Тропикалық мұхит пен атмосфераны зерттеу: TOGA бағдарламасы (1985–1994)
Tropical Ocean Global Atmosphere program
Тропикалық мұхиттар мен атмосфераны зерттеу: TOGA бағдарламасы (1985-1994) климат құбылыстарын болжауға, әсіресе Эль-Ниньо сияқты процестерге бағытталған.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Зерттеу (1985–1994)
Study (1985–1994)
Тропикалық мұхиттың жаһандық атмосферасы бағдарламасы (TOGA) – бұл Дүниежүзілік климаттық зерттеу бағдарламасының (WCRP) айлар мен жылдар аралығындағы климаттық құбылыстарды болжауға бағытталған он жылдық зерттеуі (1985–1994). TOGA тропикалық мұхиттарға және олардың жаһандық атмосферамен байланысына ерекше назар бөлді. TOGA-ның негізіндегі түсінік – тропиктік аймақтардағы мұхиттың динамикалық бейімделуі жоғары ендіктердегіден әлдеқайда жылдам. Сондықтан, Батыс Тынық мұхитынан туындайтын бұзылыстар (мысалы, Эль-Ниньо) жоғары ендіктердегі бассейнде таралуға жұмсалатын жылдармен салыстырғанда, апталар ішінде бассейн бойымен таралуы мүмкін. Экваторға жақын қысқа динамикалық уақыт шкалаларының маңыздылығы – олардың жоғары энергиялы атмосфералық режимдерге ұқсас болуында. Бұл ұқсастық мұхит пен атмосфера арасында біріккен режимдердің қалыптасуына жағдай жасайды. TOGA экваторлық Тынық мұхиты үшін жан-жақты бақылау жүйесін әзірлеуде маңызды рөл атқарды және ENSO болжамын, деректерді ассимиляциялауды және ауа мен теңіздің өзара әрекеттесуін түсіну үшін маңызды негіз құрды.
The Tropical Ocean Global Atmosphere program (TOGA) was a ten year study (1985–1994) of the World Climate Research Programme (WCRP) aimed specifically at the prediction of climate phenomena on time scales of months to years. TOGA emphasized the tropical oceans and their relationship to the global atmosphere. Underlying TOGA is the premise that the dynamic adjustment of the ocean in the tropics is far more rapid than at higher latitudes. Thus disturbances emanating from the western Pacific Ocean (such as El Niño) may propagate across the basin on time scales of weeks compared to years for corresponding basin wide propagation at higher latitudes. The significance of shorter dynamic times scales near the equator is that they are similar to those of highly energetic atmospheric modes. This similarity allows the formation of coupled modes between the ocean and the atmosphere. TOGA was instrumental in developing a comprehensive observing system for the equatorial Pacific Ocean and laid important groundwork for ENSO prediction, data assimilation and understanding of air sea interaction.
Негізгі фактілер және мотивация
TOGA бағдарламасының тамыры 1920 жылдарға және сэр Гилберт Уокердің Оңтүстік тербеліс деп аталған жұмысына барып жетеді, ол Тынық мұхитындағы атмосфералық қысымның аномалиялары арасындағы байланыс ретінде көрініс берді және ауа райы үлгілерінің маңызды қозғаушы күші болып саналды. Бұл жұмысты 1960 жылдары Джейкоб Бьеркнес одан әрі дамытты, ол Эль-Ниньо құбылысы мен Оңтүстік тербеліс арасындағы байланысты нығайтты. Эль-Ниньо – Оңтүстік тербелісі, немесе ENSO, маусымдық климаттың өзгеруіне маңызды үлес қосып, адам және экономикалық салдарына әкелді. Осы байланысты құбылыстарды зерттеу 1970 және 1980 жылдары түрлі бақылау және модельдеу зерттеулері арқылы жалғасты, соның ішінде ENSO құбылысының ықтимал белгісі болып табылатын экваторлық Келвин толқындарының табылуы да болды. Мұны ескере отырып, Дүниежүзілік климаттық зерттеу бағдарламасы тропикалық мұхит алаптарындағы мұхит пен атмосфераның өзара әрекеттесуін түсінуге бағытталған он жылдық зерттеу жобасын жоспарлай бастады. Бұл бағдарламаның мақсаттары 1982-1983 жылдары бұрын болжанбаған және анықталмаған үлкен Эль-Ниньо оқиғасы болған кезде нақтыланды. Бұл ерекше күшті оқиға құрғақшылық, су тасқыны, ең жоғары температура және қатысу дауылдармен сипатталды. Бұл оқиғалар ENSO үшін жақсы болжам жасау механизмдерінің және болжамды қолдау үшін сенімді дереу деректердің қажеттілігін анық көрсетті.
The roots of the TOGA program can be traced back to the 1920s and the work of Sir Gilbert Walker on what became known as the Southern Oscillation, an apparent linkage between atmospheric pressure anomalies throughout the Pacific Ocean that appeared to be a major driver of weather patterns. This work was furthered by Jacob Bjerknes in the 1960s when he solidified the link between the El Nino phenomena, a winter warm anomaly in the normally cool water off the coast of Peru, with the southern oscillation. The combined El Nino – Southern Oscillation, or ENSO, turned out to be a major contributor to seasonal climate variability with both human and economic implications. Study of these linked phenomena continued through the 1970s and 1980s via a variety observational and modeling studies which included the discovery of equatorial kelvin waves, a potential precursor to the ENSO phenomena. This in mind, the World Climate Research Programme began to plan a decade long research initiative intended to understand ocean atmosphere interaction in the tropical ocean basins. The goals of this program were solidified when in 1982 1983 a major El Nino event, at the time the strongest to date, struck without prior prediction or detection. This particularly strong event was punctuated by drought, flooding, extreme heat events, and severe storms. These events clearly defined a need for better predictive mechanisms for ENSO and the need for reliable real time data to support prediction.
Бақылау жүйесі
TOGA бағдарламасы ENSO жылы циклдарын зерттеу және болжауды қолдау үшін жетілдірілген мұхитты бақылау жүйесін құрды. Мүмкіндік туған кемелер және құрлықтағы су деңгейін өлшегіштер сияқты дәстүрлі әдістер пайдаланылғанмен, бағдарламаның ең маңызды жетістігі – Тропикалық атмосфера-мұхит (TAO) массивінің орналастырылуы болды. TAO массиві – NOAA және Тынық мұхитының теңіздік орта зертханасының (PMEL) бірлескен жобасы. Ол экваторлық Тынық мұхиты бойында орналасқан 70 мойынтұғырлық буйдан тұрады, олар Автономды температураны алу жүйесін (ATLAS) пайдаланып, желдің жылдамдығы, теңіз бетінің температурасы және терең мұхиттың температурасы туралы деректерді нақты уақыт режимінде ұсынады. Бұдан өзге, бағдарламаға қатысқан ғалымдар бағдарлама үшін арнайы жасалмаған спутниктік өнімдерді де пайдаланды. Ең маңыздысы – NOAA-ның Жоғары ажыратымдылықты радиметрі (AVHRR) теңіз бетінің температурасын, Topography Experiment (TOPEX)/Poseidon теңіз бетінің биіктігін және түрлі қорғаныс пассивті микротолқынды спутниктері желдің жылдамдығын өлшеу үшін қолданылды. Қорытындылай айтқанда, спутниктік және жердегі деректердің нақты уақытпен қолжетімділігі бағдарламаның табысына үлкен үлес қосты.
The TOGA program established an advanced ocean observing system to support research and forecasting of ENSO warm cycles. While traditional methods such as ships of opportunity and inland tide gauges were employed, the crowning achievement was the deploying of the Tropical Atmosphere Ocean (TAO) Array. The TAO Array was a joint NOAA and Pacific Marine Environmental Laboratory (PMEL) venture consisting of 70 moored buoys stationed along the equatorial Pacific Ocean providing real time wind, sea surface temperature, and deep ocean temperature data using the Autonomous Temperature Line Acquisition System (ATLAS). Further, scientists in the program made use of a host of satellite derived products even though they were not specifically created for the program. Of most importance was the NOAA Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) for sea surface temperature, the Topography Experiment (TOPEX)/Poseidon for sea surface height and various defense passive microwave satellites for wind speed measurements. All together, the combination of both satellite and in situ data with real time access proved critical to the success of the program.
Нәтижелер
TOGA бағдарламасы ENSO циклының, соның ішінде пассат желдерінің өзгеруі мен теңіз беті температурасының өзара әсерлесуін теориялық тұрғыдан жақсырақ түсінуге тікелей әсер етті. Бұдан әрі, ол ENSO құбылыстарының қалыптасуын, дамуын және жойылуын түсіндіруге көмектесті. TOGA нәтижесінде маусымдық болжам модельдері (статистикалық және динамикалық) әзірленді. Олардың жетілдірілуі 1986 жылы ENSO-ның алғашқы сәтті болжамына және бағдарлама аяқталуына дейін жыл сайынғы болжамдар жасалуына алып келді. TOGA-ның ықпалы ғылыми зерттеулермен ғана шектелмей, океанография және метеорология салаларындағы жұмыс жүргізілу әдісін де өзгертті. TOGA бағдарламасы мұхит зерттеушілері мен метеорологтар арасында жаңа ынтымақтастық орнатты және ашық деректерге қол жеткізудің жаңа мәдениетін қалыптастырды. Бұрын әр зерттеуші өз деректерін жинап, пайдаланғаннан гөрі, деректер енді барлығына нақты уақытта тегін қолжетімді болды. TOGA бағдарламасының ең үлкен жетістігі – 1997-1998 жылдардағы Эль-Ниньо құбылысын сәтті болжау және оны бақылау болды, ол тарихтағы ең ірі Эль-Ниньо құбылыстарының бірі еді. Дәл TOGA бағдарламасы кезеңінде алынған нәтижелер мен деректерді жинау әдістері болғанын ғана осындай операциялық табысқа қол жеткізуге болар еді.
The TOGA program directly resulted in improved theoretical understanding of the ENSO cycle, including interactions between trade wind variations and sea surface temperature. Further it helped explain the evolution, development, and decay of ENSO events. As a result of TOGA, seasonal forecasts models (both statistical and dynamical) were developed. The improvement of which resulted in the first successful ENSO prediction in 1986 and yearly forecasts being produced before the end of the program. The impacts of TOGA extended beyond purely scientific findings but changed the way work was conducted within the oceanography and meteorology fields. The TOGA program forged new cooperation between and oceanographers and meteorologists and fostered a new culture of open data access. Rather than each research collecting and using their own data, data was now freely available to all in real time. Perhaps the greatest success of TOGA program was the successful prediction and monitoring of the 1997 1998 El Nino, one of the largest El Nino events in history. Only with the findings and data collection methods set forth during the TOGA program would such operational success be possible.