Rezonanca atmosferike, cili është ky fenomen dhe a mund të parashikojë motin?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-16 16:16

Atmosfera e Tokës dridhet si një kambanë gjigante: valët udhëtojnë përgjatë ekuatorit në të dy drejtimet, duke rrethuar globin. Ky përfundim u arrit nga shkencëtarët nga Japonia dhe Shtetet e Bashkuara, duke konfirmuar hipotezën e kahershme të rezonancës atmosferike. Cili është ky fenomen dhe a mund të përdoret për të parashikuar motin dhe ndryshimin afatgjatë të klimës?

Valët Laplace

Në fillim të shekullit të 19-të, fizikani dhe matematikani francez Pierre-Simon Laplace e krahasoi atmosferën e Tokës me një oqean të gjerë që mbulon planetin dhe nxori formula, të njohura sot si ekuacionet e baticës së Laplace, të përdorura në llogaritjet për të bërë parashikimet e motit.

Laplace besonte se atmosfera ka zbaticën dhe rrjedhën e vet, si dhe valët e masave ajrore dhe energjinë termike. Ndër të tjera, ai përmendi lëkundjet vertikale në sipërfaqen e Tokës, të përhapura në drejtim horizontal, të cilat mund të regjistrohen nga ndryshimet në presionin sipërfaqësor.

Baticat e nxehtësisë atmosferike të lidhura me rrotullimin e Tokës janë zbuluar prej kohësh nga gjeofizikanët. Megjithatë, valët horizontale nuk mund të zbuloheshin. Dhe tani është e qartë pse.

Siç zbuluan Takatoshi Sakazaki i Shkollës së Shkencave të Diplomuar të Universitetit të Kiotos dhe Kevin Hamilton, profesor i Qendrës Ndërkombëtare të Kërkimeve të Paqësorit në Universitetin e Hawait në Manoa, valët Laplace kanë shkallë shumë të mëdha - ato mbulojnë pothuajse të gjitha hemisferat - dhe shumë të shkurtra. perioda, më pak se një ditë.

Prandaj, ato u anashkaluan në studimin e fenomeneve atmosferike lokale, si stuhitë, dhe në studimin e lëvizjeve të mëdha, por afatgjata të masave ajrore.

Diagrami i gjatësive të valëve horizontale dhe periudhave të dukurive atmosferike që janë studiuar më parë nga shkencëtarët. Ylli është valë baticore. Kontur i kuq - Zona e rezonancës së valës Laplace

"Tralla e shahut" e Tokës

Autorët e studimit analizuan të dhënat nga Qendra Evropiane për Parashikimet e Motit me Rreze të Mesme (ECMWF) për 38 vjet - nga viti 1979 deri në vitin 2016 përfshirëse, duke përfshirë ndryshimet për orë në presionin atmosferik sipërfaqësor në të gjithë sipërfaqen e planetit. Si rezultat, u identifikuan dhjetëra mënyra valore të panjohura më parë - sisteme të lëkundjeve harmonike, të cilat shkencëtarët i quajnë mënyra.

Studiuesit ishin veçanërisht të interesuar për valët me periudha të shkurtra nga dy deri në 33 orë, që përhapeshin horizontalisht në atmosferën rreth globit me një shpejtësi të jashtëzakonshme - më shumë se 1100 kilometra në orë.

Zonat e presionit të lartë dhe të ulët të lidhur me këto valë krijojnë një model karakteristik shahu në hartë, i cili, megjithatë, ndryshon për secilën nga katër mënyrat kryesore - Kelvin, Rossby, valët gravitacionale dhe një kombinim i dy të fundit.

Një model shahu i krijuar nga rajonet me presion të ulët (blu) dhe të lartë (të kuq). Si shembull, tregohen dy nga katër mënyrat kryesore - Kelvin dhe gravitacionale me periudha të lëkundjes së atmosferës së Tokës prej 32, 4 dhe 9, 4 orë. Rezultatet e simulimit kompjuterik

Zile ajrore

Doli se atmosfera e Tokës është si një zile kumbuese, kur tonet e larta mbivendosen në sfondin kryesor me frekuencë të ulët. Është ky kombinim i tingullit të thellë të sfondit me tejmbushje delikate që e bën tingullin e ziles kaq të këndshme.

Vetëm "muzika" e Tokës nuk është e shëndoshë, por valët e presionit atmosferik, që mbulojnë të gjithë globin. Secila nga katër mënyrat kryesore është një rezonancë e atmosferës, në analogji me rezonancat e një zile. Në këtë rast, valët Kelvin me frekuencë të ulët përhapen nga lindja në perëndim, dhe pjesa tjetër - nga perëndimi në lindje.

Shkencëtarët llogaritën parametrat e rezonancës që lindin nga shtimi i të katër mënyrave, saktësisht përkonin me parashikimet e Laplace. Dhe kjo konfirmoi idenë e tij kryesore se moti kontrollohet nga valët e presionit atmosferik.

"Është kënaqësi që vizioni i Laplace dhe fizikanëve të tjerë pionierë është konfirmuar plotësisht dy shekuj më vonë," citoi Takatoshi Sakazaki në një njoftim për shtyp nga Universiteti i Hawait në Manoa.

"Identifikimi ynë i kaq shumë mënyrave në të dhënat e botës reale tregon se atmosfera me të vërtetë bie si një zile," vazhdon Hamilton.

Autorët emërtojnë shfaqjen e zonave të fshehura të ngrohjes për shkak të konvekcionit atmosferik dhe mekanizmit kaskadë të përhapjes së flukseve të energjisë turbulente si shkaqe të mundshme të rezonancës globale.

Zhvendosja e rajoneve të presionit të ulët (blu) dhe të lartë (të kuq) për secilën nga katër mënyrat kryesore: A - valët Rossby; B - Valët Kelvin; С - valët gravitacionale; D - modaliteti i përzier Rossby - graviteti

Erërat ekuatoriale në Antarktidë

Një tjetër fenomen i lidhur me valët në atmosferë u shpjegua së fundmi nga shkencëtarët amerikanë nga Universiteti Clemson në Karolinën e Jugut dhe Universiteti i Kolorados në Boulder.

Duke vëzhguar vorbullat polare në stacionin McMurdo në Antarktidë - rryma masive rrethore të ajrit të ftohtë që rrotullohen mbi secilin prej poleve të Tokës - ata vunë re se vorbulla e Antarktidës është sinkron me fazat e lëkundjeve pothuajse dyvjeçare në atmosferë (QBO).

Përafërsisht çdo dy vjet, erërat gjerësore që fryjnë në ekuatorin e Tokës ndryshojnë drejtimin nga lindja në perëndim. Pjesa e përparme fillon në një lartësi prej më shumë se 30 kilometra në stratosferë dhe lëviz poshtë me një shpejtësi prej rreth një kilometër në muaj. Pas 13-14 muajsh, përmbysja e erës ndodh njëkohësisht përgjatë gjithë ekuatorit. Prandaj, një cikël i plotë zgjat nga 26 në 28 muaj.

Skema e përgjithshme e lëkundjeve thuajse dyvjeçare

Amerikanët zbuluan se gjatë fazës lindore të QBO, vorbulla e Antarktidës zgjerohet dhe tkurret gjatë fazës perëndimore. Kjo shpjegohet me kalimin e valëve gravitacionale meridionale nga ekuatori në pole përmes shtresave të ndryshme të atmosferës.

Këto valë u regjistruan dhe sugjeruan se ato shoqërohen me një ndryshim në drejtimin e erërave që fryjnë në ekuator - në një distancë prej më shumë se nëntë mijë kilometra nga vendi i vëzhgimit. Krahasimi me të dhënat nga sistemi i vëzhgimit meteorologjik dhe atmosferik MERRA-2 i NASA-s për periudhën nga 1999 deri në 2019 e konfirmoi plotësisht këtë.

Dihet prej kohësh se zgjerimi i zonës së vorbullës polare sjell mot të ftohtë në gjerësi mesatare. Megjithatë, fakti që shkaku kryesor është një ndryshim në drejtimin e erërave stratosferike në tropikët erdhi si befasi.

Shkencëtarët shpresojnë se modelet që ata kanë identifikuar do të çojnë në modele më të sakta të klimës dhe qarkullimit atmosferik për parashikimin e motit. Në të njëjtën kohë, ata janë të shqetësuar se në dekadat e fundit, ndikimi i faktorëve antropogjenë është rritur.

Pra, katër vjet më parë, ne vumë re një shkelje të ciklikitetit të FTC. Në shkurt 2016, kalimi në erërat lindore u ndërpre papritur. Një nga arsyet e mundshme është ngrohja globale.

Zile alarmi

Një shqetësim edhe më i madh është frekuenca në rritje e ngjarjeve ekstreme të motit, shpesh të lidhura edhe me anomalitë e valëve atmosferike. Në veçanti, shkencëtarët tregojnë për shfaqjen e valëve atmosferike pothuajse stacionare Rossby në hemisferën veriore.

Valët Rossby janë kthesa gjigante në erërat me lartësi të madhe që kanë një efekt të thellë në mot. Nëse kalojnë në gjendje thuajse stacionare, ndërrimi i cikloneve dhe anticikloneve pezullohet. Si pasojë, në disa vende bie shi për javë të tëra duke u shndërruar në përmbytje, ndërsa në të tjera vendoset vapë jonormale, si këtë vit në Arktik.

Valët e të nxehtit dhe thatësirat që godasin Amerikën Qendrore dhe Veriore, Evropën Qendrore dhe Lindore, rajonin e Detit Kaspik dhe Azinë Lindore disa herë gjatë verës dhe që zgjasin një deri në dy javë, shkaktojnë dëme serioze në bujqësi. Prej disa vitesh këtu të korrat kanë ardhur në rënie, gjë që e ndërlikon situatën sociale.

Pra, "muzika" e Tokës gjithnjë e më shpesh tingëllon jo si një melodi e butë, por një kambanë alarmante.