Cyklonová Niño - Cyclonic Niño - Wikipedia

Typhoon Chan-Hom v roce 2003

Cyklonová Niño je klimatologický jev, který byl pozorován u klimatické modely kde tropický cyklon aktivita se zvyšuje. Zvýšená aktivita tropického cyklónu mísí oceánské vody a zavádí ochlazování v horní vrstvě oceánu která se rychle rozptýlí a zahřeje v hlubších vrstvách, které vydrží podstatně déle, což má za následek čisté oteplení oceánu.

V klimatických simulacích Pliocén, toto čisté oteplování je poté transportováno pomocí oceánské proudy a část z toho končí v Východní Pacifik, ohřívá to vzhledem k Západní Pacifik a tím vytvářet El Niño[A]- podobné podmínky. Rekonstruované teploty v pliocénu ukázaly vzorec podobný El Niňo teploty oceánu to lze vysvětlit zvýšenou aktivitou tropického cyklónu a tím zvýšením teplot ve východním Pacifiku. Část tepla je transportována pryč z tropů a může být zodpovědná za minulé epizody teplejšího než obvyklého podnebí, například v Eocen a Křídový, ačkoli neexistuje dohoda o převládajících účincích tropických cyklónů na přenos tepla pryč z tropů. Existují důkazy, že v dnešním klimatu, když jsou dobré podmínky, tajfuny může zahájit události El Niño.

Pozadí

Tropické cyklóny a míchání oceánů

Deprese povrchové teploty moře zapříčiněno hurikán Katrina a Hurikán Rita v 2005

Tropické cyklóny jsou nebezpečné a destruktivní povětrnostní jevy, které jsou každoročně v USA zodpovědné za škody téměř 10 000 000 000 $.[3] Mají také různé účinky na atmosféru a oceán,[b][5] jejich větry míchají vody horního oceánu[6] a načerpejte studenou hlubokou vodu; navíc se z oceánu získává teplo, i když tento efekt je malý.[7] Účinky byly obvykle popsány jako dočasné chlazení vodní hladiny[8] až o 6 ° C (11 ° F)[9] která má tendenci oslabovat bouři[7] ale je rozptýleno mořem a atmosférou za jeden až dva měsíce.[10] To je doprovázeno mnohem déle trvajícím oteplováním podpovrchových vod, i když v reakčních vzorcích je určitá složitost;[11][3][12] část[C] z[14] oteplování podpovrchu má tendenci se rozptylovat do atmosféry sezónními změnami v termoklin pokud není dostatečně hluboká.[15] Kromě toho existují další účinky tropických cyklónů na oceán, jako je srážky může měnit nebo působit proti účinkům větru.[16] To má potenciálně účinky na globální přenos tepla; dopady na globální klima jsou při současném klimatu mírné, ale v teplejším podnebí mohou být silnější.[17]

Čistým výsledkem míchání by tedy bylo zahřátí oceánu[8] a tepelný tok mezi 0,26–0,4 petawattů (3.5×1011–5.4×1011 hp),[15] stejně jako - pro realistické rozdělení tropických cyklónů - snížený přenos tepla z tropů[18] s asi 1/3 tepla akumulujícího se v rovníkových oblastech.[d][22] Odhady obsah oceánského tepla přes satelitní zobrazování podporovat, že aktivita tropického cyklónu zvyšuje obsah tepla v oceánech, i když existují určité výhrady[23] a účinek na globální tepelné toky není při současné činnosti tropického cyklónu nijak zvlášť velký;[2] podle jedné studie však může být účinek dostatečně velký, aby vysvětlil nesrovnalosti mezi mícháním oceánů v ustáleném stavu pozorovaným v tropech a množstvím požadovaným planetární energetika, protože první je nedostatečný jinak.[18]

Pliocén

Anomálie povrchové teploty moře během pliocénu

Koncept byl formulován v diskusích o Pliocén podnebí; během pliocénu byly teploty o 2–4 K (3,6–7,2 ° F) vyšší než dnes a teplotní přechody v Tichý oceán podstatně menší,[24][25] což znamená, že Východní Pacifik měl podobné teploty jako Západní Pacifik,[26] ekvivalentní silnému El Niño podmínky.[25] Mezi rekonstruovanými efekty jsou výrazně vlhčí podmínky v Jihozápad USA než dnes.[27] Tak jako skleníkový plyn koncentrace nebyly vyšší než dnes, byla hledána jiná vysvětlení těchto teplotních anomálií.[28]

Existence trvalého stavu podobného El Niño však není zpochybněna a v některých výsledcích výzkumu je to více La Niña -jako stát Tichého oceánu. Klimatické modely, povrchové teploty moře rekonstruované s alkenony[E] a někdy dokonce rekonstrukce z foraminifera ve stejné jádro vrtáku přinesly protichůdné výsledky.[1] Korál Ve studii z roku 2011 byly použity rekonstrukce založené na závěrech, že El Niño jižní oscilace již existovaly během pliocénu, včetně samostatných událostí El Niño.[30]

Počítačové simulace týkající se pliocénu

Modelování pomocí CAM3 obecný oběhový model naznačil, že počet tropických cyklónů byl mnohem větší než dnes a jejich výskyt je rozsáhlejší v důsledku vyšších teplot na povrchu moře a slabší atmosférické cirkulace ( Hadleyho buňka a Walker oběh ) což má za následek méně střih větru. Tropické cyklóny také vydrží déle a vyskytují se po celý rok, než aby byly vázány na konkrétní důvody.[28]

Toto rozšíření aktivity tropického cyklónu by přineslo tropické cyklóny na dosah zón oceánu, kde mořské proudy pod povrchovou dopravní vodou směrem k východnímu Pacifiku.[31] Tropické cyklóny indukují směšování mořských povrchových vod;[28] s desetinásobným zvýšením míchání oceánů ve dvou pásmech 8–40 ° na sever a na jih od rovníku - zejména míchání vyskytující se v Střední Pacifik kde je aktivita tropického cyklónu v dnešním klimatu nízká - do těchto mořských proudů by se přivádělo teplo, které by nakonec vedlo k oteplování středního a východního Tichého oceánu podobně jako El Niňo a oteplování upwelling regiony,[31] s oteplením asi 2–3 ° C (3,6–5,4 ° F) v zóně východního Pacifiku studený jazyk.[22] Tento efekt může trvat až jedno století a jeho síla závisí na přesném vzoru míchání oceánů. Rovněž podléhá Pozitivní zpětná vazba, protože oteplování východního Pacifiku zase zvyšuje aktivitu tropického cyklónu; nakonec může nastat klimatický stav se stálým El Niño a slabším jižním kmitem El Niño.[32]

V poloviněPiacenzian kde oxid uhličitý koncentrace se blížily současným úrovním, Země byla o 2–4 ° C (3,6–7,2 ° F) teplejší než současná[33] a simulace naznačují, že tropické cyklóny byly intenzivnější;[34] modelované rozložení tropických cyklónů se však lišilo od distribuce rekonstruované pro ostatní etapy pliocénu. Simulace využívající klimatický model CESM provedené v roce 2018[35] vykazovaly snížený teplotní gradient mezi východním a západním Pacifikem a hlubší termoklinii v reakci na míchání poháněné tropickým cyklónem a neobvyklé mořské proudy na východ v Pacifiku; to je doprovázeno ochlazením oblastí, kde je míchání nejsilnější, a oteplováním východního Pacifiku.[36] Existují také účinky na Východoasijský monzun jako silnější zimní monzun[37] ale v simulacích bylo klima pozadí Piacenzianu významnější než účinky tropického cyklónu.[38]

Následná zjištění

Pozdější vědci navrhli, že zesílené větry mohou skutečně posílit jižní oscilaci El Niño[39] a to Eocen a pliocénské teplé podnebí stále obsahovalo cyklus ENSO. To nutně neznamená, že v Tichém oceánu stále existoval teplotní gradient východ-západ,[40] který místo toho mohl představovat východně rozšířený Pacifik teplý bazén.[24] Rekonstrukce teploty založené na korálech a rekonstruovaných srážkových datech z čínštiny spraše naznačují, že neexistoval žádný trvalý stát podobný El Niňovi.[41] Další studie z roku 2013 s jiným klimatickým modelem naznačila, že tropické cyklóny v západním Pacifiku mohou ve skutečnosti vyvolat ochlazení povrchových teplot východního Pacifiku.[42] Simulace roku 2015 tropická cyklogeneze neprokázal zvýšenou genezi tropického cyklónu v pliocénu, ačkoli simulace nezískala snížený teplotní gradient východozápadního Pacifiku a získala zvýšenou aktivitu tropického cyklónu v těch částech středního Pacifiku, které jsou pro výskyt cyklonových Niño efektů nejdůležitější.[43] Simulace z roku 2018 naznačila, že přidání simulace klimatu středního piacenziánského podnebí způsobené smícháním tropického cyklónu může v některých aspektech zlepšit a v jiných snížit shodu mezi modelovaným podnebím a podnebím rekonstruovaným z paleoklimatických údajů.[37] Studie z roku 2019 dospěla k závěru, že aktivita tropického cyklónu v EU Západní Pacifik souvisí s teplotními anomáliemi spojenými s El Niño o měsíce později.[44]

Simulace klimatu z roku 2010 ukázala, že zvyšující se průměrné větry tropických cyklónů vyvolaly oteplování ve východním Pacifiku a ochlazování v západním Pacifiku,[45] v souladu s odpovědí typu El Niño; dochází také k posílení Hadleyovy buňky atmosférické cirkulace[46] a část tepla je transportována z tropů západem hraniční proudy.[47] Podobné změny teploty mezi východem a západem byly získány i v roce 2010[48] a studie z roku 2011;[49] v posledně jmenovaných se teploty vysoké zeměpisné šířky oteplily asi o 0,5–1 ° C (0,90–1,80 ° F) a globální oteplování o 0,2 ° C (0,36 ° F)[50] a první naznačil, že teplo je transportováno v hloubkách asi 200 metrů (660 ft) směrem k Rovníkový podproud který ji pak přivede do východního Pacifiku. Podobné efekty, ale mnohem menšího rozsahu, jsou patrné v Severní Atlantik a jiné oceány[48] a také existují změny v Indonéský průtok.[51] Studie z roku 2013 využívající tropické cyklóny z 2003 tichomořská tajfunová sezóna počítaje v to Typhoon Chan-hom ukázal, že tropický cyklónový vítr může vyvolat pohyb na východ rovníkové vlny[52] a navrhl, že takové vlny vyvolané tajfunem mohou zahájit události El Niño[53] když jsou příznivé podmínky pozadí.[54] Studie z roku 2014 ukázala celkový nárůst obsahu tepla v oceánu způsobený tajfuny a hurikány aktivními mezi lety 2004 a koncem roku 2005.[55] Další simulace z roku 2018 ukazuje, že teplé podpovrchové anomálie jsou transportovány na východ do východního Pacifiku.[56]

Mohou existovat také neoceánské mechanismy pro El Niños vyvolaný tropickým cyklónem.[57] Tropické cyklóny v Pacifiku vyvolávají západní větry, tzv západní vítr praskne které hrají hlavní roli při nástupu událostí El Niño, jako je Akce El Niño 2014–16, a existují důkazy, že zvýšená aktivita tropického cyklónu předchází nástupu El Niño.[58] Tyto procesy také ovlivňují intenzitu El Niño.[59]

Souběžné účinky na celosvětové klima

Zvýšená aktivita tropického cyklónu během teplejšího podnebí může zvýšit transport tepla oceánem, což by mohlo vysvětlit, proč klimatické záznamy teplejšího podnebí v minulosti často nevykazují v tropech příliš mnoho oteplování ve srovnání s vysokými teplotami zeměpisné šířky; zvýšený přenos tepla by účinněji odváděl teplo z tropů[60] a tak udržovat stabilní teploty i při měnících se rychlostech přenosu tepla v oceánu.[61]

Taková změna přenosu tepla oceánem tropickými cyklóny byla použita k vysvětlení jiných minulých klimatických států, kde byla Země teplejší než dnes a teplotní gradient mezi póly a tropy menší. Tak tomu bylo například v pozdních hodinách Křídový, Během Paleocen-Eocene tepelné maximum během kterých teploty v Arktický občas překročil 20 ° C (68 ° F),[62] během eocénu[5] a během pliocénu před 3 až 5 miliony let.[19][63]

Účinky

El Niño vyvolalo změny v atmosférické cirkulaci

Efekt „Cyclonic Niño“ by mohl částečně vysvětlit teplotní rozložení v pliocénu[32] a zploštění oceánského termoklinu během pliocénu.[40] Trvalé podmínky El Niño mohly mít podobné účinky jako dnešní El Niño, i když to není nesporné.[26] Trvalý El Niño by potlačil hurikán aktivita v severním Atlantiku méně účinná než dnešní El Niňo, kvůli rozdílným termodynamickým účinkům přechodného oteplování.[64]

Očekává se, že silnější tropické cyklóny způsobí větší promíchání oceánu, a tím silnější účinek na přenos tepla. Antropogenní globální oteplování Očekává se, že zvýší frekvenci intenzivních tropických cyklónů a může tak vyvolat cyklonický Niño efekt.[65] Důsledkem by mohla být zvýšená aktivita hurikánů ve středním Pacifiku.[66]

Poznámky

  1. ^ Současnost El Niño je klimatický jev, ke kterému dochází každé tři až sedm let, během nichž se ve východním Pacifiku objevují masy teplé vody a potlačují je upwelling tam. V Západní Pacifik naopak srážky i teplota klesají.[1] Tropický Kelvinovy ​​vlny spojené s Madden-Julianova oscilace a Yanai vlny může upřednostňovat nástup událostí El Niño.[2]
  2. ^ Jako příklad lze uvést během malá doba ledová když byla aktivita tropického cyklónu v této oblasti potlačena, oceán byl silněji rozvrstven poblíž Velká banka Bahama, pravděpodobně odrážející snížený tropický cyklón zprostředkovaný mícháním.[4]
  3. ^ Podle jedné studie 3/4 oteplování[13]
  4. ^ Distribuce tropických cyklonů znamená, že transport tepla směrem k pólům je inhibován cyklónem indukovaným mícháním.[19] Tropické cyklóny se obvykle vyskytují v oblasti subtropické oblasti převrácení oběhu který udržuje smíchané teplo.[20] Jedna počítačová simulace z roku 2015 v důsledku toho pozorovala silnou akumulaci tepla v tropech.[21]
  5. ^ Alkenony jsou organické sloučeniny které lze použít k rekonstrukci minulých teplot.[29]

Reference

  1. ^ A b Watanabe a kol. 2011, str. 209.
  2. ^ A b Sriver, Huber & Chafik 2013, str. 2.
  3. ^ A b Sriver 2013, str. 15173.
  4. ^ Woodruff, Sriver & Lund 2011, str. 341.
  5. ^ A b Sriver, Huber & Chafik 2013, str. 1.
  6. ^ Zhang a kol. 2015, str. 5966.
  7. ^ A b Scoccimarro a kol. 2011, str. 4368.
  8. ^ A b Korty, Emanuel & Scott 2008, str. 639.
  9. ^ Manucharyan, Brierley a Fedorov 2011, str. 1.
  10. ^ Li & Sriver 2018, str. 3.
  11. ^ Bueti a kol. 2014, str. 6978.
  12. ^ Zhang, Han; Wu, Renhao; Chen, Dake; Liu, Xiaohui; On, Hailun; Tang, Youmin; Ke, Daoxun; Shen, Zheqi; Li, Junde; Xie, Juncheng; Tian, ​​Di; Ming, Jie; Liu, Fu; Zhang, Dongna; Zhang, Wenyan (říjen 2018). „Net Modulation of Upper Ocean Thermal Structure by Typhoon Kalmaegi (2014)“. Journal of Geophysical Research: Oceans. 123 (10): 7158–7159. doi:10.1029 / 2018jc014119. ISSN  2169-9275.
  13. ^ Bueti a kol. 2014, str. 6979.
  14. ^ Manucharyan, Brierley a Fedorov 2011, str. 12.
  15. ^ A b Scoccimarro a kol. 2011, str. 4369.
  16. ^ Wang, Jih-Wang; Han, Weiqing; Sriver, Ryan L. (září 2012). „Dopad tropických cyklónů na rozpočet oceánského tepla v Bengálském zálivu v průběhu roku 1999: 2. Procesy a interpretace“. Journal of Geophysical Research: Oceans. 117 (C9): 1. doi:10.1029 / 2012jc008373. ISSN  0148-0227.
  17. ^ Woodruff, Sriver & Lund 2011, str. 337.
  18. ^ A b Sriver & Huber 2010, str. 1.
  19. ^ A b Sriver a kol. 2010, str. 2.
  20. ^ Sriver a kol. 2010, str. 4.
  21. ^ Zhang a kol. 2015, str. 5970.
  22. ^ A b Manucharyan, Brierley a Fedorov 2011, str. 2.
  23. ^ Sriver 2013, str. 15174.
  24. ^ A b Koizumi a Sakamoto 2012, str. 29.
  25. ^ A b Fedorov, Brierley & Emanuel 2010, str. 1066.
  26. ^ A b Zhang, Xiao; Prange, Matthias; Steph, Silke; Butzin, Martin; Krebs, Uta; Lunt, Daniel J .; Nisancioglu, Kerim H .; Park, Wonsun; Schmittner, Andreas; Schneider, Birgit; Schulz, Michael (únor 2012). „Změny v rovníkové tichomořské hloubce termoklinů v reakci na uzavření panamské námořní cesty: poznatky z multimodelové studie“. Dopisy o Zemi a planetách. 317–318: 76. doi:10.1016 / j.epsl.2011.11.028. ISSN  0012-821X.
  27. ^ Winnick, M. J .; Welker, J. M .; Chamberlain, C. P. (8. dubna 2013). „Stabilní izotopové důkazy atmosférické cirkulace podobné El Niño v západních Spojených státech pliocénu“. Klima minulosti. 9 (2): 909. doi:10.5194 / cp-9-903-2013. ISSN  1814-9324.
  28. ^ A b C Fedorov, Brierley & Emanuel 2010, str. 1067.
  29. ^ Brassell, S. C .; Eglinton, G .; Marlowe, I. T .; Pflaumann, U .; Sarnthein, M. (březen 1986). "Molekulární stratigrafie: nový nástroj pro hodnocení klimatu". Příroda. 320 (6058): 129–133. doi:10.1038 / 320129a0. ISSN  0028-0836. S2CID  4366905.
  30. ^ Watanabe a kol. 2011, str. 210.
  31. ^ A b Fedorov, Brierley & Emanuel 2010, str. 1068.
  32. ^ A b Fedorov, Brierley & Emanuel 2010, str. 1069.
  33. ^ Yan, Zhang & Zhang 2018, str. 3.
  34. ^ Yan, Zhang & Zhang 2018, str. 4.
  35. ^ Yan, Zhang & Zhang 2018, str. 5.
  36. ^ Yan, Zhang & Zhang 2018, s. 8–9.
  37. ^ A b Yan, Zhang & Zhang 2018, str. 12.
  38. ^ Yan, Zhang & Zhang 2018, str. 11.
  39. ^ Watanabe a kol. 2011, str. 211.
  40. ^ A b Ivany, Linda C .; Brey, Thomas; Huber, Matthew; Buick, Devin P .; Schöne, Bernd R. (srpen 2011). „El Niño v eocénním skleníku zaznamenané fosilními mlži a dřevem z Antarktidy“ (PDF). Dopisy o geofyzikálním výzkumu. 38 (16): n / a. doi:10.1029 / 2011 GL048635.
  41. ^ On, Tong; Chen, Yang; Balsam, William; Qiang, Xiaoke; Liu, Lianwen; Chen, červen; Ji, Junfeng (16. ledna 2013). „Procesy loužení uhličitanem ve formaci Red Clay, čínská sprašová plošina: otisky prstů východoasijské letní monzunové variability během pozdního miocénu a pliocénu. Dopisy o geofyzikálním výzkumu. 40 (1): 197–198. doi:10.1029 / 2012gl053786. ISSN  0094-8276.
  42. ^ Zhang, Rong-Hua; Pei, Yuhua; Chen, Dake (20. října 2013). „Dálkové účinky tropického cyklónového větru působícího nad západní Pacifik na východní rovníkový oceán“. Pokroky v atmosférických vědách. 30 (6): 1523. doi:10.1007 / s00376-013-2283-0. ISSN  0256-1530. S2CID  130725905.
  43. ^ Koh, J. H .; Brierley, C. M. (21. října 2015). „Potenciál vzniku tropického cyklónu napříč paleoklimaty“. Klima minulosti. 11 (10): 1447. doi:10.5194 / cp-11-1433-2015. ISSN  1814-9324.
  44. ^ Wang a kol. 2019, str. 1.
  45. ^ Sriver & Huber 2010, str. 2.
  46. ^ Sriver & Huber 2010, str. 4.
  47. ^ Sriver & Huber 2010, str. 3.
  48. ^ A b Sriver a kol. 2010, str. 3.
  49. ^ Manucharyan, Brierley a Fedorov 2011, str. 6.
  50. ^ Manucharyan, Brierley a Fedorov 2011, str. 11.
  51. ^ Sriver a kol. 2010, str. 7.
  52. ^ Sriver, Huber & Chafik 2013, str. 3.
  53. ^ Sriver, Huber & Chafik 2013, str. 6.
  54. ^ Sriver, Huber & Chafik 2013, str. 8.
  55. ^ Bueti a kol. 2014, str. 6996.
  56. ^ Li & Sriver 2018, str. 29.
  57. ^ Lian a kol. 2019, str. 6441.
  58. ^ Lian a kol. 2019, str. 6425.
  59. ^ Wang a kol. 2019, s. 7-8.
  60. ^ Koll & Abbot 2013, str. 6742.
  61. ^ Koll & Abbot 2013, str. 6746.
  62. ^ Korty, Emanuel & Scott 2008, str. 638.
  63. ^ Koizumi a Sakamoto 2012, str. 36.
  64. ^ Korty, Robert L .; Camargo, Suzana J .; Galewsky, Joseph (prosinec 2012). „Variace faktorů geneze tropického cyklónu v simulacích holocénové epochy“. Journal of Climate. 25 (23): 8210. doi:10.1175 / jcli-d-12-00033.1. ISSN  0894-8755.
  65. ^ Sriver, Ryan L. (únor 2010). "Tropické cyklóny ve směsi". Příroda. 463 (7284): 1032–3. doi:10.1038 / 4631032a. ISSN  0028-0836. PMID  20182503. S2CID  205052347.
  66. ^ Adams, Peter N .; Inman, Douglas L .; Lovering, Jessica L. (24. listopadu 2011). „Dopady změny klimatu a směru vln na modely transportu sedimentů na pobřeží v jižní Kalifornii“. Klimatické změny. 109 (S1): 226. doi:10.1007 / s10584-011-0317-0. ISSN  0165-0009. S2CID  55961704.

Zdroje