Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья об океаническом явлении. Схемы электрических сигналов см. В разделе « Токовая петля» . Для переменной сетевого анализа см. Контурный ток .
Карта петлевого течения

Родитель Флоридского течения , Петлевидное течение представляет собой теплое океанское течение, которое течет на север между Кубой и полуостровом Юкатан , движется на север в Мексиканский залив , петляет на восток и юг, прежде чем выйти на восток через Флоридский пролив и присоединиться к заливу. Stream . Петлевое течение является продолжением западного пограничного течения Североатлантического субтропического круговорота . [1] Выступая в качестве доминирующего элемента циркуляции в восточной части Мексиканского залива, Петлевые течения переносят от 23 до 27 смердрупов [2]и достигает максимальной скорости потока от 1,5 до 1,8 м / сек. [3]

Связанная с этим особенность - это область теплой воды с « вихревым » или «кольцом петлевого течения», которое отделяется от петлевого течения случайным образом каждые 3–17 месяцев. [4] Скорость вращения этих колец составляет от 1,8 до 2 метров в секунду, они дрейфуют на запад со скоростью от 2 до 5 километров в день и имеют срок службы до года, прежде чем они упадут на побережье Техаса или Мексики . [5] Эти водовороты состоят из теплых карибских вод и обладают физическими свойствами, которые изолируют массы от окружающих общих вод Персидского залива. Кольца могут иметь диаметр от 200 до 400 километров и простираться на глубину до 1000 метров. [6]

Влияние на тропические циклоны [ править ]

Приблизительно в 1970 году считалось, что Петлеобразное течение имеет годовой цикл, в котором петля летом простирается дальше на север. Однако дальнейшие исследования, проведенные за последние несколько десятилетий, показали, что расширение на север (и сброс водоворотов) не имеет значительного годового цикла, но действительно колеблется в направлениях север-юг и восток-запад на пересечении ежегодно. [7]

Петлевое течение и его водовороты могут быть обнаружены путем измерения уровня поверхности моря. 21 сентября 2005 г. уровень поверхности как водоворотов, так и Петли был на 60 см (24 дюйма) выше окружающей воды, что указывает на глубокую область теплой воды под ними. [8] В тот день ураган «Рита» прошел через течение Петли и с помощью теплой воды перерос в шторм категории 5.

В Мексиканском заливе самые глубокие области теплой воды связаны с петлевым течением, а кольца течения, отделившиеся от петлевого течения, обычно называются вихрями петлевого течения. Теплые воды петлевого течения и связанных с ним водоворотов дают ураганам больше энергии и позволяют им усиливаться.

Проходя через теплые районы Мексиканского залива, ураганы превращают океанское тепло в энергию шторма. Поскольку эта энергия удаляется из морей, на пути урагана может быть обнаружен след более холодной воды. Это связано с тем, что тепло отводится из смешанного слоя океана несколькими способами. Например, ощутимое и скрытое тепло передается непосредственно тропическому циклону на границе раздела воздух-море. Кроме того, горизонтальное расхождение ветровых течений смешанного слоя приводит к подъему более холодной термоклинной воды. Наконец, турбулентный унос более холодной термоклинной воды, вызванный перемешиванием ветра, также приводит к охлаждению поверхностных вод. [9] По этим причинам глубина смешанного слоя океана более важна при углублении урагана, чем температура поверхности моря. Тонкий слой теплых поверхностных вод будет более восприимчив к охлаждению, вызванному ураганом, чем воды с большим смешанным слоем и более глубоким термоклином. Кроме того, модели предполагают, что циклоны с большей вероятностью достигнут большей доли своей максимальной потенциальной интенсивности над теплыми океаническими элементами, где изотерма 26 ° C простирается за пределы 100 метров. [10] [11]

Примером того, как глубокая теплая вода, включая Кольцевое течение, может позволить урагану усилиться, если другие условия также благоприятны, является ураган Камилла , который обрушился на побережье залива Миссисипи в августе 1969 года. Камилла образовалась в глубоких теплых водах. Карибского моря, что позволило ему за один день быстро превратиться в ураган категории 3. Он обогнул западную оконечность Кубы, и его путь пролегал прямо над Кольцевым течением, на север, к побережью, и в это время продолжалось быстрое усиление. Камилла стала ураганом категории 5, интенсивность которого редко наблюдалась, и чрезвычайно сильные ветры, которые сохранялись до выхода на сушу (310 км / ч), устойчивые ветры, по оценкам, возникали на очень небольшой территории справа от берега.глаз ).

В 1980 году ураган «Аллен» усилился до урагана 5-й категории во время движения над кольцевым течением, но ослаб до того, как обрушился на берег в Техасе .

В 2005 году ураган Катрина и ураган Рита значительно усилились, когда они прошли над более теплыми водами Кольцевого течения. Ожидалось, что ураган Вилма 2005 года обрушится на берег Флориды как ураган категории 2, но после столкновения с юго-восточной частью Кольцевого течения он достиг побережья Флориды как ураган категории 3. [12]

Хотя ураган Опал и не так печально известен, как Катрина, он наиболее точно иллюстрирует возможности углубления сердечного кольца. После пересечения полуострова Юкатан Опал снова вошла в Мексиканский залив и прошла через петлевое течение над водоворотом. В течение четырнадцати часов давление на поверхности моря упало с 965 до 916 га, скорость ветра увеличилась с 35 до 60 метров в секунду, а шторм сгустился с радиуса 40 километров до 25 километров. До шторма изотерма 20 ° C располагалась на глубине от 175 до 200 метров, но после того, как шторм прошел, она была обнаружена на 50 метров ниже. Хотя большая часть вызванного этим ураганом охлаждения перемешанного слоя была связана с апвеллингом.(из-за расхождения Экмана), по оценкам, еще от 2000 до 3000 ватт / метр в квадрате было потеряно из-за теплового потока на границе раздела воздух-вода в ядре шторма. Кроме того, полученные с помощью буев показания температуры поверхности моря зафиксировали падение температуры на 2–3 ° C, когда Опал проходил над водоемами Персидского залива, но только на 0,5–1 ° C, так как шторм столкнулся с более массивным смешанным слоем океана, связанным с теплым ядром вихря . [13]

В 2008 году ураган Густав прошел через Кольцевое течение, но из-за температуры течения (тогда только на уровне 80-х градусов по Фаренгейту) и его укороченных размеров (простираясь только на полпути от Кубы до Луизианы, с более прохладной водой между его кончиком и рекой). Побережье Луизианы) шторм оставался ураганом категории 3, а не увеличивался по силе, когда проходил через течение. [14] [15]

В 2004 году ураган Иван дважды преодолел Кольцевое течение.

Процесс [ править ]

Усиление и ослабление урагана является результатом обширных термодинамических взаимодействий между атмосферой и океаном. Вообще говоря, изменение интенсивности урагана определяется тремя факторами. Во-первых, исходная интенсивность тропического циклона является преобладающим фактором, и его сила будет отражаться на протяжении всей жизни шторма. Во-вторых, термодинамическое состояние атмосферы, в которой движется циклон, будет влиять на его способность к усилению, поскольку сильные горизонтальные ветры будут рассеивать внутреннюю циркуляцию и предотвращать вертикальное накопление энергии в шторме. Третий компонент, влияющий на интенсивность урагана, - это теплообмен между верхним слоем океанических вод и ядром шторма. [16] По этой причине основное внимание в исследованиях ураганов уделялось температуре поверхности моря перед штормом. Однако недавние исследования показали, что температура поверхности менее важна для углубления урагана, чем глубина смешанного слоя океана. Фактически, давление на уровне моря урагана, как было показано, более тесно коррелирует с глубиной изотермы 26 ° C (и содержанием тепла в океане), чем с температурой поверхности моря. [17] Штормы, проходящие через контурное течение или теплые водовороты ядра, имеют доступ к более прохладной воде и, следовательно, к более высокому энергосодержанию нагретых молекул.

Как только ураган «Рита» покинул Кольцевое течение и прошел над более прохладной водой, его сила уменьшилась, но главным фактором в этом ослаблении был цикл замены стенки глаза (ERC), происходивший в то время. ERC и другие атмосферные факторы - вот почему Рита не усилила напряжение при последующем прохождении через вихревой вихрь.

Также следует отметить: тропические депрессии, тропические штормы и ураганы усиливаются из-за температуры воды, но не под контролем. Они управляются атмосферой, и уровень атмосферы, участвующий в управлении ураганом, различается при разной интенсивности (т. Е. Он связан с минимальным давлением урагана).

Уровень моря и температура моря [ править ]

Уровень моря относительно легко измерить с помощью спутниковых радаров. Температуру моря под поверхностью не так просто измерить в широком масштабе, но ее можно определить по уровню моря, поскольку более теплая вода расширяется и, таким образом (все другие факторы, такие как глубина воды, равны), вертикальный столб воды поднимется немного выше, когда согревается. Таким образом, уровень моря часто используется как показатель температуры на глубине моря.

NOAA «s Национальный центр буев для сбора данных поддерживает большое количество буев данных в Мексиканском заливе, некоторые из которых мера моря температура один метр ниже поверхности.

Биология [ править ]

Петлевые течения и петлеобразные вихри влияют на биологические сообщества в Мексиканском заливе. В целом, однако, на эти сообщества влияют не петлевые токи теплого ядра и не сами водовороты. Вместо этого вокруг границы петлевого течения и петлевого течения формируются более мелкие объекты холодного ядра, известные как фронтальные вихри, которые влияют на биологические сообщества в Персидском заливе.

Фронтальные вихри петлевого тока - это холодные, вращающиеся против часовой стрелки (циклонические) вихри, которые образуются на границе петлевого течения или около нее. LCFE имеют диаметр от 80 до 120 км. [18] Эти холодные элементы меньше, чем вихри с теплыми сердцевинами, возникающие из-за течения петли.

Многочисленные исследования показали различия в биологических сообществах внутри и за пределами различных объектов в Мексиканском заливе. Более высокие запасы зоопланктона и микронектона были обнаружены в объектах холодного керна, чем в кольцевых течениях и вихрях. [19] Однако не было обнаружено никакой разницы в численности эвфаузиид , планктонных морских ракообразных, похожих на креветок, между областями апвеллинга и вихрей с теплым ядром, [20] но в 2004 г. было обнаружено, что численность гипериид была ниже в пределах круговых вихрей. в отличие от внешнего. [21]Одновременно было обнаружено, что уровни питательных веществ (нитратов) были низкими на высоте более 100 метров в водоворотах с теплым ядром, в то время как уровни нитратов были высокими в холодных объектах. [22] [23] Низкие запасы хлорофилла, первичной продукции и биомассы зоопланктона оказались низкими в LCE. [24]

Низкая концентрация хлорофилла и его первичная продукция, вероятно, являются результатом низкого уровня питательных веществ, поскольку многим планктонным видам для выживания необходимы нитраты и другие питательные вещества. В свою очередь, низкая первичная продукция может быть одной из причин того, что численность гетеротрофных (поедающих организм, в отличие от фотосинтезирующей) численности видов является низкой внутри петлевых токов и петлевых токов. В качестве альтернативы, температура может иметь значение для низкой численности обоих сообществ: атлантический голубой тунец выработал поведенческие паттерны, позволяющие избегать высоких температур, связанных с особенностями теплого ядра, такими как петлевое течение и вихри петлевого течения в Мексиканском заливе. [25] Также возможно, что планктонные виды также избегают более высоких температур в этих особенностях.

См. Также [ править ]

  • Национальный центр океанографических данных

Ссылки [ править ]

  1. ^ Перес-Бруниус, Паула; Кандела, Хулио; Гарсия-Каррильо, Паула; Фьюри, Хизер; Бауэр, Эми; Гамильтон, Питер; и Лебен, Роберт. (Март 2018 г.). «Доминирующие модели циркуляции в глубокой Мексиканском заливе». Журнал физической океанографии. Американское метеорологическое общество. 48 (3): 511. https://doi.org/10.1175/JPO-D-17-0140.1 Веб-сайт AMS Проверено 27 августа 2018 г.
  2. ^ Джонс, Вт; Townsend, T .; Fratantoni, D .; Уилсон, В. (2002). «О впадении Атлантики в Карибское море». Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers . 49 (2): 211–243. Bibcode : 2002DSRI ... 49..211J . DOI : 10.1016 / s0967-0637 (01) 00041-3 .
  3. ^ Гордон, A (1967). «Круговорот Карибского моря». Журнал геофизических исследований . 72 (24): 6207–6223. Bibcode : 1967JGR .... 72.6207G . CiteSeerX 10.1.1.602.8012 . DOI : 10,1029 / jz072i024p06207 . 
  4. ^ Стерджес, Вт; Лебен, Р. (2000). «Частота отделения колец от кольцевого течения в Мексиканском заливе: пересмотренная оценка» . Журнал физической океанографии . 30 (7): 1814–1819. Bibcode : 2000JPO .... 30.1814S . DOI : 10.1175 / 1520-0485 (2000) 030 <1814: forsft> 2.0.co; 2 .
  5. ^ Эй, L; Ezer, T .; Ли, Х. (2005). Кольца и связанная с ними циркуляция в Мексиканском заливе: обзор численных моделей и будущих проблем . Серия геофизических монографий . 161 . С. 31–56. Bibcode : 2005GMS ... 161 ... 31O . CiteSeerX 10.1.1.482.5991 . DOI : 10.1029 / 161gm04 . ISBN  9781118666166.
  6. ^ Mooers, C (1998). Внутриамериканское обращение. Море, Мировой прибрежный океан, региональные исследования и синтез . Джон Уайли и сыновья. С. 183–208.
  7. ^ Эй, L; Ezer, T .; Ли, Х. (2005). Кольца и связанная с ними циркуляция в Мексиканском заливе: обзор численных моделей и будущих проблем . Серия геофизических монографий . 161 . С. 31–56. Bibcode : 2005GMS ... 161 ... 31O . CiteSeerX 10.1.1.482.5991 . DOI : 10.1029 / 161gm04 . ISBN  9781118666166.
  8. ^ "CU-Boulder Researchers Chart Hurricane Rita через Мексиканский залив, доступ 8 января 2012 г." . Архивировано из оригинала на 2013-05-27 . Проверено 8 января 2012 .
  9. ^ Хаймс, B; Шай, Л. (2009). «Смешанное послойное охлаждение в мезомасштабных океанических вихрях во время ураганов Катрина и Рита» . Ежемесячный обзор погоды . 137 (12): 4188–4207. Bibcode : 2009MWRv..137.4188J . DOI : 10.1175 / 2009mwr2849.1 .
  10. ^ DeMaria, M; Каплан, Дж. (1994). «Температура поверхности моря и максимальная интенсивность атлантических тропических циклонов» . Журнал климата . 7 (9): 1324–1334. Bibcode : 1994JCli .... 7.1324D . DOI : 10.1175 / 1520-0442 (1994) 007 <1324: sstatm> 2.0.co; 2 .
  11. ^ Шэй, L; Goni, G .; Блэк, П. (2000). «Воздействие теплого океанического объекта на ураган Опал» . Ежемесячный обзор погоды . 128 (5): 1366–1383. Bibcode : 2000MWRv..128.1366S . DOI : 10.1175 / 1520-0493 (2000) 128 <1366: eoawof> 2.0.co; 2 .
  12. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2008-06-25 . Проверено 9 апреля 2008 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  13. ^ Шэй, L; Goni, G .; Блэк, П. (2000). «Воздействие теплого океанического объекта на ураган Опал» . Ежемесячный обзор погоды . 128 (5): 1366–1383. Bibcode : 2000MWRv..128.1366S . DOI : 10.1175 / 1520-0493 (2000) 128 <1366: eoawof> 2.0.co; 2 .
  14. ^ "Густав направился к течению, которое разжигает большие штормы" . 2008-08-29 . Проверено 1 сентября 2008 .
  15. ^ «Петлевой ток может вызвать мощный ураган Густав» . 2008-08-30. Архивировано из оригинала на 2008-08-31 . Проверено 1 сентября 2008 .
  16. Перейти ↑ Emanuel, K (1999). «Термодинамический контроль интенсивности ураганов». Природа . 401 (6754): 665–669. Bibcode : 1999Natur.401..665E . DOI : 10.1038 / 44326 . S2CID 4427513 . 
  17. ^ Хаймс, B; Шай, Л. (2009). «Смешанное послойное охлаждение в мезомасштабных океанических вихрях во время ураганов Катрина и Рита». Ежемесячный обзор погоды . 137 (12): 4188–4207. Bibcode : 2009MWRv..137.4188J . DOI : 10.1175 / 2009mwr2849.1 .
  18. ^ Le Hénaff, M .; Kourafalou, VH; Dussurget, R .; Лумпкин, Р. (2014). «Циклоническая активность в восточной части Мексиканского залива: характеристика на основе продольной альтиметрии и траекторий дрифтеров на месте» (PDF) . Прогресс в океанографии . 120 : 120–138. DOI : 10.1016 / j.pocean.2013.08.002 .
  19. ^ Циммерман, РА; Биггс, округ Колумбия (1999). «Картины распределения рассеивающего звук зоопланктона в вихрях с теплым и холодным ядром в Мексиканском заливе по данным узкополосной акустической съемки с доплеровским профилометром течений» . J. Geophys. Res. Океаны . 104 (C3): 5251–5262. Bibcode : 1999JGR ... 104.5251Z . DOI : 10.1029 / 1998JC900072 .
  20. ^ Gasca, R .; Castellanos, I .; Биггс, округ Колумбия (2001). «Эвфаузииды (Crustacea, Euphausiacea) и летние мезомасштабные особенности в Мексиканском заливе». Бык. Mar. Sci . 68 : 397–408.
  21. Перейти ↑ Gasca, R (2004). «Распределение и численность гипериидных амфипод по отношению к летним мезомасштабным особенностям в южной части Мексиканского залива» . J. Plankton Res . 26 (9): 993–1003. DOI : 10.1093 / plankt / fbh091 .
  22. ^ Биггс, округ Колумбия; Vastano, AC; Ossinger, A .; Gil-Zurita, A .; Перес-Франко, А. (1988). «Междисциплинарное исследование колец теплого и холодного ядра в Мексиканском заливе». Mem. Soc. Cienc. Nat. Ла Саль, Венесуэла . 48 : 12–31.
  23. Перейти ↑ Biggs, DC (1992). «Питательные вещества, планктон и продуктивность в теплом кольце в западной части Мексиканского залива». J. Geophys. Res. Океаны . 97 (C2): 2143–2154. Bibcode : 1992JGR .... 97.2143B . DOI : 10.1029 / 90JC02020 .
  24. Перейти ↑ Biggs, DC (1992). «Питательные вещества, планктон и продуктивность в теплом кольце в западной части Мексиканского залива». J. Geophys. Res. Океаны . 97 (C2): 2143–2154. Bibcode : 1992JGR .... 97.2143B . DOI : 10.1029 / 90JC02020 .
  25. ^ Тео, SLH; Бустани, AM; Блок, BA (2007). «Океанографические предпочтения атлантического синего тунца Thunnus thynnus на их нерестилищах в Мексиканском заливе». Mar. Biol . 152 (5): 1105–1119. DOI : 10.1007 / s00227-007-0758-1 . S2CID 85297052 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Данные спутниковой альтиметрии в районе Мексиканского залива в режиме реального времени
  • Океанские поверхностные течения объясняют петлевое течение
  • Лаборатория сканирования Земли LSU
  • Национальный центр буев данных (см. Информационный буй № 42003)
  • Ураган Рита пронесся сквозь теплый залив
  • Исследователи CU-Boulder изучают рост Катрины в Мексиканском заливе
  • "Глобальное потепление: виноват?" (Time Magazine, 3 октября 2005 г., страницы 42–46) - Упоминается Loop Current.
  • ScienceDaily о петлевом течении и ураганах
  • Схема механизмов внутри петли тока
  • Атлантическая океанографическая и метеорологическая лаборатория