La Circolazione Equatoriale ed ENSO

1. La Circolazione Equatorialeed ENSO 4 Marzo 2008

2. Figura 14.1 in Stewart. Riscaldamento medio dovuto alla pioggia, all’assorbimento solare ed alla radiazione infrarossa tra 700 e 50 mb nell’atmosfera durante Dicembre, Gennaio e Febbraio calcolato dai dati ECMWF per 1983-1989. Molto del calore e’ dovuto al rilascio del calore latente da vapore acqueo a pioggia. Da Webster (1992).

3. Figura 14.2 in Stewart. La struttura termale media della parte superiore dell’Oceano lungo l’equatore nel Pacifico, dal nord della New Guinea all’Ecuador calcolata dai data in Levitus (1982).

4. Upwelling Costiero • upwelling – forzato dal trasporto di Eckman • produce la divergenza di Ekman lungo la costa

5. Equatorial Dynamics • Ricorda… l’upwelling e’ forzato dalla divergence lungo la costa • L’upwelling equatoriale e’ forzato dalla diverzenza di Ekman lungo l’equatore

6. I venti Alisei (trade winds)

7. A’ ME τ(x) Equator B’ B f=0 τ(x) ME A

8. Sea surface slopes up to the West B’ B pgf - La pendenza Est – Ovest del pycnocline - La corrente di superfice guidata dal vento e’ confinata dentro lo strato mescolato (mixed layer)

9. Figura 14.5 in Stewart. Sinistra: Schema della sezione est-ovest del termoclino e della topografia della superfice marina lungo l’equatore. Destra: Gradiente di pressione verso est nel Pacifico centrale causato dalla struttura della densita’ mostrata a sinistra.

10. Equator A A’ pgf pgf f<0 f=0 f>0 Il pycnoclino e’ sollevato all’Equatore, la forza del gradiente di pressione guida la sotto corrente equatoriale

11. Figure 14.3 in Stewart. Average currents at 10m calculated from the Modular Ocean Model driven by observed winds and mean heat fluxes from 1981 to 1994. The model, operated by the NOAA National Centers for Environmental Prediction, assimilates observed surface and subsurface temperatures. From Behringer, Ji, and Leetmaa (1998).

12. Figure 14.10 in Stewart. Left: Horizontal currents associated with equatorially trapped waves generated by a bell-shaped displacement of the thermocline. Right: Displacement of the thermocline due to the waves. The figures show that after 20 days, the initial disturbance has separated into an westward propagating Rossby wave (left) and an eastward propagating Kelvin wave (right). From Philander et al. (1984).

13. Figure 14.4 in Stewart. Cross section of the Equatorial Undercurrent in the Pacific calculated from Modular Ocean Model with assimilated surface data (See §14.5). The section an average from 160°E to 170°E from January 1965 to December 1999. Stippled areas are westward flowing. From Nevin S. Fuckar.

14. Descrizione del El Nino • Durante i due anni che precedono El Nino, gli alisei sono molto forti da sud-est • Questi venti intensificano il gyre subtropicale del sud Pacifico, rinforzando la corrente Equatoriale • Aumenta la pendenza del livello marino accumulando acqua nel Pacifico occidentale • Quando i venti si rilassano, l’acqua accumulata fluisce verso est, probabilmente come un’onda equatoriale di Kelvin (base del termoclino). • Questa onda porta ad un accumulazione di acqua calda al largo dell’Ecuador e del Peru’ ed ad una depressione del termoclino abitualmente poco profondo • El Nino e’ il risultato della risposta del Pacifico equatoriale alla forzante atmosferico degli alisei (trade winds)

15. τ(x) τ(x) z=0 surface 80 m pycnocline 300-400 m Eq. under current 180° El Niño Winds relax – pycnocline flattens out

16. equator Kelvin wave propagates eastward, depressing the pycnocline as it goes

17. pyc. depressed pyc. uplifted upwelling shuts off 2-3 months – hits the coast of South America, part of it reflects as a RossbyWave, part moves poleward as a coastal Kelvin wave

18. CKW California Current Rossby Wave Rossby Wave Humbolt Current Coastal Kelvin Waves (CKW) go all the way to Canada and Chile, altering Eastern Boundary Currents and shutting down upwelling

19. Onda interna di Kelvin

26. Figura 14.6 in Stewart. Coefficienti di Correlazione della media annuale al livello del mare con la pressione a Darwin. ---- Coefficiente < - 0.4. Da Trenberth e Shea (1987).

27. Figura 14.7 in Stewart. Indice Normalizzato delle Oscillationi del Sud dal 1951 al 1999. L’indice normalizzato e’ l’anomalia della pressione al livello del mare di Tahiti divisa la sua deviazione standard meno l’anomalia della pressione al livello del mare di Darwin divisa per la sua deviazione standard quindi la differenza e’ divisa per la deviazione standard delle differenze. Le medie sono calcolate dal 1951 al 1980. I valori mensili dell’indice sono stati smussati con una media mobile di 5 mesi. Gli eventi del El Niño piu’ forti sono nel 1957–58, 1965–66, 1972–73, 1982–83 e 1997–98. I dati provengono dal NOAA.

28. Figura 14.8 in Stewart. Anomalie della temperatura superficiale (in °C) durante un evento tipico del El Niño ottenuto mediando i dati degli El Niño tra il 1950 ed il 1973. I mesi sono dopo l’inizio dell’evento. Da Rasmusson e Carpenter (1982).

29. Figura 14.11 in Stewart. Schema delle regioni che ricevono un aumento di pioggia (linee tratteggiate) o siccita’ (linne solide) durante un evento del El Niño. (0) indica che la pioggia rain cambia durante l’anno in cui El Niño comincia, (+) indica che la pioggia cambia durante l’anno successivo al El Niño. Da Ropelewski e Halpert (1987).

30. Figure 14.12 in Stewart. Changing patterns of convection in the equatorial Pacific during an El Niño, set up a pattern of pressure anomalies in the atmosphere (solid lines) which influence the extratropical atmosphere. From Rasmusson and Wallace (1983).

31. Figure 14.13 in Stewart. Correlation of yearly averaged rainfall averaged over all Texas each year plotted as a function of the Southern Oscillation Index averaged for the year. From Stewart (1994).

33. Figura 14.14 in Stewart. Tropical Atmosphere Ocean: rete TAO di boe ormeggiate, gestite dal NOAA Pacific Marine Environmental Laboratory con l’aiuto di Giappone, Korea, Taiwan, e Francia. Figura dal NOAA Pacific Marine Environmental Laboratory.

34. Tropical Atmosphere Ocean • 1976 lancio della prima boa • Nuovi mooring • Nuovi strumenti equipaggiano i mooring • 1994 totale di 70 mooring profondi • USA, Giappone, Korea, Taiwan e Francia • Pacific Marine Enviromental Lab a Seattle • Ogni mooring e’ sostituito dopo un anno • Ai dati in tempo reale dei mooring si aggiunge: • Satelliti altimetrici Jason ed ERS-2 • Mareografi sulle isole • Satellite apposito per la pioggia

35. Modelli Previsionali • Atmosferici, Oceanici ed accoppiati • Modelli lavorano bene per pochi anni, poi falliscono • Sostituiti da nuovi modelli, ed il ciclo continua • Le previsioni dell’evento hanno una accuratezza di 3-6 mesi, solo dopo che El Nino e’ cominciato !?