Учените са озадачени от прекъсването на едно атмосферно явление, наречено "квазидвугодишна осцилация (колебание)", което се случва редовно приблизително на всеки 28 месеца, откакто е открито през 1950 година.

Това поражда интересни въпроси за учените от НАСА, които го наблюдават: Ако един модел е неизменен в продължение на шест десетилетия, а после изведнъж се променя, каква е причината? Ще се случи ли отново? Какви последици може да има? Тези въпроси повдига статия в онлайн списанието Science.

Изследването, установило тази промяна, с водещ автор Пол Нюман, научен ръководител на отдела "Науки за Земята" в космическия център „Годард“ към НАСА, е публикувано тази седмица онлайн в Geophysical Research Letters. 

Моделът на квазидвугодишните осцилации

Високо, около 15 до 50 км над повърхността на Земята, в стратосферата силни ветрове около екватора на Земята преминават от западни в източни и обратно циклично на всеки 28-29 месеца. 

Западните ветрове се развиват в горната част на стратосферата и постепенно се спускат надолу, на около 1 км над повърхността, докато в същото време се заменят със слой от източни ветрове над тях. После източните ветрове се спускат и се заменят със западни. През 1960 учени нарекоха това явление с термина "квазидвугодишни осцилации" (quasi-biennial oscillation - QBO) на базата на измервания, започнати през 1953 г. и направени с метеорологични балони, пуснати в тропиците в различни точки по света.

(а) Източни и западни ветрове на 25 км височина. Червените са западни. Сините са източни. От ляво надясно: януари 2009 г. (западни), април 2010 г. (източни), май 2011 г. (западни). Източните и западните ветрове се заменят в екваториалната стратосферата с период от около 28 месеца. Това явление се нарича квазидвугодишна осцилация (QBO). (b) Диаграма на зависимостта време-височина на QBO. Голяма стрелка показва голяма скорост на вятъра и обратното. Линията на кривата показва цикъла на QBO на 25 км, амплитудата се отнася до силата на източните и западните ветрове. Източник: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC)

QBO няма точно фиксиран период, тя е "квазипериодична". Това означава, че в нея, както във всички климатични явленния, има елемент на непредсказуемост, която не се поддава на точно измерване. Но въпреки че дължината на цикъла варира от година на година, квазидвугодишните осцилации идват редовно. Досега.

Въпреки че дължината на цикъла варира от година на година, квазидвугодишните осцилации е известно, че идват редовно. Източник: www.jisao.washington.edu

Аномалията 2015-2016

Моделът на QBO никога не се променя - до края на 2015 г.

Когато годината наближи края си, в края на половината цикъл, западните ветрове трябва да започнат да се спускат, както винаги, надолу. Според модела по-слабите източни ветрове скоро ще ги заместят и те започват да се образува над западните, както се очаква.

Но през февруари учените забелязват нещо странно в данните от метеорологичен балон над Сингапур. Ветровете от Запад, вместо да отслабват надолу, за да направят път за новите източни ветрове и се задвижиха нагоре и блокираха движението надолу на източните ветрове , които не се появиха в по-ниската зона на стратосферата.

Така QBO бе възпрепятствана да завърши нормалния си цикъл. Тази аномалия е продължи около 6 месеца. През юли 2016 г. ситуацията изглежда се върна към нормалното.

"Това наистина е много неочаквано", заяви Стивън Паусън (Steven Pawson) от космическия център „Годарт“ към НАСА, съавтор на изследването.

Това видео показва 3D визуализация на поведението на струите QBO. Районите със силни западни / източни верове са очертани с червени / сини повърхности.  Диапазонът на височините е около 17-36 км. Резултатите са показани за 1980-2000.

Засега учените не знаят дали тази аномалия в модела е нещо еднократно или по-лош знак за промените, които ще идват заедно с един по-топъл свят.

Едно е сигурно: Едно от най-трайните правила в атмосферните науки е нарушено. "Всички учебници ще трябва да бъдат пренаписани", коментира Кевин Хамилтън (Kevin Hamilton), атмосферен учен от Университета на Хавай в Хонолулу, и съавтор на изследването.

Сезонната прогноза

Капризите на QBO би лишило учените от инструмент за сезонно прогнозиране. Въпреки че се случва в тропиците, QBO засяга глобалното време.

Квазидвугодишните осцилации взаимодействат с мащабни вълни в стратосферата, който проектират влиянието си до по-високи географски ширини. Този обхват, в съчетание с неговата периодичност, е придал на QBO стабилизираща сила в глобалните климатични модели. Така неочакваното отклонение на QBO е "един вид шок" за способността ни да правим прогнози, да предсказваме времето, отбелязва Хамилтън.

Например, има силно статистическо основание, че QBO влияе на Северноатлантическата осцилация (NAO), един модел на колебания на атмосферните налягания, който доминира като влияние за времето над Европа. Когато ветровете на QBO са в западна фаза, разликите в налягането над Северния Атлантик са по-екстремни. Това укрепва потока и повишава вероятността Северна Европа да преживее по-топли, влажни зими, а Южна - по-студени и по-сухи.

Източна фаза на QBO в края на тази година би дала на Южна Европа по-топля и влажна зима, а на Северна - по-студена и суха.

Вместо това, връщането към фазата на западните ветрове означава, че в България (и Южна Европа), зимата ще бъде по-студена, без много валежи.

"Не е сигурно, че такава ще бъде прогнозата, но тези условия накланят везните в такава посока", казва Скот Оспри (Scott Osprey), климатолог в университета в Оксфорд и водещ автор на проучването по повод аномалията.

Възможни причини

Учените са определили няколко възможни причини за прекъсването.

За QBO се смята, че се управлява от тропически вълни, генерирани от топъл, циркулиращ въздух, които се разпространяват нагоре от тропосферата в стратосферата.

Но когато екип на Оспри включва данните за аномалията на QBO в климатичния модел, нарушението изглежда, че произхожда извън тропиците. Един възможен виновник е  силния Ел Ниньо от миналата зима, който не само донесе необичайно топли води до източната екваториална част на Тихия океан, но също наруши обичайните атмосферни потоци и модели на времето и извън тропиците.

Температурните аномалии на водната повърхност, вследствие на Ел Ниньо миналата година в сравнение с 1997г. Изображение: NASA Earth Observatory

"Петното" в северната част на Тихия океан: повърхностни температурни аномалии (отклонения от средните) за февруари 2014 в сравнение с 1981 - 2010 г.  Изображение: American Geophysical Union

"Петното" топла вода, която се разраства в северната част на Тихия океан от 2013 г. е другата възможна причина, както и внезапното стратосферно затопляне, което настъпи миналата зима във високите ширини на Северното полукълбо.

Двата екипа все още не са готови да посочат като виновник изменението на климата като по-фундаментална причина, но са загрижени.

"Не може да срещнем някакъв нов феномен, без да се запитаме дали не е някакъв ефект от изменението на климата", казва Ан Смит (Anne Smith), атмосферен учен в Националния център за атмосферни изследвания в Боулдър, Колорадо. Екипът на Оспри подозира, че глобалното затопляне ще забави QBO и ще я направи по-уязвима за бъдещи прекъсвания.

Ако се установи крайният сценарий за изменение на климата, който прогнозира глобално затопляне с около 3,7°C до края на века, моделът прогнозира за QBO прекъсвания, които могат да възникнат до три пъти на всеки 100 години. Ако затоплянето играе роля, този първи пробив в QBO няма да е последният.

Още по темата

28/12/2015

Земята

Защо тази зима е толкова топла