اقلیم‌شناختی مسیرهای توفان فراحاره‌ای نیمکره شمالی و مناطق اصلی ورودی آنها به شمالگان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، موسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 عضو هیات علمی مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران

3 مؤسسه ژئوفیزیک

چکیده

در این مقاله، اقلیم‌شناختی مسیرهای توفان فراحاره‌ایِ نیمکره شمالی و ورودی‌های اصلی توفان‌ها‌ به شمالگان و اثرات احتمالی آن‌ها بر کاهش محلی یخ دریای شمالگان در چهار فصل بررسی شده است. شناسایی مسیرهای توفان با به‌کارگیری روش ردیابی بر تاوایی نسبی و مؤلفه نصف‌النهاری مثبت باد در تراز 850 هکتوپاسکالی از داده‌های ERA5 برای دوره 1979 تا 2023 انجام شده است. از نظر فصلی، مسیرهای توفان در زمستان قوی‌تر و در تابستان ضعیف‌تر هستند. علاوه بر غرب اقیانوس اطلس و آرامِ شمالی به‌عنوان مناطق اصلی زایش توفان‌های اقیانوسی، مرکز اقیانوس آرام شمالی به‌عنوان منطقه ثانویه زایش توفان‌های اقیانوسی به‌ویژه در زمستان محسوب می‌شود و بیشتر توفان‌ها در غرب آمریکای شمالی و غرب گرینلند به بیشینه زدایش می‌رسند. برخی از توفان‌های شکل گرفته در شرق فلات تبت، تا ساحل شرقی آسیا و برخی دیگر تا دریای برینگ نفوذ می‌کنند. کشیدگی محسوس مسیر توفان اطلس از غرب اقیانوس اطلس به سمت شمالگان از طریق دریای گرینلند و دریای نروژ و وجود مقادیر بزرگ زدایش توفان‌ها در این دو دریا، نشان‌دهنده نفوذ توفان - رانده هوای گرم و مرطوب از اقیانوس اطلس به شمالگان است. همچنین چگالی زدایش توفان‌ها در دریای برینگ با ردیابی مؤلفه نصف‌النهاری مثبت باد، افزایش محسوسی می‌یابد که به معنای آن است که توفان‌های نفود کرده تا دریای/تنگه برینگ سبب ورود گرما و رطوبت اقیانوس آرام شمالی به شمالگان می‌شوند. این نفوذ توفان - رانده هوای گرم و مرطوب منجر به کاهش محلی یخ دریا یا کاهش سرعت تولید یخ دریایی به‌ویژه در فصل زمستان می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Climatology of the Northern Hemisphere extratropical storm tracks and their entering pathways into the Arctic

نویسندگان [English]

  • Morteza Mousavizadeh 1
  • Farhang Ahmadi-Givi 2
  • Omid Alizadeh-Choobari 3
1 PhD student, Institute of Geophysics, University of Tehran, Tehran, Iran
2 Associate Professor, Department of Space Physics, Institute of Geophysics, University of Tehran
3 Institute of Geophysics
چکیده [English]

The aim of this research is to analyze the climatology of the Northern Hemisphere extratropical storm tracks in different seasons using the ERA5 data for the period 1979-2023. To do this, we applied the Lagrangian feature tracking method on the relative vorticity and the positive meridional wind at 850 hPa to identify storm tracks. A positive V wind extrema indicates the poleward advection of warm air in the east of a cyclone center, while a negative value points out an equatorward advection of cold air in the west of a cyclone center. Therefore, tracking the positive V wind extrema can be applied to identify the storm-driven intrusion of warm air into the Arctic, which can accelerate the Arctic sea-ice melting. It should be noted that in identification and analysis of storm tracks based on the feature tracking method, it is important to choose an appropriate meteorological field. For instance, if we apply mean sea level pressure (MSLP) to track storm tracks, the western parts of the Mediterranean storm track can be detected, while it is not possible to detect the eastern parts. Also, tracking the positive V wind extrema is more usefule, compared to tracking ξ850 and MSLP fields, to investigate the impact of extratropical storm tracks on the Arctic sea ice, because this field is associated with the poleward advection of warm air. In this study, in addition to the track density and mean intensity of storms, we investigated the genesis and lysis densities. Also, we discussed the main entering pathways of extratropical storms into the Arctic.

Our results show that storm tracks are the strongest in winter and the weakest in summer. The west of the North Atlantic and North Pacific oceans are active oceanic basins for the genesis of storms. The center of the North Pacific is a secondary genesis region for oceanic storms, particularly in winter. There is a maximum of the genesis density in the east of the Rocky Mountains and the Tibetan Plateau. In the former case, most storms reach a lysis maxima on the west coast of North America and west of Greenland. In the latter case, some storms reach a lysis maxima on the east coast of Asia and some of them enter the North Pacific and penetrate into the Bering Sea. In some regions, storm tracks are connected with each other. For example, the Atlantic storm track can feed the storm track in North Russia, while the storm track in North Russia can feed the Northeast Asian storm track. We identified noticeable stretching of the Atlantic storm track from the west of the North Atlantic to the Arctic, through the Greenland and Norwegian seas, which indicates the storm-driven intrusion of warm and moist air from the North Atlantic into the Arctic. The tracking of the positive V wind extrema also indicates that the lysis density in the Bering Sea significantly increases. Hence, storms that penetrate as far as the Bering Sea/Strait can bring heat and moisture from the North Pacific into the Arctic. This storm-driven intrusion of warm and moist air can cause a local melting of sea ice in the Arctic or slow down the sea-ice production, especially in winter.

کلیدواژه‌ها [English]

  • extratropical storm tracks
  • feature tracking method
  • North Pacific storm track
  • North Atlantic storm track
  • Arctic