Исследование распределения температуры поверхности моря в условиях явлений Эль-Ниньо и Ла-Нинья
Пендаулуан
Температура поверхности моря (ТПМ) — один из важнейших параметров климатической системы Земли. Океан накапливает и высвобождает огромные объемы тепловой энергии, поэтому небольшие изменения ТПМ могут вызывать изменения в атмосферной циркуляции в региональном и глобальном масштабе. В контексте тропического климата изучение ТПМ тесно связано с явлениями Эль-Ниньо и Ла-Нинья, которые являются частью системы ENSO (Эль-Ниньо — Южное колебание). ENSO — это естественная климатическая изменчивость, которая происходит преимущественно в экваториальной части Тихого океана и оказывает широкое влияние на осадкитемпература воздуха, ветер, тропические штормы и продуктивность рыболовства.
В данной статье рассматривается, как формируется и изменяется распределение температуры поверхности моря во время Эль-Ниньо и Ла-Нинья, какие индикаторы используются для мониторинга этих явлений, физические механизмы, связывающие океан и атмосферу, и их последствия для индонезийская территория.
Консеп Дасар Температура поверхности моря и его распространение
SST — это температура слоя. уровень моря Температура поверхности моря обычно измеряется на глубине от нескольких миллиметров до нескольких метров. На распределение температуры поверхности моря влияют солнечное излучение, испарение, теплообмен с атмосферой. океанские теченияа также процесс перемешивания, вызванный ветром. В тропических регионах температура поверхности моря обычно выше из-за высокого уровня солнечной радиации в течение всего года. Однако не во всех регионах. тропический имеет температуру поверхности То же самое: океанские течения, апвеллинг и пассаты могут создавать как «зоны» теплой воды, так и относительно холодные участки.
В экваториальной части Тихого океана распределение температуры поверхности моря в нормальных условиях асимметрично: западная часть (вблизи Индонезии и Папуа-Новой Гвинеи) относительно теплее, а восточная часть (вблизи побережья Перу и Эквадора) холоднее. Этот дисбаланс возникает из-за того, что пассаты дуют с востока на запад, заставляя теплую воду накапливаться в западной части Тихого океана, в то время как холодная вода поднимается из нижних слоев в восточной части Тихого океана.
ENSO: Взаимосвязь океана и атмосферы
ENSO — это не просто аномалия. температура моряОднако это скорее двустороннее взаимодействие между океаном и атмосферой. Изменения температуры поверхности моря влияют на образование облаков и конвективные центры в тропической атмосфере. И наоборот, изменения в характере ветра изменяют поверхностные течения, глубину термоклина (границы между теплой поверхностной водой и холодной придонной водой) и интенсивность апвеллинга.
В «нейтральных» условиях наиболее активный центр конвекции расположен над тёплой западной частью Тихого океана. Циркуляция Уокера — восточно-западная атмосферная циркуляция в тропиках — выталкивает воздух вверх над этим тёплым регионом, затем движется на восток в верхних слоях, опускается над восточной частью Тихого океана и возвращается на запад у поверхности по мере усиления пассатов.
Распределение ТПО во время Эль-Ниньо
Для явления Эль-Ниньо характерно аномальное потепление температуры поверхности моря в центральной и восточной частях Тихого океана. Это потепление обычно отчетливо видно в районе индекса Эль-Ниньо, особенно в районе Эль-Ниньо 3.4 (приблизительно 5°N–5°S и 170°W–120°W), который чаще всего используется в качестве оперативного индикатора.
Основные физические механизмы
1. Ослабление пассатов: Когда пассаты ослабевают, западное течение тёплой воды уменьшается. водная масса Теплый воздух, который ранее «накапливался» на западе, перемещается обратно в центр и на восток.
2. Изменения глубины термоклина: Термоклин в восточной части Тихого океана становится глубже, что позволяет апвеллингу приносить относительно более теплую воду, чем обычно. В результате охлаждение поверхности на востоке уменьшается.
3. Обратная связь Бьеркнеса: Потепление температуры поверхности моря на востоке приводит к смещению конвекции на восток, что еще больше ослабляет пассаты. Ослабление пассатов, в свою очередь, усиливает потепление температуры поверхности моря. Это создает положительную обратную связь, которая способствует развитию Эль-Ниньо.
Структура распределения
На пике Эль-Ниньо «язык тёплой воды» простирается от центральной части Тихого океана к побережью Южной Америки. Разница температур между западом и востоком сокращается. В пространственном отношении положительные аномалии температуры поверхности моря могут быть широко распространены и сохраняться в течение нескольких месяцев. Эль-Ниньо не всегда одинаковы; существуют типы «восточно-тихоокеанского Эль-Ниньо» (преимущественно потепление на востоке) и типы «центрально-тихоокеанского/Модоки Эль-Ниньо» (более сильное потепление в центре), которые по-разному влияют на региональные погодные условия.
Распределение ТПО во время Ла-Нинья
Ла-Нинья — это противоположная фаза, характеризующаяся аномальным похолоданием температуры поверхности моря в центральной и восточной частях Тихого океана. Во время Ла-Нинья «нормальные» условия усиливаются: западная часть Тихого океана нагревается, а восточная — охлаждается.
Основные физические механизмы
1. Усиление пассатов: Более сильные пассаты толкают больше теплой воды на запад, увеличивая накопление теплой воды вокруг Индонезии.
2. Более интенсивный апвеллинг: В восточной части Тихого океана более сильные ветры усиливают апвеллинг холодной воды, что приводит к снижению температуры поверхности моря.
3. Усиление циркуляции Уокера: конвекция по-прежнему доминирует на западе, увеличивая количество осадков в Индонезии и прилегающих районах, в то время как центрально-восточная часть Тихого океана, как правило, более засушливая.
Структура распределения
Для явления Ла-Нинья характерны широко распространенные отрицательные аномалии температуры поверхности моря в центрально-восточной экваториальной части Тихого океана, часто образующие более выраженный «холодный язык», чем в нейтральных условиях. В то же время в западной части Тихого океана и водах Индонезии могут наблюдаться положительные аномалии температуры поверхности моря, которые обеспечивают значительный приток энергии для образования дождевых облаков.
Метод мониторинга и анализа распределения температуры поверхности моря
Исследования распределения температуры поверхности моря в контексте явления Эль-Ниньо обычно включают в себя сочетание наблюдательных данных. и пространственно-временной анализ:
1. Спутники дистанционного зондирования: инфракрасные и микроволновые датчики позволяют составлять карты температуры поверхности моря по всему миру с достаточно высоким разрешением. Спутниковые данные Важно отслеживать распределение аномалий, температурные градиенты и их ежемесячную динамику.
2. Буи и плавучие зонды Argo: Сети буев, такие как TAO/TRITON в экваториальной части Тихого океана и Argo, предоставляют данные о температуре на глубинах до сотен метров, помогая оценивать изменения термоклина и «теплосодержания океана».
3. Индексы ENSO: Индекс Niño 3.4, индекс Южной осцилляции (SOI) и океанический индекс Niño (ONI) часто используются для определения фазы, интенсивности и продолжительности Эль-Ниньо/Ла-Нинья.
4. Аномалии температуры поверхности моря: В ходе анализа обычно рассчитывается разница между температурой поверхности моря и климатологическими данными (долгосрочным средним значением) для выявления необычных закономерностей потепления/похолодания.
В исследованиях для понимания пространственных взаимосвязей ENSO часто используются такие методы визуализации, как карты аномалий температуры поверхности моря, диаграммы Ховмёллера (время против долготы) и корреляционный анализ с зональными осадками и ветром.
Влияние распределения температуры поверхности моря в период ENSO на Индонезию
Расположение Индонезии в тропическом морском регионе делает её крайне чувствительной к изменениям в центрах конвекции. Во время Эль-Ниньо потепление в центрально-восточной части Тихого океана смещает центр образования облаков от Индонезии. К распространённым последствиям относятся уменьшение количества осадков, увеличение вероятности засухи, сбои в сельском хозяйстве и потенциальная опасность лесных и сухопутных пожаров. В некоторых случаях сухая погода может затянуться, а сезон дождей начаться позже.
Напротив, во время Ла-Нинья воды вокруг Индонезии, как правило, теплее, что способствует испарению и образованию облаков. Это увеличивает количество осадков, повышает риск наводнений и оползней, а также приводит к более частым экстремальным погодным явлениям , таким как сильные дожди. Однако воздействие на Индонезию определяется не только явлением Эль-Ниньо; такие факторы, как диполь Индийского океана (IOD), муссон между Азией и Австралией, а также локальная динамика (топография и региональные течения), также влияют на реакцию.
заключение
Распределение температуры поверхности моря имеет ключевое значение для понимания развития Эль-Ниньо и Ла-Нинья, поскольку температура поверхности моря играет непосредственную роль в регулировании обмена энергией между океаном и атмосферой, а также в определении местоположения тропической конвекции. Эль-Ниньо характеризуется аномальным потеплением температуры поверхности моря в центрально-восточной части Тихого океана из-за ослабления пассатов, углубления термоклина на востоке и обратной связи Бьеркнеса. Ла-Нинья, с другой стороны, усиливает температурный градиент с запада на восток за счет усиления пассатов и апвеллинга, что влияет на Тихий океан. На востоке прохладнее, и воды Индонезии... относительно теплее.
Мониторинг ENSO с помощью карт аномалий температуры поверхности моря, индекса Niño 3.4/ONI и наблюдений за столбом атмосферы. морская вода становится основой Это имеет решающее значение для сезонного прогнозирования климата. Для Индонезии понимание распределения температуры поверхности моря, связанного с явлением Эль-Ниньо, имеет решающее значение для смягчения рисков засухи, наводнений, нехватки продовольствия и других гидрометеорологических катастроф. Благодаря усовершенствованным исследованиям и интеграции спутниковых данных и наблюдений на местах, изучение температуры поверхности моря может повысить точность климатических прогнозов и укрепить устойчивость населения к изменчивости климата.
