Prawie dwuletnie oscylacje

Quasi dwuroczny oscylacji ( OQB ) jest oscylacyjny zmiany kierunku wiatru w stratosferze równikowej, aż do około 12 stopni od równika o okres między 24 i 30 miesięcy (26 do 29 miesięcy i Akstinas i współpracowników w 2015 r.); Średnio 28 miesięcy.

Wiatry najpierw zmieniają swój ogólny kierunek z zachodu na wschód i odwrotnie, na szczycie stratosfery na wysokości około 30 km. Zmiana rozprzestrzenia się w dół w tempie 1  km na miesiąc, ale zmniejsza się, gdy osiągnie wysokość 23 km. Ta propagacja jest bardziej nieregularna przy wiatrach wschodnich, a amplituda tej zmiany jest dwukrotnie większa niż przy wiatrach zachodnich.

W 2015 roku naukowcy z Instytutu Maxa Plancka opublikowali artykuł dotyczący anomalii na dużą skalę w tym cyklu, której nie obserwowano od czasu prowadzenia pomiarów, tj. Około 60 lat, i zakwestionowali wpływ globalnego ocieplenia na ten cykl .

Teoria

OQB odkryto w latach pięćdziesiątych XX wieku dzięki radiosondom , ale w tamtym czasie nie znaleziono żadnego wyjaśnienia. Dane pokazały, że nie było to związane z roczną zmiennością, tak jak inne zmiany w stratosferze.

W latach siedemdziesiątych Lindzen i James R. Holton zauważyli, że oscylacje pochodzą z fal atmosferycznych pochodzących z tropikalnej troposfery , rozchodzących się w górę i rozpraszających się w stratosferze poprzez chłodzenie radiacyjne. Dokładny charakter mechanizmu był przedmiotem wielu hipotez. Ostatnio za jeden z głównych czynników uznano fale grawitacyjne .

Efekty

Prawie dwuletnie oscylacje pozwalają na mieszanie się niektórych aerozoli (w tym niszczycieli warstwy ozonowej), gazów atmosferycznych, aw szczególności pary wodnej, ozonu stratosferycznego, który chroni nas przed promieniami słonecznymi UV oraz modyfikację obszarów opadów monsunowych . Wpływa również na cyrkulację atmosferyczną półkuli północnej zimą, kiedy stratosfera ogrzewa się przez nagłe odwrócenie wiru polarnego , a także wpływa na skład wiru antarktycznego.

Powiązanie ze zjawiskiem ENSO ustalili również w 2015 roku Xue i in. i jego współpracownicy

Anomalia 2015-2016

Opisany powyżej cykl od momentu odkrycia zawsze (przez 60 lat) wykazywał dużą regularność, do tego stopnia, że ​​można go uznać za stałą stabilizację atmosfery w modelach atmosferycznych i meteorologicznych.

Jednak pod koniec 2015 roku NASA odnotowała anomalię na dużą skalę (dotyczyła całej strefy tropikalnej półkuli północnej), która trwała około 6 miesięcy.

Początek anomalii odnotowano w luty 2016przez naukowców, których zadaniem było zbadanie pomiarów z balonu pogodowego nad Singapurem . Pasmo wiatrów wschodnich pojawiło się zgodnie z oczekiwaniami nad zachodnim obszarem, ale zostało przerwane pod koniec 2015 r. Przez nowe pasmo wiatrów zachodnich, które pojawiło się poniżej, uniemożliwiając QBO zakończenie cyklu. Normalne. Dość nieoczekiwanie zachodnie wiatry, zamiast osłabnąć, gdy zniżyły się na wysokość około 10 mil, aby zrobić miejsce dla nowej korony wschodnich wiatrów, podniosły się, zapobiegając tworzeniu się wiatrów wschodnich jak zwykle i nigdy wcześniej nie widzianych wschodnich wiatrów. pojawiły się niżej (strefa 40  hPa ) w stratosferze. Ta anomalia trwała około 6 miesięcy. Wlipiec 2016wydawało się, że sytuacja wróciła do normy. NASA bada tę anomalię, aby znaleźć przyczyny ( El Niño, który był szczególnie silny w 2016 r. I / lub może mieć wpływ na zmianę klimatu , ale to musi zostać potwierdzone).

Możliwe konsekwencje

• Bezpośrednią konsekwencją może być zakłócenie prognoz sezonowych, ponieważ tej anomalii nie przewidują klasyczne modele pogodowe, które opierają się na QBO w swoich prognozach średniookresowych (prognozy sezonowe) i które uznają ją za jeden ze stabilizatorów globalnego klimatu. Rzeczywiście, jeśli QBO dotyczy strefy tropikalnej, pośrednio wpływa na pogodę na świecie, poprzez wpływ na cyrkulację mas powietrza na dużych wysokościach i na dużych szerokościach geograficznych (do ponad biegunów, jak widać po wpływie na dziurę ozonową) . cyrkulacja niektórych zanieczyszczeń (w tym wpływających na ozon) może również ulec zmianie. To nieoczekiwane odchylenie QBO, nawet jeśli wydaje się, że sytuacja powróciła do normy w ciągu 6 miesięcy, jest „miłym szokiem” dla prognostów, którzy mogą stracić część swoich zdolności przewidywać pogodę. „Wszystkie podręczniki do prognozowania pogody muszą zostać przepisane” - mówi Kevin Hamilton, badacz atmosfery z Pacific Research Center na Hawajach (Honolulu) i współautor badania opublikowanego w czasopiśmie Science .
• Wydaje się, że QBO moduluje oscylację północnoatlantycką , która sama kontroluje europejską meteorologię. Kiedy wiatry QBO są w fazie zachodniej, presja nad północnym Atlantykiem jest zwykle bardziej ekstremalna, wzmacniając niektóre wiatry; Europa Północna to może wiedzieć cieplejsze okresy, zimy burzliwe i powodzie (w tym Wielkiej Brytanii ). Nietypowy powrót zachodnich wiatrów na dużych wysokościach może być może zwiastunem kolejnej, bardziej burzliwej zimy, według Scotta Osprey'a, klimatologa z Uniwersytetu Oksfordzkiego (Wielka Brytania) i głównego autora badania.
• Zmiana klimatu nie jest być może głównym źródłem tej anomalii, ale mogła zaostrzyć niektóre łańcuchy reakcji atmosferycznych. „Nie można spotkać się z takim nowym zjawiskiem bez pytania, czy jest to w jakimś stopniu efekt zmian klimatycznych” - komentuje Anne Smith (która bada atmosferę w National Center for Atmospheric Research w Boulder w  Kolorado). Autorzy pierwszego badania opublikowanego na ten temat (Osprey i in. 2016) obawiają się, że globalne ocieplenie spowolni QBO i uczyni go bardziej podatnym na przyszłe zakłócenia. Tak sugeruje jeden z trzech badanych przez nich modeli klimatycznych. Scenariusz ekstremalnych zmian klimatycznych przewidujący ocieplenie o około 3,7  ° C przed końcem 2016 r. Sugeruje zaburzenia QBO, które mogą wystąpić nawet trzy razy w ciągu stulecia. Jeśli rzeczywiście ocieplenie jest przyczyną tej anomalii, może nie być ostatnią.

Założenia wyjaśniające

• Winowajcą może być El Niño zimy 2015 roku z dwóch powodów: sprowadziło ono niezwykle ciepłe wody na wschodni równikowy Pacyfik; zmienił również fale atmosferyczne i warunki pogodowe daleko poza tropikami. Rok 2014 i 2015 ponownie były rekordowe pod względem ciepła.
• Inną możliwością, być może w połączeniu z poprzednią, byłaby inna anomalia, a nawet czynnik wyzwalający: "kropelka" gorącej wody z północnego Oceanu Spokojnego obserwowana od 2013 r. Przyczyniła się do nienormalnego ocieplenia stratosfery (zimy 2013 -2014 i 2015-2016) na wysokich szerokościach geograficznych półkuli północnej.

Bibliografia

• (en) DG Andrews , JR Holton i CB Leovy , Middle Atmosphere Dynamics , Academic Press ,1987, 489,  str.
• (en) MP Baldwin , „  Quasi-biennial Oscillation  ” , ks. Geofiści. , N O  39,2001, s.  179–229

Zobacz też

Powiązane artykuły

• Oscylacja północnoatlantycka
• Oscylacja Arktyki

Linki zewnętrzne

• Grafika, filmy i dodatkowe wyjaśnienia teorii
• Dane radiosond (1953–2001)

Bibliografia

• Richard Swinbank, Alan O'Neill (1994) Quasi-dwuletnie i półroczne oscylacje w równikowych polach wiatrowych skonstruowane na podstawie asymilacji danych  ; Listy z badań geofizycznych, 21 (19), 2099-2102, opublikowane dnia15 września 1994( podsumowanie )
• MP Baldwin, LJ Grey, TJ Dunkerton, K. Hamilton, PH Haynes, WJ Randel, JR Holton, MJ Alexander, I. Hirota, T. Horinouchi, DBA Jones, JS Kinnersley, C. Marquardt, K. Sato, M. Takahashi (2001), Quasi-biennial oscillation ,Maj 2001
• Holt LA, Joan Alexander M, Coy L, Molod A, Putman W & Pawson S (2016) Fale tropikalne i quasi-dwuletnie oscylacje w 7-kilometrowej symulacji globalnego klimatu . Journal of the Atmospheric Sciences, (2016) ' streszczenie ).
• McCormack, JP, Eckermann, SD i Hogan, TF (2015). Generowanie quasi-dwuletniej oscylacji w modelu NWP z wykorzystaniem parametryzacji stochastycznego przeciągania fali grawitacyjnej. Monthly Weather Review, 143 (6), 2121-2147 ( streszczenie ).
• Naujokat B (1986) Aktualizacja obserwowanych quasi-dwuletnich oscylacji wiatrów stratosferycznych nad tropikami . Journal of the Atmospheric Sciences, 43 (17), 1873-1877.
• C. Peña-Ortiz, R. García-Herrera, P. Ribera, N. Calvo (2008) Hemispheric Asymmetries in the Quasibiennial Oscillation Signature on the Mid- to High-Latitude Circulation of the Stratosphere  ; opublikowany5 grudnia 2008
• Katrin M. Nissen, Peter Braesicke, Ulrike Langematz (2000) QBO, SAO i fale tropikalne w berlińskiej TSM GCM: Wrażliwość na promieniowanie, rozdzielczość pionową i konwekcję  ; opublikowany1 st październik 2000
• Marilyn Raphael (2003) Możliwy wpływ tropikalnych quasi-dwuletnich oscylacji na zmienność pozatropikalnej cyrkulacji na półkuli południowej , opublikowany:21 listopada 2003
• Lub J & Du A (2015) Quasi-dwuletnia zmienność pola geomagnetycznego: analizowana charakterystyka globalna .
• Randel, WJ, Holton, JR, Alexander, MJ, Hirota, I., Horinouchi, T., Jones, DBA, ... & Takahashi, M. (2001), [Geophysical Research Abstracts Vol. 18, EGU 2016-1738, 2016 Walne Zgromadzenie EGU 2016 ( podsumowane w CC-BY-SA 3.0) Quasi-dwuletnie oscylacje . Rev Geophys, 39 (179230), 1520-0469.
• Trenberth KF (1980). Atmosferyczne quasi-dwuletnie oscylacje . Miesięczny przegląd pogody, 108 (9), 1370-1377.
• Xue, X., Chen, W., Chen, S. i Zhou, D. (2015). Modulacja połączenia między borealną zimą ENSO a szczytem Azji Południowej w następnym lecie przez quasi - dwuletnie oscylacje stratosfery. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 120 (15), 7393-7411 ( streszczenie ).

Uwagi i odniesienia

1. (en) World Meteorological Organisation, „  biennial oscillation of the wind  ” , słownik pogody , Eumetcal (dostęp: 18 lutego 2009 )
2. (w) V. Akstinas i A. Bukantis , „  Quasi-dwuletni efekt oscylacji to wskaźniki klimatyczne: skrzynka Litwy.  » , Baltica , t.  28, n o  1,2015( DOI  10.5200 / baltica.2015.28.03 , czytaj online [PDF] ).
3. (w) S. Schirber , E. Manzini , T. Krismer i Mr Giorgetta , "  Quasi-dwuletnie oscylacje w cieplejszym klimacie: wrażliwość na różne parametryzacje fal grawitacyjnych  " , Climate Dynamics , vol.  45, n kość  3-4,2015, s.  825-836 ( DOI  10.1007 / s00382-014-2314-2 , czytaj online ).
4. Florent Beucher , Podręcznik meteorologii tropikalnej: od pasatów do cyklonu , t.  1, Météo-France ,25 maja 2010( ISBN  978-2-11-099391-5 , prezentacja online , czytaj online [PDF] ) , rozdz.  7 sekcja 7.2.2 („Fale równikowe i tropikalne” oscylacje uwięzione), s.  333-335
5. Dunkerton TJ (1997) Rola fal grawitacyjnych w quasi-dwuletnich oscylacjach . Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 102 (D22), 26053-26076.
6. Brinkhoff, LA, Rozanov, A., Hommel, R., von Savigny, C., Ernst, F., Bovensmann, H. i Burrows, JP (2015). Dziesięcioletni SCIAMACHY Rekord danych dotyczących aerozolu stratosferycznego: Podpis wtórnego cyrkulacji południkowej związanej z quasi-dwuletnią oscylacją . W „Towards an Interdisciplinary Approach in Earth System Science” (str. 49–58). Wydawnictwo Springer International.
7. R. Hommel, C. Timmreck, MA Giorgetta i Graf, HF (2015). Quasi-dwuletnie oscylacje tropikalnej warstwy aerozolu w stratosferze . Atmospheric Chemistry and Physics, 15, 5557-5584.
8. Tao, M., Konopka, P., Ploeger, F., Riese, M., Müller, R. i Volk, CM (2015). Wpływ dużych ociepleń stratosferycznych i quasi - dwuletnich oscylacji na zmienność stratosferycznej pary wodnej . Geophysical Research Letters, 42 (11), 4599-4607.
9. Strahan, SE, Oman, LD, Douglass, AR i Coy, L. (2015). Modulacja składu wirów antarktycznych poprzez quasi - dwuletnie oscylacje. Geophysical Research Letters, 42 (10), 4216-4223 ( link )
10. Xue, X., Chen, W., Chen, S. i Zhou, D. (2015). Modulacja połączenia między borealną zimą ENSO a szczytem południowoazjatyckim następnego lata poprzez quasi - dwuletnie oscylacje stratosfery. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 120 (15), 7393-7411 ( streszczenie )
11. Newman PA i in. (2016) Anomalna zmiana w QBO w latach 2015–2016 Geophysical Research Letters (29 sierpnia 2016 r.) Https://dx.doi.org/10.1002/2016GL070373
12. Matson B (2016) Bezprecedensowe zakłócenie rozrusznika atmosfery zapowiada mokrą zimę dla Europy Wiadomości opublikowane przez czasopismo Science 08.09.2016, konsultowano się 10.09.2016
13. Scott M. Osprey, Neal Butchart, Jeff R. Knight, Adam A. Scaife, Kevin Hamilton, James A. Anstey, Verena Schenzinger, Chunxi Zhang4 (2016) Niespodziewane zakłócenie quasi-dwuletnich oscylacji atmosferycznych  ; Science 8 września 2016 r .: DOI: 10.1126 / science.aah4156 ( streszczenie )
14. „warm blob” dla anglojęzycznych, patrz: Bond NA, Cronin MF, Freeland H & Mantua N (2015), Przyczyny i skutki ciepłej anomalii 2014 na północno-wschodnim Pacyfiku . Geofiści. Res. Łotysz. , 42, 3414-3420, doi: 10.1002 / 2015GL063306 ... and Hartmann DL (2015) Temperatura powierzchni morza Pacyfiku i zima 2014 r . Geofiści. Res. Lett., 42, 1894-1902, doi: 10.1002 / 2015GL063083 cytowane przez US Clivar Variations