Zeměpisná šířka Golfského proudu a index severní stěny Golfského proudu - Latitude of the Gulf Stream and the Gulf Stream north wall index - Wikipedia

The Golfský proud odděluje od pobřeží USA poblíž Cape Hatteras (35 ° severní šířky, 75 ° západní délky) a poté cestuje přes východ na východ Severní Atlantik, stává se Severoatlantický proud při asi 55 ° Z. V oblasti mezi 75 ° W a 55 ° W podléhá meandry a je často doprovázeno víry. Severní okraj proudu je poznamenán prudkým poklesem teploty. To platí také pro mnohem větší hloubky, takže teplý proud je přitlačován proti zdi studené vody, která se nazývá „severní zeď“. Měsíční grafy cesty severní stěny Golfského proudu jsou k dispozici z povrchových, leteckých a satelitních pozorování od roku 1966 a byly použity v několika studiích variability cesty.

Dějiny

V roce 1980 Taylor a Stephens [2]^[1] zkonstruoval měřítko zeměpisné šířky proudu, index jižní stěny Golfského proudu (GSNW) extrakcí a analýzou časových řad zeměpisná šířka v šest zeměpisné délky mezi 79 ° W a 65 ° W, což je řada dat, která pokračuje až do současnosti.^[2] Byly provedeny další následné studie. V roce 1994, Drinkwater et al. zkoumal zeměpisnou šířku severní stěny od 70. let do roku 1992 na každém stupni zeměpisné délky od 50 do 75 ° západní délky,^[3] a Miller analyzovali polohu severní stěny na pevnině / na moři na 10 příčnýchisobath transekty rovnoměrně rozmístěny mezi 75 a 80 ° W od roku 1976 do roku 1988.^[4] Gangopadhyay a kol. odvodili desetiletou časovou řadu zeměpisné šířky oddělení Golfského proudu od 70. do 80. let.^[5] Aplikováním empirická ortogonální funkce analýza na teploty 200 metrů, Joyce et al. v roce 2001 vytvořil podobný index jako index GSNW sahající až do 50. let.^[6]

Konstrukce indexu

Měsíční grafy Golfského proudu byly publikovány americkou námořní oceánografií v „Měsíčním přehledu Golfského proudu“ v letech 1966 až 1974 a americkým Národním úřadem pro oceán a atmosféru v „Golfském proudu“ v letech 1975 až 1980 a „Oceánografickým měsíčním shrnutím“ od roku 1981 do roku 1994. Pozdější mapy byly získány od amerického námořnictva. Každý graf poskytuje snímek cesty proudů na konci měsíce. Měsíční grafy byly analyzovány postupem popsaným v Taylor.^[7][8]

Zeměpisná šířka severní stěny byla odečtena z každého grafu v každé ze šesti zeměpisných délek: 79, 75, 72, 70, 67 a 65 ° západní délky. Analýza hlavních komponent^[9] Poté byl použit k nalezení variačního vzorce společného pro šest zeměpisných délek. To je vhodnější než jednoduché průměrování šesti odhadů zeměpisné šířky, které by zdůrazňovaly východní délky, kde jsou pohyby sever-jih největší, a možná zakrývaly menší, ale koherentní posuny sever-jih dále na západ. Korelační koeficienty se počítají mezi šesti časovými řadami a hlavními složkami jsou vlastní vektory výsledné korelační matice. (Empirická ortogonální analýza funkcí vychází místo z matice rozptylu-kovarianční matice, která je opět předpjatá s východními délkami.)

Každá hlavní složka se počítá jako vážený průměr standardizované řady zeměpisných šířek pomocí vážení, které lze vyjádřit jako korelační koeficienty mezi složkami a původní řadou. První hlavní složka polohy severní stěny má kladné korelační koeficienty asi 0,5 se šířkou severní stěny v každé ze šesti podélných poloh od 79 ° Z do 65 ° Z, a proto představuje posunutí celého tohoto úseku Golfského proudu. Sezónní změny v poloze jsou relativně malé, a proto je tato hlavní složka prakticky k nerozeznání od té, která byla získána, pokud je předem odstraněn roční cyklus.

Protože každý měsíční graf udává cestu proudu v jeden konkrétní den, jsou měsíční pozice silně ovlivněny krátkým obdobím klikání proudu. Ke sledování dlouhodobých změn lze smysluplně použít pouze roční hodnoty indexu, které průměrují tuto variabilitu.^[10]

Interpretace indexu

Kari et al.^[11] využili rozdílu anomálií potenciální energie mezi Labradorským mořem a Bermudami jako měřítko transportu systému Golfského proudu. Curry a McCartney^[12] poukázali na to, že jejich index dobře koreluje se zeměpisnou šířkou severní stěny. Index GSNW je tedy měřítkem změn ve velkém měřítku oceánské proudy.

Zeměpisná šířka severní stěny v kterémkoli roce, jak je popsáno v indexu GSNW, je opožděnou reakcí na atmosférické změny v severním Atlantiku, zejména na Severoatlantická oscilace (NAO). Gangopadhyay et al.^[13] zjistili, že bod oddělení Golfského proudu od pobřeží USA byl určen vzory větru přes oceán o dva nebo tři roky dříve, které přisuzovali průchodu Rossbyho vln přes oceán. Bylo pozorováno, že index GSNW sleduje severoatlantickou oscilaci se zpožděním dvou let^[14][15] který je v dohodě s^[16] (ale Joyce et al.^[17] hlášeno kratší zpoždění). Hameed a Piontkovski ukázali, že index se zdá být nejcitlivější na Islandské minimum.^[18] Taylor a Gangopadhyay^[19] použili jednoduchý model vyvinutý Behringerem, Regierem a Stommelem^[20] předpovídat šířku Golfského proudu na základě NAO (viz obr. 1). Tento model byl také testován na datech z modelu oceánské atmosféry.^[21] Zeměpisnou šířku Golfského proudu ovlivňuje také El Nino-jižní oscilace v rovníkovém Tichém oceánu.^[22]

(Obrázek v přípravě)

Obr. 1 Zeměpisná šířka, ve které Golfský proud opouští americké pobřeží, jak předpovídal Behringer, Regier a Stommelův model ve srovnání s pozorováním za 40 let (grafy jsou ve standardizovaných jednotkách).

Telekomunikace přes severní Atlantik

Zeměpisná šířka severní stěny byla spojena prostřednictvím atmosférické cirkulace s řadou změn na druhé straně severního Atlantického oceánu [17], [19], [20],^[23][24] a.^[25] The Kontinuální zapisovač planktonu Průzkum, který nyní provádí Nadace Sira Alistera Hardyho pro oceánskou vědu v Plymouthu ve Velké Británii, monitoroval plankton v povrchových vodách Severního moře a SV Atlantiku po více než půl století. Po většinu této doby mnoho z zooplankton v těchto oblastech hojně stoupaly a klesaly, jak se Golfský proud přesunul na sever nebo na jih,^[26][27][28] a,^[29] vztah, který byl nejjasněji vidět v hojnosti copepods. Souvislost s proudem byla hlášena také v zooplanktonu u pobřeží Northumberlandu ve Velké Británii, který studoval Dove Marine Laboratory z Newcastle University.^[30] Zdá se, že interakce mezi jednotlivými složkami ekosystému vydávaly signál slabě vyjádřený v meteorologických proměnných. Tento proces, který byl reprodukován pomocí model ekosystému.^[31] Dále, index GSNW byl použit k předpovědi teplot v Barentsovo moře.^[32]

Tento účinek byl pozorován také v jiných než mořských ekosystémech. Počet Dafnie ve dvou jezerech Anglická jezerní oblast, Windermere a Esthwaitská voda, pozorovali sestup dolů, když je Golfský proud na severu (a nahoru, když je na jih),.^[33][34] Jedná se o opak mořského vztahu, což je rozdíl, který lze připsat vlivu načasování a intenzity tepelné energie stratifikace jezera o sezónní dynamice zooplanktonu.^[35] Vztah tepelné stratifikace k indexu GSNW byl replikován v modelu.^[36] Jennings a Allott ohlásili pozitivní vztah mezi koncentracemi dusičnanů v zimě ve dvou jezerech v JZ v Irsku a zeměpisnou šířkou Golfského proudu na předchozím jaře.^[37] Spojení na dálku s polohou Golfského proudu bylo také hlášeno v dlouhodobé sérii pozorování divokých rostlin podél silnice v angličtině Cotswolds.^[38]

Tabulka 1: Data indexu GSNW

Reference