Зона внутритропической конвергенции ( ITCZ / ɪ tʃ / ITCH ), [1] известная морякам как депрессия [2] или штиль из-за монотонной безветренной погоды, представляет собой область, где сходятся северо-восточные и юго-восточные пассаты . Он окружает Землю вблизи термического экватора , хотя его конкретное положение меняется в зависимости от сезона. Когда он расположен вблизи географического экватора , его называют околоэкваториальным провалом . Там, где ITCZ втягивается в муссонную циркуляцию и сливается с ней, ее иногда называют муссонной впадиной (это использование более распространено в Австралии и некоторых частях Азии).
ITCZ первоначально определялась с 1920-х по 1940-е годы как Внутритропический фронт ( ITF ), но после признания в 1940-х и 1950-х годах значения конвергенции полей ветра в формировании тропической погоды, термин « Внутритропическая зона конвергенции» ( ITCZ ) был переименован в « Внутритропическую зону конвергенции ». затем применил. [3]
ITCZ выглядит как полоса облаков, обычно грозовых, которые окружают земной шар вблизи экватора. В Северном полушарии пассаты движутся в юго-западном направлении с северо-востока, а в Южном полушарии — в северо-западном направлении с юго-востока. Когда ITCZ расположена к северу или югу от экватора, эти направления изменяются в соответствии с эффектом Кориолиса , создаваемым вращением Земли . Например, когда ITCZ расположен к северу от экватора, юго-восточный пассат меняется на юго-западный ветер при пересечении экватора. ITCZ образуется в результате вертикального движения, которое в основном проявляется как конвективная деятельность гроз, вызванная солнечным нагревом, которое эффективно втягивает воздух; это пассаты. [4] ITCZ эффективно является индикатором восходящей ветви клетки Хэдли и является влажным. Сухая нисходящая ветвь — конские широты .
Местоположение ITCZ постепенно меняется в зависимости от сезона, что примерно соответствует положению термического экватора. Поскольку теплоемкость океанов выше, чем у воздуха над сушей, миграция более заметна над сушей. Над океанами, где зона конвергенции определена лучше, сезонный цикл более тонкий, поскольку конвекция ограничивается распределением температуры океана. [5] Иногда образуется двойная ITCZ, одна из которых расположена к северу, а другая к югу от экватора, одна из которых обычно сильнее другой. Когда это происходит, между двумя зонами конвергенции образуется узкий гребень высокого давления.
ITCZ обычно определяется как экваториальная зона, где сходятся пассаты. Сезонность осадков традиционно объясняется миграцией ITCZ с севера на юг, которая следует за солнцем. Хотя это в основном справедливо для экваториальных океанов, ITCZ и область максимального количества осадков могут быть разделены на континентах. [6] [7] Экваториальные осадки над сушей — это не просто реакция на конвергенцию поверхности. Скорее, он модулируется рядом региональных особенностей, таких как местные атмосферные струи и волны, близость к океанам, конвективные системы, вызванные рельефом, рециркуляция влаги и пространственно-временная изменчивость земного покрова и альбедо. [6] [8] [9]
Зона конвергенции южной части Тихого океана (SPCZ) представляет собой обратно ориентированную впадину, ориентированную с запада-северо-запада на восток-юго-восток, простирающуюся от теплого бассейна западной части Тихого океана на юго-восток в сторону Французской Полинезии . Он расположен к югу от экватора во время теплого сезона в Южном полушарии, но может иметь более внетропический характер, особенно к востоку от международной линии перемены дат . Он считается самым большим и важным участком ITCZ и меньше всего зависит от отопления близлежащей суши летом, чем любая другая часть муссонной впадины . [10] Южная ITCZ в юго-восточной части Тихого океана и южной Атлантике, известная как SITCZ, возникает во время падения в южном полушарии между 3° и 10° к югу от экватора к востоку от 140-го меридиана западной долготы во время прохладного или нейтрального Эль-Ниньо–Южного полушария. Модели колебаний (ENSO). Когда ЭНСО достигает своей теплой фазы, иначе известной как Эль-Ниньо, язык пониженной температуры поверхности моря из-за апвеллинга у южноамериканского континента исчезает, что приводит к исчезновению и этой зоны конвергенции. [11]
Изменение положения внутритропической зоны конвергенции резко влияет на количество осадков во многих экваториальных странах, в результате чего в тропиках возникают влажные и засушливые сезоны, а не холодные и теплые сезоны в более высоких широтах. Долгосрочные изменения в зоне внутритропической конвергенции могут привести к сильным засухам или наводнениям в близлежащих районах.
В некоторых случаях ITCZ может сужаться, особенно при удалении от экватора; Тогда ITCZ можно интерпретировать как фронт вдоль передней кромки экваториального воздуха. [12] Судя по всему, существует 15-25-дневный цикл грозовой активности вдоль ITCZ, что составляет примерно половину длины волны колебания Мэддена-Джулиана (MJO). [13]
В пределах ITCZ средние ветры слабые, в отличие от зон к северу и югу от экватора, где питаются пассаты. Поскольку морские путешествия через экватор стали более распространенными, моряки восемнадцатого века назвали этот пояс затишья депрессией из-за спокойных, застойных или бездействующих ветров.
Тропический циклогенез зависит от завихренности низкого уровня как одного из шести требований, и ITCZ выполняет эту роль, поскольку является зоной изменения и скорости ветра, также известной как горизонтальный сдвиг ветра . Поскольку ITCZ мигрирует в тропические и субтропические широты и даже за их пределы в течение летнего сезона соответствующего полушария, увеличение силы Кориолиса делает более возможным образование тропических циклонов в этой зоне. Скачки более высокого давления из высоких широт могут усилить тропические возмущения вдоль его оси. [14] В северной Атлантике и северо-восточной части Тихого океана тропические волны движутся вдоль оси ИТЦЗ, вызывая усиление грозовой активности, а скопления гроз могут развиваться при слабом вертикальном сдвиге ветра. [ нужна цитата ]
В эпоху парусного спорта оказаться в этом регионе в жарком и душном климате могло означать смерть, поскольку ветер был единственным эффективным способом передвижения кораблей через океан. Периоды затишья в периоды депрессивного состояния могут привести к тому, что корабли будут брошены на мель на несколько дней или недель. [15] Даже сегодня моряки-любители и моряки, участвующие в соревнованиях, стараются пересечь зону как можно быстрее, поскольку неустойчивая погода и ветер могут вызвать неожиданные задержки.
В 2009 году грозы в зоне внутритропической конвергенции сыграли свою роль в гибели рейса 447 Air France , который вылетел из международного аэропорта Рио-де-Жанейро-Галеан в воскресенье, 31 мая, примерно в 19:00 по местному времени (18:00 по восточному времени или 22:00 по всемирному координированному времени ) и должен был приземлиться в аэропорту Шарль де Голль недалеко от Парижа в понедельник, 1 июня, в 11:15 (5:15 по восточному времени или 9:15 по всемирному координированному времени). [16] Самолет разбился, и никто не остался в живых во время полета через серию сильных гроз ITCZ, а быстрое образование льда на датчиках воздушной скорости стало основной причиной каскада человеческих ошибок, которые в конечном итоге обрекли полет. Большинству самолетов, летающих по этим маршрутам, удается без происшествий избегать более крупных конвективных ячеек.
Судя по палеоклиматическим показателям , положение и интенсивность ITCZ менялись в доисторические времена вместе с изменениями глобального климата . Во время событий Генриха в течение последних 100 тыс. лет назад сдвиг ITCZ на юг совпал с усилением ячейки Хэдли в северном полушарии, совпадающим с ослаблением ячейки Хэдли в южном полушарии. ITCZ сместилась на север в середине голоцена , но мигрировала на юг после изменений инсоляции в позднем голоцене к своему нынешнему положению. ITCZ также претерпел периоды сокращения и расширения в течение последнего тысячелетия. [18] Смещение ITCZ на юг, начавшееся после 1950-х годов и продолжающееся до 1980-х годов, возможно, было связано с похолоданием, вызванным аэрозолями в Северном полушарии, согласно результатам климатических моделей ; отскок на север начался впоследствии после вынужденных изменений градиента температуры между Северным и Южным полушариями. Эти колебания в расположении ITCZ оказали сильное влияние на климат; например, перемещение ITCZ могло привести к засухе в Сахеле в 1980-х годах. [19] [20]
Атмосферная конвекция может стать сильнее и сконцентрироваться в центре ITCZ в ответ на глобальное потепление климата, что приведет к резкому контрасту осадков между ядром ITCZ (где осадки будут усилены) и ее краями (где осадки будут подавлены). Повторный анализ атмосферы показывает, что ITCZ над Тихим океаном сузился и усилился, по крайней мере, с 1979 года, что согласуется с данными, собранными спутниками и измерениями осадков на месте. Более сухие полосы ITCZ также связаны с увеличением уходящей длинноволновой радиации за пределы этих областей, особенно над сушей в средних широтах и субтропиках . Это изменение в ITCZ также отражается в увеличении солености в Атлантическом и Тихом океане, лежащем под краями ITCZ, и в уменьшении солености под центральным поясом ITCZ. В Шестом оценочном отчете МГЭИК указано «среднее согласие» исследований, касающихся усиления и ужесточения ITCZ из-за антропогенного изменения климата. [20]
Менее определенными являются региональные и глобальные сдвиги в положении ITCZ в результате изменения климата, при этом палеоклиматические данные и модельное моделирование подчеркивают контрасты, возникающие из-за асимметрии воздействия аэрозолей, вулканической активности и орбитальных изменений , а также неопределенностей, связанных с изменениями муссонов . и атлантическая меридиональная опрокидывающая циркуляция . Климатическое моделирование, проведенное в рамках этапа 5 проекта взаимного сравнения связанных моделей (CMIP5), не показало последовательного глобального смещения ITCZ в условиях антропогенного изменения климата. Напротив, большинство одних и тех же моделей показывают сужение и усиление при одних и тех же предписанных условиях. Однако моделирование в рамках фазы 6 проекта взаимного сравнения связанных моделей (CMIP6) показало большее согласие в отношении некоторых региональных сдвигов ITCZ в ответ на антропогенное изменение климата, включая смещение на север над Индийским океаном и восточной Африкой и смещение на юг над восточной частью Тихого океана. и Атлантический океаны. [20]
Депрессивное состояние особенно описано в стихотворении Сэмюэля Тейлора Кольриджа « Иней древнего моряка» (1798), а также представляет собой метафору первоначального состояния скуки и безразличия Майло, детского героя классического детского романа Нортона Джастера «Призрак». Платная будка . Оно также цитируется в книге «Ветер, песок и звезды» .
Атмосфера, погода и климат.
