Wpływ pary wodnej na trasy sztormów
Cyrkulacja atmosferyczna na średniej szerokości geograficznej, pomiędzy zwrotnikami a polarnymi regionami Arktyki i Antarktyki, jest zdominowana przez silne wiry, określane jako trasy sztormów. Choć trasy te przenoszą większość ciepła, pędu i wilgoci w tym regionie, ich mechanizmy są w dużej mierze nieznane. Szczególnie słabo zbadana jest rola pary wodnej i nagromadzonego ciepła, pomimo że uwalnianie energii związane z nagromadzonym ciepłem na obszarach formowania się sztormów jest porównywalne z procesami baroklinowymi. Braki te postanowili nadrobić uczestnicy projektu CIGSTYK2011 (The role of water vapour in midlatitude storm track dynamics), finansowanego ze środków UE. Nawet niewielkie zmiany położenia tras sztormów mogą mieć znaczący wpływ na regionalny klimat. Dlatego też zbadanie tras sztormów na średnich szerokościach geograficznych jest ważne dla zrozumienia dynamiki tych procesów klimatycznych. Naukowcy badali mechanizmy wpływające na położenie i zasięg tras sztormów oraz kontrolujące powstawanie i natężenie wirów baroklinowych w ich obrębie. Prace skupiały się na wpływie pary wodnej i uwalniania nagromadzonego ciepła na dynamikę tras sztormów w cyklu sezonowym oraz tym, w jaki sposób oddziaływania między wirami a średnim przepływem wpływają na trasy sztormów na średnich szerokościach geograficznych. W tym celu wykorzystano przede wszystkim model ogólnej cyrkulacji (GCM), wprowadzając do niego nagrzewanie powierzchni w celu stworzenia trasy sztormów oraz zmieniając strukturę wertykalną baroklinowości i potencjalnej wirowości (PV) określających trasy cyklonów. Wyidealizowany GCM umożliwił łatwe i tanie prowadzenie symulacji numerycznych, a jednocześnie realistyczne analizowanie odpowiednich mechanizmów fizycznych. Efekt ten osiągnięto poprzez kontrolowanie parametrów, takich jak średnia temperatura powierzchni oraz siła i umiejscowienie nagrzewania. Wyniki badań pokazały, że miejscowe nagrzewanie prowadzi do powstania trasy sztormów przypominającej obserwowane zjawiska, w tym skierowane w stronę biegunów nachylenie trasy sztormu, zwiększające się wraz ze wzrostem siły nagrzewania. Analiza zmienności i ewolucji sztormów w czasie wskazała na trzy mechanizmy kontrolowania odchylenia tras w kierunku biegunów. Chodzi tu o nieliniową adwekcję górnego PV, uwalnianie ciepła nagromadzonego w średnich warstwach atmosfery w wyniku skraplania pary wodnej oraz fale nieruchome. Reakcję tras sztormów na globalne ocieplenie zbadano poprzez przeanalizowanie wpływu struktury wertykalnej baroklinowości na natężenie wirów w atmosferze oraz wpływ zmiany średniej temperatury powierzchni na kształt tras sztormów i ich odkształcenie w kierunku biegunów. Wyniki tych badań mogą zostać wykorzystane do łagodzenia skutków zmiany klimatu i przygotowania się na nie.
Słowa kluczowe
Para wodna, trasy sztormów, CIGSTYK2011, nagromadzone ciepło, model ogólnej cyrkulacji