Mevcut Güneybatı Kuzey Amerika mega kuraklığı Dünya’nın üst atmosferini nasıl etkiliyor?

Yirmi yıllık verilere dayanan yeni araştırma, Güneybatı Kuzey Amerika (SWNA) mega kuraklığının 2000 yılında başlamasından sonraki on yıl içinde Dünya’nın üst atmosferindeki yerçekimi dalgası aktivitesinde %30’luk bir değişikliğe neden olduğunu gösteriyor.

30 yılı aşkın bir süre önce, UIUC Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Bölümü’nden Chester Gardner ve Colorado Eyalet Üniversitesi Fizik Bölümü’nden Chiao-Yao She, Dünya’nın orta atmosferini incelemek için bir araya geldi. Gardner ve She, sodyum rezonans lazer radarı (lidar) kullanarak, Dünya’nın üst atmosferindeki sıcaklık profillerini ölçmek için önemli ve yeni bir teknik geliştirdiler ve gösterdiler.

Daha sonra, 20 yıllık bir süre boyunca iki yerde (Albuquerque, New Mexico ve Ft. Collins, Colorado) üst atmosfer yerçekimi dalgalarındaki değişiklikleri gözlemleyebildiler. Kuraklığın başlamasından sonra dalgaların nasıl değiştiğini açıklayan sonuçları şimdi yayınlandı. Jeofizik Araştırma Mektupları.

1994 yılında, Gardner liderliğindeki bir ekip, Kirtland Hava Kuvvetleri Üssü’ndeki Albuquerque, NM’nin dışındaki Starfire Optical Range’deki büyük bir teleskopa bir lidar sistemi kurdu. Lidar sistemi, 2000’in sonlarına kadar hedef tür olarak atomik sodyum kullanarak üst atmosferdeki sıcaklığı ve rüzgarları ölçtü.

Dünya atmosferinde buharlaşan kozmik toz parçacıkları bu atomik sodyumun kaynağıdır. Bir lazer ışını kullanılarak, atomik sodyum uyarılarak parlamasına neden olabilir. Yerdeki bir teleskop, sodyum flüoresansının geri saçılan ışığını toplar ve bilgisayarlar bu bilgiyi sodyum yoğunluğu, sıcaklık ve radyal rüzgar hızı profillerini türetmek için işler. CSU’daki ekibi Ft’de benzer gözlemler yaptı. Collins, CO, sonunda 1990’dan 2010’a kadar 20 yılı kapsayan kapsamlı bir veri kümesi derledi.

Büyük kuraklık sırasında dalga aktivitesi değişikliklerinin keşfi, diğer araştırmaların şanslı bir yan ürünüydü. Araştırmacılar, alt atmosferde üretilen dalgalar nedeniyle üst atmosferde sıcaklık ve rüzgarların nasıl dalgalandığını inceliyorlardı ve kuraklığın başlamasından sonra yerçekimi dalgası aktivitesinde önemli değişiklikler bulduklarında şaşırdılar.

Gardner, “Bir kuraklığın Dünya’nın üst atmosferini nasıl etkileyebileceğine dair fikir verecek gözlemler yapmayı hiç beklemiyorduk” diyor.

Albuquerque’den Gardner’ın verilerine ve Ft’den She’nin verilerine bir göz attıktan sonra. Collins’e göre, kuraklık başladıktan sonra dalga aktivitesinde önemli bir azalma (~%30) buldular. Yerçekimi dalgası aktivitesindeki değişiklikler, mega kuraklık sırasında troposferik fırtınalar tarafından azaltılan dalga üretimi ve Batı ve Orta Batı Amerika Birleşik Devletleri’ndeki yağış olaylarının değişen coğrafi dağılımı ile ilgili olabilir. Basitçe söylemek gerekirse, daha az yağış, daha az fırtına anlamına gelir, bu nedenle fırtınalar tarafından daha az dalga üretilir.

Mega kuraklık nedir?

Bir mega kuraklık, yirmi yıl veya daha uzun süren uzun süreli bir kuraklık dönemidir. Güneybatı Kuzey Amerika mega kuraklığı 2000 yılında başladı ve 22 yıl sonra hala devam ediyor ve görünürde sonu yok.

Gardner ve She, SWNA mega kuraklığının yalnızca süresi nedeniyle değil, aynı zamanda etkilenen coğrafi bölgenin boyutu nedeniyle de önemli olduğunu söylüyorlar; Wyoming, Colorado ve New Mexico’nun doğu sınırları.

Bu özel mega kuraklığın, MS 800’den bu yana bölgedeki en kurak 22 yıllık dönem olduğuna inanılıyor. Dünya atmosferinin insan kaynaklı ısınmasına neden olabileceği iddia edildi. %40’tan fazla katkıda bulundu mega kuraklığın ciddiyeti.

Yerçekimi dalgaları (yerçekimi dalgaları değil)

yerçekimi dalgaları– ile karıştırılmamalıdır yerçekimi dalgaları karadelikler gibi kozmolojik fenomenlerle ilişkili — yerçekimi veya kaldırma kuvveti dengeyi yeniden sağlamaya çalıştığında iki ortam arasındaki arayüzde meydana gelir. Gardner, bu etkinin bir su birikintisine taş atmak gibi olduğunu açıklıyor. Taş, suyu aşağı doğru iterek göletin yüzeyinin yerini değiştirir; kaldırma kuvveti, daha sonra salınan ve dışa doğru yayılan bir dalga halkası oluşturan suyu eski haline getirir. Bunlar yerçekimi dalgalarıdır.

Alt atmosferde dalgaların üretilmesinin bir yolu, salınımla sonuçlanan dikey harekete neden olarak yerçekimi dalgalarını tetikleyen fırtına konveksiyonudur. Dalgalar ayrıca, havayı yukarı doğru kaydıran dağlar gibi topografik özelliklerin üzerinden akan hava tarafından da üretilebilir.

Havuzdaki dalgalar sadece hava-su arayüzü boyunca yayılırken, atmosferdeki yerçekimi dalgaları her yöne yayılır. Bu tür dalgalar, üst atmosferin küresel dolaşımını yönlendirir ve uzay havası ve uydu yörüngeleri üzerinde bir etkiye sahip olabilir.

Etkileyici sonuçlar

Gardner ve She, bu çalışmanın önemli olduğunu çünkü alt atmosferdeki bölgesel değişikliklerin üst atmosferi de etkileyebileceğini gösterdiğini söylüyor. Üst atmosferde bölgesel bir iklim etkisinin ilk kez gözlemlendiğine inanıyorlar.

Sonuçlar, lidar tarafından gözlemlenen küçük ölçekli dalgaları çözebilen yeni nesil bölgesel yüksek çözünürlüklü atmosferik bilgisayar modellerini test etmek ve doğrulamak için kullanılabilir.

Gardner, “Mevcut atmosferik modeller dalgaları göremiyor çünkü çözünürlük, en hızlı bilgisayar modellerinde bile bu dalgaların ölçeğini görmek için yeterli değil. Şimdi bilim adamları çok yüksek çözünürlükte bölgesel modeller geliştiriyorlar, böylece modeller daha büyük ölçekli dalgaları görebilir. Gözlemlerimiz, bu modellerin doğruluğunu test etmek ve doğrulamak için kullanılabilir.”