Фронты Южного океана: где они на самом деле ✎

Оригинал: "New Perspectives on Frontal Variability in the Southern Ocean Using a Local Identification Scheme"
· Christopher C. Chapman
arXiv:1609.09616 · 2016-09-30 · arXiv non-exclusive · собственный разбор · 2 мин
Новый метод показывает, что фронты Антарктического циркумполярного течения не мигрируют, а раздваиваются и сливаются.

Река, обогнувшая Антарктиду, не течёт одним руслом: она то разделяется на рукава, то сливается в единый поток. Так выглядят фронты Южного океана на картах, построенных по спутниковым данным о высоте морской поверхности. Раньше эти фронты искали по линиям одинакового уровня воды, и казалось, что они медленно ползут к югу. Новый анализ показывает: движения нет, есть перестройка.

Фронт — это узкая полоса, где вода резко меняет свойства: температуру, солёность, плотность. Такие полосы разделяют водные массы и направляют потоки тепла и углерода.

Метод WHOSE работает как внимательный картограф, который не рисует линию по одной высоте, а ищет ступеньки в рельефе воды. Для этого он раскладывает ежедневные карты уровня моря на мелкие волны и отбирает те места, где сигнал ведёт себя не как случайный шум, а как чёткая граница. Так за 21 год набрались тысячи отметок, где фронт появлялся чаще всего.

На этих картах видно, что число рукавов реки меняется от места к месту. После подводных гор и плато, например у Кергелена, один фронт расщепляется на несколько. Там, где дно выравнивается, рукава снова сливаются. При этом каждый рукав лишь слегка извивается на месте: разброс его положения около половины градуса широты, а заметного сдвига к югу за два десятилетия не нашли.

Раньше фронты определяли по контурам высоты морской поверхности. Если контур смещался, делали вывод о миграции фронта. Но контур может сместиться из-за того, что фронт разделился или слился с соседним, а не из-за движения всей полосы.

Такой взгляд меняет понимание динамики Антарктического циркумполярного течения. Если фронты не мигрируют, а перестраиваются, то и перенос тепла, и перемешивание водных масс происходят иначе, чем заложено в некоторых климатических моделях. Метод WHOSE можно применить к другим океанам и к данным о температуре поверхности, чтобы проверить, везде ли фронты ведут себя как ветвящаяся река, а не как сдвигающаяся линия.

Фронты Южного океана могут расщепляться на несколько ветвей, как река, разделяющаяся на рукава в дельте.

K(x) = \frac{E[(x-\bar{x})^4]}{(E[(x-\bar{x})^2])^2} - 3
Мера остроты пика распределения; для нормального распределения равен нулю, для ступенчатых сигналов отличен от нуля.
Понятия
OISST v2.1 температура поверхности моря теплосодержание океана южная осцилляция аномалия температуры поверхности моря Ниньо 4 тихоокеанская декадная осцилляция энсо океанический индекс нино морская волна тепла объём тёплой воды относительный они океаническое течение напряжение ветра эмпирическая ортогональная функция ERSST распространение экваториальных волн диаграмма ховмюллера естественная изменчивость вейвлет-преобразование