Крупномасштабное глобальное изменение циркуляции
Изменения, происходящие в одной части или регионе климатической системы, могут повлиять на другие.[1] Одним из ключевых способов, которым это происходит, являются изменения в схемах атмосферной циркуляции, поскольку планета сохраняет больше тепла. Глобальное потепление влияет на региональные структуры температуры и влажности, и ветры реагируют на это изменением интенсивности и структуры циркуляции.
События
19 фев. 2021 г.
Разрушение полярного вихря и зимние штормы в центральной части США, февраль 2021 г.
29 января 2020 г.
Вспышка саранчи в Восточной Африке, январь 2020 г.
12 ноября 2019 г.
Экстремальный холод на востоке США, ноябрь 2019 г.
Заголовки
16 ноября 2022 г. | Горячие новости Climate Nexus
Почти все США пострадали от стихийного бедствия за последнее десятилетие
8 ноября 2022 г. | Горячие новости Climate Nexus
Проект NCA говорит, что США должны сделать гораздо более глубокие сокращения выбросов
8 ноября 2022 г. | Горячие новости Climate Nexus
Ледники ЮНЕСКО обречены и находятся под угрозой изменения климата
Данные в реальном времени
13 ноября 2017 г. | Максимилиано Эррера
Экстремальные глобальные температуры
2 октября 2017 г. | Лаборатория исследования системы Земля
Рекорд CO2 в Мауна-Лоа
21 августа 2017 г. | Лаборатория военно-морских исследований
Часы гипоксии в Мексиканском заливе
Научные источники
15 ноября 2022 г. | Труды Национальной академии наук (PNAS)
Тенденции экстремальных погодных явлений в США в условиях меняющегося климата
1 ноября 2022 г. | Письма об экологических исследованиях
Экономические потери от ураганов не могут быть компенсированы на национальном уровне при непрекращающемся потеплении
12 октября 2022 г. | Письма о геофизических исследованиях
Беспрецедентный характер усиленной гидроклиматической изменчивости Калифорнии в ХХ веке в контексте 600-летнего периода
Климатология с первого взгляда
- Многие погодные системы непрерывно вращаются вокруг земного шара. При усреднении за многие годы возникает глобальная модель движения воздуха, и глобальное потепление влияет на эти модели.
- В последние десятилетия глобальная структура атмосферной циркуляции и связанные с ней ветры сместились к полюсам. Наблюдаемые тенденции включают расширение ячейки Хэдли к полюсу, смещение к полюсу и усиление западных ветров в средних широтах, а также сжатие северного полярного вихря.
- Реакция крупномасштабной атмосферной циркуляции на рост выбросов парниковых газов сложна и является постоянной областью исследований.
- Исследования связывают рекордно высокие температуры в Арктике с изменениями в характере атмосферной циркуляции в средних широтах.
- В пятом оценочном отчете МГЭИК говорится: «Вполне вероятно, что характеристики циркуляции сместились к полюсу с 1970-х годов, включая расширение тропического пояса [и] смещение к полюсу траекторий штормов и струйных течений».[1]
Исходная информация
Что такое крупномасштабная глобальная циркуляция?
На фундаментальном уровне крупномасштабные модели циркуляции являются результатом асимметрии на поверхности Земли — гор, контрастов между континентом и океаном и асимметрии температуры на поверхности моря, а также температурного контраста между экватором, который находится ближе всего к Солнцу, и полюсами. , которые получают меньше солнечной энергии. Крупномасштабные схемы циркуляции помогают распределять тепло и влагу по планете. При усреднении за многие годы выявляется глобальная модель движения воздуха, и все больше данных свидетельствует о том, что изменение климата влияет на эти модели.
Определения
- ячейка Хэдли,Клетка Феррела а также Полярная ячейка три крупномасштабные циркуляции ветра, которые происходят в северном и южном полушариях. В ячейке Хэдли воздух дует к экватору, где он нагревается и поднимается, выпадает в виде осадков и направляется к полюсам в верхних слоях атмосферы, в конечном итоге опускаясь между 30° и 40° северной и южной широты, принося с собой теплый и сухой воздух. В средних ячейках Ферреля воздух течет к полюсу и востоку у поверхности и к экватору и западу на более высоких уровнях. Самыми маленькими и слабыми ячейками являются полярные ячейки, которые простираются от 60° до 70° северной и южной широты до полюсов. Воздух в этих ячейках опускается над самыми высокими широтами и вытекает к более низким широтам на поверхности.
- Планетарные волны (также известен как длинные волны или же Волны Россби) формируются в основном в результате географии Земли и помогают переносить тепло от тропиков к полюсам и холодный воздух к тропикам в попытке вернуть атмосферу в равновесие. Они также помогают найти короткие волны, на что указывает струйный поток, и наметить траекторию наземных метеорологических систем. Они могут быть стационарными или перемещаться по долготе с периодами от нескольких дней до нескольких недель.
- Стационарные планетарные волны планетарные волны, которые относительно стабильны с точки зрения их местоположения в сезонных масштабах времени.Например, стационарные волны способствуют относительной сухости и холоду континентов Северного полушария в середине зимы, относительной сухости Ближнего Востока, Средиземноморья и Северной Африки летом и сезонной миграции осадков в Восточной Азии. Медленное движение этих волн часто приводит к довольно длительным, устойчивым погодным условиям, блокировке и изменчивости траекторий штормов.
- Распространение планетарных волн планетарные волны, которые распространяются (или движутся) в восточном или полярном направлении. Их можно идентифицировать по крупномасштабным изменениям давления, температуры, ветра и состава.
Различия между Северным и Южным полушариями
По сравнению с Северным полушарием, в Южном полушарии гораздо больше открытого океана. Примечательно, что к северу от Антарктиды и ниже Австралии, Африки и Южной Америки есть полоса воды, полностью не прерываемая массивами суши. Эта открытая полоса допускает сильное циркумполярное океаническое течение вокруг Антарктиды, уникальное для Южного полушария. Сильное циркумполярное течение создает модели атмосферной циркуляции по всему Южному полушарию, которые являются более «зонально симметричными» — метеорологический термин, означающий более последовательный на разных широтах.
Тенденции изменения крупномасштабной глобальной циркуляции
- (Фрэнсис и Ваврус, 2012, 2015; Лю и др., 2012; Тан и др., 2014): Потепление в Арктике связано с увеличением амплитуды стационарных волн.[2][3]
- (Коэн, Пфайффер и Фрэнсис, 2018 г.; Делворт и др., 2016 г.; Фрэнсис и Скифик, 2015 г.): Быстрое потепление в Арктике (известное как арктическое усиление) связано с более экстремальной зимней погодой в средних широтах.[4][5] ][6]
- (Корнхубер и Тамарин-Бродский, 2021; Корнхубер и др., 2018; Ваврус и др., 2017): Быстрое потепление в Арктике связано с более экстремальной летней погодой в средних широтах.[7][8][9]
- (Петерсон и др.2013; Wang et al 2012): с тех пор, как в 1950-х годах начались детальные наблюдения, произошло смещение к северу траекторий зимних штормов и связанное с этим смещение субтропических засушливых зон к полюсу.[10][11]
- (Reichler, 2009): В зависимости от исследуемого индикатора ученые наблюдали расширение тропиков на 0,3–3,1° широты за десятилетие, начиная с 1979 г., с общим расширением примерно на 1,4°.[12] (Примечание: часть широкого диапазона обусловлена тем, что граница между тропиками и внетропиками четко не определена и зависит от определения конкретных показателей ширины тропиков, таких как положение струйного течения, где приземные ветры меняются с западного на восточные или физические индикаторы, такие как концентрация озона и влажность.)
Исследования связывают крупномасштабное изменение глобальной циркуляции с глобальным потеплением
- (Mann et al. 2017): Глобальное потепление связано с увеличением амплитуды стационарных волн. За увеличением распределения температур, способствующим остановке планетарных волн, стоит явный человеческий отпечаток.[13]
- (Фрэнсис и Скифик, 2015 г.): Непропорциональное потепление в Арктике и, как следствие, ослабление температурного градиента к полюсу приводит к тому, что циркуляция в Северном полушарии приобретает более меридиональный характер (т. е. более волнистый)[4].
