Атмосферная река - Atmospheric river

Две широкие фотографии, на которых виден длинный поток облаков, простирающийся над Тихим океаном.
Составные спутниковые фотографии атмосферной реки, соединяющей Азию и Северную Америку, октябрь 2017 г.

Атмосферная река ( АР ) представляет собой узкий коридор или нить концентрированной влаги в атмосфере . Другие названия для этого явления тропического шлейф , тропическое соединение , влаги шлейфа , водяной пар всплеск , и облако полоса .

Атмосферные реки состоят из узких полос усиленного переноса водяного пара , обычно вдоль границ между большими областями расходящегося приземного воздушного потока, включая некоторые фронтальные зоны, связанные с внетропическими циклонами, которые образуются над океанами. Штормы « Ананасовый экспресс» - наиболее часто встречающийся и узнаваемый тип атмосферных рек; они получили свое название из-за струй теплых водяных паров, возникающих над гавайскими тропиками, которые следуют разными путями к западу Северной Америки, достигая широт от Калифорнии и Тихоокеанского Северо-Запада до Британской Колумбии и даже на юго-востоке Аляски.

Описание

Многослойные изображения атмосферных осадков рек с особенно сильными атмосферными осадками 5 декабря 2015 г.

Этот термин был первоначально введен исследователями Реджинальдом Ньюэллом и Йонг Чжу из Массачусетского технологического института в начале 1990-х годов, чтобы отразить узость рассматриваемых шлейфов влаги. Атмосферные реки обычно имеют длину несколько тысяч километров и ширину всего несколько сотен километров, и одна из них может нести больший поток воды, чем самая большая река Земли, река Амазонка . Обычно в полушарии в любой момент времени присутствует 3-5 таких узких шлейфов.

В текущих исследованиях атмосферных рек описанные выше факторы длины и ширины в сочетании с интегрированной глубиной водяного пара более 2,0 см используются в качестве стандартов для классификации атмосферных речных явлений.

В статье в журнале Geophysical Research Letters, опубликованной в январе 2019 года, они были описаны как «длинные извилистые струи водяного пара, часто возникающие над тропическими океанами, которые приносят устойчивые сильные осадки на западное побережье Северной Америки и Северной Европы», вызывающие осадки в течение зимних месяцев. "

По мере развития методов моделирования данных интегрированный перенос водяного пара (IVT) становится все более распространенным типом данных, используемым для интерпретации атмосферных рек. Его сила заключается в его способности отображать перенос водяного пара за несколько временных шагов вместо постоянного измерения глубины водяного пара в определенном столбе воздуха (IWV). Кроме того, IVT напрямую связывается с орографическими осадками , которые являются ключевым фактором в производстве интенсивных дождей и последующих наводнений. Например, изображение водяного пара слева показывает две реки 5 декабря 2015 года: первая, протянувшаяся от Карибского моря до Соединенного Королевства , вызванная штормом Десмонд , а вторая, берущая свое начало с Филиппин , пересекает Тихий океан к западному побережью. Северной Америки.

Шкала

Центр Западной погоды и вода Крайности (CW3E) в Институте океанографии Скриппса выпустил пятибалльный уровня в феврале 2019 года по категориям атмосферных рек, начиная от прочности «слабого» в «исключительный», или «полезном» для «опасных "в ударе. Шкала была разработана Ф. Мартином Ральфом , директором CW3E, который сотрудничал с Джонатаном Рутцем из Национальной службы погоды и другими экспертами. Весы учитывают как количество перенесенного водяного пара, так и продолжительность события. Атмосферные реки получают предварительный рейтинг в соответствии со средним трехчасовым максимальным вертикально интегрированным переносом водяного пара. Те, кто длится менее 24 часов, понижаются на один ранг, а те, которые проработали более 48 часов, повышаются на один ранг.

Примеры различных категорий атмосферных рек включают следующие исторические штормы:

  1. 2 февраля 2017 г .; длился 24 часа
  2. 19–20 ноября 2016 г .; длился 42 часа
  3. 14–15 октября 2016 г .; длился 36 часов и произвел 5–10 дюймов осадков.
  4. 8–9 января 2017 г .; длился 36 часов и произвел 14 дюймов осадков
  5. 29 декабря 1996 г. - 2 января 1997 г .; длилась 100 часов и нанесла ущерб на сумму более 1 миллиарда долларов

Как правило, на побережье Орегона в год в среднем проходит одна атмосферная река (AR) категории 4; В штате Вашингтон в среднем один AR категории 4 каждые два года; в районе залива в среднем один AR категории 4 каждые три года; и в южной Калифорнии, где обычно встречается один AR категории 2 или 3 в год, в среднем один AR категории 4 каждые десять лет.

Воздействия

Атмосферные реки играют центральную роль в глобальном круговороте воды . В любой день на атмосферные реки приходится более 90% глобального меридионального переноса водяного пара (с севера на юг), но они покрывают менее 10% окружности Земли. Также известно, что на атмосферные реки приходится около 22% общего глобального стока.

Они также являются основной причиной экстремальных осадков , вызывающих сильные наводнения во многих средних широтах, западных прибрежных регионах мира, включая западное побережье Северной Америки, Западную Европу, западное побережье Северной Африки , Пиренейский полуостров, Иран. и Новая Зеландия. Точно так же отсутствие атмосферных рек было связано с возникновением засух в нескольких частях мира, включая Южную Африку, Испанию и Португалию.

Соединенные Штаты

Снимок водяного пара восточной части Тихого океана со спутника GOES 11 , показывающий большую атмосферную реку, направленную через Калифорнию в декабре 2010 года. Эта особенно интенсивная штормовая система произвела до 26 дюймов (66 см) осадков в Калифорнии и до 17 футов. (520 см) снегопада в Сьерра-Неваде 17–22 декабря 2010 г.

Непостоянство осадков в Калифорнии связано с изменчивостью силы и количества этих штормов, которые могут оказать сильное воздействие на водный баланс Калифорнии. Описанные выше факторы делают Калифорнию идеальным примером для демонстрации важности надлежащего управления водными ресурсами и прогнозирования этих штормов. Значение атмосферных рек для контроля прибрежных водных ресурсов в сравнении с созданием ими пагубных наводнений можно определить и изучить, посмотрев на Калифорнию и окружающие прибрежные районы на западе Соединенных Штатов. Согласно исследованию 2013 года, в этом регионе атмосферные реки обеспечивают 30–50% общего годового количества осадков. Отчет Четвертой национальной оценки климата (NCA), выпущенный Программой исследований глобальных изменений США (USGCRP) 23 ноября 2018 года, подтвердил, что вдоль западного побережья США атмосферные реки, выходящие на берег, «составляют 30-40% осадков и снежного покрова. Эти атмосферные реки, выходящие на берег, «связаны с серьезными наводнениями в Калифорнии и других западных штатах».

Команда USGCRP из тринадцати федеральных агентств - DOA , DOC , DOD , DOE , HHS , DOI , DOS , DOT , EPA , NASA , NSF , Смитсоновский институт и USAID - с помощью «1000 человек, в том числе 300 ведущих ученых. , примерно половина из сторонних источников »сообщила, что« по мере потепления в мире «частота и интенсивность обрушивания атмосферных рек на западном побережье, вероятно, увеличатся» из-за «увеличения испарения и более высоких уровней водяного пара в атмосфере в атмосфера ".

На основе анализа Североамериканского регионального реанализа (NARR) группа под руководством Пола Дж. Неймана из Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA) пришла к выводу в 2011 году, что выходящие на сушу AR «ответственны почти за весь годовой пик суточного стока» (APDF). ) s в западном Вашингтоне »с 1998 по 2009 год.

На передней обложке отчета NCA4 изображено естественное цветное изображение НАСА условий над северо-восточной частью Тихого океана 20 февраля 2017 года. В отчете говорится, что эта дополненная реальность положила «потрясающий» конец пятилетней засухе на американском Западе с «некоторыми частями». Калифорнии выпало почти в два раза больше осадков за один наводнение, чем обычно за предыдущие 5 месяцев (октябрь – февраль) ». Джесси Аллен из Земной обсерватории НАСА создал визуализацию передней обложки с использованием данных набора радиометров видимого инфракрасного излучения (VIIRS) на спутнике Национального полярно -орбитального партнерства Суоми (NPP).

В соответствии с 14 мая 2019 года статья в Сан - Хосе, Калифорния «s The Mercury News , атмосферные реки,„гигантские конвейерных лент воды в небе“, причиной влаги богатых„Ананасовый экспресс“штормовые системы , которые приходят из Тихого океана несколько раз в год и составляют около 50 процентов годового количества осадков в Калифорнии. Калифорнийский университет в Сан - Диего «s центр для Западной погоды и воды Крайностях режиссерской Marty Ральф , который является одним из экспертов Соединенных Штатов по атмосферным речных штормов и принимает активное участие в исследованиях А. Р. на протяжении многих лет, говорит , что, атмосферные реки чаще встречаются зимой. Например, с октября 2018 года по весну 2019 года в Вашингтоне, Орегоне и Калифорнии было 47 атмосферных рек, 12 из которых были оценены как сильные или экстремальные. Редкие атмосферные реки в мае 2019 года, классифицируемые как Категория 1 и Категория 2, полезны с точки зрения предотвращения сезонных лесных пожаров, но «колебания между сильным дождем и бушующими лесными пожарами» поднимают вопросы о переходе от «понимания того, что климат меняется, к пониманию того, что что делать с этим ".

Согласно исследованию океанографического института Скриппса в Калифорнийском университете в Сан-Диего и Инженерному корпусу армии США, проведенному в декабре 2019 г. из Национальной программы страхования от наводнений и Национальной метеорологической службы. Исследование показало, что всего двадцать округов понесли почти 70% ущерба, и одним из основных факторов, повлиявших на масштаб ущерба, стало количество объектов недвижимости, расположенных в пойме. Эти округа были:

  • Округ Снохомиш, Вашингтон (1,2 миллиарда долларов)
  • Округ Кинг, Вашингтон (2 миллиарда долларов)
  • Пирс Каунти, Вашингтон (900 миллионов долларов)
  • Льюис Каунти, Вашингтон (3 миллиарда долларов)
  • Каулиц Каунти, Вашингтон (500 миллионов долларов)
  • Округ Колумбия, штат Орегон (700 миллионов долларов)
  • Клакамас, графство, Орегон (900 миллионов долларов)
  • Уошу Каунти, штат Невада (1,3 миллиарда долларов)
  • Округ Плэйсер, Калифорния (800 миллионов долларов)
  • Округ Сакраменто, Калифорния (1,7 миллиарда долларов)
  • Округ Напа, Калифорния (1,3 миллиарда долларов)
  • Округ Сонома, Калифорния (5,2 миллиарда долларов)
  • Марин Каунти, Калифорния (2,2 миллиарда долларов)
  • Округ Санта-Клара, Калифорния (1 миллиард долларов)
  • Округ Монтерей, Калифорния (1,3 миллиарда долларов)
  • Округ Лос-Анджелес, Калифорния (2,7 миллиарда долларов)
  • Округ Риверсайд, Калифорния (500 миллионов долларов)
  • Округ Ориндж, Калифорния (800 миллионов долларов)
  • Округ Сан-Диего, Калифорния (800 миллионов долларов)
  • Округ Марикопа, Аризона (600 миллионов долларов)

Канада

Согласно статье в Geophysical Research Letters от 22 января 2019 года , бассейн реки Фрейзер (FRB), «заснеженный водораздел» в Британской Колумбии, подвергается воздействию AR, выходящих на сушу, берущих начало над тропическим Тихим океаном, которые приносят «устойчивые, тяжелые осадки »в течение зимних месяцев. Авторы предсказывают, что на основе их моделирования «экстремальные ливни, вызванные атмосферными реками, могут привести к пиковым ежегодным наводнениям исторического масштаба и беспрецедентной частоты к концу 21 века в бассейне реки Фрейзер».

Иран

Хотя большое количество исследований показало влияние атмосферных рек на связанные с погодой стихийные бедствия на западе США и в Европе, мало что известно об их механизмах и вкладе в наводнения на Ближнем Востоке. Однако была обнаружена редкая атмосферная река, ответственная за рекордное наводнение в марте 2019 года в Иране , в результате которого была повреждена треть инфраструктуры страны и погибло 76 человек. Эта АР была названа Дена в честь вершины гор Загрос, сыгравшей решающую роль в образовании осадков. AR Dena начала свое длинное 9000-километровое путешествие от Атлантического океана и пересекла Северную Африку до своего окончательного выхода на сушу над горами Загрос. Специфические синоптические погодные условия, включая тропико-внетропическое взаимодействие атмосферных струй и аномально высокие температуры поверхности моря во всех окружающих бассейнах, обеспечили необходимые ингредиенты для формирования этой АО. Водный транспорт АР Дена более чем в 150 раз превышал совокупный сток четырех основных рек региона (Тигр, Евфрат, Карун и Кархех). Из-за сильных дождей сезон дождей 2018-2019 годов стал самым влажным за последние полвека, что резко контрастировало с предыдущим годом, который был самым засушливым за тот же период. Таким образом, это событие является наглядным примером быстрого перехода от сухого к влажному и усиления экстремальных явлений, которые могут возникнуть в результате изменения климата.

Австралия

В Австралии северо-западные полосы облаков иногда связаны с атмосферными реками, которые берут начало в Индийском океане и вызывают сильные дожди в северо-западной, центральной и юго-восточной частях страны. Они более часты, когда температура в восточной части Индийского океана около Австралии выше, чем в западной части Индийского океана (т. Е. Отрицательный Индийский океанский диполь ). Атмосферные реки также образуются в водах к востоку и югу от Австралии и чаще всего встречаются в теплые месяцы.

Европа

Согласно статье Лаверса и Вилларини в журнале Geophysical Research Letters , 8 из 10 рекордных суточных осадков в период с 1979 по 2011 годы были связаны с атмосферными реками в районах Великобритании, Франции и Норвегии.

Спутники и датчики

Согласно статье журнала Eos 2011 года к 1998 году, пространственно-временной охват данных о водяном паре над океанами значительно улучшился за счет использования «микроволнового дистанционного зондирования с полярно-орбитальных спутников», такого как специальные микроволновые датчики / формирователи изображений (SSM / I). . Это привело к значительному усилению внимания к «распространенности и роли» атмосферных АР рек. До использования этих спутников и датчиков ученые в основном зависели от метеозондов и других связанных с ними технологий, которые не могли адекватно покрывать океаны. SSM / I и аналогичные технологии обеспечивают «частые глобальные измерения интегрированного водяного пара (IWV) над океанами Земли».

Смотрите также

Примечания

использованная литература

дальнейшее чтение

внешние ссылки