Изследване на разпределението на температурата на морската повърхност при явленията Ел Ниньо и Ла Ниня
Пендахулуан
Температурата на морската повърхност (ТМП) е един от най-важните параметри в климатичната система на Земята. Океанът съхранява и освобождава огромни количества топлинна енергия, така че малки промени в ТМП могат да предизвикат промени в атмосферната циркулация в регионален до глобален мащаб. В контекста на тропическия климат, изучаването на ТМП е тясно свързано с явленията Ел Ниньо и Ла Ниня, които са част от системата ENSO (Ел Ниньо – Южно трептене). ENSO е естествена климатична променливост, която се среща предимно в екваториалната част на Тихи океан и има широко въздействие върху... валежи, температура на въздуха, вятър, тропически бури и продуктивност на рибарството.
Тази статия разглежда как се формират и променят разпределенията на температурите на повърхностния слой (ТПМ) по време на Ел Ниньо и Ла Ниня, индикаторите, използвани за наблюдение на тези явления, физическите механизми, които свързват океана и атмосферата, и техните последици за... Индонезийска територия.
Основни понятия Температура на морската повърхност и неговото разпространение
SST е температурата на слоя морско равнище което обикновено се измерва на дълбочина от няколко милиметра до няколко метра. Разпределението на SST се влияе от слънчевата радиация, изпарението, топлообмена с атмосферата, океански теченияи процеса на смесване, дължащ се на вятъра. В тропическите райони, температурата на повърхността обикновено е по-топла поради високото приемане на слънчева радиация през цялата година. Не всички региони обаче тропическият има повърхностна температура същото: океанските течения, издигането на водата и моделите на пасатите могат да създадат „джобове“ с топла вода, както и относително студени зони.
В екваториалната част на Тихия океан разпределението на температурите на повърхностния слой (SST) при нормални условия е асиметрично: западната част (близо до Индонезия и Папуа Нова Гвинея) е относително по-топла, докато източната част (близо до бреговете на Перу-Еквадор) е по-хладна. Този дисбаланс възниква, защото пасатите духат от изток на запад, принуждавайки топла вода да се натрупва в западната част на Тихия океан, докато студена вода се издига нагоре от долните слоеве в източната част на Тихия океан.
ENSO: Връзка между океана и атмосферата
ENSO не е просто аномалия температура на морето, а по-скоро двупосочно взаимодействие между океана и атмосферата. Промените в температурите на повърхностния температурен диапазон (SST) влияят върху образуването на облаци и центровете на конвекция в тропическата атмосфера. Обратно, промените в моделите на вятъра променят повърхностните течения, дълбочината на термоклина (границата между топлите повърхностни води и студените дънни води) и интензивността на издигането на повърхността.
При „неутрални“ условия най-активният конвекционен център се намира над топлия западен Тихи океан. Циркулацията на Уокър – модел на атмосферна циркулация изток-запад в тропиците – изтласква въздуха нагоре над този топъл регион, след което се движи на изток в горните слоеве, спуска се над източния Тихи океан и се връща на запад близо до повърхността, докато духат пасатите.
Разпределение на SST по време на Ел Ниньо
Ел Ниньо се характеризира с аномално затопляне на температурите на повърхността на океана (SST) в централната до източната част на Тихия океан. Това затопляне обикновено е ясно видимо в областта на индекса Ниньо, особено Ниньо 3.4 (приблизително 5°N–5°S и 170°W–120°W), което най-често се използва като оперативен индикатор.
Основни физически механизми
1. Отслабване на пасатите: Когато пасатите отслабнат, натискът на топлата вода на запад намалява. водна маса Топлият въздух, който преди това се е „натрупвал“ на запад, се връща обратно към центъра и на изток.
2. Промени в дълбочината на термоклина: Термоклинът в източната част на Тихия океан става все по-дълбок, което позволява на издигането на повърхността да донесе относително по-топла вода от обикновено. В резултат на това охлаждането на повърхността на изток е намалено.
3. Обратна връзка на Бьеркнес: Затоплянето на температурите на повърхността на изток кара конвекцията да се измества на изток, което допълнително отслабва пасатите. Отслабването на пасатите след това усилва затоплянето на температурите на повърхността. Това създава положителна обратна връзка, която позволява развитието на Ел Ниньо.
Модел на разпределение
В пика на Ел Ниньо, „език от топла вода“ се простира от централната част на Тихия океан към брега на Южна Америка. Температурната разлика запад-изток се стеснява. Пространствено, положителните аномалии на температурната температура на повърхността (SST) могат да бъдат широко разпространени и да се запазят в продължение на месеци. Ел Ниньо не винаги са едни и същи; има типове „Източнотихоокеанско Ел Ниньо“ (преобладаващо затоплящо се на изток) и типове „Централнотихоокеанско/Модоки Ел Ниньо“ (по-силно затопляне в центъра), които имат различно въздействие върху регионалните метеорологични модели.
Разпределение на SST по време на Ла Ниня
Ла Ниня е противоположната фаза, характеризираща се с аномално охлаждане на температурите на повърхността на океана (SST) в централната до източната част на Тихия океан. По време на Ла Ниня „нормалните“ условия се засилват: западната част на Тихия океан се затопля, а източната част на Тихия океан се охлажда.
Основни физически механизми
1. Усилване на пасатите: По-силните пасати изтласкват повече топла вода на запад, увеличавайки натрупването на топла вода около Индонезия.
2. По-интензивно издигане на водата: В източната част на Тихия океан по-силните ветрове увеличават издигането на студена вода, което води до по-ниски температури на повърхността на водата.
3. Усилване на циркулацията на Уокър: Конвекцията остава доминираща на запад, увеличавайки валежите в Индонезия и околните райони, докато централно-източната част на Тихия океан е по-суха.
Модел на разпределение
Ла Ниня се характеризира с широко разпространени отрицателни аномалии на температурната скала (SST) в централно-източната част на екваториалния Тихи океан, често образувайки по-изразен модел на „студен език“ отколкото неутралните условия. В същото време, западната част на Тихия океан и индонезийските води могат да претърпят положителни аномалии на температурната скала, които осигуряват значителен запас от енергия за образуване на дъждовни облаци.
Метод за мониторинг и анализ на разпределението на SST
Проучванията на разпределението на SST спрямо ENSO обикновено включват комбинация от наблюдателни данни. и пространствено-времеви анализ:
1. Спътници за дистанционно наблюдение: Инфрачервените и микровълновите сензори могат да картографират SST в световен мащаб с доста висока резолюция. Сателитни данни Важно е да се види разпределението на аномалиите, температурните градиенти и месечната еволюция.
2. Буйове и поплавъци Argo: Мрежите от буйове като TAO/TRITON в екваториалната част на Тихия океан и Argo предоставят данни за температурата до дълбочина от стотици метри, което помага за оценка на промените в термоклина и „съдържанието на океанска топлина“.
3. Индекси ENSO: Индексът Niño 3.4, индексът Southern Oscillation Index (SOI) и индексът Oceanic Niño Index (ONI) често се използват за определяне на фазата, интензитета и продължителността на Ел Ниньо/Ла Ниня.
4. Аномалии на температурите на повърхността (SST): Анализът обикновено изчислява разликата в температурите на повърхността (SST) спрямо климатологията (дългосрочната средна стойност), за да идентифицира необичайни модели на затопляне/охлаждане.
В изследванията често се използват визуализации като карти на аномалиите на SST, диаграми на Ховмьолер (време спрямо дължина) и корелационен анализ със зонални валежи и вятър, за да се разберат пространствените взаимовръзки на ENSO.
Въздействие на разпределението на ENSO SST върху Индонезия
Разположението на Индонезия в тропически морски регион е силно чувствително към промените в центровете на конвекция. По време на Ел Ниньо, затоплянето в централно-източната част на Тихия океан измества центъра на образуване на облаци далеч от Индонезия. Често срещани последици включват намалени валежи, повишена вероятност от суша, смущения в селското стопанство и потенциал за горски и сухоземни пожари. При някои тежки събития сухият сезон може да бъде удължен, а дъждовният сезон може да започне по-късно.
Обратно, по време на Ла Ниня водите около Индонезия са склонни да бъдат по-топли, което благоприятства изпарението и образуването на облаци. Това увеличава валежите, увеличава риска от наводнения и свлачища и причинява по-чести екстремни метеорологични явления , като например проливни дъждове. Въздействието в Индонезия обаче не се определя единствено от ENSO; фактори като Индийскоокеанския дипол (IOD), азиатско-австралийския мусон и местната динамика (топография и регионални течения) също модулират реакцията.
Заключение
Разпределението на температурата на морската повърхност е ключово за разбирането на развитието на Ел Ниньо и Ла Ниня, тъй като температурата на повърхността (SST) играе пряка роля в регулирането на енергийния обмен между океана и атмосферата и местоположението на тропическата конвекция. Ел Ниньо се характеризира с аномално затопляне на температурата на повърхността (SST) в централно-източната част на Тихия океан поради отслабване на пасатите, задълбочаване на термоклина на изток и обратна връзка на Бьеркнес. Ла Ниня, от друга страна, засилва температурния градиент запад-изток чрез усилване на пасатите и издигането на вълните, което прави Тихия океан... изтокът е по-хладен и водите на Индонезия относително по-топло.
Мониторинг на ENSO чрез карти на аномалии на SST, индекс Niño 3.4/ONI и наблюдения на колони морската вода става основа е от решаващо значение за сезонното прогнозиране на климата. За Индонезия разбирането на разпределението на температурите на повърхността (ТПМ), свързани с ENSO, е от решаващо значение за смекчаване на рисковете от суша, наводнения, продоволствена несигурност и други хидрометеорологични бедствия. С подобрени изследвания и интегриране на сателитни данни и наблюдения на място, проучванията на ТПМ могат да подобрят точността на климатичните прогнози и да укрепят устойчивостта на общността към климатичните промени.
