İçindekiler:

Atmosferik rezonans, bu fenomen nedir ve hava durumunu tahmin edebilir mi?
Atmosferik rezonans, bu fenomen nedir ve hava durumunu tahmin edebilir mi?

Video: Atmosferik rezonans, bu fenomen nedir ve hava durumunu tahmin edebilir mi?

Video: Atmosferik rezonans, bu fenomen nedir ve hava durumunu tahmin edebilir mi?
Video: Neden istediğin halde çalışamıyorsun 2024, Mart
Anonim

Dünyanın atmosferi dev bir çan gibi titrer: dalgalar ekvator boyunca her iki yönde de hareket ederek dünyayı çevreler. Bu sonuca Japonya ve Amerika Birleşik Devletleri'nden bilim adamları tarafından ulaşılarak, atmosferik rezonansın uzun süredir devam eden hipotezini doğruladı. Bu fenomen nedir ve hava durumunu ve uzun vadeli iklim değişikliğini tahmin etmek için kullanılabilir mi?

Laplace dalgaları

19. yüzyılın başlarında, Fransız fizikçi ve matematikçi Pierre-Simon Laplace, Dünya'nın atmosferini gezegeni kaplayan uçsuz bucaksız bir okyanusa benzetti ve bugün Laplace'ın gelgit denklemleri olarak bilinen ve hava durumu tahminleri yapmak için hesaplamalarda kullanılan formüller türetildi.

Laplace, atmosferin kendi gelgitlerinin yanı sıra hava kütleleri ve termal enerji dalgalarına sahip olduğuna inanıyordu. Diğer şeylerin yanı sıra, yüzey basıncındaki değişikliklerle kaydedilebilen, yatay yönde yayılan, Dünya yüzeyindeki dikey salınımlardan bahsetti.

Dünyanın dönüşü ile ilişkili atmosferik ısı gelgitleri uzun zamandır jeofizikçiler tarafından keşfedilmiştir. Ancak yatay dalgalar tespit edilemedi. Ve şimdi neden açık.

Kyoto Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü'nden Takatoshi Sakazaki ve Manoa'daki Hawaii Üniversitesi Uluslararası Pasifik Araştırma Merkezi profesörü Kevin Hamilton'un keşfettiği gibi, Laplace dalgalarının çok büyük ölçekleri var - neredeyse tüm yarım küreleri kaplıyorlar - ve çok kısa periyotlar, bir günden az.

Bu nedenle, gök gürültülü fırtınalar gibi yerel atmosferik fenomenlerin incelenmesinde ve hava kütlelerinin büyük, ancak uzun vadeli hareketlerinin incelenmesinde göz ardı edildiler.

Image
Image

Daha önce bilim adamları tarafından incelenen yatay dalga boyları ve atmosferik fenomen periyotlarının diyagramı. Yıldız gelgit dalgalarıdır. Kırmızı kontur - Laplace dalga rezonans bölgesi

Dünyanın "Satranç Tahtası"

Çalışmanın yazarları, Avrupa Orta Menzilli Hava Tahminleri Merkezi'nden (ECMWF) 1979'dan 2016'ya kadar 38 yıl boyunca, gezegenin tüm yüzeyinde yüzey atmosferik basıncındaki saatlik değişiklikler de dahil olmak üzere verileri analiz etti. Sonuç olarak, daha önce bilinmeyen düzinelerce dalga modu tanımlandı - bilim adamlarının mod dediği harmonik salınım sistemleri.

Araştırmacılar, özellikle iki ila 33 saat arasında kısa periyotlara sahip, atmosferde dünya çapında muazzam bir hızla - saatte 1100 kilometreden fazla - yatay olarak yayılan dalgalarla ilgilendiler.

Bu dalgalarla ilişkili yüksek ve alçak basınç bölgeleri, harita üzerinde karakteristik bir dama tahtası deseni oluşturur, ancak bu dört ana modun her biri için farklıdır - Kelvin, Rossby, yerçekimi dalgaları ve son ikisinin birleşimi.

Image
Image

Düşük (mavi) ve yüksek (kırmızı) basınç bölgeleri tarafından oluşturulan bir dama tahtası deseni. Örnek olarak, dört ana moddan ikisi gösterilmektedir - Kelvin ve Dünya atmosferinin 32, 4 ve 9, 4 saatlik salınım periyotları ile yerçekimi. Bilgisayar simülasyonu sonuçları

hava zili

Ana düşük frekanslı arka plan üzerine yüksek tonlar bindirildiğinde, Dünya atmosferinin çalan bir zil gibi olduğu ortaya çıktı. Zilin çalmasını bu kadar keyifli kılan şey, derin arka plan sesinin ince taşmalarla birleşimidir.

Yalnızca Dünya'nın "müziği" ses değil, tüm dünyayı kaplayan atmosferik basınç dalgalarıdır. Dört ana modun her biri, bir çanın rezonanslarına benzer şekilde, atmosferin bir rezonansıdır. Bu durumda, düşük frekanslı Kelvin dalgaları doğudan batıya ve geri kalanı batıdan doğuya yayılır.

Bilim adamları, dört modun hepsinin eklenmesinden kaynaklanan rezonans parametrelerini hesapladılar, tam olarak Laplace'ın tahminleriyle çakıştı. Ve bu, havanın atmosferik basınç dalgaları tarafından kontrol edildiğine dair ana fikrini doğruladı.

Manoa'daki Hawaii Üniversitesi'nden bir basın açıklamasında Takatoshi Sakazaki, "Laplace ve diğer öncü fizikçilerin vizyonunun iki yüzyıl sonra tam olarak doğrulanmış olması sevindirici" dedi.

Hamilton, "Gerçek dünya verilerindeki bu kadar çok modu tanımlamamız, atmosferin gerçekten bir çan gibi çaldığını gösteriyor," diye devam ediyor.

Yazarlar, atmosferik konveksiyon nedeniyle gizli ısıtma bölgelerinin oluşumunu ve türbülanslı enerji akışlarının kademeli yayılım mekanizmasını küresel rezonansın olası nedenleri olarak adlandırıyorlar.

Image
Image

Dört ana modun her biri için düşük (mavi) ve yüksek (kırmızı) basınç bölgelerinin yer değiştirmesi: A - Rossby dalgaları; B - Kelvin dalgaları; С - yerçekimi dalgaları; D - karma mod Rossby - yerçekimi

Antarktika'da Ekvator rüzgarları

Atmosferdeki dalgalarla ilgili bir başka fenomen, yakın zamanda Güney Carolina'daki Clemson Üniversitesi'nden ve Boulder'daki Colorado Üniversitesi'nden Amerikalı bilim adamları tarafından açıklandı.

Antarktika'daki McMurdo istasyonunda kutupsal girdapları gözlemleyerek - Dünya'nın her bir kutbu üzerinde spiral oluşturan devasa dairesel soğuk hava akımları - Antarktika girdabının atmosferdeki yarı iki yıllık salınımların (QBO) evreleriyle senkronize olduğunu fark ettiler.

Yaklaşık iki yılda bir, Dünya'nın ekvatorundan esen enlem rüzgarları doğudan batıya yön değiştirir. Cephe, stratosferde 30 kilometreden daha yüksek bir yükseklikte başlar ve ayda yaklaşık bir kilometre hızla aşağı doğru hareket eder. 13-14 ay sonra, tüm ekvator boyunca aynı anda rüzgar inversiyonu meydana gelir. Bu nedenle tam bir döngü 26 ila 28 ay sürer.

Image
Image

Yarı bienal salınımların genel şeması

Amerikalılar, QBO'nun doğu evresinde Antarktika girdabının batı evresinde genişlediğini ve daraldığını buldular. Bu, meridyen yerçekimi dalgalarının ekvatordan kutuplara atmosferin farklı katmanlarından geçişi ile açıklanır.

Bu dalgalar kaydedildi ve ekvatorda esen rüzgarların yönündeki bir değişiklikle ilişkili oldukları öne sürüldü - gözlem alanından dokuz bin kilometreden fazla bir mesafede. 1999'dan 2019'a kadar olan dönem için NASA'nın MERRA-2 meteorolojik ve atmosferik gözlem sisteminden alınan verilerle yapılan karşılaştırma bunu tamamen doğruladı.

Kutup girdap bölgesinin genişlemesinin orta enlemlere soğuk hava getirdiği uzun zamandır bilinmektedir. Bununla birlikte, kök nedenin tropik bölgelerdeki stratosferik rüzgarların yönündeki bir değişiklik olması sürpriz oldu.

Bilim adamları, belirledikleri modellerin hava tahmini için daha doğru iklim ve atmosferik sirkülasyon modellerine yol açacağını umuyor. Aynı zamanda, son yıllarda antropojenik faktörlerin etkisinin artmasından endişe duyuyorlar.

Dört yıl önce, FTC'nin döngüselliğinin ihlal edildiğini fark ettik. Şubat 2016'da doğu rüzgarlarına geçiş aniden kesintiye uğradı. Olası sebeplerden biri küresel ısınmadır.

Alarm zili

Daha da büyük bir endişe, genellikle aynı zamanda atmosferik dalga anomalileri ile ilişkili olan aşırı hava olaylarının artan sıklığıdır. Özellikle, bilim adamları Kuzey Yarımküre'de yarı-durağan atmosferik Rossby dalgalarının oluşumuna işaret ediyor.

Rossby Dalgaları, hava durumu üzerinde derin bir etkisi olan yüksek irtifa rüzgarlarındaki dev kıvrımlardır. Yarı durağan bir duruma geçerlerse, siklonların ve antisiklonların değişimi askıya alınır. Sonuç olarak, bazı yerlerde haftalarca yağmur yağarak sele dönüşüyor, bazılarında ise Kuzey Kutbu'nda bu yıl olduğu gibi anormal bir sıcaklık oluşuyor.

Yaz aylarında Orta ve Kuzey Amerika, Orta ve Doğu Avrupa, Hazar Denizi bölgesi ve Doğu Asya'yı birkaç kez vuran ve bir ila iki hafta süren sıcak hava dalgaları ve kuraklıklar tarıma ciddi zararlar veriyor. Birkaç yıldır üst üste hasatlar düşüyor, bu da sosyal durumu karmaşıklaştırıyor.

Bu nedenle, Dünya'nın "müziği" giderek daha fazla yumuşak bir melodi gibi değil, endişe verici bir alarm zili gibi geliyor.

Önerilen: