Цикл индекса
Ци́кл и́ндекса (васцилля́ция) — явление гидродинамической неустойчивости вращения неравномерно нагретой жидкости или газа, первоначально обнаруженное как квазипериодическое изменение индекса зональной циркуляции атмосферы[1][2]. Характерной особенностью такой неустойчивости является периодический обмен энергией между упорядоченным и неупорядоченным движением. Аналогичный процесс наблюдается и в океанических течениях, в лабораторных экспериментах с вращающейся неравномерно нагретой жидкостью, в атмосферах других планет, возможно, в жидком ядре планеты, во вращающихся звездах и в аккреционных дисках.
По оценкам Х. Виллетта и К.—Г. Россби период цикла индекса составляет примерно 3—4 недели. Для точного определения периода цикла индекса многократно исследовался спектр рядов наблюдений как за индексами циркуляции, так и за другими характеристиками состояния атмосферы. Однако спектр атмосферных процессов оказался довольно сложным, содержащим в интервале 5—50 суток много гармоник. Не ясно, какая именно гармоника отвечает за основной процесс, а какие — вторичны. Временной спектр колебаний метеорологических характеристик атмосферы содержит отчетливые суточный и годовой циклы и их гармоники. Существование иных скрытых периодических процессов вызывает большие сомнения из-за их низкой статистической значимости[10]. Определение периода цикла индекса по спектру временных рядов осложняется из-за того, что амплитуда и период цикла меняется в атмосфере не только в течение года, но и от колебания к колебанию, что порождает общее скептическое отношение к существованию этого явления в природе.
Исследование энергетических характеристик атмосферы, особенно отношения энергии турбулентности к энергии упорядоченного движения, оказались более информативными по сравнению с индексом Россби или индексом Блиновой. Анализ периода цикла индекса в эксперименте «ЭОЛ», проведенном в южном полушарии, дал значение 18—23 дня. Исследование продолжительности цикла индекса в северном полушарии по спектрам кинетической и доступной потенциальной энергии[11] привело к значению периода цикла индекса в 20—26 дней.
Представляет интерес изучение спектра колебаний информационной энтропии характеристик общей циркуляции атмосферы. Исследование информационной энтропии высоты изобарической поверхности 500 гПа на широте 50о для зимнего полугодия в Северном полушарии показало[5], что эта величина, характеризующая меру упорядоченности атмосферы и отвечающая только за явление цикла индекса, имеет один отчётливый спектральный максимум, соответствующий периоду в 23—24 суток.
