Муссон ( / m ɒ n ˈ s uː n / ) традиционно является сезонным реверсивным ветром , сопровождающимся соответствующими изменениями осадков [1], но теперь используется для описания сезонных изменений в атмосферной циркуляции и осадках, связанных с годовым широтным колебанием внутритропической зоны конвергенции (ITCZ) между ее пределами к северу и югу от экватора. Обычно термин муссон используется для обозначения дождливой фазы сезонно изменяющегося режима, хотя технически существует также сухая фаза. Термин также иногда используется для описания локально сильных, но кратковременных дождей. [2] [3]
Основные муссонные системы мира состоят из западноафриканских, азиатско- австралийских , североамериканских и южноамериканских муссонов.
Термин впервые был использован в английском языке в Британской Индии и соседних странах для обозначения сильных сезонных ветров, дующих с Бенгальского залива и Аравийского моря на юго-западе и приносящих обильные осадки в этот регион. [4] [5]
Этимология слова муссон не совсем ясна. [6] Английское слово monsoon произошло от португальского monção , в конечном итоге от арабского موسم ( mawsim , «сезон»), «возможно, частично через раннее современное голландское monson ». [7]
Усиление азиатского муссона было связано с подъемом Тибетского нагорья после столкновения Индийского субконтинента и Азии около 50 миллионов лет назад. [8] Благодаря исследованиям записей из Аравийского моря и переносимой ветром пыли на Лессовом плато Китая, многие геологи полагают, что муссон впервые стал сильным около 8 миллионов лет назад. Совсем недавно исследования ископаемых растений в Китае и новые долгосрочные записи осадочных пород из Южно-Китайского моря привели к определению времени начала муссона 15–20 миллионов лет назад и его связи с ранним подъемом Тибета. [9] Проверка этой гипотезы ждет глубоководного отбора проб в рамках Программы комплексного океанического бурения . [10] С тех пор сила муссона значительно изменилась, что в значительной степени связано с глобальным изменением климата , особенно с циклом плейстоценовых ледниковых периодов. [11] Исследование азиатских муссонных климатических циклов от 123 200 до 121 210 лет до н. э. во время эемского межледниковья показывает, что их средняя продолжительность составляла около 64 лет, минимальная — около 50 лет, а максимальная — около 80 лет, что сопоставимо с сегодняшним днем. [12]
Исследование морского планктона показало, что южноазиатский муссон (ЮАМ) усилился около 5 миллионов лет назад. Затем, во время ледовых периодов, уровень моря упал, и Индонезийский морской путь закрылся. Когда это произошло, холодные воды Тихого океана были лишены возможности поступать в Индийский океан. Считается, что последующее повышение температуры поверхности моря в Индийском океане увеличило интенсивность муссонов. [13] В 2018 году исследование изменчивости ЮАМ за последний миллион лет показало, что осадки, выпадающие в результате муссонов, значительно сократились во время ледниковых периодов по сравнению с межледниковыми периодами, такими как нынешний. [14] Индийский летний муссон (ISM) несколько раз усиливался во время потепления, последовавшего за последним ледниковым максимумом, особенно в течение временных интервалов, соответствующих 16 100–14 600 до н.э., 13 600–13 000 до н.э. и 12 400–10 400 до н.э., на что указывают изменения растительности на Тибетском плато, демонстрирующие увеличение влажности, вызванное усиливающимся ISM. [15] Хотя ISM был относительно слабым в течение большей части позднего голоцена, значительное накопление ледников в Гималаях все еще происходило из-за низких температур, приносимых западными ветрами с запада. [16]
В среднем миоцене июльский ITCZ, зона максимального количества осадков, сместился на север, увеличив количество осадков над южным Китаем во время Восточно-Азиатского летнего муссона (EASM), в то время как Индокитай стал суше. [17] Во время позднемиоценового глобального похолодания (LMCG), с 7,9 до 5,8 миллионов лет назад, Восточно-Азиатский зимний муссон (EAWM) стал сильнее, поскольку субарктический фронт сместился на юг. [18] Резкое усиление EAWM произошло 5,5 миллионов лет назад. [19] EAWM все еще был значительно слабее по сравнению с сегодняшним днем между 4,3 и 3,8 миллионами лет назад, но резко стал интенсивнее около 3,8 миллионов лет назад [20], поскольку растяжение земной коры расширило Цусимский пролив и способствовало большему притоку теплого Цусимского течения в Японское море. [21] Около 3,0 миллионов лет назад EAWM стал более стабильным, ранее будучи более изменчивым и непостоянным, в дополнение к дальнейшему усилению в период глобального похолодания и падения уровня моря. [22] EASM был слабее во время холодных интервалов ледниковых периодов, таких как последний ледниковый максимум (LGM), и сильнее во время межледниковий и теплых интервалов ледниковых периодов. [23] Еще одно событие интенсификации EAWM произошло 2,6 миллиона лет назад, за которым последовало еще одно около 1,0 миллиона лет назад. [19] Во время событий Дансгора-Эшгера EASM усилился, но было высказано предположение, что его сила уменьшилась во время событий Хайнриха . [24] EASM расширил свое влияние глубже в глубь Азии, поскольку уровень моря поднялся после LGM; [25] он также претерпел период интенсификации в среднем голоцене, около 6000 лет назад, из-за орбитального воздействия, которое стало более интенсивным из-за того, что Сахара в то время была гораздо более покрыта растительностью и выбрасывала меньше пыли. [26] Этот интервал максимального EASM в среднем голоцене был связан с расширением умеренной листопадной лесостепи и умеренной смешанной лесостепи на севере Китая. [27] Примерно к 5000–4500 г. до н. э. сила восточноазиатского муссона начала ослабевать, ослабевая с этого момента и до настоящего времени. [28] Особенно заметное ослабление имело место ~3000 г. до н. э. [29] Местоположение EASM менялось несколько раз в течение голоцена: сначала он сместился на юг между 12 000 и 8 000 лет до н.э., затем расширился на север примерно между 8 000 и 4 000 лет до н.э., а совсем недавно снова отступил на юг между 4 000 и 0 лет до н.э. [30]
Январская ITCZ сместилась дальше на юг, к своему нынешнему местоположению, в среднем миоцене, усилив летний муссон Австралии, который ранее был слабее. [17]
Было выявлено пять эпизодов в течение четвертичного периода 2,22 млн лет назад ( [ требуется разъяснение ] PL-1), 1,83 млн лет назад (PL-2), 0,68 млн лет назад (PL-3), 0,45 млн лет назад (PL-4) и 0,04 млн лет назад (PL-5), которые показали ослабление течения Лиувина (LC). Ослабление LC оказало бы влияние на поле температуры поверхности моря (SST) в Индийском океане, поскольку Индонезийский поток в целом согревает Индийский океан. Таким образом, эти пять интервалов, вероятно, могли бы быть интервалами значительного понижения SST в Индийском океане и могли бы повлиять на интенсивность индийского муссона. Во время слабого LC существует вероятность снижения интенсивности зимнего индийского муссона и сильного летнего муссона из-за изменения диполя Индийского океана из-за снижения чистого поступления тепла в Индийский океан через Индонезийский поток. Таким образом, лучшее понимание возможных связей между явлением Эль-Ниньо , теплым бассейном Западной части Тихого океана, индонезийским сквозным потоком, ветровой схемой у западной Австралии и расширением и сокращением объема льда может быть получено путем изучения поведения LC в течение четвертичного периода в близких стратиграфических интервалах. [31]
Известно, что южноамериканский летний муссон (SASM) ослабел во время событий Дансгаарда-Эшгера. Предполагается, что SASM усилился во время событий Хайнриха. [24]
Муссоны когда-то считались крупномасштабным морским бризом [32] , вызванным более высокой температурой над сушей, чем в океане. Это больше не считается причиной, и теперь муссон считается явлением планетарного масштаба, включающим ежегодную миграцию зоны внутритропической конвергенции между ее северными и южными пределами. Границы ITCZ варьируются в зависимости от контраста нагревания суши и моря, и считается, что северная протяженность муссона в Южной Азии находится под влиянием высокогорного Тибетского нагорья. [33] [34] Эти температурные дисбалансы происходят из-за того, что океаны и суша поглощают тепло по-разному. Над океанами температура воздуха остается относительно стабильной по двум причинам: вода имеет относительно высокую теплоемкость (от 3,9 до 4,2 Дж г −1 К −1 ), [35] и потому, что как проводимость , так и конвекция будут уравновешивать горячую или холодную поверхность с более глубокой водой (до 50 метров). Напротив, грязь, песок и камни имеют более низкую теплоемкость (от 0,19 до 0,35 Дж г −1 К −1 ), [36] и они могут передавать тепло в землю только путем проводимости, а не конвекции. Поэтому водоемы сохраняют более равномерную температуру, в то время как температура суши более изменчива.
В теплые месяцы солнечный свет нагревает поверхности как суши, так и океанов, но температура суши повышается быстрее. По мере того, как поверхность суши становится теплее, воздух над ней расширяется и образуется область низкого давления . Между тем, океан остается при более низкой температуре, чем суша, а воздух над ним сохраняет более высокое давление. Эта разница в давлении заставляет морские бризы дуть с океана на сушу, принося влажный воздух вглубь суши. Этот влажный воздух поднимается на большую высоту над сушей, а затем возвращается к океану (таким образом завершая цикл). Однако, когда воздух поднимается и все еще находится над сушей, он охлаждается . Это снижает способность воздуха удерживать воду , и это вызывает выпадение осадков над сушей. Вот почему летние муссоны вызывают так много дождей над сушей.
В более холодные месяцы цикл обратный. Тогда земля остывает быстрее, чем океаны, и воздух над землей имеет более высокое давление, чем воздух над океаном. Это заставляет воздух над землей течь к океану. Когда влажный воздух поднимается над океаном, он охлаждается, и это вызывает осадки над океанами. (Затем прохладный воздух течет к земле, чтобы завершить цикл.)
Большинство летних муссонов имеют доминирующую западную составляющую и сильную тенденцию к подъему и производству обильных осадков (из-за конденсации водяного пара в поднимающемся воздухе). Однако интенсивность и продолжительность не являются однородными из года в год. Зимние муссоны, напротив, имеют доминирующую восточную составляющую и сильную тенденцию к расхождению, ослаблению и засухе. [37]
Похожие осадки возникают, когда влажный океанский воздух поднимается вверх горами, [38] нагреванием поверхности, [39] конвергенцией на поверхности, [40] дивергенцией наверху или от штормовых оттоков на поверхности. [41] Однако подъем происходит, воздух охлаждается из-за расширения в области более низкого давления, и это приводит к конденсации .
Муссон западной Африки к югу от Сахары является результатом сезонных сдвигов внутритропической зоны конвергенции и больших сезонных различий температуры и влажности между Сахарой и экваториальной частью Атлантического океана. [46] ITCZ мигрирует на север от экваториальной части Атлантического океана в феврале, достигает западной Африки 22 июня или около того, затем возвращается на юг к октябрю. [43] Сухие северо-восточные пассаты и их более экстремальная форма, харматтан , прерываются северным сдвигом ITCZ и возникающими в результате южными, несущими дожди ветрами летом. Полузасушливый Сахель и Судан зависят от этой модели для большей части своих осадков.
Североамериканский муссон ( NAM ) случается с конца июня или начала июля по сентябрь, зарождаясь над Мексикой и распространяясь на юго-запад Соединенных Штатов к середине июля. Он затрагивает Мексику вдоль Сьерра-Мадре Оксидентал , а также Аризону , Нью-Мексико , Неваду , Юту , Колорадо , Западный Техас и Калифорнию . Он простирается на запад до полуостровных хребтов и поперечных хребтов Южной Калифорнии, но редко достигает прибрежной полосы (стена пустынных гроз всего в получасе езды — обычное летнее зрелище с солнечного неба вдоль побережья во время муссона). Североамериканский муссон известен многим как летний , юго-западный , мексиканский или аризонский муссон. [47] [48] Его также иногда называют пустынным муссоном , поскольку большая часть затронутой области — это пустыни Мохаве и Сонора . Однако вопрос о том, следует ли считать погодные условия Северной и Южной Америки с неполным изменением направления ветра настоящими муссонами, остается спорным . [49] [50]
Азиатские муссоны можно разделить на несколько подсистем, например, индийский субконтинентальный муссон, который влияет на Индийский субконтинент и прилегающие регионы, включая Непал, и восточноазиатский муссон, который влияет на южный Китай, Тайвань , Корею и некоторые районы Японии.
Юго-западные летние муссоны случаются с июня по сентябрь. Пустыня Тар и прилегающие районы северного и центрального индийского субконтинента значительно нагреваются во время жаркого лета. Это приводит к образованию области низкого давления над северным и центральным индийским субконтинентом. Чтобы заполнить эту пустоту, влажные ветры из Индийского океана устремляются на субконтинент. Эти ветры, богатые влагой, тянутся к Гималаям . Гималаи действуют как высокая стена, блокируя ветра от прохождения в Центральную Азию и заставляя их подниматься. По мере того, как облака поднимаются, их температура падает, и выпадают осадки . Некоторые районы субконтинента получают до 10 000 мм (390 дюймов) осадков в год.
Юго-западный муссон, как правило, начинается в начале июня и спадает к концу сентября. Ветры, несущие влагу, достигая самой южной точки Индийского полуострова , из-за его топографии разделяются на две части: ветвь Аравийского моря и ветвь Бенгальского залива .
Аравийская ветвь юго -западного муссона сначала достигает Западных Гат прибрежного штата Керала , Индия, таким образом, делая этот район первым штатом в Индии, который получает дождь от юго-западного муссона. Эта ветвь муссона движется на север вдоль Западных Гат ( Конкан и Гоа ) с осадками в прибрежных районах, к западу от Западных Гат. Восточные районы Западных Гат не получают много осадков от этого муссона, поскольку ветер не пересекает Западные Гат.
Ветвь юго-западного муссона Бенгальского залива протекает через Бенгальский залив , направляясь к северо-востоку Индии и Бенгалии , забирая больше влаги из Бенгальского залива. Ветры достигают Восточных Гималаев с большим количеством осадков. Маусинрам , расположенный на южных склонах холмов Кхаси в Мегхалае , Индия, является одним из самых влажных мест на Земле. После прибытия в Восточные Гималаи ветры поворачивают на запад, путешествуя по Индо-Гангской равнине со скоростью примерно 1–2 недели на штат, [51] проливной дождь на всем своем пути. 1 июня считается датой начала муссона в Индии, на что указывает прибытие муссона в самый южный штат Керала.
Муссоны ответственны за почти 80% осадков в Индии. [52] [53] Индийское сельское хозяйство (которое составляет 25% ВВП и в котором занято 70% населения) сильно зависит от дождей, особенно для выращивания таких культур, как хлопок , рис , масличные и фуражные зерна. Задержка в несколько дней в прибытии муссонов может плохо повлиять на экономику, о чем свидетельствуют многочисленные засухи в Индии в 1990-х годах.
Муссон широко приветствуется и ценится городскими жителями, поскольку он обеспечивает облегчение от пика летней жары в июне. [54] Однако дороги каждый год подвергаются ударам. Часто дома и улицы затапливаются, а трущобы затапливаются, несмотря на дренажные системы. Отсутствие городской инфраструктуры в сочетании с изменением климатических условий приводит к серьезным экономическим потерям, включая ущерб имуществу и гибель людей, о чем свидетельствует наводнение 2005 года в Мумбаи, которое привело к остановке города. Бангладеш и некоторые регионы Индии, такие как Ассам и Западная Бенгалия , также часто испытывают сильные наводнения в этот сезон. Недавно районы Индии, которые раньше получали скудные осадки в течение года, такие как пустыня Тар , неожиданно оказались под наводнениями из-за затянувшегося сезона муссонов.
Влияние юго-западного муссона ощущается на севере вплоть до китайского Синьцзяна . По оценкам, около 70% всех осадков в центральной части гор Тянь-Шаня выпадает в течение трех летних месяцев, когда регион находится под влиянием муссонов; около 70% из них имеют непосредственно «циклоническое» (т. е. вызванное муссоном) происхождение (в отличие от « местной конвекции »). [55] Эффекты также распространяются на запад до Средиземноморья, где, однако, воздействие муссона вызывает засуху через механизм Родвелла-Хоскинса . [56]
Около сентября, когда солнце отступает на юг, северная часть индийского субконтинента начинает быстро остывать, а давление воздуха над северной Индией начинает расти. Индийский океан и окружающая его атмосфера все еще сохраняют свое тепло, заставляя холодный ветер дуть с Гималаев и Индо -Гангской равнины к обширным просторам Индийского океана к югу от полуострова Декан . Это известно как северо-восточный муссон или отступающий муссон.
Двигаясь к Индийскому океану, холодный сухой ветер забирает немного влаги из Бенгальского залива и разливает ее по полуостровной Индии и частям Шри-Ланки . Такие города, как Ченнаи , которые получают меньше осадков от юго-западного муссона, получают дожди от этого муссона. Около 50% - 60% осадков, получаемых штатом Тамилнад , приходится на северо-восточный муссон. [57] В Южной Азии северо-восточные муссоны имеют место с октября по декабрь, когда приземная система высокого давления наиболее сильна. [58] Струйное течение в этом регионе разделяется на южную субтропическую струю и полярную струю. Субтропическое течение направляет северо-восточные ветры через южную Азию, создавая потоки сухого воздуха , которые создают ясное небо над Индией. Между тем, система низкого давления, известная как муссонная ложбина, развивается над Юго-Восточной Азией и Австралазией , и ветры направлены в сторону Австралии. На Филиппинах северо-восточный муссон называется Амихан . [59]
Восточноазиатский муссон затрагивает большую часть Индокитая , Филиппин , Китая, Тайваня , Кореи, Японии и Сибири . Он характеризуется теплым, дождливым летним муссоном и холодным, сухим зимним муссоном. Дождь выпадает в концентрированном поясе, который тянется с востока на запад, за исключением Восточного Китая, где он наклонен на восток-северо-восток над Кореей и Японией. Сезонный дождь известен как Meiyu в Китае, Jangma в Корее и Bai-u в Японии, причем последние два напоминают фронтальный дождь.
Начало летнего муссона отмечено периодом предмуссонных дождей над Южным Китаем и Тайванем в начале мая. С мая по август летний муссон смещается через серию сухих и дождливых фаз, поскольку дождевой пояс движется на север, начиная с Индокитая и Южно-Китайского моря (май), к бассейну реки Янцзы и Японии (июнь) и, наконец, к северному Китаю и Корее (июль). Когда муссон заканчивается в августе, дождевой пояс возвращается в южный Китай.
Сезон дождей длится с сентября по февраль и является основным источником энергии для циркуляции Хэдли во время бореальной зимы. Он связан с развитием сибирского максимума и перемещением максимумов нагрева из Северного полушария в Южное. Северо-восточные ветры текут вниз по Юго-Восточной Азии, поворачиваются северо-западным/западным рельефом Борнео в сторону Австралии. Это формирует циклонический циркуляционный вихрь над Борнео, который вместе с нисходящими холодными потоками зимнего воздуха из более высоких широт вызывает значительные погодные явления в регионе. Примерами являются образование редкого низкоширотного тропического шторма в 2001 году, тропического шторма Вамей , и разрушительное наводнение в Джакарте в 2007 году.
Начало муссона над Австралией имеет тенденцию следовать за максимумами нагревания во Вьетнаме и на Малаккском полуострове (сентябрь), на Суматре , Борнео и Филиппинах (октябрь), на Яве , Сулавеси (ноябрь), Ириан-Джая и северной Австралии (декабрь, январь). Однако муссон — это не простая реакция на нагревание, а более сложное взаимодействие топографии, ветра и моря, о чем свидетельствует его резкий, а не постепенный уход из региона. Австралийский муссон («мокрый») случается южным летом, когда над Северной Австралией развивается ложбина муссонов . Более трех четвертей годового количества осадков в Северной Австралии выпадает в это время.
Европейский муссон (более известный как возвращение западных ветров ) является результатом возрождения западных ветров из Атлантики, где они нагружаются ветром и дождем. [60] Эти западные ветры являются обычным явлением во время европейской зимы, но они ослабевают с приближением весны в конце марта и в апреле и мае. Ветры снова усиливаются в июне, поэтому это явление также называют «возвращением западных ветров». [61]
Дождь обычно приходит двумя волнами, в начале июня, и снова в середине-конце июня. Европейский муссон не является муссоном в традиционном смысле, поскольку он не отвечает всем требованиям, чтобы быть классифицированным как таковой. Вместо этого возвращение западных ветров больше рассматривается как конвейер, который доставляет ряд центров низкого давления в Западную Европу, где они создают неустойчивую погоду. Эти штормы обычно характеризуются значительно более низкими, чем в среднем, температурами, сильным дождем или градом, громом и сильным ветром. [62]
Возвращение западных ветров затрагивает североатлантическое побережье Европы, а именно Ирландию, Великобританию, страны Бенилюкса , западную Германию, северную Францию и части Скандинавии.
Хотя североамериканский муссонный регион испытывает выраженные сезонные осадки, он отличается от настоящего муссона, который характеризуется отчетливым сезонным изменением преобладающих приземных ветров. Такая ситуация не происходит в [Северной Америке]