Fáein orð um Walker-hringrásina (hringrásapistill 6)

Meginhringrás lofthjúpsins er fjölþætt. Ég fell oft í þá gryfju að nota orðið losaralega, þá bæði sem heildarnafn á öllu safni allra hringrása og einnig sem heiti á þeirri hringrás sem mismunandi sólarhæð og snúningur jarðar ræður. Til að greina þetta tvennt eitthvað að hef ég einnig notað orðalagið fyrsta hringrás um þá síðarnefndu. Hún holdgerist í veðurbeltum jarðar, Hadley-hringnum, meginvindröstunum, vestanvindabeltinu og heimskautahringnum. Þessari hringrás fylgir einnig árstíðasveiflan sem við þekkjum svo vel og stafar af möndulhalla jarðar.

Þá hringrás sem mótast af breytilegri afstöðu meginlanda og heimshafa og árstíðasveiflunnar hins vegar kýs ég að kenna við misserin  en alveg eins við erlent heiti hennar, monsún. Orðið monsún var upphaflega notað um misjöfn samskipti Asíu og Indlandshafs á sumri og vetri, Indlandshaf er að mestu á suðurhveli, en Asía á norðurhveli. Á síðari árum hefur monsúnnafnið borist til annarra heimsálfa og er sérstaklega notað um veðurfar á mótum hitabeltisins og hlýtempruðu beltanna. Misserishringrásina stóru hef ég óformlega kallað aðra hringrás (en engin sérstök ástæða er fyrir lesendur að leggja þá sérvisku á minnið).

Bæði megin- og monsúnhringrásirnar fyrir löngu komist inn í allar byrjendakennslubækur í veðurfræði. Monsúninn í sinni eldri og þröngu merkingu hefur meira að segja komist í landafræðikennslubækur í unglingaskólum.

Á síðari árum hefur þriðja hringrásin bæst formlega í þennan hóp. Það er svokölluð Walker-hringrás. Hún er eins og monsúnhringurinn afleiðing af skipan meginlanda og þeirri þvingun sem hún veldur loft- og hafstraumum, en aðallega í hitabeltinu. Meginpólar hennar eru annars vegar mikið uppstreymissvæði lofts við Indónesíu og hins vegar niðurstreymi í austanverðu Kyrrahafi. Hún breytist eftir árstímum aðallega eftir því sem hvelamótin flytjast til og í ljós hefur komið að bæði Afríka og Suður-Ameríka taka þátt í henni.

Takið eftir því að hér er um lengdarbundna ósamhverfu að ræða. Ósamhverfa sú sem stærð Kyrrahafsins og Asíu annars vegar og Atlantshafs og Ameríku hins vegar veldur virðist „meginvaki” Walker-hringrásarinnar.

Walker-hringrásin sýnir meiri breytileika frá ári til árs heldur en fyrsta og önnur hringrás. Hún á uppruna sinn í árstíðasveiflu sólahæðar, en í henni verða hálf-reglubundnar „truflanir” sem geta yfirgnæft hefðbundnar árstíðir. Þurrka- eða regntími kemur þá á óvenjulegum tíma árs eða að einhver „árstíðin” (regn eða þurrkatímar) dettur upp fyrir jafnvel í nokkur ár í röð. Augljós eru vandræði sem þessi hegðan getur skapað í frumatvinnuvegum.

Smám saman hefur komið í ljós að truflanirnar eru tengdar, þurrkur á einum stað er gjarnan samtímis óvenjulegum rigningum í fjarlægum löndum. Breytingar á úrkomu, hita, hafstraumum, loftþrýstingi og ríkjandi vindáttum sem áður fyrr voru taldar aðskildar reynast þrátt fyrir allt tengjast nánum böndum.

Fyrir meira en hundrað árum uppgötvuðu menn að að loftþrýstingur í Darwin í Ástralíu og á Tahítí-eyju í Suður-Kyrrahafi sveiflast í öfugum fasa. Þegar loftþrýstingur er hár í Darwin er hann lágur á Tahítí og öfugt, en hátt í 10 þúsund km eru á milli staðanna (lengra en milli Íslands og miðbaugs).

Samband veðurfars fjarlægra staða eru nefnd „fjartengsl” (teleconnection) og eru ýmist tölfræðileg eða eðlisfræðileg. Eðlisfræðileg tengsl uppgötvast gjarnan fyrst með tölfræðilegum aðferðum en síðan skýrð með aðferðum eðlisfræðinnar. Enginn veðurfræðingur er rólegur yfir óskýrðum tölfræðitengslum heldur bíður í ofvæni eftir þeim eðlisfræðilegu.

Breski veðurfarsfræðingurinn Walker nefndi Darwin/Tahítí tengslin „suðursveifluna” (Southern Oscillation) og lýsti henni, m.a. því að hún virtist hafa tvegga til þriggja ára sveiflutíma. Þetta var á þriðja áratug síðustu aldar, en Walker stundaði rannsóknir á monsúninum og ástæðum hverfugleika hans og hvort mögulegt væri að sjá styrk hans fyrir á einhvern hátt. Þegar í ljós kom að suðursveiflan virtist ekki hafa mikið með það að gera minnkaði áhuginn og það var ekki fyrr en á  sjötta áratugnum sem fræðimenn áttuðu sig fyllilega á því að suðursveiflan tengdist öðru fyrirbrigði sem gerði sig gildandi austast í Kyrrahafi og gekk undir nafninu „El nino”. 

Þegar sýnt var fram á að El nino (EN) og suðursveiflan (southern oscillation, SO) væru nátengd fyrirbrigði var nafnið ENSO tekið upp yfir þau bæði. Við nánari athugun kom í ljós að miklu stærra svæði, jafnvel allt hitabeltið og meira tengdist þessu í stóru hringrásarkerfi, sem farið var að kalla Walkerhringrásina. þó svíinn Hildebrandsson hafi verið búinn að finna loftþrýstisambandið ofannefnda langt á undan Walker, Hildebrandssonhringrásin (?).

ENSO er nafn á mest einkennandi breytileika Walker-hringrásarinnar en sá breytileiki hefur afgerandi áhrif á úrkomu í hitabeltinu og á nærliggjandi svæðum.

Myndin á að sýna megindrætti Walker-hringrásarinnar. Kortarissið neðst á myndinni sýnir meginlönd nærri miðbaug á suðurhveli jarðar. Rauðu örvarnar sýna upp- og niðurstreymi. Daufu bláleitu fletirnir eru í líki mynda af háum skúraklökkum sem eru algengir á uppstreymissvæðunum. Á myndinni eru einnig tvær bláar strikalínur. Þær eiga að sýna í grófum dráttum hæð 850 og 200 hPa-flatanna. Lesendur hungurdiska ættu sumir hverjir að átta sig á því að því meiri sem fjarlægðin er á milli flatanna því hlýrra er loftið. Hæðarmunurinn er hvað mestur á milli 90° og 180°austurlengdar, en minni annars staðar. Sérstaklega er kalt yfir Kyrrahafi austanverðu.

Athugasemdir

[Gunnar Th. Gunnarsson, 12.3.2011 kl. 05:46]

Mig minnir að ég hafi lesið einhversstaðr að eitt sinn hafi N- og S. Ameríka verið tvö aðskilin meginlönd, en svo hafi þau tengst með Panamaeiðinu. Ef þetta er rétt munað hjá mér, urðu þá ekki gríðarlegar breytingar á hafstraumum í norður Atlantshafi? Í hverju voru þær breytingar helst fólgnar og myndaðist Panamaeiðið fyrir myndun Íslands?

[Þorkell Guðbrands (IP-tala skráð) 12.3.2011 kl. 10:38]

Af einhverjum ástæðum finnst mér mest gaman þegar fræðari vor fer í þennan fasa; að útskýra fræðin og mekanisma veðurfarsins. Takk, takk, takk.

[Trausti Jónsson, 13.3.2011 kl. 01:44]

Gunnar, Panamaeiðið sem tengir saman Suður- og Norðurameríku lokaðist ekki fyrr en fyrir um 3 milljónum ára, löngu eftir að Ísland varð til. Ég minntist lauslega á þetta í pistli 8. desember (sem þú ættir að finna með því að setja Panama í leitarreitinn hægra megin á bloggsíðunni). Reyndar hef ég á prjónunum að segja fáein orð til viðbótar um þetta í söguslefinu einhvern tíma bráðlega.

[Gunnar Th. Gunnarsson, 13.3.2011 kl. 04:43]

Takk fyrir þetta, Trausti. Verður gaman að sjá nánari umfjöllun um þetta.