Рябь на воде и ветры планеты ✎

Оригинал: "Zonal-mean circulation response to reduced air-sea momentum roughness"

arXiv:1606.00566 · 2016-06-02 · arXiv non-exclusive · собственный разбор · 1 мин

Если сделать поверхность океана более гладкой, западные ветры средних широт сдвигаются к полюсам, а зона дождей у экватора смещается.

Ветры на планете можно сравнить с ручкой настройки: повернёшь её чуть-чуть — и потоки воздуха сдвигаются. Океанская рябь, оказывается, работает такой ручкой. В компьютерной модели Земли без суши сделали поверхность океана более гладкой при слабом ветре. Западные ветры средних широт после этого переехали ближе к полюсам, а пояс дождей у экватора сместился.

Шероховатость поверхности — это мера того, насколько море «цепляет» ветер. Гладкая вода меньше тормозит воздух у самой поверхности.

Почему так вышло? Гладкая вода отдаёт меньше тепла воздуху — и напрямую, и через испарение. Тропическая атмосфера от этого охлаждается, а охлаждение перестраивает всю циркуляцию. Чтобы проверить, учёные меняли шероховатость только в тропиках или только в средних широтах, только для тепла или только для трения. Оказалось, всё дело именно в тепле из тропиков. Руль, спрятанный в мелочах, поворачивает планетарные ветры.

Весь граф →

В исходной параметризации CAM3 коэффициент сопротивления при слабом ветре (менее 5 м/с) может быть уменьшен в 100 раз, и это всё ещё находится в пределах разброса наблюдений, полученных в полевых кампаниях над океаном.

(\tau, E, H) = \rho_A |\Delta v| (C_D \Delta v, C_E \Delta q, c_p C_H \Delta \theta)

Потоки пропорциональны плотности воздуха, разности скоростей и разности температуры или влажности, умноженным на соответствующие коэффициенты обмена.

C_{DN} = \frac{\kappa^2}{\ln^2(10/Z_{0m})}

Коэффициент сопротивления зависит логарифмически от отношения высоты измерения (10 м) к шероховатости поверхности.

\partial_\phi \langle v h \rangle = \langle Q_R \rangle + L_v E + H \equiv F

Дивергенция потока влажной статической энергии уравновешивается суммой радиационного нагрева и потоков скрытого и явного тепла.

Понятия

ячейка Хэдли ла-нинья внутритропическая зона конвергенции циркуляция уокера обратная связь Бьеркнеса связь океана и атмосферы южная осцилляция модель Зебиака–Кейна эль-ниньо северное экваториальное противотечение океаническое течение океанический индекс нино напряжение ветра относительный они атмосферное давление энсо атлантическая мультидекадная осцилляция аномалия температуры поверхности моря связанная модель общей циркуляции поверхностное натяжение

Я автор

Рябь на воде и ветры планеты ✎