Международная группа ученых впервые обнаружила прямые доказательства связи, казалось бы, случайных погодных систем в океане с глобальным климатом. Исследовательская группа под руководством Хусейна Алуие, доцента кафедры машиностроения Рочестерского университета и ученого университетской лаборатории лазерной энергетики, сообщила о своих выводах в журнале Science Advances.
На этой иллюстрации Бенджамина Сторера показаны погодные системы океана (мезомасштабные водовороты), наложенные на океанские течения климатического масштаба, вызываемые атмосферой (черные линии). На изображении показано, как эти погодные системы океана активируются (красный) или ослабляются (синий) по мере их взаимодействия с климатическими масштабами, что отражает глобальную циркуляцию атмосферы. Источник изображения: Рочестерский университет/Бенджамин Сторер
Ведущий автор Бенджамин Сторер, младший научный сотрудник группы исследования турбулентности и сложных потоков Аруэ, сказал, что погодные условия в океане аналогичны тем, которые мы наблюдаем на суше, но в других масштабах времени и длины. Погодные условия на суше могут длиться несколько дней и иметь ширину около 500 километров, в то время как погодные условия в океане, такие как водовороты, длятся три-четыре недели, но составляют лишь одну пятую от размера на суше.
«Ученые давно предполагают, что эти вездесущие, казалось бы, случайные движения в океане связаны с климатическими масштабами, но это было скрыто, потому что было неясно, как разбить эту сложную систему на части, чтобы измерить их взаимодействие», — сказал Аруи. «Мы разработали систему, которая делает именно это. То, что мы обнаружили, отличается от того, что ожидали люди, поскольку требует атмосферного кондиционирования».
Цель команды — понять, как энергия передается по всей Земле через разные каналы в океане. Они использовали математический метод, разработанный Аруи в 2019 году, который Сторр и Аруи впоследствии реализовали в кодах высокого уровня, позволив им изучать различные режимы передачи энергии от окружности Земли до 10 километров. Эти методы затем были применены к наборам данных об океане, полученным из передовых климатических моделей и спутниковых наблюдений.
Исследования показывают, что погодные системы океана одновременно стимулируются и ослабляются при взаимодействии с климатическими масштабами, что отражает глобальную атмосферную циркуляцию. Исследователи также обнаружили, что атмосферная зона вблизи экватора, называемая Зоной внутритропической конвергенции, производит 30% глобальных осадков, вызывая массовую передачу энергии и создавая турбулентность океана.
По словам Столла и Аруи, изучение таких сложных движений жидкости, происходящих в различных масштабах, — непростая задача, но она дает преимущества перед предыдущими попытками связать погоду с изменением климата. Они считают, что работа команды обеспечивает многообещающую основу для лучшего понимания климатической системы.
«Существует большой интерес к тому, как глобальное потепление и изменение климата влияют на экстремальные погодные явления», — сказал Аруи. «Обычно такие исследования основаны на статистическом анализе и требуют больших объемов данных, чтобы быть уверенными в неопределенностях. Мы используем другой подход, основанный на механистическом анализе, который смягчает некоторые из этих требований и позволяет нам легче понять причину и следствие».
Собрано из /scitechdaily