Atmosfer rezonansı, bu fenomen nədir və havanı proqnozlaşdıra bilərmi?

2024 Müəllif: Seth Attwood | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-16 15:57

Yerin atmosferi nəhəng zəng kimi titrəyir: dalğalar ekvator boyunca hər iki istiqamətdə hərəkət edərək Yer kürəsini əhatə edir. Atmosfer rezonansı ilə bağlı çoxdan mövcud olan fərziyyəni təsdiqləyən bu nəticəyə Yaponiya və ABŞ alimləri gəliblər. Bu fenomen nədir və ondan hava və uzunmüddətli iqlim dəyişikliyini proqnozlaşdırmaq üçün istifadə etmək olarmı?

Laplas dalğaları

19-cu əsrin əvvəllərində fransız fiziki və riyaziyyatçısı Pyer-Simon Laplas Yer atmosferini planeti əhatə edən nəhəng okeanla müqayisə etdi və bu gün Laplasın gelgit tənlikləri kimi tanınan və hava proqnozları hazırlamaq üçün hesablamalarda istifadə edilən düsturlar əldə etdi.

Laplas hesab edirdi ki, atmosferin öz axıntısı, həmçinin hava kütlələrinin dalğaları və istilik enerjisi var. Digər şeylər arasında o, Yer səthində üfüqi istiqamətdə yayılan və səth təzyiqinin dəyişməsi ilə qeydə alına bilən şaquli salınımları qeyd etdi.

Yer kürəsinin fırlanması ilə bağlı olan atmosfer istilik dalğaları çoxdan geofiziklər tərəfindən aşkar edilmişdir. Lakin üfüqi dalğaları aşkar etmək mümkün olmayıb. Və indi niyə aydın oldu.

Kyoto Universitetinin Elmlər Məktəbindən Takatoshi Sakazaki və Manoadakı Havay Universitetinin Beynəlxalq Sakit Okean Tədqiqat Mərkəzinin professoru Kevin Hamilton aşkar etdikləri kimi, Laplas dalğalarının çox böyük miqyasları var - onlar demək olar ki, bütün yarımkürələri əhatə edir - və çox qısa dövrlər, bir gündən azdır.

Buna görə də, tufan kimi yerli atmosfer hadisələrinin tədqiqində və hava kütlələrinin böyük, lakin uzunmüddətli hərəkətlərinin öyrənilməsində onlara diqqət yetirilmirdi.

Əvvəllər alimlər tərəfindən tədqiq edilmiş atmosfer hadisələrinin üfüqi dalğa uzunluqlarının və dövrlərinin diaqramı. Ulduz gelgit dalğalarıdır. Qırmızı kontur - Laplas dalğasının rezonans zonası

Yerin "şahmat taxtası"

Tədqiqatın müəllifləri Avropa Orta Mənzilli Hava Proqnozları Mərkəzinin (ECMWF) 38 il ərzində - 1979-cu ildən 2016-cı ilə qədər, o cümlədən planetin bütün səthi boyunca səth atmosfer təzyiqinin hər saat dəyişməsi haqqında məlumatları təhlil ediblər. Nəticədə onlarla əvvəllər məlum olmayan dalğa rejimi - alimlərin rejimlər adlandırdıqları harmonik rəqslər sistemləri müəyyən edilmişdir.

Tədqiqatçıları xüsusilə iki saatdan 33 saata qədər qısa müddətə malik dalğalar maraqlandırırdı ki, onlar dünyanın atmosferində üfüqi şəkildə böyük sürətlə - saatda 1100 kilometrdən çox yayılır.

Bu dalğalarla əlaqəli yüksək və aşağı təzyiq zonaları xəritədə xarakterik bir dama taxtası nümunəsi yaradır, lakin bu, dörd əsas rejimin hər biri üçün - Kelvin, Rossby, qravitasiya dalğaları və sonuncu ikisinin birləşməsi üçün fərqlənir.

Aşağı (mavi) və yüksək (qırmızı) təzyiq bölgələri tərəfindən yaradılmış dama taxtası nümunəsi. Nümunə olaraq, dörd əsas rejimdən ikisi göstərilir - Yer atmosferinin 32, 4 və 9, 4 saatlıq salınım dövrləri ilə Kelvin və qravitasiya. Kompüter simulyasiyasının nəticələri

Hava zəngi

Məlum oldu ki, Yer atmosferi əsas aşağı tezlikli fonda yüksək tonların üst-üstə düşdüyü zaman zəng çalan zəngə bənzəyir. Zəngin çalınmasını bu qədər xoş edən dərin fon səsinin incə daşqınlarla bu birləşməsidir.

Yalnız Yerin "musiqi" səs deyil, bütün yer kürəsini əhatə edən atmosfer təzyiqi dalğalarıdır. Dörd əsas rejimin hər biri zəng rezonanslarına bənzətməklə, atmosferin rezonansıdır. Bu vəziyyətdə, aşağı tezlikli Kelvin dalğaları şərqdən qərbə, qalanları isə qərbdən şərqə doğru yayılır.

Alimlər Laplasın proqnozları ilə tam üst-üstə düşən dörd rejimin hamısının əlavə edilməsi nəticəsində yaranan rezonansın parametrlərini hesabladılar. Və bu, onun havanın atmosfer təzyiqi dalğaları tərəfindən idarə olunduğuna dair əsas fikrini təsdiqlədi.

"Sevindirici haldır ki, Laplas və digər qabaqcıl fiziklərin vizyonu iki əsr sonra tam təsdiqini tapdı", - Takatoshi Sakazaki Manoadakı Havay Universitetinin press-relizində sitat gətirir.

"Bizim real dünya məlumatlarında bu qədər rejimi müəyyən etməyimiz atmosferin həqiqətən zəng kimi çaldığını göstərir" deyə Hamilton davam edir.

Müəlliflər qlobal rezonansın mümkün səbəbləri kimi atmosfer konveksiyası və turbulent enerji axınlarının yayılmasının kaskad mexanizmi ilə əlaqədar gizli istilik zonalarının meydana gəlməsini adlandırırlar.

Dörd əsas rejimin hər biri üçün aşağı (mavi) və yüksək (qırmızı) təzyiq bölgələrinin yerdəyişməsi: A - Rossby dalğaları; B - Kelvin dalğaları; С - qravitasiya dalğaları; D - qarışıq rejim Rossby - çəkisi

Antarktidada ekvator küləkləri

Atmosferdəki dalğalarla əlaqəli başqa bir hadisəni bu yaxınlarda Cənubi Karolinadakı Klemson Universiteti və Boulderdəki Kolorado Universitetinin amerikalı alimləri izah etdilər.

Antarktidadakı McMurdo stansiyasında qütb burulğanlarını - Yer kürəsinin hər qütbünün üzərində spiralla hərəkət edən soyuq havanın kütləvi dairəvi cərəyanlarını müşahidə edərək, Antarktika burulğanının atmosferdəki kvazi-ikiillik salınımların (QBO) fazaları ilə sinxron olduğunu qeyd etdilər.

Təxminən iki ildən bir Yerin ekvatorunda əsən enlik küləkləri istiqamətini şərqdən qərbə dəyişir. Cəbhə stratosferdə 30 kilometrdən çox yüksəklikdən başlayır və ayda təxminən bir kilometr sürətlə aşağıya doğru hərəkət edir. 13-14 aydan sonra küləyin inversiyası bütün ekvator boyunca eyni vaxtda baş verir. Beləliklə, tam bir dövr 26 aydan 28 aya qədər davam edir.

Kvazi-bienal rəqslərin ümumi sxemi

Amerikalılar müəyyən etdilər ki, QBO-nun şərq fazası zamanı Antarktika burulğanı qərb fazasında genişlənir və daralır. Bu, ekvatordan qütblərə meridional qravitasiya dalğalarının atmosferin müxtəlif təbəqələrindən keçməsi ilə izah olunur.

Bu dalğalar qeydə alınıb və onların ekvatorda - müşahidə yerindən doqquz min kilometrdən çox məsafədə əsən küləklərin istiqamətinin dəyişməsi ilə əlaqəli olduğu irəli sürülüb. 1999-cu ildən 2019-cu ilə qədər olan dövr üçün NASA-nın MERRA-2 meteoroloji və atmosfer müşahidə sisteminin məlumatları ilə müqayisə bunu tam təsdiqlədi.

Qütb burulğanı zonasının genişlənməsinin orta enliklərə soyuq hava gətirdiyi çoxdan məlumdur. Lakin bunun kök səbəbinin tropiklərdə stratosfer küləklərinin istiqamətinin dəyişməsi olması sürpriz oldu.

Alimlər ümid edirlər ki, müəyyən etdikləri nümunələr hava proqnozu üçün daha dəqiq iqlim və atmosfer sirkulyasiyası modellərinə səbəb olacaq. Eyni zamanda, onlar son onilliklərdə antropogen amillərin təsirinin artmasından narahatdırlar.

Beləliklə, dörd il əvvəl biz FTC-nin tsiklikliyinin pozulmasını müşahidə etdik. 2016-cı ilin fevral ayında şərq küləklərinə keçid kəskin şəkildə kəsildi. Mümkün səbəblərdən biri qlobal istiləşmədir.

Zəngli zəng

Çox vaxt atmosfer dalğaları anomaliyaları ilə də əlaqəli ekstremal hava hadisələrinin artan tezliyi daha böyük narahatlıq doğurur. Xüsusilə, alimlər Şimal yarımkürəsində kvazistasionar atmosfer Rossby dalğalarının baş verdiyini qeyd edirlər.

Rossby Waves yüksək hündürlükdə küləklərdə havaya ciddi təsir göstərən nəhəng döngələrdir. Onlar kvazistasionar vəziyyətə keçərsə, siklonların və antisiklonların dəyişməsi dayandırılır. Nəticədə bəzi yerlərdə həftələrlə yağan yağış sellərə çevrilib, bəzi yerlərdə isə bu il Arktikada olduğu kimi anomal istilər yaranıb.

Yayda Mərkəzi və Şimali Amerika, Mərkəzi və Şərqi Avropa, Xəzər dənizi regionu və Şərqi Asiyanı bir neçə dəfə vuran və bir-iki həftə davam edən isti dalğaları və quraqlıq kənd təsərrüfatına ciddi ziyan vurur. Artıq bir neçə ildir ki, burada məhsul azalır ki, bu da sosial vəziyyəti çətinləşdirir.

Beləliklə, Yerin "musiqi" getdikcə daha tez-tez incə bir melodiya deyil, həyəcan verici bir həyəcan zəngi kimi səslənir.