INHOUDSOPGAWE:

Atmosferiese resonansie, wat is hierdie verskynsel en kan dit die weer voorspel?
Atmosferiese resonansie, wat is hierdie verskynsel en kan dit die weer voorspel?

Video: Atmosferiese resonansie, wat is hierdie verskynsel en kan dit die weer voorspel?

Video: Atmosferiese resonansie, wat is hierdie verskynsel en kan dit die weer voorspel?
Video: Dashing - Saints By Day 2024, Maart
Anonim

Die aarde se atmosfeer vibreer soos 'n reusagtige klok: golwe beweeg langs die ewenaar in albei rigtings en omring die aardbol. Hierdie gevolgtrekking is bereik deur wetenskaplikes van Japan en die Verenigde State, wat die jarelange hipotese van atmosferiese resonansie bevestig. Wat is hierdie verskynsel en kan dit gebruik word om weer en langtermyn klimaatsverandering te voorspel?

Laplace golwe

In die vroeë 19de eeu het die Franse fisikus en wiskundige Pierre-Simon Laplace die Aarde se atmosfeer vergelyk met 'n uitgestrekte oseaan wat die planeet bedek en afgeleide formules, vandag bekend as Laplace se getyvergelykings, wat in berekeninge gebruik word om weervoorspellings te maak.

Laplace het geglo dat die atmosfeer sy eie eb en vloei het, sowel as golwe van lugmassas en termiese energie. Hy het onder meer melding gemaak van vertikale ossillasies by die Aarde se oppervlak, wat in die horisontale rigting voortplant, wat deur veranderinge in oppervlakdruk aangeteken kan word.

Atmosferiese hittegetye wat met die Aarde se rotasie geassosieer word, is lank reeds deur geofisici ontdek. Horisontale golwe kon egter nie opgespoor word nie. En nou is dit duidelik hoekom.

Soos Takatoshi Sakazaki van die Nagraadse Skool vir Wetenskap van die Kyoto Universiteit en Kevin Hamilton, professor van die Internasionale Stille Oseaan-navorsingsentrum aan die Universiteit van Hawaii in Manoa, uitgevind het, het Laplace-golwe baie groot skubbe - dit dek byna hele halfronde - en baie kort periodes, minder as 'n dag.

Daarom is hulle oor die hoof gesien in die studie van plaaslike atmosferiese verskynsels, soos donderstorms, en in die studie van groot, maar langtermyn bewegings van lugmassas.

Image
Image

Diagram van horisontale golflengtes en periodes van atmosferiese verskynsels wat voorheen deur wetenskaplikes bestudeer is. Die ster is vloedgolwe. Rooi kontoer - Laplace-golfresonansiesone

"Skaakbord" van die Aarde

Die skrywers van die studie het data van die Europese Sentrum vir Medium-Range Weervoorspellings (ECMWF) vir 38 jaar – van 1979 tot 2016 ingesluit – ontleed, insluitend uurlikse veranderinge in oppervlakatmosferiese druk oor die hele oppervlak van die planeet. As gevolg hiervan is dosyne voorheen onbekende golfmodi geïdentifiseer - stelsels van harmoniese ossillasies, wat wetenskaplikes modusse noem.

Die navorsers was veral geïnteresseerd in golwe met kort periodes van twee tot 33 uur, wat horisontaal in die atmosfeer om die aardbol voortplant teen 'n geweldige spoed - meer as 1100 kilometer per uur.

Die hoog- en laagdruksones wat met hierdie golwe geassosieer word, skep 'n kenmerkende skaakbordpatroon op die kaart, wat egter vir elk van die vier hoofmodusse verskil - Kelvin, Rossby, gravitasiegolwe en 'n kombinasie van laasgenoemde twee.

Image
Image

'n Skaakbordpatroon geskep deur die lae (blou) en hoë (rooi) drukstreke. As voorbeeld word twee van die vier hoofmodusse getoon - Kelvin en gravitasie met periodes van ossillasie van die Aarde se atmosfeer van 32, 4 en 9, 4 uur. Rekenaar simulasie resultate

Lugklok

Dit het geblyk dat die aarde se atmosfeer soos 'n luidende klok is, wanneer hoë botone op die hoof lae-frekwensie agtergrond geplaas word. Dit is hierdie kombinasie van diep agtergrondklank met subtiele oorloop wat kloklui so lekker maak.

Slegs die "musiek" van die Aarde is nie klank nie, maar golwe van atmosferiese druk wat die hele aardbol dek. Elk van die vier hoofmodusse is 'n resonansie van die atmosfeer, na analogie van die resonansies van 'n klok. In hierdie geval versprei lae-frekwensie Kelvin-golwe van oos na wes, en die res - van wes na oos.

Die wetenskaplikes het die parameters van die resonansie bereken wat voortspruit uit die byvoeging van al vier modusse, presies saamgeval met die voorspellings van Laplace. En dit het sy hoofgedagte bevestig dat die weer deur atmosferiese drukgolwe beheer word.

“Dit is verblydend dat die visie van Laplace en ander baanbrekersfisici twee eeue later volledig bevestig is,” het Takatoshi Sakazaki in’n persverklaring van die Universiteit van Hawaii in Manoa aangehaal.

"Ons identifikasie van soveel modusse in werklike data wys dat die atmosfeer regtig soos 'n klok lui," gaan Hamilton voort.

Die skrywers noem die voorkoms van versteekte verhittingsones as gevolg van atmosferiese konveksie en die kaskademeganisme van voortplanting van turbulente energievloei as moontlike oorsake van globale resonansie.

Image
Image

Verplasing van die streke van lae (blou) en hoë (rooi) druk vir elk van die vier hoofmodusse: A - Rossby-golwe; B - Kelvin-golwe; С - gravitasiegolwe; D - gemengde modus Rossby - swaartekrag

Ekwatoriale winde in Antarktika

Nog’n verskynsel wat met golwe in die atmosfeer geassosieer word, is onlangs deur Amerikaanse wetenskaplikes van die Clemson-universiteit in Suid-Carolina en die Universiteit van Colorado in Boulder verduidelik.

Terwyl hulle polêre werwels by McMurdo-stasie in Antarktika waargeneem het – massiewe sirkelvormige strome koue lug wat oor elkeen van die Aarde se pole spiraal – het hulle opgemerk dat die Antarktiese draaikolk sinchronies is met die fases van kwasi- tweejaarlikse ossillasies in die atmosfeer (QBO).

Ongeveer elke twee jaar verander breedtegraadwinde wat by die Aarde se ewenaar waai van oos na wes van rigting. Die front begin op 'n hoogte van meer as 30 kilometer in die stratosfeer en beweeg afwaarts teen 'n spoed van ongeveer een kilometer per maand. Na 13-14 maande vind windinversie gelyktydig langs die hele ewenaar plaas.’n Volledige siklus neem dus van 26 tot 28 maande.

Image
Image

Algemene skema van kwasi- tweejaarlikse ossillasies

Die Amerikaners het gevind dat tydens die oostelike fase van die QBO, die Antarktiese kolk uitbrei en saamtrek tydens die westelike fase. Dit word verklaar deur die deurgang van meridionale gravitasiegolwe vanaf die ewenaar na die pole deur verskillende lae van die atmosfeer.

Hierdie golwe is aangeteken en het voorgestel dat dit geassosieer word met 'n verandering in die rigting van die winde wat by die ewenaar waai - op 'n afstand van meer as negeduisend kilometer van die waarnemingsterrein. Vergelyking met data van NASA se MERRA-2 meteorologiese en atmosferiese waarnemingstelsel vir die tydperk van 1999 tot 2019 het dit ten volle bevestig.

Dit is lank reeds bekend dat die uitbreiding van die poolkolksone koue weer na middelbreedtegrade bring. Die feit dat die grondoorsaak 'n verandering in die rigting van stratosferiese winde in die trope is, het egter as 'n verrassing gekom.

Wetenskaplikes hoop dat die patrone wat hulle geïdentifiseer het, sal lei tot meer akkurate klimaat- en atmosferiese sirkulasiemodelle vir weervoorspelling. Terselfdertyd is hulle bekommerd dat die impak van antropogeniese faktore in die afgelope dekades toegeneem het.

Dus, vier jaar gelede, het ons 'n skending van die siklisiteit van die FTC opgemerk. In Februarie 2016 is die oorgang na oostewinde skielik onderbreek. Een van die moontlike redes is aardverwarming.

Alarmklok

Van selfs groter kommer is die toenemende frekwensie van uiterste weergebeurtenisse, wat dikwels ook geassosieer word met atmosferiese golfafwykings. Wetenskaplikes wys veral op die voorkoms van kwasi-stasionêre atmosferiese Rossby-golwe in die Noordelike Halfrond.

Rossby-golwe is reuse-draaie in hoë hoogte winde wat 'n diepgaande uitwerking op die weer het. As hulle in 'n kwasi-stasionêre toestand oorgaan, word die verandering van siklone en antisiklone opgeskort. Gevolglik reën dit op sommige plekke weke lank, wat in vloede verander, terwyl in ander 'n abnormale hitte opgestel word, soos vanjaar in die Arktiese gebied.

Hittegolwe en droogtes wat Sentraal- en Noord-Amerika, Sentraal- en Oos-Europa, die Kaspiese See-streek en Oos-Asië verskeie kere oor die somer tref en een tot twee weke duur, veroorsaak ernstige skade aan die landbou. Vir etlike jare agtereenvolgens neem oeste hier af, wat die sosiale situasie bemoeilik.

So die "musiek" van die Aarde klink meer en meer dikwels nie soos 'n sagte melodie nie, maar 'n onrusbarende alarmklok.

Aanbeveel: