ループ電流

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ループ電流のマップ

フロリダ海流の親であるループ海流は、キューバユカタン半島の間を北に流れ、メキシコ湾に北上し、東と南にループしてから、フロリダ海流を通って東に出て合流する暖かい海流です。ストリームループ流は、北大西洋環流の西岸境界流の延長です。[1]メキシコ湾東部で支配的な循環機能として機能するループ電流は、23〜27個のスベルドラップを輸送します[2]。そして1.5から1.8メートル/秒の最大流速に達します。[3]

関連する機能は、 3〜17か月ごとにややランダムに、ループ電流から分離する「」または「ループ電流リング」を備えた温水の領域です。[4] 1.8〜2メートル/秒で旋回するこれらのリングは、2〜5キロメートル/日の速度で西に漂流し、テキサスまたはメキシコの海岸にぶつかるまでの寿命は最大1年です。[5] これらの乱気流は暖かいカリブ海の水で構成されており、周囲の湾岸共通水域から大衆を隔離する物理的特性を持っています。リングの直径は200〜400キロメートルで、深さは1000メートルまで伸びます。[6]

熱帯低気圧への影響

1970年頃、ループ電流は、夏の間、ループ機能がさらに北に伸びる年周期を示したと考えられていました。しかし、過去数十年にわたるさらなる研究は、北への拡大(および乱気流の放出)は重要な年周期を持たないが、南北および東西方向に相互に変動することを示しています。年間ベース。[7]

ループ電流とその渦は、海面水位を測定することで検出できます。2005年9月21日の渦とループの両方の海面水位は周囲の水よりも最大60cm(24インチ)高く、その下に暖かい水の深い領域があることを示しています。[8]その日、ハリケーンリタはループ流を通過し、温水の助けを借りてカテゴリー5の嵐に激化した。

メキシコ湾では、温水の最も深い領域がループ電流に関連付けられています。ループ電流から分離した電流のリングは、一般にループ電流渦と呼ばれます。ループカレントとそれに関連する乱気流の温水は、ハリケーンにより多くのエネルギーを提供し、ハリケーンを強めることができます。

ハリケーンがメキシコ湾の暖かい地域を通過すると、海の熱を嵐のエネルギーに変換します。このエネルギーが海から除去されると、ハリケーンの進路に沿って冷たい水の航跡を検出できます。これは、さまざまな方法で海洋混合層から熱が奪われるためです。たとえば、顕熱と潜熱は、大気と海の境界を越えて熱帯低気圧に直接失われます。また、風によって引き起こされる混合層の流れの水平方向の発散は、より冷たい水温躍層の水の湧昇をもたらします。最後に、風の攪拌によって引き起こされるより冷たい水温躍層の水の乱流の巻き込みも、地表水の冷却をもたらします。[9]これらが、海面水温よりもハリケーンの深化において海洋混合層の深さが重要である理由です。暖かい地表水の薄いベニヤは、より大きな混合層とより深い水温躍層を持つ水よりもハリケーンによって引き起こされる冷却の影響を受けやすくなります。さらに、モデルは、26°Cの等温線が100メートルを超える暖かい海洋の特徴よりも、サイクロンが最大ポテンシャル強度の大部分に到達する可能性が高いことを示唆しています。[10] [11]

ループ電流を含む深層温水がハリケーンを強めることができる例は、他の条件も良好な場合、 1969年8月にミシシッピ湾岸に上陸したハリケーンカミーユです。カミーユは深層温水で形成されました。カリブ海のそれはそれが1日でカテゴリー3のハリケーンに急速に激化することを可能にしました。それはキューバの西端を一周し、その経路はそれをループ海流の真上、海岸に向かってずっと北に向かって進み、その間に急速な激化が起こった続けた。カミーユはカテゴリー5のハリケーンになり、強さはめったに見られず、上陸するまで維持された非常に強い風(190 mph(310 km / h)の持続風が目の右側の非常に小さな領域で発生したと推定されました) 。

1980年、ハリケーンアレンは、ループカレント上を移動しながら、カテゴリ5のハリケーンに強まりましたが、テキサスに上陸する前に弱まりました。

ハリケーンIvanは、2004年にループカレントに2回乗りました。

2005年、ハリケーンカトリーナハリケーンリタはどちらも、ループカレントの暖かい海域を通過したときに強度が大幅に増加しました。2005年のハリケーンウィルマは、カテゴリ2のハリケーンとしてフロリダに上陸すると予想されていましたが、ループカレントの南東部に遭遇した後、代わりにカテゴリ3としてフロリダの海岸に到達しました。[12]

カトリーナほど悪名高いわけではありませんが、ハリケーンオパールは、暖かいコアリングの深化能力を最も明確に示しています。ユカタン半島を渡った後、オパールはメキシコ湾に再び入り、ループカレントによって流された乱気流を通過しました。14時間以内に、海面気圧は965から916ヘクトパスカルに低下し、地表風は35から60メートル/秒に増加し、嵐は半径40キロメートルから25キロメートルに凝縮しました。嵐の前は、20°Cの等温線は175〜200メートルの深さにありましたが、嵐が過ぎた後、50メートル浅く発見されました。このハリケーンによって引き起こされた混合層の冷却の大部分は湧昇に起因していました(エクマンの発散のために)さらに2000から3000ワット/平方メートルが嵐のコアの空気-水界面での熱流束によって失われると推定されました。さらに、ブイから得られた海面水温の測定値は、オパールが湾岸共通水域を通過するときに2°から3°C下がる温度を記録しましたが、嵐が暖かいコア渦に関連するより大きな海洋混合層に遭遇したため、わずか0.5°から1°Cでした。[13]

2008年、ハリケーングスタフはループ電流を通過しましたが、電流の温度(当時は華氏80度の高さのみ)と切り詰められたサイズ(キューバからルイジアナまでの途中までしか伸びておらず、その先端とルイジアナ海岸)嵐は、現在を通過するにつれて強さを増すのではなく、カテゴリー3のハリケーンのままでした。[14] [15]

2021年8月、ハリケーンIdaはループ電流を超えて移動し、カテゴリ2からカテゴリ4のハリケーンに一晩で急速に強まりました。[16] [17]

プロセス

ハリケーンの強まりと弱まりは、大気と海洋の間の広範な熱力学的相互作用の産物です。一般的に言って、ハリケーンの強さの進化は3つの要因によって決定されます。第一に、熱帯低気圧の初期強度が支配的な要因であり、その強度は嵐の生涯を通じて反映されます。第二に、強い水平風が内部循環を分散させ、嵐の中でエネルギーが垂直に積み重なるのを防ぐので、サイクロンが移動する大気の熱力学的状態は、サイクロンの強化能力に影響を与えます。ハリケーンの強度に影響を与える3番目の要素は、海水の上層と嵐のコアとの間の熱交換です。[18] このため、ハリケーン研究の主な焦点は、嵐の前の海面水温でした。しかし、最近の研究では、ハリケーンの深化において、海の混合層の深さよりも表面温度の重要性が低いことが明らかになっています。実際、ハリケーンの海面気圧は、海面水温よりも26°Cの等温線の深さ(および海洋の熱量)とより密接に相関していることが示されています。[19] ループ電流または暖かいコア渦を通過する嵐は、よりぬるま湯にアクセスできるため、加熱された分子のエネルギー含有量が高くなります。

ハリケーンリタがループカレントを離れて冷たい水を通過すると、強度は低下しましたが、この弱体化の主な要因は、その時点で発生した眼壁交換サイクル(ERC)でした。ERCと他の大気要因が、リタがその後渦渦を通過するときに再強化しなかった理由です。

また、注目すべきは、熱帯低気圧、熱帯暴風、ハリケーンは、水の温度から強さを増しますが、それによって操縦されることはありません。それらは大気によって操縦され、ハリケーンの操縦に関係する大気レベルは、強度によって異なります(つまり、ハリケーンの最小圧力に関連します)。

海面と海水温

海面は、衛星からのレーダーを使用して正確に測定するのは比較的簡単です。地表下の海温はそれほど広く測定するのは簡単ではありませんが、より暖かい水が膨張し、したがって(水深などの他のすべての要因が等しい)、垂直の水柱がわずかに高くなるため、海面から推測できます。暖めた。したがって、海面は深海温度の代用としてよく使用されます。

NOAA国立データブイセンターは、メキシコ湾に多数のデータブイを維持しており、そのうちのいくつかは海面下1メートルの海水温を測定しています。

生物学

ループ電流とループ電流の乱気流は、メキシコ湾内の生物群集に影響を与えます。ただし、一般的に、これらのコミュニティに影響を与えるのは、ウォームコアのループ電流ではなく、渦自体です。代わりに、湾内の生物群集に影響を与えるのは、ループ電流とループ電流渦の境界の周りに形成される前線渦として知られる小さな寒冷低気圧の特徴です。

ループ電流正面渦は、ループ電流の境界上またはその近くに形成される寒冷低気圧の反時計回りに回転する(サイクロン)渦です。LCFEの範囲は、直径約80kmから120kmです。[20] これらの冷たい特徴は、ループ電流から放出されるウォームコアの乱気流よりも小さい。

複数の研究により、メキシコ湾のさまざまな特徴の内側と外側の生物群集の違いが示されています。動物プランクトンとマイクロネクトンのより高い地位の資源は、ループ電流とループ電流の乱気流の両方よりも寒冷低気圧の特徴で発見されました。[21]しかしながら、湧昇とウォームコアの乱気流の領域の間で、プランクトンのエビのような海洋甲殻類であるオキアミの存在量に差は見られなかった[22]が、2004年にはクラゲノミ類の存在量はループ電流渦内でより低いことがわかった。外とは対照的に。[23]同時に、栄養素(硝酸塩)レベルはウォームコア乱気流内で100メートルを超えると低く、硝酸塩レベルは寒冷地内で高いことがわかりました。[24] [25] クロロフィル、一次生産、および動物プランクトンバイオマスの低水準の資源は、LCEで低いことがわかった。[26]

多くの浮遊性種が生き残るために硝酸塩と他の栄養素を必要とするので、低いクロロフィル濃度と一次生産はおそらく低い栄養素レベルの結果です。同様に、低い一次生産は、従属栄養(光合成ではなく生物を食べる)種の存在量がループ電流およびループ電流渦内で低い原因の1つである可能性があります。あるいは、温度が両方のコミュニティの存在量の少なさの役割を果たす可能性があります。タイセイヨウクロマグロは、メキシコ湾のループ電流やループ電流渦などのウォームコア機能に関連する高温を回避する行動パターンを開発しました。[27] また、プランクトン種が同様にこれらの特徴の高温を回避する可能性もあります。

も参照してください

参考文献

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外部リンク

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