罗斯比海浪影响我们的天气和潮流,但是它们是什么?

经过:马克·曼奇尼|
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地球北极向西行驶的喷气流。但是,当喷气流与Rossby Wave相互作用时,如下所示,风可以向北和南部徘徊,将冰冷的空气带到通常温和的南部州。NASA/GSFC

卡尔·古斯塔夫·阿维德·罗斯比(Carl-Gustaf Arvid Rossby)是一位瑞典出生的气象学家,留下了很大的遗产。罗斯比(Rossby)花了第二次世界大战的培训科学家为美国军方培训科学家,并就气候变化发出了先见之明的警告。虽然他死了1957年,这个人的名字以他在1930年代动荡不安的现象中生存:罗斯比浪。

也称为“行星波”,对我们的气氛产生了巨大影响海洋。正如詹姆斯·R·霍尔顿(James R. Holton)和格雷戈里·哈基姆(Gregory J.动态气象学简介,“ Rossby Wave是”(对大规模气象过程最重要的波动类型)。

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他们影响了一切高潮极端天气模式。那就是发生的事情在地球上。让我们不要忽略太阳,这会经历罗斯比波浪它自己的。这也是金星木星

但是是什么定义了这些东西?是什么使Rossby Wave成为Rossby Wave?

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流体科学

罗斯比波浪是可能发生的事情流体

我们不仅在这里谈论液体。任何经常被压力(例如摩擦)在平行方向上作用在其表面上的压力(例如摩擦)的流动物质被认为是流体。按照这个指标,空气本身是一种液体,以及我们潮湿而奇妙的海洋。

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真正的罗斯比浪潮需要满足一些特定的标准。一方面,这些海浪仅出现在里面压缩流体- 一类流体,其密度是仅压力的函数。此外,罗斯比波是天然的副产品科里奥利效应

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罗斯比(Rossby Waves)通过北半球的喷气流(A和B)发育,最终脱离了冷空气(C)的“滴”。
How兴发首页xStuffWorks/Wikimedia Commons(SA 3.0的CC)

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旋转事物

是时候获得免责声明了。人们长期以来一直指责科里奥利的影响篡改澳大利亚厕所。这是错误的。与城市传说相反,科里奥利效应与新近冲洗的约翰的水旋转无关。

它实际上所做的涉及某些物体穿越旋转的身体(例如地球或太阳)时似乎移动的方式。

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我们的家庭世界围绕着自己的轴向东旋转,这是横穿地球,连接北极和南极的无形线。同样,赤道周围的地球比在任何一个极点都要厚得多。因此,必要随着星球的转弯,其赤道区域的速度比更高的纬度旋转。

每次你站在赤道上,您 - 以及脚下的地面 - 以每小时近1,030英里(每小时1,670公里)的速度向东旋转。但是当你站在北极城市阿拉斯加的Utqiaġvik,纬度为71度多于赤道,向东的旋转速度将降低至每小时340英里(或每小时550公里)。

这种差异解释了为什么空气传播的物体沿南北方向行驶似乎偏离道路而不是直线移动。

基于科罗拉多州的高级科学家,建模者和理论太阳能物理学家Mausumi Dikpati说:“ Rossby Waves的存在是由于Coriolis效应而存在的。”高海拔天文台(hao),在一封电子邮件中。“没有旋转,没有罗斯比波浪。”

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海与天空

在地球上,罗斯比波浪发生在我们的大气和海洋中。科学家知道大气罗斯比波浪自1939年以来,而海洋的罗斯比波则是首先观察到早在1977年。

两者有很多共同点。Dikpati告诉我们它们都是由“科里奥利部队的作用”引起的。

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另一个促成因素是太阳。与温带区域和杆子相比,阳光以更快的速度加热赤道,而不是均匀地加热我们的星球。因此,地球有自然温度梯度基于纬度。

然后我们有风,力量和方向可能会受到其高度的深刻影响。

Dikpati解释说:“大气的罗斯比波(Rossby Wave)受到纬度温度梯度和垂直风梯度的不稳定性的激发,而海洋罗斯比波(Oceanic Rossby Wave)则可以被那样激发,而且风对海面的影响都可以激发。”

当这些波浪发生在海洋中时,它们通常比我们大气中的罗斯比波的规模小。此外,迪克帕蒂(Dikpati)说,海洋罗斯比(Oceanic Rossby)波浪“局限于海盆,而大气波则在地球上一直传播”。

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上升的潮汐

当您站在星球的脸上时,您真的不能用肉眼观察到海洋罗斯比海浪。但是对于科学家来说,幸运的是,人造卫星可以监视其进度。

称海浪为“缓慢移动”将是一种轻描淡写。在低纬度地区,他们可能会“花几个月到一年[太平洋]海洋,“根据美国的说法国家海洋与大气管理局(NOAA)

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太平洋罗斯比(Pacific Rossby Waves)可以以更悠闲的速度行进,有时需要十年或更长时间才能穿越世界上最大的海洋

尽管他们慢慢来了,但罗斯比波浪并不是沿海社区应该忽略的。他们可以使高潮比平常更高。毫不奇怪,海浪也与严重的洪水有关。

整个海岸线可能会受到影响;传入的罗斯比海浪可以使水位越过数百英里(或数百公里)的海边财产几个月- 对当地基础设施造成破坏。

A2018年研究发现罗斯比海浪可能会导致沿海海平面上升3.9英寸以上(10厘米),这没什么可打喷嚏的,而不是在一个世界上几乎40%人口居住在海洋60英里(或约100公里)之内。

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现在流媒体

喷气流是罗斯比海浪的另一个游乐场。

喷气流在温暖和冷空气的肿块的收敛边界形成,是快速移动的电流。他们在我们的大气中巡航,大约在行星表面上方约5至9英里(8至14.4公里),平均每小时110英里(或每小时177公里)的速度行驶。

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地球有四个主要的喷射流 - 在极地区域有两个,并且位于赤道两侧的一组“亚热带”流。这四个人从西到东行驶。

Dikpati说:“正如我们在天气图上看到的那样,[喷气流]中的波浪与罗斯比海浪密切相关。”“它们与平均的东西方相互作用,以产生我们看到的波浪状模式以及我们感觉到的天气变化。这种相互作用是现代数值天气预测模型的核心。”

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云层迅速从西向东移动,是由美国东部强烈的西风喷射引起的
Wikimedia Commons(SA 4.0的CC)

科学家记录了极端热浪“在2003年,2010年和2015年的欧洲。这些事件都与一系列北半球亚热带喷气流蜿蜒的罗斯比浪潮有关。

扭曲波可以使高压或低压天气系统停滞不前,从而限制其长期运动。在错误的情况下,可能会引发洪水和干旱等自然危机。早在2018年,Rossby Wave活动是暗示在日本的山洪和北美热浪中。

这样的事件可以带来全球影响。一项2020年的研究出版在《自然气候变化》杂志中,罗斯比浪潮可能对国际粮食安全构成重大威胁。不难想象这些海浪带来的热法案在对世界粮食供应至关重要的地区中,将作物产量降低了多达11%。愉快。

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