Σάββατο, 4 Μαΐου 2013

Το θερμό νερό ως αιτία εξαιρετικά ψυχρών χειμώνων στην βορειοανατολική Αμερική και την βορειοανατολική Ασία

Εάν βρισκόσασταν σε ένα παγκάκι στο Σέντραλ Πάρκ της Νέας Υόρκης τον χειμώνα, πιθανόν να παγώνατε. Άλλωστε η μέση θερμοκρασία στην Νέα Υόρκη τον μήνα Ιανουάριο είναι 0 βαθμοί Κελσίου. Όμως αν βρισκόσασταν στην αντίπερα όχθη του Ατλαντικού, στο Πόρτο της Πορτογαλίας το οποίο έχει το ίδιο γεωγραφικό πλάτος με την Νέα Υόρκη, θα αισθανόσασταν πολύ καλύτερα με την μέση θερμοκρασία στους 9 βαθμούς Κελσίου.

Σε ολόκληρη την βόρεια Ευρώπη, οι μέσες θερμοκρασίες τον χειμώνα είναι τουλάχιστον 5,5 βαθμούς Κελσίου υψηλότερες σε σύγκριση με παρόμοια γεωγραφικά πλάτη στην βορειοανατολική ακτή των Ηνωμένων Πολιτειών ή του Καναδά. Το ίδιο φαινόμενο παρουσιάζεται και στον Ειρηνικό, όπου οι χειμώνες στην βορειοανατολική ακτή της Ασίας είναι ψυχρότεροι από αυτούς της βορειοδυτικής ακτής της βόρειας Αμερικής.

Ερευνητές από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια (Caltech) έχουν βρει έναν μηχανισμό που εξηγεί τους ψυχρότερους χειμώνες - και η αιτία είναι το θερμό νερό στα ανοιχτά των ανατολικών ακτών των περιοχών αυτών.

"Τα θερμά νερά του ωκεανού στα ανοιχτά της ανατολικής ακτής βοηθούν στην ενίσχυση του ψύχους τον χειμώνα - αντιφατικό εκ πρώτης όψεως" λέει ο Tapio Schneider καθηγητής του τμήματος Περιβαλλοντικής Επιστήμης και Τεχνολογίας. 

Χρησιμοποιώντας προσομοιώσεις της ατμόσφαιρας, οι ερευνητές Tapio Schneider και Yohai Kaspi διαπίστωσαν πως το θερμό νερό μιας ανατολικής ακτής θερμαίνει τον αέρα πάνω από αυτό και οδηγεί στον σχηματισμό ατμοσφαιρικών κυμάτων, αντλώντας ψυχρό αέρα από την πολική περιοχή. Ο ψυχρός αέρας δημιουργεί μια ράχη ακριβώς στα δυτικά του θερμού νερού. Στην περίπτωση του Ατλαντικού αυτό σημαίνει πως ο ψυχρός αέρας καταλήγει στις βορειοανατολικές Ηνωμένες Πολιτείες και τον ανατολικό Καναδά.

Για δεκαετίες, η συμβατική εξήγηση για την διασυνοριακή ωκεάνια διαφορά θερμοκρασίας ήταν ότι το Ρεύμα του Κόλπου στέλνει θερμό νερό από τον Κόλπο του Μεξικό προς την βορειοδυτική Ευρώπη. Αλλά το 2002 μια έρευνα έδειξε πως τα ωκεάνια ρεύματα δεν είναι σε θέση να μεταφέρουν τόση πολύ θερμότητα και πως είναι σε θέση να συνεισφέρουν μόνο κατά 10% στην αύξηση της θερμοκρασίας των περιοχών που επηρεάζουν. 

Η εργασία των Kaspi και Schneider αποκαλύπτει έναν μηχανισμό που συμβάλει στην θερμοκρασιακή αντίθεση, ο οποίος δεν θερμαίνει την Ευρώπη αλλά ψύχει τις ανατολικές Ηνωμένες Πολιτείες. Παραδόξως η αιτία της ψύξης αυτής είναι το Ρεύμα του Κόλπου. 

Στο βόρειο ημισφαίριο, τα υποτροπικά ωκεάνια ρεύματα κινούνται με μια δεξιόστροφη κατεύθυνση στέλνοντας θερμό νερό από χαμηλά γεωγραφικά πλάτη στο δυτικό τμήμα του ωκεανού θερμαίνοντας τον αέρα από πάνω τους. "Δεν είναι ουσιαστικά πως το Ρεύμα του Κόλπου θερμαίνει την βορειοδυτική Ευρώπη" είπε ο Kaspi. "Αλλά πως η ύπαρξη του Ρεύματος του Κόλπου κοντά στην ανατολική ακτή των Ηνωμένων Πολιτειών προκαλεί την ψύξη των βορειοανατολικών Πολιτειών".

Το υπολογιστικό μοντέλο των ερευνητών προσομοιώνει μια Γη καλυμμένη από ωκεανούς με μια θερμή περιοχή να μιμείται την παράκτια δεξαμενή θερμού ύδατος του Ρεύματος του Κόλπου. Οι προσομοιώσεις δείχνουν πως μια τέτοια θερμή περιοχή/κηλίδα παράγει τα λεγόμενα κύματα Rossby. Σε γενικές γραμμές τα κύματα Rossby είναι μεγάλα ατμοσφαιρικά κύματα - με μήκη κύματος που εκτείνονται για πάνω από 1000 χιλιόμετρα. Σχηματίζονται όταν η διαδρομή του κινούμενου αέρα εκτρέπεται λόγω της περιστροφής της Γης, ένα φαινόμενο που είναι γνωστό ως επίδραση Coriolis. Με έναν τρόπο παρόμοιο με το πως η βαρύτητα είναι η δύναμη που παράγει κύματα νερού πάνω στην επιφάνεια μια λίμνης, η δύναμη Coriolis είναι υπεύθυνη για την παραγωγή των κυμάτων Rossby.

Στις προσομοιώσεις το ζεστό νερό παράγει στάσιμα κύματα Rossby, στα οποία οι κορυφές και οι κοιλάδες των κυμάτων δεν κινούνται, μεταφέρουν όμως ακόμα ενέργεια. Στο βόρειο ημισφαίριο τα στάσιμα κύματα Rossby προκαλούν στην κυκλοφορία του αέρα μια δεξιόστροφη κίνηση ακριβώς στις δυτικές παρυφές της θερμής περιοχής. Στις αριστερές παρυφές αντιθέτως ο αέρας στροβιλίζεται με αριστερόστροφη κίνηση (φορά των ρολογιών). Αυτές οι κινήσεις εξισορροπούν την θέρμανση πάνω από τα ζεστά νερά των ωκεανών.

Για να εμβαθύνουν τις γνώσεις τους σχετικά με τους μηχανισμούς που ελέγχουν την δυναμική της ατμόσφαιρας, οι ερευνητές επιτάχυναν την περιστροφή της Γης στις προσομοιώσεις. Το αποτέλεσμα ήταν η ράχη του ψυχρού αέρα να γίνεται μεγαλύτερη - συνέπεια της δημιουργίας μεγαλύτερου κύματος Rossby. Όλα τα υπόλοιπα ατμοσφαιρικά χαρακτηριστικά θα γίνονταν μικρότερα αν ο πλανήτης περιστρεφόταν γρηγορότερα.

Αν και ήταν από καιρό γνωστό πως μια πηγή θερμότητας μπορεί να παράγει κύματα Rossby - τα οποία μπορούν να δημιουργήσουν ατμοσφαιρικές διογκώσεις - αυτή είναι η πρώτη φορά που βλέπουμε πως ο μηχανισμός προκαλεί ψύξη που εκτείνεται στα δυτικά της πηγής θερμότητας. Σύμφωνα με την ερευνητές, το φαινόμενο αυτό θα μπορούσε να αιτιολογήσει την διαφορά θερμοκρασίας σε ποσοστό 30-50% κατά μήκος των ωκεανών. 

Αυτή η διαδικασία εξηγεί επίσης γιατί η ψυχρή περιοχή είναι εξίσου μεγάλη τόσο στην Βόρεια Αμερική όσο και στην Ασία, παρά τις διαφορές των δύο ηπείρων στην γεωμορφολογία και το μέγεθος. Η πρόκληση ψύχους από το κύμα Rossby εξαρτάται από την θέρμανση του αέρα πάνω από τα ζεστά νερά του ωκεανού. Έχοντας ως δεδομένο πως τα θερμά ρεύματα κατά μήκος των δυτικών παρυφών των ωκεανών - Ατλαντικό και Ειρηνικό - είναι όμοια, η περιοχή που επηρεάζουν ψύχοντας την στα δυτικά τους θα έχει παρόμοια χαρακτηριστικά επίσης.

Το επόμενο βήμα είναι να δημιουργήσουμε προσομοιώσεις που θα μπορούσαν να εκφράσουν πιο ρεαλιστικά τι συμβαίνει στην Γη, είπε ο Schneider. Οι μελλοντικές προσομοιώσεις θα είναι πολυσύνθετες λαμβάνοντας υπόψιν χαρακτηριστικά όπως οι ήπειροι και οι αναπτύξεις νεφώσεων.

YouWeather.com


Κάθε νέα ανάρτηση στο email σας