VILNIUS, rugpjūčio 31 — Sputnik. Žemės atmosfera vibruoja kaip milžiniškas varpas: bangos sklinda pusiauju į abi puses, apgaubdamos Žemės rutulį. Japonijos ir JAV mokslininkai padarė šią išvadą, patvirtindami seną atmosferos rezonanso hipotezę. Koks tai reiškinys ir ar remiantis juo galima numatyti orus ir ilgalaikius klimato pokyčius — RIA Novosti medžiagoje.
Laplaso bangos
XIX amžiaus pradžioje prancūzų fizikas ir matematikas Pjeras-Simonas Laplasas palygino Žemės atmosferą su didžiuliu vandenynu, apimančiu planetą, ir gavo formules, šiandien žinomas kaip Laplaso potvynio lygtys, kurios naudojamos skaičiavimuose rengiant orų prognozes.
Laplasas tikėjo, kad atmosfera turi savo bangas ir srautą, taip pat oro masių bangas ir šiluminę energiją. Be kita ko, jis paminėjo vertikalius Žemės paviršiaus virpesius, sklindančius horizontalia kryptimi, kuriuos galima užfiksuoti keičiantis paviršiaus slėgiui.
Atmosferos karščio bangas, susijusias su Žemės sukimusi, geofizikai jau seniai atrado. Tačiau horizontalių bangų nepavyko aptikti. Ir dabar aišku kodėl.
Kaip sužinojo Takatoshi Sakazaki iš Kioto universiteto mokslo universiteto ir Havajų universiteto Manoa Tarptautinio Ramiojo vandenyno tyrimų centro profesorius Kevinas Hamiltonas, Laplaso bangų labai didelės skalės — jos apima beveik visus pusrutulius — ir labai trumpi periodai, trumpesni nei diena. Todėl tiriant vietinius atmosferos reiškinius, tokius kaip perkūnija, ir tiriant didelius, bet ilgus oro masių judesius, jie buvo nepastebėti.
Žemės "šachmatų lenta"
Tyrimo autoriai išanalizavo Europos vidutinio nuotolio orų prognozių centro (ECMWF) 38 metų duomenis — nuo 1979 iki 2016 metų imtinai, įskaitant valandinius paviršiaus atmosferos slėgio pokyčius visame planetos paviršiuje. Dėl to buvo atskleista dešimtys anksčiau nežinomų bangų režimų — harmoninių virpesių sistemos, kurias mokslininkai vadina režimais.
Tyrėjus ypač domino bangos, trukusios nuo 2 iki 33 valandų, sklindančios horizontaliai atmosferoje aplink pasaulį didžiuliu greičiu — daugiau nei 1100 kilometrų per valandą greičiu.
Su šiomis bangomis susijusios aukšto ir žemo slėgio zonos žemėlapyje sukuria būdingą šachmatų lentos modelį, kuris vis dėlto skiriasi kiekvienam iš keturių pagrindinių režimų — Kelvino, Rossby bangoms, gravitacinėms bangoms ir dviejų pastarųjų deriniui.
Oro varpas
Paaiškėjo, kad Žemės atmosfera yra tarsi skambantis varpas, kai pagrindiniame žemo dažnio fone yra registruojami aukšti viršgarsiai. Būtent šis gilaus fono garso ir subtilių perpildymų derinys daro varpų skambėjimą tokį malonų.
Tik Žemės "muzika" yra ne garsas, o atmosferos slėgio bangos, apimančios visą Žemės rutulį. Kiekvienas iš keturių pagrindinių režimų yra atmosferos rezonansas, panašus į varpo rezonansus. Šiuo atveju žemo dažnio Kelvino bangos plinta iš rytų į vakarus, o likusios — iš vakarų į rytus.
Mokslininkai apskaičiavo rezonanso parametrus, kurie atsiranda pridėjus visus keturis režimus, tiksliai sutapus su Laplaso prognozėmis. Tai patvirtino jo pagrindinę mintį, kad orą valdo atmosferos slėgio bangos.
"Džiugu, kad Laplaso ir kitų novatoriškų fizikų vizija buvo visiškai patvirtinta po dviejų šimtmečių", — Takatoshį Sakazakį citavo Havajų universiteto Manoa pranešime spaudai.
"Tiek daug nustatytų režimų realaus pasaulio duomenyse, rodo, kad atmosfera iš tikrųjų skamba kaip varpas", — priduria Hamiltonas.
Tyrėjai įvardija kaitrių zonų atsiradimą dėl atmosferos konvekcijos ir turbulentinių energijos srautų plitimo kaskadinį mechanizmą kaip galimas pasaulinio rezonanso priežastis.
Pusiaujo vėjai Antarktidoje
Dar vieną reiškinį, susijusį su bangomis atmosferoje, neseniai paaiškino amerikiečių mokslininkai iš Klemsono universiteto Pietų Karolinoje ir Kolorado universiteto Boulderyje.
Stebėdami poliarinius sūkurius Makmerdo stotyje, Antarktidoje — didžiules šalto oro sroves, kurių spiralės viršija kiekvieną Žemės ašigalį, jie pastebėjo, kad Antarkties sūkurys yra sinchroniškas su beveik dvimečių atmosferos svyravimų (QBO) fazėmis.
Maždaug kas dvejus metus prie Žemės pusiaujo pučiantys platumos vėjai keičia kryptį iš rytų į vakarus. Frontas prasideda daugiau nei 30 kilometrų aukštyje stratosferoje ir juda žemyn maždaug vieno kilometro per mėnesį greičiu. Po 13–14 mėnesių vėjas invertuojamas vienu metu visame pusiaujyje. Taigi, visas ciklas trunka nuo 26 iki 28 mėnesių.
Amerikiečiai nustatė, kad rytinėje QBO fazėje Antarkties sūkurys plečiasi ir susitraukia vakarų fazėje. Tai paaiškinama tuo, kad meridioninių gravitacijos bangų atmosfera pereina per skirtingus sluoksnius iš pusiaujo į ašigalius.
Šios bangos buvo užfiksuotos ir leido manyti, kad jos siejamos su pusiauju pučiančių vėjų krypties pasikeitimu — daugiau nei devynių tūkstančių kilometrų atstumu nuo stebėjimo vietos. Tai visiškai patvirtino palyginimas su NASA MERRA-2 meteorologinių ir atmosferos stebėjimo sistemos laikotarpių nuo 1999 iki 2019 metų duomenimis.
Jau seniai žinoma, kad išsiplėtus poliarinio sūkurio zonai, vidutinėse platumose oras atvės. Tačiau tai, kad pagrindinė priežastis yra stratosferos vėjų krypties pokytis tropikuose, nustebino.
Mokslininkai tikisi, kad jų nustatyti modeliai lems tikslesnius klimato ir atmosferos cirkuliacijos modelius prognozuojant orus. Tuo tarpu jie yra susirūpinę dėl pastaraisiais dešimtmečiais didėjančio antropogeninių veiksnių poveikio.
Prieš ketverius metus pastebėtas FTC cikliškumo pažeidimas. 2016 metų vasario mėn. staiga nutrūko perėjimas prie rytų vėjų. Viena iš galimų priežasčių yra klimato atšilimas.
Nerimą keliantis signalas
Dar didesnį nerimą kelia vis dažnesni ekstremalių orų reiškiniai, dažnai susiję ir su bangų anomalijomis atmosferoje. Visų pirma, mokslininkai atkreipia dėmesį į beveik pusiau stacionarių atmosferos Rossbio bangų atsiradimą Šiaurės pusrutulyje.
Rossbio bangos yra milžiniški posūkiai dideliame aukštyje, stipriai veikiantys orą. Jei jie pereina į beveik statišką būseną, ciklonų ir anticiklonų kaita sustoja. Todėl vienose vietose savaitėmis lyja lietus, kyla potvyniai, o kitur — anomalus karštis, kaip šiais metais Arktyje.
Karščio bangos ir sausros, vasarą kelis kartus užklupusios Centrinę ir Šiaurės Ameriką, Centrinę ir Rytų Europą, Kaspijos jūros regioną ir Rytų Aziją, trunkančios vieną ar dvi savaites, daro didelę žalą žemės ūkiui. Keletą metų iš eilės derlius čia mažėjo, o tai apsunkina socialinę situaciją.
Taigi, Žemės "muzika" vis dažniau skamba ne kaip švelni melodija, o nerimą keliantis pavojaus varpas.
