Полярлық күшейту - Polar amplification - Wikipedia

NASA GISS 2000-2009 температуралық тенденциясы, күшті арктикалық күшейтуді көрсетеді.

Полярлық күшейту бұл таза сәулелену балансының кез-келген өзгерісі (мысалы, парниктік интенсификация) полюстерге жақын температураның планеталық орташаға қарағанда көбірек өзгеруіне әкелетін құбылыс.[1] Ғарышқа ұзақ толқынды сәулеленуді шектей алатын атмосферасы бар планетада (а парниктік әсер ), беткі температура қарапайымға қарағанда жылы болады планетарлық тепе-теңдік температурасы есептеу болжайды. Атмосфера немесе кең мұхит жылу полюстерін тасымалдай алатын жерде полюстер жылы болады және экваторлық аймақтар олардың жергілікті радиациялық тепе-теңдіктері болжағаннан салқын болады.[2]  

Төтенше жағдайда, планета Венера өмір бойы парниктік эффектінің өте үлкен өсуін бастан кешірген деп санайды,[3] оның температурасы тиімді болу үшін оның полюстері жеткілікті түрде жылынған изотермиялық (полюстер мен экватор арасындағы айырмашылық жоқ).[4][5] Қосулы Жер, су буы мен газдар парниктік әсерді азайтады, ал атмосфера мен кең мұхиттар полюсті жылу тасымалын қамтамасыз етеді. Екеуі де палеоклимат өзгерістер және жақында ғаламдық жылуы өзгерістер төменде сипатталғандай күшті полярлық күшейтуді көрсетті.

Арктикалық күшейту бұл полярлық күшейту Жердің солтүстік полюсі тек; Антарктикалық күшейту бұл Оңтүстік полюс.

Тарих

Арктиканы күшейтуге байланысты бақылауға негізделген зерттеу 1969 жылы жарық көрді Михаил Будыко,[6] зерттеу қорытындысы «Теңіздегі мұздың жоғалуы Альбедо кері байланысы арқылы Арктиканың температурасына әсер етеді» деген қорытындыға келді.[7][8] Сол жылы ұқсас модель жарияланды Уильям Д..[9] Екі зерттеу де үлкен назар аударды, өйткені олар әлемдік климаттық жүйеде оң кері байланыс мүмкіндігі туралы айтты.[10] 1975 жылы Манабе және Ветеральд парниктік газдардың көбеюінің әсерін қарастырған алғашқы айналымның ең сенімді жалпы моделін жариялады. Жер шарының үштен бірінен аз бөлігінде, «батпақты» мұхитпен және жоғары ендіктерде тек құрлық бетімен шектелгенімен, Арктиканың тропиктікке қарағанда тез жылынуын көрсетті (барлық кейінгі модельдер сияқты).[11]

Күшейту

Күшейту механизмдері

Теңіз мұзымен және қар жамылғысымен байланысты кері байланыс жақында жердегі полярлық күшейтудің негізгі себебі ретінде кеңінен келтірілген.[12][13][14] Сонымен қатар, күшею мұзсыз немесе қарсыз модель әлемінде де байқалады.[15] Бұл жылудың полюстегі (мүмкін уақытша) күшеюінен де және жергілікті таза радиациялық баланстың өзгеруінен де пайда болады (сыртқы радиацияның жалпы төмендеуі экваторға қарағанда полюстерге жақын таза радиацияның салыстырмалы ұлғаюына әкеледі) ).[15]

Кейбір мысалдар климаттық жүйенің кері байланысы жақында полярлық күшейтуге ықпал етеді деп ойладым қар жамылғысының азаюы және теңіз мұзы, атмосфералық және мұхиттық айналымның өзгеруі, антропогендік күйенің болуы Арктика бұлт пен су буының көбеюі.[13] Көптеген зерттеулер байланыстырады теңіз мұзы өзгереді полярлық күшейтуге.[13] Қазіргі заманғы климаттың кейбір модельдері арктикалық күшейтуді қар мен мұз жамылғысының өзгеруінсіз көрсетеді.[16] Полярлық жылынуға ықпал ететін жеке процестер түсіну үшін өте маңызды климатқа сезімталдық.[17]

Мұхит айналымы

Дүниежүзілік жел энергиясының 70% -ы мұхитқа ауысады және оның ішінде жүреді деп есептелген Антарктикалық циркумполярлық ток (ACC). Сайып келгенде, көтерілу жел-стресс салдарынан суық Антарктида суларын Атлант мұхиты арқылы тасымалдайды беттік ток, оларды экватор үстінде және Арктикалық ортаға жылыту кезінде. Осылайша, Арктикада жылыну әлемдік мұхит көлігінің тиімділігіне байланысты және полярлық-араның әсерінде маңызды рөл атқарады.[18]

Кезінде оттегінің төмендеуі және төмен рН Ла Нинья - бұл бастапқы өндіріс көлемінің төмендеуімен және мұхит ағындарының неғұрлым айқын полюсті ағымымен корреляциялық процестер.[19] ENSO кезеңіндегі Ла Нинья кезеңіндегі арктикалық беткі ауа температурасының ауытқуының жоғарылау механизмі тропикалық қозған арктикалық жылыту механизміне (TEAM) жатқызылуы мүмкін деп ұсынылды. Rossby толқындар толқындардың динамикасына және инфрақызыл сәулеленудің төмендеуіне алып келетін поляк бағытында таралады.[1][20]

Күшейту коэффициенті

Полярлық күшейту a өлшемімен анықталады полярлық күшейту коэффициенті, әдетте полярлық температураның кейбір өзгерулерінің орташа кеңірек температураның тиісті өзгеруіне қатынасы ретінде анықталады:

  ,


қайда - бұл полярлық температураның өзгеруі және    мысалы, орташа температураның сәйкес өзгерісі.

Ортақ іске асырулар[21][22] температураның өзгеруін тікелей ретінде анықтаңыз ауытқулар жылы жер бетіндегі ауа температурасы жақындағы сілтеме аралыққа қатысты (әдетте 30 жыл). Басқалары ауа температурасының ауытқуының арақатынасын кеңейтілген аралықта қолданды.[23]

Күшейту кезеңі

Температура үрдістері Батыс Антарктида (сол жақта) әлемдік орташа деңгейден едәуір асып түсті; Шығыс Антарктида аз

Арктика мен Антарктиданың жылынуы көбінесе фазадан шығады деп байқалады орбиталық мәжбүрлеу, нәтижесінде деп аталатын полярлық ара әсер.[24]

Палеоклиматтың полярлық күшеюі

Мұздық / сулы аралық циклдары Плейстоцен кең көлемде қамтамасыз ету палеоклимат Арктикадан да, Антарктикадан да полярлық күшейтудің дәлелі.[22] Атап айтқанда, бастап температура көтеріледі мұздықтың максимумы 20000 жыл бұрын нақты көрініс берілген. Арктикадан прокси температурасының жазбалары (Гренландия ) және Антарктикадан полярлық күшейту коэффициенттерін 2,0 ретімен көрсетіңіз.[22]

Жақында арктикалық күшейту

Сондай-ақ оқыңыз: Арктикадағы климаттың өзгеруі және Россби толқыны § Россби толқындарының күшеюі
Қараңғы мұхит беті келіп түскен күн радиациясының 6 пайызын ғана көрсетеді, оның орнына теңіз мұзы 50-70 пайызын көрсетеді.[25]

Арктиканың байқалатын күшеюіне әкелетін ұсынылған механизмдерге мыналар жатады Арктикалық теңіз мұзының төмендеуі (ашық су теңіз мұзына қарағанда күн сәулесін аз көрсетеді), және экватордан Арктикаға атмосфералық жылу тасымалы.[26]

Дженнифер Фрэнсис 2017 жылы Scientific American-ге берген сұхбатында «судың буы солтүстікке қарай үлкен тербелістермен тасымалданады реактивті ағын. Бұл өте маңызды, өйткені су буы көмірқышқыл газы және метан сияқты парниктік газ болып табылады. Ол атмосферадағы жылуды ұстайды. Бұл бу сонымен қатар біз бұлт деп білетін тамшылар ретінде конденсацияланады, олар өздері жылуды көп ұстайды. Бу күшейту туралы әңгіменің маңызды бөлігі - Арктиканың басқа жерлерге қарағанда тезірек жылынуының басты себебі ».[27]

Зерттеулер Арктиканың тез жылынуымен, сөйтіп жоғалуымен байланысты криосфера, дейін ауа-райының күрт өзгеруі орта ендіктерде.[28][29][30][31] Атап айтқанда, бір болжам полярлық күшейтуді ауа райын өзгерту арқылы экстремалды ауа-райымен байланыстырады полярлық ағын.[28] Алайда, 2013 жылғы зерттеуде климаттың табиғи өзгермелілігін соңғы климаттың өзгеруіне байланысты әсерден ажырату үшін экстремалды құбылыстар, атап айтқанда теңіз мұзы мен қар жамылғысының төмендеуімен байланысты, әлі ұзақ уақыт байқалмағандығы атап өтілді.[32]

2017 және 2018 жылдары жарияланған зерттеулер тоқырау заңдылықтарын анықтады розби толқындары, реактивті ағынның солтүстік жарты шарында стационарлық ауа-райы құбылыстарын тудырды, мысалы 2018 еуропалық жылу толқыны, 2003 Еуропалық жылу толқыны, 2010 жыл Ресейдің ыстық толқыны, 2010 жыл Пәкістандағы су тасқыны - бұл оқиғалар байланыстырылды ғаламдық жылуы, Арктиканың тез қызуы.[33][34]

2009 жылғы зерттеу бойынша Атлантикалық көпжылдық тербеліс (AMO) Арктикалық температураның өзгеруімен өте байланысты, бұл дегеніміз Атлант мұхитының термогалин айналымы көп декадалық уақыт шкаласы бойынша Арктикадағы температураның өзгергіштігімен байланысты.[35] 2014 жылы жүргізілген зерттеу қорытындысы бойынша Арктиканың күшеюі соңғы онжылдықтарда Солтүстік жарты шарда суық мезгілдегі температураның өзгергіштігін айтарлықтай төмендеткен. Суық арктикалық ауа төменгі ендіктерге күз бен қыс мезгілдерінде тез еніп кетеді, бұл үрдіс жаз мезгілінен басқа болашақта жалғасады деп болжануда, сондықтан қыста суық экстремалдар бола ма деген сұрақ туындайды.[36] Атмосферадағы аэрозольдерді компьютерлік модельдеуге негізделген 2015 жылғы зерттеулерге сәйкес, Арктикада 1980-2005 жылдар аралығында байқалған жылынудың 0,5 градусқа дейінгі температурасы Еуропадағы аэрозольдің азаюына байланысты.[37][38]

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ а б Ли, Сукён (қаңтар 2014). «Жалпы айналым тұрғысынан полярлық күшейту теориясы» (PDF). Азия-Тынық мұхиты атмосфералық ғылымдар журналы. 50 (1): 31–43. Бибкод:2014APJAS..50 ... 31L. дои:10.1007 / s13143-014-0024-7. S2CID  20639425.
  2. ^ Pierrehumbert, R. T. (2010). Планетарлық климаттың принциптері. Кембридж университетінің баспасы. ISBN  978-0521865562.
  3. ^ Кастинг, Дж. Ф. (1988). «Қашқын және ылғалды жылыжай атмосферасы және Жер мен Венера эволюциясы». Икар. 74 (3): 472–94. Бибкод:1988 Көлік ... 74..472K. дои:10.1016/0019-1035(88)90116-9. PMID  11538226.
  4. ^ Уильямс, Дэвид Р. (15 сәуір 2005). «Венера туралы ақпарат парағы». НАСА. Алынған 2007-10-12.
  5. ^ Лоренц, Ральф Д .; Лунин, Джонатан I .; Уизерс, Пол Г .; Маккей, Кристофер П. (2001). «Титан, Марс және Жер: ендік бойынша жылу тасымалымен энтропия өндірісі» (PDF). Амес ғылыми-зерттеу орталығы, Аризона Университетінің Ай және планеталық зертханасы. Алынған 2007-08-21.
  6. ^ Будыко, М.И. (1969). «Күн радиациясының ауытқуларының Жер климатына әсері». Теллус. 21 (5): 611–9. дои:10.3402 / tellusa.v21i5.10109. S2CID  21745322.
  7. ^ Квижанович, Ивана; Калдейра, Кен (2015). «СО2 деңгейіндегі теңіз мұзының төмендеуінің атмосфералық әсері ғаламдық жылынуды тудырды» (PDF). Климаттың динамикасы. 44 (5–6): 1173–86. дои:10.1007 / s00382-015-2489-1. S2CID  106405448.
  8. ^ «Мұз іс-әрекетте: Солтүстік полюстегі теңіз мұзы климаттың өзгеруіне қатысты айтары бар». Yale Ғылыми. 2016.
  9. ^ Сатушылар, Уильям Д. (1969). «Жер-Атмосфера жүйесінің энергетикалық балансына негізделген ғаламдық климаттық модель». Қолданбалы метеорология журналы. 8 (3): 392–400. Бибкод:1969JApMe ... 8..392S. дои:10.1175 / 1520-0450 (1969) 008 <0392: AGCMBO> 2.0.CO; 2.
  10. ^ Олдфилд, Джонатан Д. (2016). «Михаил Будыконың (1920–2001) ғаламдық климат ғылымына қосқан үлесі: жылу тепе-теңдігінен климаттың өзгеруіне және жаһандық экологияға дейін». Кеңейтілген шолу. 7 (5): 682–692. дои:10.1002 / wcc.412.
  11. ^ Манабе, Сюкоро; Ветеральд, Ричард Т. (1975). «СО2 концентрациясын екі еселендірудің жалпы айналым моделінің климатына әсері». Атмосфералық ғылымдар журналы. 32 (1): 3–15. Бибкод:1975JAtS ... 32 .... 3M. дои:10.1175 / 1520-0469 (1975) 032 <0003: TEODTC> 2.0.CO; 2.
  12. ^ Хансен Дж., Сато М., Руеди Р. (1997). «Радиациялық мәжбүрлеу және климатқа қарсы әрекет». Геофизикалық зерттеулер журналы: Атмосфералар. 102 (D6): 6831-64. Бибкод:1997JGR ... 102.6831H. дои:10.1029 / 96jd03436.CS1 maint: бірнеше есімдер: авторлар тізімі (сілтеме)
  13. ^ а б в «IPCC AR5 - Климаттың жақын аралықтағы өзгеруі: Болжамдар және болжау (11-тарау / 983 бет)» (PDF). 2013. Журналға сілтеме жасау қажет | журнал = (Көмектесіңдер)
  14. ^ Пистоне, Кристина; Эйзенман, Ян; Раманатан, Верабхадран (2019). «Мұзсыз Солтүстік Мұзды мұхиттың радиациялық жылытуы». Геофизикалық зерттеу хаттары. 46 (13): 7474–7480. Бибкод:2019GeoRL..46.7474P. дои:10.1029 / 2019GL082914. S2CID  197572148.
  15. ^ а б Алексеев В. А., Ланген П. Л., Бейтс Дж. Р. (2005). «Аквапланетада жылудың полярлық күшеюі» елес мәжбүрлеуде «тәжірибедегі теңіз мұздары». Климаттың динамикасы. 24 (7–8): 655–666. Бибкод:2005ClDy ... 24..655A. дои:10.1007 / s00382-005-0018-3. S2CID  129600712.CS1 maint: бірнеше есімдер: авторлар тізімі (сілтеме)
  16. ^ Питхан, Феликс; Маурицен, Торстен (2 ақпан, 2014). «Арктикалық күшейту заманауи климаттық модельдерде температуралық кері байланыс басым». Табиғи геология. 7 (3): 181–4. Бибкод:2014NatGe ... 7..181P. дои:10.1038 / ngeo2071. S2CID  140616811.
  17. ^ Тейлор, Патрик К., Мин Кай, Эксью Ху, Джерри Меел, Уоррен Вашингтон, Гуанг Дж. Чжан (23 қыркүйек, 2013). «Полярлық жылытуды күшейтуге кері байланыстың ыдырауы». Климат журналы. 23 (18): 7023–43. Бибкод:2013JCli ... 26.7023T. дои:10.1175 / JCLI-D-12-00696.1. S2CID  86861184.CS1 maint: авторлар параметрін қолданады (сілтеме)
  18. ^ Петр Чайлек, Крис К.Фолланд, Глен Лесинс және Манвендра К.Дюбей (3 ақпан, 2010). «ХХ ғасырдағы Арктика мен Антарктика бетіндегі ауа температурасын биполярлы кесу» (PDF). Геофизикалық зерттеу хаттары. 12 (8): 4015–22. Бибкод:2010GeoRL..37.8703C. дои:10.1029 / 2010GL042793. Архивтелген түпнұсқа (PDF) 20 ақпан 2014 ж. Алынған 1 мамыр, 2014.CS1 maint: авторлар параметрін қолданады (сілтеме)
  19. ^ Sung Hyun Nam, Hey-Jin Kim және Uwe Send (23 қараша, 2011). «Калифорниядан тыс континенттік қайраңда гипоксиялық және қышқылдық оқиғалардың Ла Нинья жағдайының күшеюі». Геофизикалық зерттеу хаттары. 83 (22): L22602. Бибкод:2011GeoRL..3822602N. дои:10.1029 / 2011GL049549. S2CID  55150106.CS1 maint: авторлар параметрін қолданады (сілтеме)
  20. ^ Сукён Ли (маусым 2012). «Тропикалық қоздырылған арктикалық жылыту механизмін (TEAM) дәстүрлі Эль-Нино және Ла Нинамен сынау». Климат журналы. 25 (12): 4015–22. Бибкод:2012JCli ... 25.4015L. дои:10.1175 / JCLI-D-12-00055.1. S2CID  91176052.CS1 maint: авторлар параметрін қолданады (сілтеме)
  21. ^ Массон-Делмот, В., М. Кагеяма, П.Браконно, С. Чарбит, Г. Криннер, Ч. Ритц, Э. Гильярди және т.б. (2006). «Климаттың өзгеруінің полярлық күшеюі және келешегі: климаттық интеркомаризонттардың моделі және мұз ядролық шектеулер". Климаттың динамикасы. 26 (5): 513–529. Бибкод:2006ClDy ... 26..513M. дои:10.1007 / s00382-005-0081-9. S2CID  2370836.CS1 maint: авторлар параметрін қолданады (сілтеме)
  22. ^ а б в Джеймс Хансен, Макико Сато, Гари Рассел және Пушкер Хареча (қыркүйек 2013). "Климаттың сезімталдығы, теңіз деңгейі және атмосфералық көмірқышқыл газы". Философиялық транзакциялар. Математикалық, физикалық және инженерлік ғылымдар сериясы. 371 (2001): 20120294. arXiv:1211.4846. Бибкод:2013RSPTA.37120294H. дои:10.1098 / rsta.2012.0294. PMC  3785813. PMID  24043864. Архивтелген түпнұсқа 2013-09-17.CS1 maint: авторлар параметрін қолданады (сілтеме)
  23. ^ Кобаши, Т., Шинделл, Д. Т., Кодера, К., Бокс, Дж. Э., Накаегава, Т., & Кавамура, К. (2013). "Соңғы 800 жылдағы көпжылдықтан жүзжылдыққа дейінгі температуралық ауытқулардың пайда болуы туралы". Өткен климат. 9 (2): 583–596. Бибкод:2013CliPa ... 9..583K. дои:10.5194 / cp-9-583-2013.CS1 maint: авторлар параметрін қолданады (сілтеме)
  24. ^ Kyoung-nam Jo, Kyung Sik Woo, Sangheon Y, Dong Yoon Yang, Hyoun Soo Lim, Yongjin Wang, Hai Cheng & R. Lawrence Edwards (30.03.2014). «Соңғы 550,000 жылдағы орта ендік аралықты сфералық гидрологиялық кесу». Табиғат. 508 (7496): 378–382. Бибкод:2014 ж.т.508..378J. дои:10.1038 / табиғат13076. PMID  24695222. S2CID  2096406.CS1 maint: авторлар параметрін қолданады (сілтеме)
  25. ^ «Термодинамика: Альбедо». NSIDC.
  26. ^ «Арктикалық күшейту». НАСА. 2013.
  27. ^ Фишетти, Марк (2017). «Арктика жынданып барады». Ғылыми американдық.
  28. ^ а б Фрэнсис, Дж. А .; Vavrus, S. J. (2012). «Арктиканың күшеюін орта ендіктердегі экстремалды ауа-райымен байланыстыратын дәлелдер». Геофизикалық зерттеу хаттары. 39 (6): L06801. Бибкод:2012GeoRL..39.6801F. дои:10.1029 / 2012GL051000.
  29. ^ Петоухов, Владимир; Семенов, Владимир А. (қараша 2010). «Баренц-Қара теңіз мұзының қысқаруы мен солтүстік континенттердегі қысқы суық арасындағы байланыс» (PDF). Геофизикалық зерттеулер журналы: Атмосфералар. 115 (21): D21111. Бибкод:2010JGRD..11521111P. дои:10.1029 / 2009JD013568.
  30. ^ Экран, J A (қараша 2013). «Арктикалық теңіз мұзының еуропалық жазғы жауын-шашынға әсері». Экологиялық зерттеулер туралы хаттар. 8 (4): 044015. Бибкод:2013ERL ..... 8d4015S. дои:10.1088/1748-9326/8/4/044015.
  31. ^ Qiuhong Tang; Xuejun Zhang; Фрэнсис, Дж. А. (Желтоқсан 2013). «Солтүстік орта ендіктердегі жаздың күрт ауа-райы жоғалып бара жатқан криосферамен байланысты». Табиғи климаттың өзгеруі. 4 (1): 45–50. Бибкод:2014 ж. NATCC ... 4 ... 45T. дои:10.1038 / nclimate2065.
  32. ^ Джеймс Э. Оверланд (2013 ж., 8 желтоқсан). «Атмосфералық ғылым: алыс байланыс». Табиғи климаттың өзгеруі. 4 (1): 11–12. Бибкод:2014 ж. NATCC ... 4 ... 11O. дои:10.1038 / nclimate2079.
  33. ^ Манн, Майкл Э .; Рахмсторф, Стефан (27 наурыз 2017). «Антропогендік климаттың өзгеруінің планеталық толқын резонансына және ауа-райының құбылыстарына әсері». Ғылыми баяндамалар. 7: 45242. Бибкод:2017 жыл Натрия ... 745242M. дои:10.1038 / srep45242. PMC  5366916. PMID  28345645.
  34. ^ «Әлемдік экстремалды ауа-райы - бұл» климаттың өзгеруінің беті «» дейді жетекші ғалым «. The Guardian. 2018.
  35. ^ Чайлек, Петр; Фолланд, Крис К .; Лесинс, Глен; Дубей, Манвендра К.; Ванг, Муин (16 шілде 2009). «Арктикалық ауа температурасының өзгеру күшеюі және Атлантикалық мультикадальды тербеліс». Геофизикалық зерттеу хаттары. 36 (14): L14801. Бибкод:2009GeoRL..3614801C. CiteSeerX  10.1.1.178.6926. дои:10.1029 / 2009GL038777.
  36. ^ Экран, Джеймс А. (15 маусым 2014). «Арктикалық күшейту солтүстік орта және жоғары ендіктерде температура дисперсиясын төмендетеді». Табиғи климаттың өзгеруі. 4 (7): 577–582. Бибкод:2014 ж. NATCC ... 4..577S. дои:10.1038 / nclimate2268. hdl:10871/15095.
  37. ^ Харви, C. (14 наурыз 2016). «Қаншалықты таза ауа жаһандық жылынуды нашарлатуы мүмкін». Washington Post.
  38. ^ Акоста Наварро, Дж .; Варма, V .; Риипинен, И .; Селанд, Ø .; Киркевег, А .; Струтерз, Х .; Иверсен, Т .; Hansson, H.-C .; Экман, А.М.Л. (2016). «Еуропадағы ауаның ластануының төмендеуі арқылы Арктиканың жылынуын күшейту». Табиғи геология. 9 (4): 277–281. Бибкод:2016NatGe ... 9..277A. дои:10.1038 / ngeo2673.