Войти
Карта петлевого течения Родитель Флоридского течения, петлевое течение - теплое океаническое течение, которое течет на север между Кубой и полуостровом Юкатан, движется на север в Мексиканский залив, петляет на восток и юг, прежде чем выйти на восток через Флоридский пролив и присоединиться к заливу. Stream. Петлевое течение является продолжением западного пограничного течения Североатлантического субтропического круговорота. Loop Currents, являясь основным элементом циркуляции в восточной части Мексиканского залива, переносит от 23 до 27 сверхдрупов и достигает максимальной скорости потока от 1,5 до 1,8 м / с.
Связанная с этим особенность - это область теплой воды с « вихревым » или «кольцом петлевого течения», которое отделяется от петлевого течения случайным образом каждые 3-17 месяцев. Эти кольца, вращаясь со скоростью 1,8–2 м / с, дрейфуют на запад со скоростью от 2 до 5 км / день и имеют срок службы до года, прежде чем натолкнутся на побережье Техаса или Мексики. Эти водовороты состоят из теплых карибских вод и обладают физическими свойствами, изолирующими массы от окружающих общих вод Персидского залива. Кольца могут иметь диаметр от 200 до 400 километров и простираться на глубину до 1000 метров.
Приблизительно в 1970 году считалось, что Петлеобразное течение имеет годовой цикл, в котором петля летом простирается дальше на север. Однако дальнейшие исследования, проведенные за последние несколько десятилетий, показали, что расширение на север (и сброс водоворотов) не имеет значительного годового цикла, но действительно колеблется в направлениях север-юг и восток-запад на промежуточном отрезке. ежегодно.
Петлевое течение и его водовороты могут быть обнаружены путем измерения уровня поверхности моря. 21 сентября 2005 г. уровень поверхности как водоворотов, так и Петли был на 60 см (24 дюйма) выше, чем окружающая вода, что указывает на глубокую область теплой воды под ними. В тот день ураган «Рита» преодолел течение Петли и с помощью теплой воды перерос в шторм категории 5.
В Мексиканском заливе самые глубокие области теплой воды связаны с Петлевым течением. Кольца тока, отделившиеся от токов петли, обычно называются вихрями токов петли. Теплые воды Кольцевого Течения и связанных с ним водоворотов дают ураганам больше энергии и позволяют им усиливаться.
Проходя через теплые районы Мексиканского залива, ураганы превращают океанское тепло в энергию шторма. Поскольку эта энергия удаляется из морей, вдоль пути урагана может быть обнаружен след более холодной воды. Это связано с тем, что тепло отводится из смешанного слоя океана несколькими способами. Например, ощутимое и скрытое тепло теряется непосредственно из-за тропического циклона на границе раздела воздух-море. Кроме того, горизонтальное расхождение ветровых течений смешанного слоя приводит к подъему более холодной термоклинной воды. Наконец, турбулентный унос более холодных термоклинных вод, вызванный перемешиванием ветра, также приводит к охлаждению поверхностных вод. Это причины того, что глубина смешанного слоя океана более важна при углублении урагана, чем температура поверхности моря. Тонкий слой теплых поверхностных вод будет более восприимчив к охлаждению, вызванному ураганом, чем воды с большим смешанным слоем и более глубоким термоклином. Кроме того, модели предполагают, что циклоны с большей вероятностью достигнут большей части своей максимальной потенциальной интенсивности над теплыми океаническими элементами, где изотерма 26 ° C простирается за пределы 100 метров.
Примером того, как глубокая теплая вода, включая Кольцевое течение, может позволить урагану усилиться, если другие условия также благоприятны, является ураган Камилла, обрушившийся на берег залива Миссисипи в августе 1969 года. Камилла образовалась в глубоких теплых водах. Карибского моря, что позволило ему быстро перерасти в ураган категории 3 за один день. Он обогнул западную оконечность Кубы, и его путь пролегал прямо через Кольцевое течение, на север, к побережью, и в это время продолжалось быстрое усиление. Камилла стала ураганом категории 5, с редкой интенсивностью и чрезвычайно сильными ветрами, которые сохранялись до выхода на сушу (по оценкам, устойчивые ветры со скоростью 190 миль в час (310 км / ч) возникали в очень небольшой области справа от глаза ).
В 1980 году ураган «Аллен» усилился до урагана 5-й категории, двигаясь над кольцевым течением, но ослаб до того, как обрушился на берег в Техасе.
В 2004 году ураган «Иван» дважды преодолел кольцевое течение.
В 2005 году ураган Катрина и ураган Рита значительно усилились, когда они прошли над более теплыми водами Кольцевого течения. Ожидалось, что ураган Вилма 2005 года обрушится на берег Флориды как ураган категории 2, но после столкновения с юго-восточной частью Кольцевого течения он достиг побережья Флориды как ураган категории 3.
Хотя ураган Опал и не так печально известен, как Катрина, он наиболее точно иллюстрирует возможности углубления сердечного кольца. После пересечения полуострова Юкатан Опал снова вошла в Мексиканский залив и прошла через петлевое течение над водоворотом. В течение четырнадцати часов давление на поверхности моря упало с 965 до 916 гектопаскалей, скорость ветра у поверхности увеличилась с 35 до 60 метров в секунду, а радиус шторма снизился с 40 километров до 25 километров. До шторма изотерма 20 ° C находилась на глубине от 175 до 200 метров, но после того, как шторм прошел, она была обнаружена на 50 метров ниже. Хотя большая часть вызванного ураганом охлаждения смешанного слоя была приписана апвеллингу (из-за расхождения Экмана), по оценкам, еще от 2000 до 3000 ватт / метр в квадрате были потеряны из-за теплового потока на границе раздела воздух-вода в ядре шторма. Кроме того, полученные с помощью буев показания температуры поверхности моря зафиксировали падение температуры на 2–3 ° C при прохождении Опала над водоемами Персидского залива, но только на 0,5–1 ° C, поскольку шторм столкнулся с более массивным смешанным слоем океана, связанным с теплым ядром вихря..
В 2008 году ураган Густав прошел через Кольцевое течение, но из-за температуры течения (тогда только на уровне 80-х градусов по Фаренгейту) и его укороченных размеров (простираясь только на полпути от Кубы до Луизианы, с более прохладной водой между его вершиной и рекой). Побережье Луизианы) шторм оставался ураганом категории 3, а не увеличивался по силе по мере того, как он пересекал течение.
В августе 2021 года ураган Ида переместился через Кольцевое течение, что позволило ему быстро усилиться из категории 2 в ураган категории 4 всего за одну ночь.
Усиление и ослабление урагана является результатом обширных термодинамических взаимодействий между атмосферой и океаном. Вообще говоря, изменение интенсивности урагана определяется тремя факторами. Во-первых, начальная интенсивность тропического циклона является преобладающим фактором, и его сила будет отражаться на протяжении всей жизни шторма. Во-вторых, термодинамическое состояние атмосферы, в которой движется циклон, будет влиять на его способность к усилению, поскольку сильные горизонтальные ветры будут рассеивать внутреннюю циркуляцию и предотвращать вертикальное накопление энергии в шторме. Третий компонент, влияющий на интенсивность урагана, - это теплообмен между верхним слоем океанических вод и ядром шторма. По этой причине основное внимание в исследованиях ураганов уделялось температуре поверхности моря перед штормом. Однако недавние исследования показали, что температура поверхности менее важна для углубления урагана, чем глубина смешанного слоя океана. Фактически, давление на уровне моря урагана, как было показано, более тесно коррелирует с глубиной изотермы 26 ° C (и содержанием тепла в океане), чем с температурой поверхности моря. Штормы, проходящие через контурное течение или теплые водовороты, имеют доступ к более прохладной воде и, следовательно, к более высокому энергосодержанию нагретых молекул.
После того, как ураган «Рита» покинул Кольцевое течение и прошел над более холодной водой, его сила снизилась, но главным фактором в этом ослаблении был цикл замены стенки глаза (ERC), происходивший в то время. ERC и другие атмосферные факторы - вот почему Рита не усилила напряжение при последующем прохождении через вихревой вихрь.
Также обратите внимание: тропические депрессии, тропические штормы и ураганы усиливаются, но не контролируются температурой воды. Они управляются атмосферой, и уровень атмосферы, участвующий в управлении ураганом, различается при разной интенсивности (т. Е. Он связан с минимальным давлением урагана).
Уровень моря относительно легко измерить с помощью спутниковых радаров. Температуру моря под поверхностью не так просто измерить в широком масштабе, но ее можно определить по уровню моря, поскольку более теплая вода расширяется и, таким образом (все другие факторы, такие как глубина воды, равны), вертикальный столб воды поднимется немного выше, когда согревается. Таким образом, уровень моря часто используется как показатель температуры на глубине моря.
NOAA «s Национальный центр буев для сбора данных поддерживает большое количество буев данных в Мексиканском заливе, некоторые из которых мера моря температура один метр ниже поверхности.
Петлевые течения и петлевые вихри влияют на биологические сообщества в Мексиканском заливе. В целом, однако, на эти сообщества влияют не петлевые токи теплого ядра и не сами водовороты. Вместо этого вокруг границы петлевого течения и петлевого течения формируются более мелкие элементы холодного ядра, известные как фронтальные вихри, которые влияют на биологические сообщества в Персидском заливе.
Фронтальные вихри петлевого тока - это холодные, вращающиеся против часовой стрелки (циклонические) вихри, которые образуются на границе петлевого течения или около нее. LCFE имеют диаметр от 80 до 120 км. Эти холодные элементы меньше, чем вихри с теплыми сердцевинами, возникающие из-за течения петли.
Многочисленные исследования показали различия в биологических сообществах внутри и за пределами различных объектов в Мексиканском заливе. Более высокие запасы зоопланктона и микронектона были обнаружены в объектах холодного керна, чем в кольцевых течениях и вихрях петлевых течений. Однако не было обнаружено никакой разницы в численности эвфаузиид, планктонных морских ракообразных, похожих на креветок, между областями апвеллинга и вихрей с теплым ядром, но в 2004 г. было обнаружено, что численность гипериид была ниже в пределах круговых вихрей, чем снаружи. Одновременно было обнаружено, что уровни питательных веществ (нитратов) были низкими на высоте более 100 метров в водоворотах с теплым ядром, в то время как уровни нитратов были высокими в пределах холодных объектов. Низкий запас хлорофилла, первичной продукции и биомассы зоопланктона оказался низким в НКЭ.
Низкие концентрации хлорофилла и первичная продукция, вероятно, являются результатом низкого уровня питательных веществ, поскольку многим планктонным видам для выживания необходимы нитраты и другие питательные вещества. В свою очередь, низкая первичная продукция может быть одной из причин того, что численность гетеротрофных (поедающих организм, в отличие от фотосинтезирующей) численности видов является низкой внутри петлевых токов и петлевых токов. В качестве альтернативы, температура может иметь значение для низкой численности обоих сообществ: атлантический голубой тунец выработал поведенческие паттерны, позволяющие избегать высоких температур, связанных с особенностями теплого ядра, такими как петлевое течение и вихри петлевого течения в Мексиканском заливе. Возможно также, что планктонные виды также избегают более высоких температур в этих условиях.
