Alkuperä salaperäinen väreitä kutsutaan painovoima aallot Etelämantereen taivaan yläpuolella on löydetty ensimmäistä kertaa
Tiedemiehet havaitsivat painovoima aallot yläpuolella Etelämantereen taivas vuonna 2016. Painovoiman aallot, aiemmin tuntemattomat, ovat tyypillisiä suurille aaltoille, jotka jatkuvasti pyyhkäisevät Etelämantereen yläilmakehän läpi 3–10 tunnin aikana. Näiden aaltojen tiedetään esiintyvän usein leviäen maapallon ilmakehän poikki, ja myös, että niillä on taipumus hävitä jonkin ajan kuluttua. Antarktiksen yläpuolella nämä aallot ovat kuitenkin erittäin pysyviä, kuten tiedemiesten määräajoin tekemät havainnot ovat nähneet. Näitä kutsuttiin "painovoima-aaltoiksi", koska ne muodostuivat pääasiassa maan voimasta painovoima ja sen pyöriminen ja ne ulottuivat 3000 kilometriä mesosfäärikerroksessa. Maan ilmakehän pääkerrokset ovat troposfääri, stratosfääri, mesosfääri ja termosfääri, jotka ovat ylempänä. Tuolloin vuonna 2016 tutkijat eivät vieläkään kyenneet ymmärtämään näiden aaltojen alkuperää. On kuitenkin erittäin tärkeää paikantaa painovoimaaaltojen alkuperä, jotta voidaan ymmärtää maan ilmakehän eri kerrosten väliset yhteydet, mikä voisi antaa meille arvokasta tietoa siitä, miten ilma kiertää ympärillämme. kone.
Painovoimaaaltojen alkuperän jäljitys
Tutkimuksessa julkaistiin Journal of Geophysical Research, sama tutkijaryhmä on yhdistänyt reaaliaikaiset havainnot teoreettiseen tietoon ja malleihin luodakseen vihjeitä painovoima-aalloista1. He ehdottivat kahta mahdollista selitystä näiden "pysyvien" painovoimaaaltojen todennäköiselle alkuperälle (miten ja missä ne muodostuivat). Ensimmäinen väite on, että nämä aallot ovat joko peräisin pienemmistä alemman tason aalloista ilmakehän tasolla mesosfäärin alapuolella eli stratosfäärissä (30 mailia Maan pinnan yläpuolella). Vuorilta alas virtaavat tuulet syöttävät näitä alemman tason painovoima-aaltoja, jolloin ne kasvavat ja aallot nousevat lopulta korkeammalle ilmakehään. Kun painovoima-aallot saavuttavat stratosfäärin lopun, ne murtuvat ja kiihtyvät kuin väreinä valtameressä, jolloin syntyy suurempia aaltoja, joiden vaakapituus on jopa 2000 kilometriä (pienemmät alemmat aallot ovat 400 mailia) ja ulottuvat laajasti mesosfääriin. Tätä erityistä muodostustapaa voidaan kutsua "toissijaiseksi aallonmuodostukseksi". Kirjoittajat havaitsivat, että sekundaariaallot muodostuvat talvella pysyvämmin kuin muina aikoina, ja näin ollen niiden oletetaan esiintyvän keski- tai korkeilla leveysasteilla molemmilla pallonpuoliskoilla. Toinen tutkijoiden ehdottama vaihtoehto on, että painovoima-aallot ovat peräisin pyörivästä napapyörteestä. Tämä pyörre on matalapainealue, joka pyörii ja valloittaa Etelämantereen taivaan talven aikana. Tämä tuulen ja sään muoto kiertää talvella etelänavan ympärillä. Tällaiset nopeat pyörivät tuulet voivat muuttaa matalan tason painovoima-aaltoja, kun ne liikkuvat ylöspäin ilmakehässä tai voivat jopa synnyttää toissijaisia aaltoja. Kirjoittajat väittävät, että jompikumpi heidän ehdotuksistaan painovoimaaaltojen alkuperästä voi olla tarkka ja konkreettinen johtopäätös saattaa silti vaatia lisätutkimusta.
Tutkimuksia kylmässä Etelämantereella
Alkuperän ymmärtämiseksi ensimmäisen ehdotuksen avulla tarkasteltiin Vadasin sekundaarisen painovoimaaaltojen teoriaa yhdessä tutkijoiden kehittämän korkean resoluution mallin kanssa ja teoria muotoiltiin sitten. Tutkijat suorittivat tietokonemalleja, simulaatioita ja laskelmia. He käyttivät myös lidar-järjestelmän asennuksia – laserpohjaista mittausmenetelmää – jota varten he selvisivät Etelämantereella voimakkaista kylmistä tuulista ja pakkasista. Yhdysvaltain Etelämanner-ohjelma ja Antarktis Uusi-Seelanti -ohjelma rahoittivat niitä kahdeksan vuoden ajan Etelämantereella. Lidar-järjestelmä on erittäin tehokas ja vankka, ja se pystyy määrittämään lämpötilan ja tiheyden ilmakehän eri alueilla. Se voi onnistuneesti tallentaa painovoima-aaltojen aiheuttamia häiriöitä. Tekniikka on erittäin hyödyllinen niiden ilmakehän alueiden tallentamisessa, joita on muuten vaikeimmin havaita. Ilmakehän aaltojen tutkiminen etelänavalla on tärkeää improvisoitaessa ilmastoon ja säähän liittyviä malleja, joita voidaan hyödyntää sekä reaaliaikaisessa tallennuksessa että tutkimustarkoituksiin. Jopa painovoima-aaltojen energia ja liikemäärä voidaan mitata tehokkailla lidar-järjestelmillä.
Tämä tutkimus viittaa siihen, että painovoima-aallot vaikuttavat globaaliin ilmankiertoon ilmakehässä, mikä sitten vaikuttaa lämpötiloihin ja ilmastonmuutokseen vaikuttavien kemikaalien liikkeisiin. Nykyiset ilmastomallit eivät ota täysin huomioon näiden aaltojen energiaa. On tärkeää oppia lisää stratosfääristä ymmärtääksesi vaikutukset otsonikerrokseen, jota esiintyy pääasiassa stratosfäärin alemmalla alueella. Selkeä ymmärrys painovoima-aalloista, erityisesti siitä, miten sekundääriaallot syntyvät, voi auttaa meitä parantamaan nykyisiä laskennallisia simulaatiomalleja. Kirjoittajat tunnustavat muita rinnakkaisia teorioita2 vuodelta 2016, mikä viittaa siihen, että valtameren aaltojen aiheuttamat Ross Ice Shelfin värähtelyt Antarktiksella saattavat olla vastuussa näiden ilmakehän aaltoilujen ja aaltoilujen luomisesta. Nykyinen tutkimus on auttanut muodostamaan selkeän kuvan globaalista ilmakehän käyttäytymisestä, vaikka monia mysteereitä on vielä käsiteltävä. Havaintojen ja tietokonemallinnuksen yhdistelmä voi auttaa paljastamaan monia muita tämän salaisuuksia maailmankaikkeus.
***
{Voit lukea alkuperäisen tutkimuspaperin napsauttamalla alla olevaa DOI-linkkiä lainattujen lähteiden luettelossa}
Lähteet)
1. Xinzhao C et ai. 2018. Lidar-havainnot stratosfäärin painovoimaaaloista vuosina 2011–2015 McMurdossa (77.84 °S, 166.69 °E), Etelämanner: Osa II. Potentiaaliset energiatiheydet, log-normaalijakaumat ja kausivaihtelut. Journal of Geophysics Research. https://doi.org/10.1029/2017JD027386
2. Oleg A et ai. 2016. Rossin jäähyllyn resonanssivärähtelyt ja pysyvien ilmakehän aaltojen havainnot. Journal of Geophysical Research: Avaruusfysiikka.
https://doi.org/10.1002/2016JA023226
***
