ارزیابی اثر بسته‌موج‌های کژفشار اقیانوس اطلس شمالی بر مسیر توفان دریای مدیترانه در زمستان 2012-2011

نوع مقاله: مقاله تحقیقی‌ (پژوهشی‌)

نویسندگان

1 مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران

2 گروه مهندسی آب، دانشگاه شهرکرد

چکیده

وضعیت جوی منطقه مدیترانه و ارتباط آن با نواحی مجاور از این نظر که مدیترانه در زمستان نیمکره شمالی دارای فعالیت جوی زیاد است، مورد پژوهش گسترده قرار داشته و به‌ویژه بر روی تأثیرپذیری این منطقه از مسیر توفان اطلس شمالی و برهمکنش بین این دو مسیر توفان تأکید شده است. در این پژوهش با توجه به دو الگوی معرفی شده در کار احمدی و همکاران در سال 2014 به شناسایی و درک بهتر سازوکار برهمکنش بسته‌موج‌ها در انتقال از اطلس شمالی به دریای مدیترانه در زمستان گسترده 2012-2011 با استفاده از روش‌های نمودار هافمولر، تعیین پوش‌موج، فعالیت موج و دیدگاه انرژی پرداخته شده است. در این دوره، پنج بسته‌موج از طریق نمودارهای هافمولر شناسایی و با مطالعه به روش‌های فوق نتیجه گرفته شد که از پنج مورد، در دو مورد نمودارهای پوش‌موج و فعالیت موج حاکی از آن است که بسته‌موج هنگام رسیدن به اروپا در پادجریان‌سوی مسیر توفان مدیترانه به عرض‌های پایین‌تر و به سمت شاخه جنوبی اشاره شده در کار لی در سال 2000 و مسیر اول کار هاسکینز و هاجز در سال 2002، نفوذ کرده که منطبق با الگوی معرفی شده اول است. در دو مورد دیگر، بسته‌موج از قسمت شمالی اروپا عبور کرده و در امتداد مسیر دوم کار هاسکینز و هاجز در سال 2002، جریان‌سوتر از دو مورد قبل به سمت شاخه جنوبی و مسیر اول منتشر می‌شود که منطبق با الگوی دوم معرفی شده است. در یک مورد دیگر، عملکرد بسته‌موج حالتی مخلوط از دو الگوی فوق دارد. به‌عبارتی، برای 5 موردی که در زمستان گسترده 2012-2011 تعیین شده است، نتایج نشان می‌دهد که سازوکار 4 مورد مطابق دسته‌بندی معرفی شده است و می‌تواند از نظر آماری در تبیین این الگوهای رفتاری نتیجه قابل توجهی باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Assessing the impact of the North Atlantic baroclinic wave packets on the Mediterranean storm track in the extended winterof 2011–2012

نویسندگان [English]

  • Saman Mortezapoor 1
  • Farhang Ahmadi-Givi 1
  • Alireza Mohebalhojeh 1
  • Mohammadali Nasr-Esfahany 2
چکیده [English]

With regard to the importance of the Mediterranean region as a highly active region in the Northern Hemisphere winter, many studies have been devoted to the weather and climate of this region in general and the impact it receives from the North Atlantic storm track in particular. In 2014, Ahmadi-Givi et al. studied the interaction between the North Atlantic and Mediterranean storm tracks in winter 2005–2004 from the perspective of Rossby-wave propagation and introduced two different kinds of interaction which are referred to as the first and second kind of interaction in what follows. In this paper, based on the latter two kinds of interaction, we aim to identify and better understand the mechanisms of the impact of the North Atlantic storm track by investigating the way Rossby wave-packets are transferred to the Mediterranean region in the extended winter of 2012–2011. To this end, the Hovmoller diagrams, the wave envelope detection, wave activity diagnostics and the energetics are employed. For this extended winter, in total, five marked cases of wave-packet propagation from the North Atlantic to the Mediterranean region are detected. Results show that these five cases can be put into three categories. In the first category, there are two cases in which the wave packets reach Europe, in the upstream of the Mediterranean storm track and penetrate to lower latitudes and the southern branch mentioned in the work by Lee in 2000 and the first track mentioned in the work by Hoskins and Hodges in 2002. Therefore, these cases behave in the same manner of the first kind of interaction. In the second category, there are two cases in which the wave packets pass through the northern part of Europe, then propagate southeastward and join the southern branch along the second track introduced by Hoskins and Hodges in 2002, farther downstream from the first category. Therefore, the cases of the second category behave in the same manner of the second kind of interaction. In the third category, there is only one case in which the wave packet enters the upstream of the Mediterranean storm track and the southern branch in the west of Mediterranean region. However, wave activity diagnostics show that most of the wave activity propagates eastward in the Northern Europe along the second track with little penetration to the lower latitudes. Having signatures of both the first and second kind of interaction, the third category thus exhibits a mixed behavior. Detailed diagnostics are presented for two cases, one from each of the first and second categories. Overall, the fact that four of five cases are compatible with the two kinds of interaction adds to the credibility of this classification. It is also significant that on average, there is monthly one case of wave-packet propagation from the North Atlantic to the Mediterranean region. Finally, it is hoped that this work can be applied to the long-term data sets available, like that of NCEP/NCAR, in order to determine the statistical behavior of the wave packets and the interaction of the two storm tracks.

کلیدواژه‌ها [English]

  • wave activity
  • storm track
  • wave packet
  • baroclinic
  • barotropic
  • wave envelope
احمدی‌گیوی، ف.، محب‌الحجه، ع. ر. و یاوری. م.، 1384، مطالعة بسته‌موج‌های کژفشار در فوریة 2003، II: بررسی دینامیکی بسته‌موج‌ها از دیدگاه انرژی: مجله فیزیک زمین و فضا، (2)31 ، 59-78.
محب‌الحجه، ع. ر.، احمدی‌گیوی، ف. و یاوری. م.، 1384، مطالعة بسته‌موج‌های کژفشار در فوریة 2003، I: شناسایی بسته‌های‌موج به روش‌های مختلف و بررسی ویژگی‌های آنها: مجله فیزیک زمین و فضا، (2)31 ، 45-58.
نصراصفهانی، م. ع.، احمدی گیوی، ف. و محب الحجه، ع. ر.، 1389، بررسی انرژتیک ارتباط نوسان اطلس شمالی (NAO) و گردش بزرگ مقیاس وردسپهر در جنوب‌غرب آسیا: مجله فیزیک زمین و فضا، (3) 36 ، 131-149.
یاوری، م.، 1383، مطالعه بسته‌موج‌های کژفشار در فوریه 2003: پایان‌نامه کارشناسی ارشد هواشناسی، مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران.

Ahmadi-Givi, F., Nasr-Esfahany, M. and Mohebalhojeh, A. R., 2014, Interaction of the North Atlantic baroclinic wave packets and the Mediterranean storm track: Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 140.
Chang, E. K. M., 1993, Downstream development of baroclinic waves as inferred from regression analysis: J. Atmos. Sci., 50, 2038–2053.
Chang, E. K. M., 2000, Wave packets and life cycles of troughs in the upper troposphere: Examples from the Southern Hemisphere summer season of 1984/1985: Mon. Wea. Rev., 128, 25–50.
Chang, E. K. M., and Yu, D. B., 1999, Characteristics of wave packets in the upper troposphere. Part I: Northern Hemisphere winter: J. Atmos. Sci., 56, 1708–1728.
Charney, J. G., 1947, The dynamics of long waves in a baroclinic westerly current: J. Meteor., 4, 135–162.
Eady, E. T., 1949, Long waves and cyclone waves: Tellus, 1, 33–52.
Esler, J. G., and Haynes, P. H., 1999, Baroclinic wave breaking and the internal variability of the tropospheric circulation: J. Atmos. Sci., 56, 4014–4031.
Hakim, G. J., 2003, Developing wave packets in the North Pacific storm track: Mon. Wea. Rev., 131, 2824–2837.
Hoskins, B. J., and Hodges, K. I., 2002, New perspectives on the Northern Hemisphere winter storm tracks: J. Atmos. Sci., 59, 1041–1061.
Lee, S., 2000, Barotropic effects on atmospheric storm tracks: J. Atmos. Sci., 57, 1420–1435.
Lee, S., and Held, M., 1993, Baroclinic wave packets in models and observations: J. Atmos. Sci., 50, 1413–1428.
Orlanski, I., and Chang, E. K. M., 1993, Ageostrophic geopotential fluxes in downstream and upstream development of baroclinic waves: J. Atmos. Sci., 50, 212–225.
Plumb, R. A., 1983, A new look at the energy cycle: J. Atmos. Sci., 40, 1669–1688.
Simmons, A. J., and Hoskins, B. J., 1979, The downstream and upstream development of unstable baroclinic waves: J. Atmos. Sci., 37, 1239–1254.
Swanson, K. L., and Pierrehumbert, R. T., 1994, Nonlinear wave packet evolution on a baroclinically unstable jet: J. Atmos. Sci., 51, 384–394.
Thorncroft, C. D., Hoskins, B. J., and McIntyre, M. E., 1993, Two paradigms of baroclinic wave life-cycle behavior: Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 119, 17–55.
Zimin, A. V., Szunyogh, I., Patil, D. J., Hunt, B. R., and Ott, E., 2003, Extracting envelope of Rossby wave packets: Mon. Wea. Rev., 131, 1011–1017.
Swanson, K. L., and Pierrehumbert, R. T., 1994, Nonlinear wave packet evolution on a baroclinically unstable jet: J. Atmos. Sci., 51, 384–394.
Thorncroft, C. D., Hoskins, B. J., and McIntyre, M. E., 1993, Two paradigms of baroclinic wave life-cycle behavior: Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 119, 17–55.
Zimin, A. V., Szunyogh, I., Patil, D. J., Hunt, B. R., and Ott, E., 2003, Extracting envelope of Rossby wave packets: Mon. Wea. Rev., 131, 1011–1017.