Агаар мандлын резонанс, энэ үзэгдэл юу вэ, цаг агаарыг урьдчилан таамаглаж чадах уу?

2024 Зохиолч: Seth Attwood | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2023-12-16 16:12

Дэлхийн агаар мандал нь аварга том хонх шиг чичирдэг: долгион нь экваторын дагуу хоёр чиглэлд тархаж, дэлхийн бөмбөрцгийг хүрээлдэг. Ийм дүгнэлтэнд Япон, АНУ-ын эрдэмтэд хүрч, агаар мандлын резонансын олон жилийн таамаглалыг баталжээ. Энэ үзэгдэл юу вэ, цаг агаар, урт хугацааны уур амьсгалын өөрчлөлтийг урьдчилан таамаглахад ашиглаж болох уу?

Лаплас долгион

19-р зууны эхээр Францын физикч, математикч Пьер-Симон Лаплас дэлхийн агаар мандлыг гарагийг бүрхсэн асар том далайтай харьцуулж, цаг агаарын урьдчилсан мэдээ гаргахдаа тооцоололд ашигладаг өнөөгийн Лапласын түрлэгийн тэгшитгэл гэж нэрлэгддэг томъёог гаргажээ.

Лаплас агаар мандалд өөрийн гэсэн бууралт, урсгал, түүнчлэн агаарын массын долгион, дулааны энерги байдаг гэж үздэг. Бусад зүйлсийн дотор тэрээр дэлхийн гадаргуу дээрх босоо хэлбэлзэл, хэвтээ чиглэлд тархдаг бөгөөд үүнийг гадаргуугийн даралтын өөрчлөлтөөр бүртгэж болно.

Дэлхийн эргэлттэй холбоотой агаар мандлын дулааны түрлэгийг геофизикчид эртнээс олж илрүүлсэн. Гэсэн хэдий ч хэвтээ долгионыг илрүүлэх боломжгүй байв. Тэгээд одоо яагаад гэдэг нь ойлгомжтой.

Киотогийн их сургуулийн Шинжлэх ухааны дээд сургуулийн Такатоши Саказаки болон Маноа дахь Хавайн их сургуулийн Олон улсын Номхон далайн судалгааны төвийн профессор Кевин Хамилтон нарын олж мэдсэнээр Лапласын долгион нь маш том цар хүрээтэй буюу бараг бүх хагас бөмбөрцгийг хамардаг бөгөөд маш богино байдаг. сарын тэмдэг, нэг хоногоос бага.

Тиймээс аянга цахилгаан зэрэг орон нутгийн агаар мандлын үзэгдлүүдийг судлах, агаарын массын том боловч урт хугацааны хөдөлгөөнийг судлахад тэдгээрийг үл тоомсорлодог.

Эрдэмтдийн өмнө нь судалж байсан хэвтээ долгионы урт ба агаар мандлын үзэгдлийн үеүүдийн диаграмм. Од бол далайн түрлэг юм. Улаан контур - Лаплас долгионы резонансын бүс

Дэлхийн "шатрын самбар"

Судалгааны зохиогчид Европын Дунд зэргийн цаг агаарын урьдчилсан мэдээний төвийн (ECMWF) 1979-2016 оныг багтаасан 38 жилийн мэдээлэлд дүн шинжилгээ хийж, дэлхийн бүх гадаргуу дээрх гадаргын атмосферийн даралтын цагийн өөрчлөлтийг оруулав. Үүний үр дүнд урьд өмнө мэдэгдээгүй олон арван долгионы горимыг тодорхойлсон - эрдэмтэд үүнийг горим гэж нэрлэдэг гармоник хэлбэлзлийн системүүд.

Судлаачид дэлхийн өнцөг булан бүрт агаар мандалд хэвтээ байдлаар асар хурдтай буюу цагт 1100 км-ээс дээш хурдтай тархдаг хоёроос 33 цаг хүртэлх богино хугацааны долгионыг сонирхож байв.

Эдгээр долгионтой холбоотой өндөр ба нам даралтын бүсүүд нь газрын зураг дээр шалны самбарын хэв маягийг бий болгодог боловч энэ нь Кельвин, Россби, таталцлын долгион ба сүүлийн хоёрын хослол гэсэн дөрвөн үндсэн горим тус бүрд ялгаатай байдаг.

Бага (цэнхэр) болон өндөр (улаан) даралтын бүс нутгуудын үүсгэсэн даамын самбарын загвар. Жишээлбэл, дөрвөн үндсэн горимын хоёрыг нь үзүүлэв - Кельвин ба таталцал нь дэлхийн агаар мандлын хэлбэлзлийн 32, 4, 9, 4 цагийн хугацаатай. Компьютерийн симуляцийн үр дүн

Агаарын хонх

Үндсэн нам давтамжийн дэвсгэр дээр өндөр аялгуу давхцаж байх үед дэлхийн агаар мандал нь хонх дуугарах шиг болсон. Чухамхүү гүн арын чимээг нарийн халилттай хослуулсан нь хонхны дууг маш тааламжтай болгодог.

Зөвхөн дэлхийн "хөгжим" нь дуу чимээ биш, харин дэлхийн бөмбөрцгийг бүхэлд нь хамарсан атмосферийн даралтын долгион юм. Дөрвөн үндсэн горим бүр нь хонхны резонанстай адил агаар мандлын резонанс юм. Энэ тохиолдолд бага давтамжийн Келвин долгион зүүнээс баруун тийш, үлдсэн хэсэг нь баруунаас зүүн тийш тархдаг.

Эрдэмтэд бүх дөрвөн горимыг нэмснээс үүссэн резонансын параметрүүдийг тооцоолсон нь Лапласын таамаглалтай яг таарч байв. Энэ нь түүний цаг агаарыг атмосферийн даралтын долгионоор удирддаг гэсэн гол санааг баталжээ.

Такатоши Саказаки Маноа дахь Хавайн их сургуулиас хийсэн хэвлэлийн мэдээнд "Лаплас болон бусад анхдагч физикчдийн төсөөлөл хоёр зууны дараа бүрэн батлагдсан нь таатай байна" гэж иш татжээ.

"Бидний бодит мэдээллээс маш олон горимыг олж мэдсэн нь уур амьсгал үнэхээр хонх шиг дуугарч байгааг харуулж байна" гэж Хамилтон үргэлжлүүлэв.

Зохиогчид атмосферийн конвекцийн улмаас далд дулааны бүсүүд үүсэх, турбулент эрчим хүчний урсгалын тархалтын каскадын механизмыг дэлхийн резонансын боломжит шалтгаан гэж нэрлэжээ.

Дөрвөн үндсэн горим бүрийн хувьд бага (цэнхэр) ба өндөр (улаан) даралтын бүсүүдийн шилжилт: A - Россби долгион; B - Келвин долгион; С - таталцлын долгион; D - холимог горим Rossby - хүндийн хүч

Антарктидын экваторын салхи

Агаар мандал дахь долгионтой холбоотой өөр нэг үзэгдлийг Өмнөд Каролинагийн Клемсоны их сургууль, Боулдер дахь Колорадогийн их сургуулийн эрдэмтэд саяхан тайлбарлав.

Антарктидын МакМурдо станцад туйлын эргүүлэг буюу дэлхийн туйл тус бүр дээр эргэлдэж буй хүйтэн агаарын асар том дугуй урсгалыг ажиглаж байхдаа тэд Антарктидын эргүүлэг нь агаар мандал дахь бараг хоёр жилийн хэлбэлзлийн үе шатуудтай (QBO) синхрон байгааг анзаарчээ.

Ойролцоогоор хоёр жил тутамд дэлхийн экваторт үлээх өргөргийн салхи зүүнээс баруун тийш чиглэлээ өөрчилдөг. Фронт нь давхрага мандалд 30 гаруй километрийн өндөрт эхэлж, сард нэг километрийн хурдтайгаар доошоо хөдөлдөг. 13-14 сарын дараа салхины урвуу байдал бүх экваторын дагуу нэгэн зэрэг явагдана. Тиймээс бүрэн мөчлөг нь 26-28 сар үргэлжилнэ.

Бараг хоёр наст хэлбэлзлийн ерөнхий схем

Америкчууд QBO-ийн зүүн үе шатанд Антарктидын эргүүлэг баруун үе шатанд өргөжиж, агшиж байгааг олж мэдэв. Үүнийг экватороос туйл руу чиглэсэн меридиал таталцлын долгион агаар мандлын янз бүрийн давхаргаар дамждагтай холбон тайлбарладаг.

Эдгээр долгионыг тэмдэглэж, ажиглалтын газраас есөн мянга гаруй километрийн зайд экваторт үлээж буй салхины чиглэл өөрчлөгдсөнтэй холбоотой гэж санал болгов. НАСА-гийн MERRA-2 цаг уурын болон агаар мандлын ажиглалтын системийн 1999-2019 он хүртэлх мэдээлэлтэй харьцуулсан нь үүнийг бүрэн баталж байна.

Туйлын эргүүлгийн бүсийн тэлэлт нь дунд өргөрөгт хүйтэн цаг агаар авчирдаг нь эрт дээр үеэс мэдэгдэж байсан. Гэсэн хэдий ч гол шалтгаан нь халуун орны давхрагын салхины чиглэлийг өөрчилсөн нь гэнэтийн зүйл байв.

Эрдэмтэд тэдний тодорхойлсон загварууд нь цаг агаарын урьдчилсан мэдээ гаргахад илүү нарийвчлалтай уур амьсгал, агаар мандлын эргэлтийн загварыг бий болгоно гэж найдаж байна. Үүний зэрэгцээ сүүлийн хэдэн арван жилд антропоген хүчин зүйлийн нөлөөлөл нэмэгдэж байгаад санаа зовж байна.

Тиймээс дөрвөн жилийн өмнө бид FTC-ийн мөчлөгийн зөрчлийг анзаарсан. 2016 оны 2-р сард зүүн салхины шилжилт хөдөлгөөн гэнэт тасалдсан. Боломжит шалтгаануудын нэг нь дэлхийн дулаарал юм.

Сэрүүлгийн хонх

Агаар мандлын долгионы гажигтай холбоотой цаг агаарын эрс тэс үзэгдлийн давтамж нэмэгдэж байгаа нь илүү их анхаарал татаж байна. Тодруулбал, эрдэмтэд дэлхийн бөмбөрцгийн хойд хагаст хагас суурин атмосферийн Россби долгион үүсч байгааг онцолж байна.

Rossby Waves нь өндөр уулын салхинд цаг агаарт маш их нөлөө үзүүлдэг аварга том нугаралт юм. Хэрэв тэдгээр нь хагас суурин төлөвт шилжвэл циклон ба антициклонуудын өөрчлөлтийг түр зогсооно. Үүний үр дүнд зарим газарт долоо хоног бороо орж, үер болж хувирсан бол зарим газарт энэ жил Арктикт хэвийн бус халж байна.

Зуны улиралд Төв ба Хойд Америк, Төв ба Зүүн Европ, Каспийн тэнгисийн бүс нутаг, Зүүн Азид хэд хэдэн удаа тохиолдож, нэгээс хоёр долоо хоног үргэлжилсэн халууны давалгаа, ган гачиг нь хөдөө аж ахуйд ноцтой хохирол учруулж байна. Энд хэдэн жил дараалан ургац буурч байгаа нь нийгмийн байдлыг хүндрүүлж байна.

Тиймээс дэлхийн "хөгжим" нь зөөлөн аялгуу шиг биш, харин түгшүүртэй түгшүүрийн хонх шиг сонсогддог.