Зона межтропической конвергенции ( ITCZ / ɪ tʃ / ITCH , или ICZ ), [1] известная морякам как затишье [2] или штиль из-за своей монотонной безветренной погоды, является областью, где сходятся северо-восточные и юго-восточные пассаты . Она окружает Землю около термического экватора , хотя ее конкретное положение меняется в зависимости от сезона. Когда она находится около географического экватора , ее называют приэкваториальной ложбиной . Там, где ITCZ втягивается и сливается с муссонной циркуляцией, ее иногда называют муссонной ложбиной (этот термин более распространен в Австралии и некоторых частях Азии).
Первоначально ITCZ 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, стал применяться термин Внутритропическая зона конвергенции ( ITCZ ). [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, в то время как в Южном полушарии они движутся в северо-западном направлении с юго-востока. Когда ITCZ расположена к северу или к югу от экватора, эти направления меняются в соответствии с эффектом Кориолиса, создаваемым вращением Земли . Например, когда ITCZ расположена к северу от экватора, юго-восточный пассат меняется на юго-западный ветер, пересекая экватор. ITCZ образована вертикальным движением, в значительной степени проявляющимся как конвективная активность гроз, вызванная солнечным нагревом, которые эффективно втягивают воздух; это пассаты. [4] ITCZ фактически является трассером восходящей ветви ячейки Хэдли и является влажной. Сухая нисходящая ветвь — это конские широты .
Местоположение ITCZ постепенно меняется в зависимости от сезона, примерно соответствуя положению термического экватора. Поскольку теплоемкость океанов больше, чем воздуха над сушей, миграция более выражена над сушей. Над океанами, где зона конвергенции определена лучше, сезонный цикл более тонкий, поскольку конвекция ограничена распределением температур 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 хребет высокого давления.
ITCZ обычно определяется как экваториальная зона, где сходятся пассаты. Сезонность осадков традиционно приписывается северно-южной миграции ITCZ, которая следует за солнцем. Хотя это в значительной степени справедливо для экваториальных океанов, ITCZ и область максимального количества осадков могут быть разделены над континентами. [6] [7] Экваториальные осадки над сушей являются не просто реакцией только на поверхностную конвергенцию. Скорее, они модулируются рядом региональных особенностей, таких как локальные атмосферные струи и волны, близость к океанам, конвективные системы, вызванные рельефом местности, рециркуляция влаги и пространственно-временная изменчивость земельного покрова и альбедо. [6] [8] [9]
Южно -тихоокеанская зона конвергенции (SPCZ) представляет собой обратно ориентированную или выровненную с запада на северо-запад на восток-юго-восток ложбину, простирающуюся от теплого бассейна западной части Тихого океана на юго-восток в сторону Французской Полинезии . Она лежит к югу от экватора в теплый сезон Южного полушария, но может быть более внетропической по своей природе, особенно к востоку от международной линии перемены дат . Она считается самой большой и важной частью ITCZ и меньше всего зависит от нагрева от близлежащего массива суши летом, чем любая другая часть ложбины муссонов . [10] Южная ITCZ в юго-восточной части Тихого океана и южной части Атлантического океана, 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 прохладных или нейтральных моделей Эль-Ниньо–Южного колебания (ENSO). Когда явление ЭНСО достигает своей теплой фазы, также известной как Эль-Ниньо, язык пониженных температур морской поверхности из-за подъема глубинных вод с южноамериканского континента исчезает, что приводит к исчезновению и этой зоны конвергенции. [11]
Изменение местоположения внутритропической зоны конвергенции радикально влияет на количество осадков во многих экваториальных странах, что приводит к влажным и сухим сезонам тропиков, а не холодным и теплым сезонам более высоких широт. Долгосрочные изменения в межтропической зоне конвергенции могут привести к сильным засухам или наводнениям в близлежащих районах.
В некоторых случаях ITCZ может сужаться, особенно когда она удаляется от экватора; тогда ITCZ можно интерпретировать как фронт вдоль передней кромки экваториального воздуха. [12] По-видимому, существует 15-25-дневный цикл грозовой активности вдоль ITCZ, что примерно равно половине длины волны колебания Маддена-Джулиана (MJO). [13]
В пределах ITCZ средние ветры слабые, в отличие от зон к северу и югу от экватора, где питаются пассаты. Поскольку трансэкваториальные морские путешествия стали более распространенными, моряки в восемнадцатом веке назвали этот пояс спокойствия затишьем из-за спокойных, застойных или неактивных ветров.
Тропический циклогенез зависит от завихренности на низком уровне как одного из его шести требований, и ITCZ выполняет эту роль, поскольку является зоной изменения и скорости ветра, иначе известной как горизонтальный сдвиг ветра . Поскольку ITCZ мигрирует в тропические и субтропические широты и даже дальше в течение летнего сезона соответствующего полушария, увеличение силы Кориолиса делает образование тропических циклонов в этой зоне более возможным. Всплески более высокого давления из высоких широт могут усиливать тропические возмущения вдоль ее оси. [14] В северной части Атлантического океана и северо-восточной части Тихого океана тропические волны движутся вдоль оси ITCZ, вызывая увеличение грозовой активности, и грозовые кластеры могут развиваться при слабом вертикальном сдвиге ветра. [ необходима цитата ]
В эпоху парусного спорта оказаться в штиле в этом регионе в жарком и душном климате могло означать смерть, когда ветер был единственным эффективным способом передвижения судов через океан. Периоды штиля в периоды затишья могли задержать корабли на несколько дней или недель. [15] Даже сегодня любители и любители парусного спорта стараются пересечь эту зону как можно быстрее, поскольку нестабильная погода и ветры могут вызывать неожиданные задержки.
В 2009 году грозы вдоль зоны внутритропической конвергенции сыграли свою роль в потере рейса 447 авиакомпании Air France , который разбился во время полета из международного аэропорта Рио-де-Жанейро-Галеан в аэропорт Шарля де Голля недалеко от Парижа . [16] Самолет разбился без выживших во время полета через серию крупных гроз ITCZ, а быстрое образование льда на датчиках скорости полета стало причиной каскада человеческих ошибок, которые в конечном итоге обрекли полет. Большинство самолетов, летающих по этим маршрутам, способны избегать более крупных конвективных ячеек без инцидентов.
На основе палеоклиматических прокси положение и интенсивность ITCZ менялись в доисторические времена вместе с изменениями глобального климата . Во время событий Хайнриха в течение последних 100 тыс. лет назад смещение ITCZ на юг совпало 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 претерпела периоды сжатия и расширения в течение последнего тысячелетия. [18] Смещение ITCZ на юг, начавшееся после 1950-х годов и продолжавшееся в 1980-е годы, могло быть связано с охлаждением , вызванным аэрозолями в Северном полушарии, на основе результатов климатических моделей ; впоследствии начался отскок на север после вынужденных изменений градиента температуры между Северным и Южным полушариями. Эти колебания в положении ITCZ оказали сильное влияние на климат; например, смещение ITCZ могло привести к засухе в Сахеле в 1980-х годах. [19] [20]
Атмосферная конвекция может стать сильнее и сконцентрированнее в центре ITCZ в ответ на глобальное потепление климата, что приведет к резкому контрасту в осадках между ядром ITCZ (где осадки будут усилены) и его краями (где осадки будут подавлены). Атмосферные повторные анализы показывают, что ITCZ над Тихим океаном сузилась и усилилась по крайней мере с 1979 года, что согласуется с данными, собранными со спутников и измерениями осадков на месте. Более сухие края ITCZ также связаны с увеличением исходящей длинноволновой радиации за пределы этих областей, особенно над сушей в средних широтах и субтропиках . Это изменение в ITCZ также отражается в увеличении солености в Атлантике и Тихом океане, лежащих под краями ITCZ, и уменьшении солености, лежащих под центральным поясом ITCZ. Шестой оценочный доклад МГЭИК указал на «среднюю согласованность» исследований относительно укрепления и сужения 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 модельные моделирования подчеркивают контрасты, вытекающие из асимметрии воздействия аэрозолей, вулканической активности и орбитальных изменений , а также неопределенности, связанные с изменениями муссонов и атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляцией . Климатические моделирования, запущенные в рамках проекта сравнения сопряженных моделей, фаза 5 (CMIP5), не показали последовательного глобального смещения ITCZ при антропогенном изменении климата. Напротив, большинство тех же самых симуляций показывают сужение и интенсификацию при тех же предписанных условиях. Однако моделирования в проекте сравнения сопряженных моделей, фаза 6 (CMIP6), показали большее согласие относительно 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 и Атлантического океанов. [20]
Хандру особенно хорошо описывает поэма Сэмюэла Тейлора Кольриджа «Сказание о старом мореходе» (1798), а также метафора изначального состояния скуки и безразличия Майло, детского героя классического детского романа Нортона Джастера 1961 года «Призрачная будка» . Она также цитируется в книге 1939 года « Ветер, песок и звезды» .
Атмосфера, погода и климат.
