие Эль-Ниньо приводит к некоторой предсказуемости сезонных
составляющих погоды над Северной Америкой, Бразилией, Австралией, Южной
Африкой и другими регионами.
Пертурбация ENSO к среднеширотной и тропической системам погоды
приводит к драматическим изменениям в выпадении осадков в некоторых
регионах (Рис. 14.12). Районы конвекции, мигрируя к востоку вдоль
экватора, приносят дожди к обычно сухим центрально-Тихоокеанским
островам. И наоборот, недостаток дождей в западной части Тихого океана
приводит к иссушению Индонезии и Австралии.
Рисунок 14.12. Изменение составляющих конвекции в экваториальной части
Тихого океана во время существования Эль-Ниньо, структура составляющих
аномалий давления в атмосфере (сплошные линии), которая влияет
на экстратропическую атмосферу. Rasmusson and Wallace (1983)
Пример. Изменчивость выпадения осадков над Техасом.
На рисунке 14.11 показано глобальное видение удаленных корреляционных
связей. Давайте увеличим масштаб и рассмотрим это в пределах одного
региона – Техаса, который автор выбрал только потому, что живет там.
Глобальная картина показывает, что в зимний период после начала
Эль-Ниньо в регионе должны выпасть осадки в количестве превышающем
норму. Поэтому автор коррелирует годовое осредненное количество осадков
для штата Техас с Индексом Южной Осцилляции (Рис. 14.13). Дождливые
годы соответствуют годам с Эль-Ниньо в экваториальной части Тихого
океана. Во время Эль-Ниньо конвекция, обычно расположенная в западной
экваториальной части Тихого океана, перемещается к востоку
в центральную экваториальную часть Тихого океана. Субтропический поток
также перемещается к востоку, перенося тропическую влажность через
Мексику в Техас и долину Миссисипи. Холодные фронты зимой
взаимодействуют с верхним уровнем влажности, что приводит зимой
к выпадению дождей к востоку от Техаса.
Рисунок 14.13. Корреляция годового осредненного количества осадков,
осредненного над всем Техасом за каждый годи изображенного как функция
среднегодового Индекса Южной Осцилляции. Stewart (1994).
14.4 Наблюдение за Эль-Ниньо
Обширные
экваториальный и тропические районы
Тихого океана редко посещаются судами.
Для наблюдения за этими районами ученые
из Тихоокеанской Лаборатории NOAA (Pacific
Marine Environmental Laboratory) установили буи для
измерения океанологических и метеорологических
параметров (Рисунок 14.14). Первый буй был
успешно установлен в 1976 году Дэвидом
Хэлперном. После этого простейшего начала,
новые стационарные буи были добавлены
в сеть наблюдений, новые инструменты
были добавлены в конструкцию буев и, наконец,
сами буи были усовершенствованы. Эта
программа сейчас превратилась в целую
систему Тропическая Атмосфера-Океан
(TAO ),
включающую приблизительно 70 глубоководных
стационарных буев, местоположение которых
охватывает экваториальную часть Тихого
океана между 8°с.ш.
и 8°ю.ш., 95°з.д и 137°в.д.
Рисунок
14.14. Схема местоположения стационарных
буев в системе Тропическая Атмосфера-Океан
(TAO ), организованная
Тихоокеанской лабораторией NOAA с помощью
Японии, Кореи, Тайваня и Франции.
Система
буев начала свою работу в полную силу
в декабре 1994 года и до сих пор продолжает
развиваться. Работа по разработке и калибровке
инструментов, установке стационарных
буев и последующей обработки полученных
данных координируется в рамках проекта
ТАО. Это многонациональное сотрудничество, в которое вовлечены специалисты из США,
Японии, Кореи, Тайваня и Франции. Центральный
офис проекта располагается в Тихоокеанской
лаборатории в г. Сиэтл, штат Вашингтон.
Стационарные
буи ТАО измеряют температуру воздуха,
относительную влажность, поверхностную
скорость ветра, температуру на поверхности
воды, а также на глубинах от 10 до 500 метров.
Пять буев расположены на экваторе на 110°з.д., 140° з.д., 170° з.д., 165°в.д.,
и 147°в.д. , а также
на них установлены upward-looking
Acoustic Doppler Current Profilers ADCP для измерения течений на глубинах от
10 до 250 метров. Буи поднимают и устанавливают
на то же самое место ежегодно. Полученные
данные тут же поступают в систему АРГОС,
обрабатываются и становятся доступные
в ближайшее время. Все датчики калибруют
каждый раз перед установкой и после подъема.
Данные
ТАО объединяются с данными альтиметрии Jasin и Envisat для получения комплексной системы измерений
Эль-Ниньо. Альтиметрические наблюдения Jasin и Topex/Poseidon особенно
важны, потому что они могут быть использованы
для построения точных карт уровня моря
с интервалом в 10 дней. Такие карты обеспечили
подробное представление о развитии Эль-Ниньо
в 1997-1998 годах в реальном времени и были
широко распространены по всему миру.
По результатам наблюдений (рисунок 10.6)
можно определить продвижение повышения
уровня моря с запада на восток с максимумом
на востоке экваториальной части Тихого
океана в ноябре 1997 года. И, наконец, спутниковые
данные являются дополнением к данным
ТАО, в результате чего наблюдениями полностью
покрыты тропические части Тихого океана.
Это позволяет океанологам отслеживать
экстратропическое воздействие на Эль-Ниньо.
За количеством
выпавших осадков наблюдает специальное
оборудование NASA’s Tropical Rainfall Measuring Mission,
которое было специально создано для этой
цели. Оно было запущено в действие 27 ноября
1997 года и состоит из пяти приборов: радар
для измерения осадков, пяти-частотный
микроволновый радиометр, видимый и инфракрасный
сканер, система для наблюдения за облаками
и Земной радиацией и сенсор для индикации
молний. Одновременная работа этого оборудования
обеспечивает ученых данными, необходимыми
для построения ежемесячных карт выпадения
осадков в тропиках, осредненных по квадратам
500х500 км с 15% точностью в пределах ± 35°
северной и южной широты. И в дополнение
к вышесказанному спутниковые данные
используются для измерения латентного
тепла, высвобождающегося в атмосферу
во время дождя, таким образом, обеспечивая
непрерывный мониторинг нагревания атмосферы
в тропиках.
14.5 Предсказание Эль-Ниньо
|
