Введение
Квазидвухлетнее колебание (QBO) — квазипериодическое колебание экваториального зонального ветра между восточными и западными ветрами в тропической стратосфере со средним периодом от 28 до 29 месяцев. Чередующиеся режимы ветра формируются в верхней части нижней стратосферы и распространяются вниз со скоростью около одного месяца, пока не затухают в тропопаузе. Спуск восточных ветров обычно происходит более неравномерно, чем западных. Амплитуда восточной фазы примерно в два раза превышает амплитуду западной фазы. В верхней части вертикальной области QBO преобладают восточные ветры, а в нижней части чаще встречаются западные ветры. На уровне 30, по среднемесячным зональным ветрам, самый сильный зарегистрированный восточный ветер составил 29,55 м/с в ноябре 2005 года, а самый сильный западный ветер — всего 15,62 м/с в июне 1995 года.
The quasi biennial oscillation (QBO) is a quasiperiodic oscillation of the equatorial zonal wind between easterlies and westerlies in the tropical stratosphere with a mean period of 28 to 29 months. The alternating wind regimes develop at the top of the lower stratosphere and propagate downwards at about per month until they are dissipated at the tropopause. Downward motion of the easterlies is usually more irregular than that of the westerlies. The amplitude of the easterly phase is about twice as strong as that of the westerly phase. At the top of the vertical QBO domain, easterlies dominate, while at the bottom, westerlies are more likely to be found. At the 30 level, with regards to monthly mean zonal winds, the strongest recorded easterly was 29.55 m/s in November 2005, while the strongest recorded westerly was only 15.62 m/s in June 1995.
Теория
В 1883 году извержение вулкана Кракатау привело к визуальному отслеживанию последующего вулканического пепла в стратосфере. Это визуальное отслеживание позволило обнаружить восточные ветры на высоте от 25 до 30 км над поверхностью. Эти ветры тогда называли пассатами Кракатау. В 1908 году данные, полученные с зондов, запущенных над озером Виктория в Африке, зарегистрировали западные ветры в стратосферных слоях атмосферы. Эти результаты в то время казались противоречащими данным, полученным в 1883 году. Однако ветры, которые впоследствии стали известны как QBO, были обнаружены в 1950-х годах исследователями из Метеорологического управления Великобритании, которые установили, что они колеблются между западными и восточными направлениями. Причина возникновения этих ветров QBO долгое время оставалась неясной. Данные радиозондирования показали, что их фаза не связана с годовым циклом, в отличие от многих других стратосферных циркуляционных паттернов. В 1970-х годах Ричард Линдзен и Джеймс Холтон установили, что периодическое изменение направления ветра обусловлено атмосферными волнами, возникающими в тропической тропосфере, распространяющимися вверх и рассеивающимися в стратосфере за счет радиационного охлаждения. Точная природа волн, ответственных за этот эффект, долгое время была предметом дискуссий, однако в последние годы гравитационные волны стали рассматриваться как основной фактор, и QBO теперь моделируется во все большем количестве климатических моделей.
Эффекты
Влияние квазидвухгодичных колебаний (QBO) включает в себя перемешивание стратосферного озона вторичной циркуляцией, обусловленной QBO, изменение характера муссонных осадков и воздействие на стратосферную циркуляцию в зимний период в северном полушарии (частично опосредованное изменением частоты внезапных потеплений стратосферы). Восточные фазы QBO часто совпадают с более частыми внезапными потеплениями стратосферы, ослаблением атлантического струйного течения и холодными зимами в Северной Европе и восточной части США. В отличие от этого, западные фазы QBO часто совпадают с мягкими зимами в восточной части США и усилением атлантического струйного течения, что приводит к мягким и влажным зимам в Северной Европе. Помимо этого, было установлено, что QBO оказывает влияние на частоту возникновения ураганов в атлантическом регионе в сезон ураганов. Также проводились исследования, направленные на изучение возможной взаимосвязи между QBO и ENSO (Эль-Ниньо – Южное колебание).
Наблюдение за QBO с помощью метеорологических шаров
Свободный университет Берлина предоставляет набор данных QBO, содержащий наблюдения радиозондов с острова Кантон, Гана и Сингапура. График ниже демонстрирует QBO в 1980-е годы.
Последние наблюдения
Первое значительное наблюдаемое отклонение от нормального QBO с момента его открытия в начале 1950-х годов было зафиксировано в феврале 2016 года, когда переход к восточным ветрам был прерван неожиданно образовавшейся новой полосой западных ветров. Отсутствие надежного цикла QBO лишает прогнозистов ценного инструмента. Учитывая сильное влияние QBO на Североатлантическое колебание и, как следствие, на погоду в Северной Европе, ученые предполагали, что предстоящая зима в этом регионе может быть более теплой и штормовой. Ученые NASA проводят исследования, чтобы выяснить, может ли быть причиной чрезвычайно сильный Эль-Ниньо 2014–2016 годов, изменение климата или какой-либо другой фактор. Они пытаются определить, является ли это событием, происходящим раз в поколение, или признаком меняющегося климата.