Гольфстрим отделяется от побережья США возле мыса Хаттерас (35° с.ш., 75° з.д.) , а затем движется на восток через Северную Атлантику , становясь Североатлантическим течением примерно на 55° з.д. В районе между 75° и 55° з.д. он подвержен меандрам и часто сопровождается вихрями . Северная окраина течения отмечена резким понижением температуры. То же самое происходит и на гораздо большей глубине, так что теплое течение прижимается к стене холодной воды, называемой «северной стеной». Ежемесячные карты траектории северной стенки Гольфстрима были доступны по данным наземных, авиационных и спутниковых наблюдений с 1966 года и использовались в нескольких исследованиях изменчивости траектории.
В 1980 году Тейлор и Стивенс[2] [1] построили показатель широты течения, индекс северной стены Гольфстрима (GSNW), извлекая и анализируя временные ряды широты на шести долготах между 79° з.д. и 65° з.д. °W, серия данных, которая продолжается и по сей день. [2] Были и другие последующие исследования. В 1994 году Дринкуотер и др. исследовали широту северной стены с 1970-х по 1992 год на каждом градусе долготы от 50 до 75° з.д. [3] , а Миллер проанализировал положение северной стены на суше и на море на 10 поперечных изобатных трансектах , равномерно расположенных между 75 и 75° западной долготы. 80° з.д. с 1976 по 1988 год. [4] Gangopadhyay et al. получили десятилетний временной ряд широты разделения Гольфстрима с 1970-х по 1980-е годы. [5] Применяя эмпирический анализ ортогональных функций к температурам на высоте 200 метров, Джойс и др. в 2001 году построил индекс, аналогичный индексу GSNW, начиная с 1950-х годов. [6]
Ежемесячные карты Гольфстрима публиковались Океанографией ВМС США в «Ежемесячном обзоре Гольфстрима» с 1966 по 1974 год, а также Национальным управлением океанических и атмосферных исследований США в «Гольфстриме» с 1975 по 1980 год и «Ежемесячном океанографическом обзоре». с 1981 по 1994 год. Более поздние карты были получены от ВМС США. Каждый график дает моментальный снимок траектории течений в конце месяца. Месячные графики анализировались с помощью процедуры, описанной Тейлором. [7] [8]
Широта северной стены определялась по каждой карте на каждой из шести долгот: 79, 75, 72, 70, 67 и 65° з.д. Затем был использован анализ главных компонент [9] , чтобы найти закономерность изменения, общую для шести долгот. Это предпочтительнее, чем простое усреднение шести оценок широты, которое подчеркивало бы восточную долготу, где движения с севера на юг самые большие, и, возможно, скрывало бы меньшие, но последовательные сдвиги с севера на юг дальше на запад. Коэффициенты корреляции рассчитываются между шестью временными рядами, а главные компоненты являются собственными векторами результирующей корреляционной матрицы. (Эмпирический анализ ортогональных функций вместо этого исходит из матрицы дисперсии-ковариации, которая снова смещена в сторону восточной долготы.)
Каждый главный компонент рассчитывается как средневзвешенное значение стандартизированного ряда по широте с использованием весовых коэффициентов, которые можно выразить как коэффициенты корреляции между компонентами и исходным рядом. Первая главная компонента положения северной стены имеет положительные коэффициенты корреляции около 0,5 с широтой северной стены на каждой из шести долгот от 79° до 65° з.д. соответственно и, следовательно, представляет собой смещения всего этого участка. Гольфстрима. Сезонные изменения положения сравнительно невелики, поэтому эта главная составляющая практически неотличима от той, которая получается, если заранее исключить годовой цикл.
Поскольку каждый месячный график показывает путь течения в один конкретный день, на месячные позиции сильно влияют кратковременные извилины Потока. Только годовые значения индекса, которые усредняют эту изменчивость, могут быть значимо использованы для рассмотрения долгосрочных изменений. [10]
Карри и др . [11] использовали разницу потенциальных энергетических аномалий между Лабрадорским морем и Бермудскими островами в качестве меры переноса системы Гольфстрим. Карри и Маккартни [12] отметили, что их индекс хорошо коррелирует с широтой северной стены. Таким образом, индекс GSNW является мерой изменений крупномасштабных океанских течений .
Широта северной стены в любой год, как описано в индексе GSNW, представляет собой запоздалую реакцию на атмосферные изменения над северной частью Атлантического океана, и особенно на Североатлантическое колебание (САК). Гангопадьяй и др . [13] установили, что точка отделения Гольфстрима от побережья США определялась характером ветра над океаном двумя или тремя годами ранее, что они связывали с прохождением волн Россби через океан. Было замечено, что индекс GSNW следует за Североатлантическим колебанием с задержкой в два года [14] [15] , что согласуется с [16] (но Джойс и др . [17] сообщили о более короткой задержке). Хамид и Пионтковски показали, что индекс, по-видимому, наиболее чувствителен к минимуму Исландии. [18] Тейлор и Гангопадьяй [19] использовали простую модель, разработанную Берингером, Режье и Стоммелом [20], чтобы предсказать широту Гольфстрима на основе САК (см. рис. 1). Эта модель также была протестирована с использованием данных совместной модели океана и атмосферы. [21] На широту Гольфстрима также влияет Эль-Ниньо-Южное колебание в экваториальной части Тихого океана. [22] Сильвер и др. объединили силу ветра и плавучесть в схеме прогноза. [23]
Широта северной стены была связана через атмосферную циркуляцию с множеством изменений на другой стороне северной части Атлантического океана [17], [19], [20], [24] [25] и. [26] Непрерывное исследование планктона , которое в настоящее время проводится Фондом океанологии сэра Алистера Харди в Плимуте, Великобритания, уже более полувека отслеживает планктон в поверхностных водах Северного моря и северо-восточной части Атлантического океана. Большую часть этого времени численность зоопланктона в этих регионах менялась вверх и вниз по мере того, как Гольфстрим смещался на север или юг, [27] [28] [29] и [30] эту взаимосвязь можно наблюдать чаще всего. явно в обилии веслоногих ракообразных . Связь с течением также была обнаружена в зоопланктоне у побережья Нортумберленда в Великобритании, изученном Морской лабораторией Дав Университета Ньюкасла . [31] Взаимодействия между отдельными компонентами экосистемы, по-видимому, вызывают сигнал, слабо выраженный во всех метеорологических переменных. Этот процесс был воспроизведен с использованием модели экосистемы . [32] В других странах индекс GSNW использовался для прогнозирования температуры в Баренцевом море . [33]
Этот эффект также наблюдался в неморских экосистемах. Численность дафний в двух озерах английского Озерного края , Уиндермир и Эстуэйт-Уотер , снижается, когда Гольфстрим движется на север (и увеличивается, когда оно движется на юг). [34] [35] Это противоположно морским отношениям, разницу, которую можно объяснить влиянием сроков и интенсивности термальной стратификации озер на сезонную динамику зоопланктона. [36] Связь температурной стратификации с индексом GSNW была воспроизведена в модели. [37] Дженнингс и Аллотт сообщили о положительной взаимосвязи между зимними концентрациями нитратов в двух озерах на юго-западе Ирландии и широтным положением Гольфстрима прошлой весной. [38] Связь на больших расстояниях с положением Гольфстрима также была отмечена в ходе длительной серии наблюдений за дикими растениями вдоль обочины дороги в английском Котсуолдсе . [39]
