15.11. 海洋学观察

海洋观测

我们现在从太空观测天气系统过渡到海洋观测。然而,大多数海洋信息来自气象卫星,尽管有几颗卫星和一些航天飞机任务收集了海洋数据。传感器获取的数据类型包括:海面温度、洋流模式、漩涡和圆环的形成、上升流、表面风作用、波浪运动、海洋颜色(部分表示浮游植物浓度)和高纬度海冰状态。靠近大陆边缘的沿海和大陆架水域在近地表温度上通常表现出相当大的变化。其中一些变化是由于河水的流入和混合,但洋流和上升流也改变了这种模式。看看这两张由NOAA AVHRR数据制作的热红外图像,这两张图像来自加利福尼亚州的一部分海岸线,从南部的门多西诺到Lompoc(顶部),以及夏威夷大岛(底部),在这两个海岸线中,温暖的海水以较浅的色调显示出来。

B/W NOAA AVHHR thermal IR image of the California coastline.

B/W NOAA AVHHR thermal IR image of the big Island of Hawaii.

14-26评论上述两幅图像中的热模式。 **ANSWER**

洋流,如美国东海岸的湾流和西海岸的太平洋洋流,是由于在热带地区聚集的温水重新分布而导致的,这些温水在高纬度地区流向较冷的地区。一天热HCMM图像的一部分(见第9节)的彩色编码再现(下图,上图)显示了北卡罗来纳-弗吉尼亚州海岸外清晰可见的湾流。与这张图片配对的是东海岸的一张,显示了根据处理NOAA-14_S AVHRR获得的多通道数据的算法计算出的表面温度。

|北卡罗来纳-弗吉尼亚海岸墨西哥湾流的彩色HCMM日热图像。|

|美国东海岸的彩色NOAA-14 AVHHR图像。|

第二张图片还显示了墨西哥湾流,在某些地方,它会破裂成温暖的核心环,也就是说,水流中的一些曲流被挤压掉(也会出现冷核心环)。颜色的温度值包括:橙色=25-28°C(77-82°F);黄色=23°C(72°F);绿色=14°C(57°F);蓝色=5°C(41°F)。

14-27Birdwatchers today are taking a new kind of bird trip: the pelagic (off-shore ocean) boat trip to see many varieties of sea birds. Off the Virginia and North Carolina coasts, these trips often venture as much as 60 to 80 miles seaward from the coast. Can you guess as to why? **ANSWER**

每天,气象卫星还定期对海洋水域的温度进行全球观测(即海面温度或海温)。例如,这里是1987年9月底绘制的海温图。

|彩色全球海面温度图,1987年9月。|

我们可以将SST值集成到日历间隔中,从而按月或在年中的等效周期之间进行比较。下面是1993年1月(顶部)和7月(底部)的SST,根据NOAA AVHRR数据确定。
Colorized global Sea Surface Temperature map for January, 1993, taken from NOAA AVHHR data.
Colorized global Sea Surface Temperature map for July, 1993, taken from NOAA AVHHR data.
同样,红色和黄色表示温水,蓝色和紫色表示冷水。乍一看,我们在全世界范围内看不到太多的季节性变化,尽管仔细观察发现了真正的差异。总的来说,海洋的平均温度比其上的大气变化要小得多。厄尔尼诺

全球范围内的海面温度分布可以通过NOAA卫星数据近实时获得。这是一个日期(1999年2月26日至27日)的情节,作者在其中实际下载了一个完整的剧情在下午27日。

Colorized global Sea Surface Temperature map for Feb 26-27, 1999.

厄尔尼诺

卫星观测有助于识别和理解“厄尔尼诺”天气现象。这个术语(西班牙语中的“小孩”)指的是圣诞节前后南半球的天气模式。厄尔尼诺现象是东太平洋大气压力变化的结果,这种变化导致通常向西流动的信风转向相反的方向,反过来又减弱或逆转南美洲海岸的上升冷水流,并取代秘鲁海流。那里的地表水变得更热(高达8°C [14°F] )导致南半球夏季风暴活动增加。在北美洲,厄尔尼诺现象会极大地扰乱正常的天气模式,导致该国某些地区降雨异常,其他地区干旱。凶猛的风暴更为频繁,飓风可能会从正常数量增加或减少,这取决于大西洋和太平洋的影响。厄尔尼诺现象通常先于拉尼娜现象,这基本上是南美洲西部海岸条件的逆转,那里的水比平时更冷。

整个厄尔尼诺现象在20世纪80年代早期尤为活跃,专家们在1997年初预测到1998年后半年厄尔尼诺现象将非常强烈。它的灾难阶段可能始于1997年,10月9日是波林飓风,是几十年来袭击墨西哥西海岸最严重的一次(毁灭性的阿卡普尔科)。1998年1月发生的事件证实了这一预测,美国南部和西部的强降雨、新英格兰和加拿大的冰暴以及一些地方异常温和的天气。

事实上,这一海洋变暖的开始出现在1997年9月20日拍摄的Topex/Poseidon照片中,这张照片显示了一条宽而长的热水带,从秘鲁向西延伸到太平洋。

**|Colorized TOPEX/Poseidon image showing the onset of marine warming, September 20 1997.|**

下一对图像显示了1983年1月澳大利亚和南美洲之间观测到的海温,并根据先前12个月的观测预测了预期的温度分布。这两个el-ni-o数据集之间的密切对应意味着,即使在那时,解释这种现象的模型也已得到了微调。
Colorized Sea Surface Temperature map of the area between Australia and South America, January 1983.
下面是1994年10月至11月的四块海温图,显示了暖水向东逐渐转移。

Colorized Sea Surface Temperature map (showing four separate plots) of the area between Australia and South America, from October to November 1994.

尽管在一定程度上是区域性的,但由于西太平洋的条件也受到干扰,这种水温扰动可以决定性地影响地球上大部分地区的天气。太平洋温暖的温度和大气急流的变化相结合,意味着世界上某些地区的气候通常是干燥的,相反,会有大雨和潜在的洪水,而其他地区则会遭受旱灾。厄尔尼诺现象每2到7年发生一次,它改变了加拿大、美国、墨西哥、南美以及远至非洲地区的正常天气模式。最后一次主要的厄尔尼诺现象发生在1991年底到1992年中期,1994-1995年记录的厄尔尼诺现象较小且破坏性较小。天气系统可以持续长达18个月,这取决于海洋温度冷却和恢复正常的速度。我们看到厄尔尼诺现象对全球天气系统有着深远的影响。我们最近对1997年全球气温的总结支持了这一观点:那一年是自1860年有记录以来全球气温最高的12个月。其中一些因素也可能反映出全球变暖的重大贡献。

随着1998年夏季进入秋季,包括在洪都拉斯和邻近中美洲国家造成10000多人死亡的米奇在内的几次大飓风开始了一次过渡,早期的厄尔尼诺逐渐变为拉尼娜。到10月中旬,中心冷水带基本上取代了赤道B。温水的ELT,设置与LA NI–A相关的条件,如下面的Topex/Poseidon图所示。紫色带表示低于正常高度18厘米(7英寸)的冷却(收缩)水。

Colorized TOPEX/Poseidon image of La Nina, October 1998.

目前,有一个由国家海洋和大气管理局赞助的优秀网站,提供了El-NI-OS的概况,以及有关其发展阶段和相关活动的每日到每月报告。您可以通过链接访问此网站 NOAA-El Nino . 您可以通过一个 JPL site.

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主要作者:Nicholas M.Short,高级电子邮件: nmshort@epix.net
合作者: Code 935 美国国家航空航天局 GSTUSAF Academy
上次更新时间:99年9月
站长:小比尔·狄金森。
现场负责人:Nannette Fekete
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