Полярная метеорология - это изучение атмосферы полярных регионов Земли . Инверсия приземной температуры типична для полярных сред и приводит к явлению стокового ветра . Вертикальная структура температуры полярной среды имеет тенденцию быть более сложной, чем в средних широтах или тропическом климате.
История
Начало
Сбор данных полярной метеорологии начался в 1893 году Фритьофом Нансеном во время его экспедиции на Северный полюс . Одна из целей экспедиции - детальные метеорологические и ранние океанографические измерения. Измерения, сделанные с корабля Нансена, получившего название «Фрам», были использованы Вагном Вальфридом Экманом для разработки теории вращения поверхностного потока с трением ( спираль Экмана ). [1]
Холодная война
Холодная война явилась катализатором прогресса в полярной метеорологии. Воздушные шары на северных границах США и Канады использовались для профилирования атмосферы . ПВО Северной Америки часто использовали инструменты на воздушных шарах для изучения Арктики. Атомные подводные лодки , которые США использовали в качестве защитного механизма, были оснащены гидролокаторами, направленными вверх . Позднее эти данные были рассекречены и в период с 1958 по 1979 год стали базовыми для оценки истончения льда с 1980-х годов до наших дней. [1] Россия также предоставила высокоточные данные за период с 1937 по 1991 год.
Сегодняшний день
Сегодня количество подводных карт и измерений резко сократилось. Один из классических способов измерения толщины льда - просверлить отверстие во льду и проанализировать полученный лед. Существует также множество более сложных методов и устройств, предназначенных для измерения и отслеживания погодных условий в полярных районах. К ним относятся буи для баланса массы льда, гидролокатор, направленный вверх с подледных буев, и спутники. Глобальное потепление повысило интерес к полярной метеорологии. Это связано с тем, что большая часть снега и льда на Земле находится в полярных регионах, и ожидается, что эти области больше всего пострадают от эффекта обратной связи по альбедо снег / лед-поверхность . Следовательно, если повышенная концентрация углекислого газа в атмосфере вызывает глобальное потепление, то полярные регионы должны нагреваться быстрее, чем другие места на Земле. [2]
Интересующие темы
Взаимодействие морского льда и океана в атмосфере
Взаимодействие между атмосферой, льдом и океаном ограничивается атмосферным пограничным слоем , на который в основном влияют характеристики поверхности. В полярных регионах это шероховатость морского льда и сплоченность морского льда, которые сильно влияют на распределение температуры поверхности. Другими факторами являются скорость и направление ветра, температура воздуха и место контакта с ветром. [3] И морской лед, и ветер оказывают большое влияние на пограничный слой атмосферы, который часто используется для измерения условий в полярных районах.
Полярные облака и осадки
Атмосферная часть гидрологического цикла в полярных регионах играет важную роль в том, что: [3]
- баланс полярных ледяных масс неразрывно связан с осадками,
- облака изменяют перенос радиации ,
- высвобождение скрытой теплоты изменяет температуру воздуха и, следовательно, его циркуляцию.
Углекислый газ и метан
Двуокись углерода (CO 2 ) представляет особый интерес для полярной метеорологии, поскольку влияет на таяние морского льда. В результате деятельности человека в атмосферу выделяется углекислый газ в результате сжигания нефти, угля и природного газа. Десяток фунтов арктического морского льда исчезает на каждый фунт выделяемого углекислого газа. Это подчеркивает тепловую мощность углекислого газа, который закачивает в наш климат в 100 000 раз больше энергии, чем выделяется при сжигании нефти, угля или природного газа. [4] Белый арктический лед, уровень которого в настоящее время находится на самом низком уровне за новейшую историю, вызывает большее поглощение. Профессор Вадхамс в недавней статье BBC подсчитал, что это поглощение солнечных лучей имеет эффект, «эквивалентный примерно 20 годам дополнительного количества CO 2 , добавляемого человеком». По словам эксперта Кембриджского университета, ледяная шапка Арктики «уходит в небытие». [5]
Метан , мощный парниковый газ, вызывает значительную положительную обратную связь, поскольку глобальное потепление приводит к отступлению обширных областей непрерывной и прерывистой вечной мерзлоты в северном полушарии. По мере того как вечная мерзлота отступает, все больше территорий становятся источниками метана. Оценки выбросов метана из северных болот сильно разнятся из-за
- обширная изменчивость выбросов метана между различными болотами и внутри них
- очень ограниченные знания об этих потоках для различных типов почв, и
- отсутствие репрезентативных данных для обширных территорий, таких как огромные болота, например, в Сибири. [6]
Последние достижения позволяют датчикам напрямую измерять турбулентные потоки метана от поверхностей с естественным излучением. Датчик метана с быстрым откликом также может быть установлен на исследовательских самолетах, таких как самолет Polar 5 Института Альфреда Вегенера .
Рекомендации
- ^ a b Уэтерли, Джон У. "Полярная метеорология и климат" (PDF) . Наука и технологии холодных регионов . Энциклопедия систем жизнеобеспечения .
- ^ Гость, Питер (2005). «Изменение климата - Введение» . Военно-морская аспирантура - кафедра метеорологии. Архивировано из оригинала на 08.05.2005 . Проверено 10.01.2013 . Проверьте значения даты в:
|access-date=
и|archive-date=
( справка ) - ^ а б Wacker, U. "Полярная метеорология" . Институт Альфреда Вегенера. Архивировано из оригинала на 2007-02-20 . Проверено 10.01.2013 . Проверить значения даты в:
|access-date=
( помощь ) - ^ "Арктическая" спираль смерти "потрясла и обеспокоила ученых-климатологов" . Ванкуверский наблюдатель. 2012-09-19 . Проверено 6 апреля 2014 .
- ^ Уоттс, Сьюзан (06.09.2012). "BBC News - Таяние арктических льдов" как будто прибавляет 20 лет выбросов CO 2 " " . Bbc.co.uk . Проверено 6 апреля 2014 .
- ^ "Институт Метана Альфреда Вегенера" . Широкий. Архивировано из оригинала на 2014-04-07 . Проверено 6 апреля 2014 .
Внешние ссылки
- Полярная метеорология в Государственном университете Огайо
- Полярная метеорология в Университете Вайоминга
- Полярная метеорология в Военно-морской аспирантуре
- Комитет по полярной метеорологии и океанографии Американского метеорологического общества