-
توجه: در صورتی که از کاربران قدیمی ایران انجمن هستید و امکان ورود به سایت را ندارید، میتوانید با آیدی altin_admin@ در تلگرام تماس حاصل نمایید.
مباحث عمومی هواشناسی
- شروع کننده موضوع Amir Mohsen
- تاریخ شروع
- وضعیت
بولتن پيش بينـي وضـع هـواي استان تاریخ: 04 /10 /1392 مرکز پیش بینی اداره کل هواشناسی خراسان رضوی
بررسي نقشه ها و تصاوير ماهواره های هواشناسي:نشان می دهد طی امروز و فردا جریانات پایدار تراز میانی جو بر روی استان خراسان رضوی مستقر می باشد . اما از اواخر وقت روز پنجشنبه سامانه ناپایدار به استان خراسان رضوی نفوذ می کند که پیش بینی می شود از روز جمعه تا روز یکشنبه بارشهای پراکنده ای در برخی نقاط استان داشته باشیم . پدیده مهم دیگر در چند روز آینده مه ، غبار محلی و وزش باد می باشد که وزش باد در روز جمعه در برخی نقاط شرقی و جنوبی نسبتا شدید همراه با گرد و غبار خواهد بود . بر این اساس :
پیش بینی وضع هوای استان خراسان رضوی
| چهارشنبه 04/10/1392 | پنجشنبه 05/10/1392 | جمعه 06/10/1392 | |||
| نواحی شمالی | صاف تا قسمتی ابری و در برخی نقاط مه آلود با غبار صبحگاهی گاهی همراه با وزش باد | صاف تا قسمتی ابری ودر برخی نقاط مه آلود با غبار صبحگاهی گاهی همراه با وزش باد ، در بعدازظهر بتدریج افزایش ابر | نیمه ابری تا ابری گاهی همراه با وزش باد و در بعضی ساعات در برخی نقاط با بارش پراکنده برف و باران و مه آلود | ||
| نواحی مرکزی | صاف تا کمی ابری گاهی همراه با وزش باد و در برخی نقاط مه آلود با غبار محلی | صاف تا قسمتی ابری گاهی همراه با وزش باد و در برخی نقاط مه صبحگاهی و غبار محلی ، در بعدازظهر بتدریج افزایش ابر | نیمه ابری تا ابری و در نواحی شرقی گاهی همراه با وزش باد نسبتا شدید و در بعضی ساعات در برخی نقاط با احتمال بارش پراکنده برف و باران و مه آلود | ||
| نواحی جنوبی | صاف تا کمی ابری گاهی همراه با وزش و در برخی نقاط با غبار محلی | صاف تا کمی ابری گاهی همراه با وزش و در برخی نقاط با غبار محلی، در بعدازظهر بتدریج افزایش ابر | کمی تا نیمه ابری گاهی همراه با وزش باد نسبتا شدید و گرد و غبار | ||
| شهرستان مشهد | صاف تا کمی ابری گاهی همراه با وزش باد و غبارمحلی | صاف تا قسمتی ابری گاهی همراه با وزش باد و غبارمحلی ، در بعدازظهر افزایش ابر | قسمتی تا نیمه ابری گاهی همراه با وزش باد و غبار محلی ، بتدریج افزایش ابر با احتمال بارش پراکنده برف و باران و مه آلود | ||
| کمینه دما | بیشینه دما | کمینه دما | بیشینه دما | کمینه دما | بیشینه دما |
| 5- | 12 | 3- | 9 | 1- | 6 |
گزارش وضع هواي استان در 24 ساعت گذشته:در 24 ساعت گذشته شهرستان قوچان با حداقل دمای 10- درجه سانتیگراد سرد ترين و شهرستان سرخس با حداکثر دمای 10+ درجه سانتیگراد گرمترین شهرهای استان خراسان رضوی بوده اند. طی همین مدت حداقل و حداکثر دمای شهر مشهد بین 5- و 7 درجه سانتیگراد در نوسان بوده و از ایستگاههای هواشناسی استان بارندگی گزارش نشده است .پیش بین مسئول : ضیاء شهابی رئیس اداره پیش بینی: یحیی قاینی پور
درود دوستان
با اجازه همگی من تفسیر خودم رو در خصوص دو سیستم پیش رو در اینجا قرار میدم، معیار من برای مقایسه 60 و 132 ساعت آینده هست که در تراز های سطح زمین، 300 و 500 آماده کردم.
در ابتدا به سیستم اول که در 60 ساعت آینده می پردازم سپس در پست بعدی به سیستم هفته آینده:
این سیستم کم فشار با پرفشار سطح زمین همراه هست، فشار سطح زمین 1032 هکتو پاسکال خواهد بود، در این سیستم جت استریم در سمت چپ سیستم قرار گرفته، به تراز 300 میلی بار توجه بفرمائید:
ورتیسیتی در تراز 500 میلی بار:
و این هم فشار سطح زمین که نشان دهنده سیستم پرفشاری هست که در سطح زمین با این کمفشار همراهی میشه:
با توجه مواردی که در بالا به اونها اشاره شد و مقایسه ای که با مقاله امیرمحسن عزیز در این خصوص داشتم و در نظر گرفتن این که نیروی دریایی بارش بسیار کم و یا حتی عدم بارش رو برای این کات آف در نظر گرفته و با توجه به قرار گرفتن جت استریم در جنوب این سیستم که در فریمهای پست بعدی مشخص هست، به نظر بنده سیستمی که در اخر هفته با اون مواجه هستیم از این نوع می باشد:
به همین دلیل هست که نیروی دریایی برای این سیستم بجز بارشهای محدود روی آسیای میانه، برای شمال شرق کشور ما متاسفانه بارشی رو در نظر نگرفته.
آخرین ویرایش:
در این پست به سیستم کمفشاری که در هفته آینده وارد کشور میشه میپردازم، برای شروع به تراز 300 میلی بار می پردازیم، در این سیستم، جت استریم در 132 ساعت آینده در جنوب مرکز کمفشار قرار خواهد گرفت، ضمنا در این تصویر تداخل کامل جت استریم سیستم قبلی با جریانات نصف النهاری قابل مشاهده است:
در تراز 500 میلی بار
و وجود کمفشار سطح زمین که برعکس سیستم قبلی باعث تقویت سیستم و تزریق رطوبتی مناسب خواهد شد با فشار 1016 هکتو پاسکال:
در شرق ایران میتونید مرکز پرفشار همراه با سیستم قدیمی رو ببینید که با افزایش فشار به 1040 هکتوپاسکال رسیده و هوای بسیار سردی رو در اون مناطق همراهی میکنه.
با توجه مواردی که ذکر شد و مقایسه نقشه ها، بن نظر من سیستم بعدی از این نوع خواهد بود:
شایان ذکر است این مقایسه برای 60 و 132 ساعت آینده انجام شده و با توجه به حرکت سیستم ها، امکان تغییر اونها از نوعی به نوع دیگر، امکانپذیر می باشد.
در تراز 500 میلی بار
ورتیسیتی این سیستم و سیستم قبلی قابل مشاهده است:
و وجود کمفشار سطح زمین که برعکس سیستم قبلی باعث تقویت سیستم و تزریق رطوبتی مناسب خواهد شد با فشار 1016 هکتو پاسکال:
در شرق ایران میتونید مرکز پرفشار همراه با سیستم قدیمی رو ببینید که با افزایش فشار به 1040 هکتوپاسکال رسیده و هوای بسیار سردی رو در اون مناطق همراهی میکنه.
با توجه مواردی که ذکر شد و مقایسه نقشه ها، بن نظر من سیستم بعدی از این نوع خواهد بود:
شایان ذکر است این مقایسه برای 60 و 132 ساعت آینده انجام شده و با توجه به حرکت سیستم ها، امکان تغییر اونها از نوعی به نوع دیگر، امکانپذیر می باشد.
Amir Mohsen
متخصص بخش هواشناسی
سلام ارش عزیز
خیلی ممنون از اینکه در این مبحث شرکت کردید.
به نظر من این سامانه از نوع NP ( no precipitation منفی هست np= 5
مطابق با نقشه های که خودتون گذاشتید:
نقشه زیر سرعت وزش باد در تراز 250 میلی بار رو نشون میده و مشخصا محدوده تمرکز جت استریک که بخش مهمی از جت استریم هست از شمال به جنوب و مورب شکل هست مطابق نقشه زیر و مدلی که خودتون زحمت کشیدید:
این نمونه مدل فشار سطح دریا و ضخامت لایه 500-100 میلی بار np=5
تاوایی تراز 500 میلی بار:
ارتفاع - سرعت و جهت وزش باد در تراز 850 میلی بار:
Amir Mohsen
متخصص بخش هواشناسی
Leigh Orf
[SIZE=+1]Some nifty pictures and movies of simulated storms
Welcome to my "nifty pictures" page, which highlights visualizations from simulations being analyzed in some of my current work. I am an Associate Professor of Atmospheric Sciences in the Department of Earth and Atmospheric Science at Central Michigan University in Mount Pleasant. My research deals with the numerical simulation of supercell thunderstorms and downburst-producing thunderstorms.
The goal of the downburst research is to explore the near-surface wind flow characteristics associated with downbursts at very high resolution. We (Eric Savoryand I) are using this high resolution cloud model data as the input to wind engineering models in order to explore the specific stresses that downbursts present to structures such as power transmission lines.
The goal of the supercell research is to better understand the fine-scale internal structure of the supercell, and more specifically, the process of tornado formation in supercells. We still really don't understand how tornadoes form, or why they form in one storm and not another. One way to approach the problem is to simulate a tornado-producing supercell thunderstorm and see what happens in the model. This is difficult for several reasons, one of which is that this requires enourmous computational resources. Even when we do get a tornado to form, figuring out what happened in the model is quite a challenge!
[SIZE=+1]A snapshot in time of a supercell thunderstorm simulation done by the CM1 model and rendered with VisIt. The image shows cloud and hydrometeors (rain, snow, hail).[/SIZE]
[SIZE=+1]A snapshot in time of cloud and hdyrometeors in a downburst-producing air mass thunderstorm simulation done by the CM1 model with the kraken XSEDEsupercomputer and rendered with VisIt on Blue Waters. [/SIZE]
[SIZE=+1]A snapshot in time of potential temperature perturbation (roughly, the dense, cold air) of the downburst-prodcuing air mass thunderstorm simulation referenced above. Downbursts descend from the cloud base primarily forced by the negative buoyancy induced by evaporation, melting, and sublimation. Simulation by CM1 model and rendered with VisIt on Blue Waters. [/SIZE]
[SIZE=+1]A snapshot in time of a numerically simulated supercell thunderstorm including reflectivity, surface cold pool, and selected streamlines (using a forward integration). It was rendered using Vapor.[/SIZE]
Below is a snapshot from a video I put together called "Supercell on a Carousel" which explores the inner structure of a simulated supercell during a snapshot in time. The video itself is below.
Supercell on a Carousel video
If you are looking for some supplementary mateiral from the 24th Conference on Severe Local Storms, the remaining animations and images are from the simulation described at the conference.
Below is a snapshot from an animation of tornadogenesis. The blue tube is the tornado (volume rendered pressure deficit), the grey isosurface is the updraft, and the wind vectors represent storm-relative velocities. The bottom colored transparent surface is potential temperature perturbation, where blue is cold and red is warm.
Animation
Below is a series of horizontal slices (181 meters above ground) of different fields during the tornado. The top left image is similar to what a radar scan look like if the radar were near the storm. That's quite a hook echo!
Animation
Below is a 3D volume rendering of reflectivity along with surface potential temperature and white isosurface of pressure deficit during the tornado.
Animation
درود امیرمحسن عزیز
بنده درس پس میدم، پس با این حساب سیستم پیش رو بارش آنچنانی در شمال شرق نخواهد داشت.
اون تصاویر شبیه سازی واقعا عالی هستند، اگر لطف کنید در یک تاپیک جداگانه قرار بدید ممنون میشم، همینطور اون حالت های مختلف سیستم کمفشار که واقعا مطلب جالب و آموزنده ای هست.
بنده درس پس میدم، پس با این حساب سیستم پیش رو بارش آنچنانی در شمال شرق نخواهد داشت.
اون تصاویر شبیه سازی واقعا عالی هستند، اگر لطف کنید در یک تاپیک جداگانه قرار بدید ممنون میشم، همینطور اون حالت های مختلف سیستم کمفشار که واقعا مطلب جالب و آموزنده ای هست.
Amir Mohsen
متخصص بخش هواشناسی
خیلی ممنون آرش جان
لینک مربوط به شناسایی سامانه های کات آف :
http://www.atmos.albany.edu/student/mpayer/composite_images.html
Mahdi Askari
مدير فنی
نمیدونم دقیقا چه معنی ای داره:خجالت2:
ولی اینو ویندوز 8 همش نشون میده
ولی اینو ویندوز 8 همش نشون میده
محمد اصغری : بارش باران سه شنبه هفته اینده در پایتخت و هوای سرد شمال شرق
کارشناس سازمان هواشناسی گفت: هفته آینده شاهد کاهش شدید دما در شمال شرق کشور هستیم.
محمد اصغری، کارشناس سازمان هواشناسی در گفت‌و‌گو با خبرگزاری تسنیم اظهار داشت: امشب برای پایتخت هوای سرد را پیش‌بینی کرده و در این هفته نیز شاهد کاهش دما و سرمای هوا هستیم.
وی افزود: همچنین موضوع آلودگی هوا نیز ادامه دار بوده و در بیشتر نقاط کشور شاهد افزایش آلودگی هوا هستیم.
کارشناس سازمان هواشناسی با بیان اینکه در هفته آینده کاهش شدید دما برای شمال شرق کشور پیش‌بینی می‌شود، ادامه داد: با وجود تعطیلات زائران بدانند که در هفته آینده سرمای شدید در مشهد مقدس نیز وجود دارد و این امر محسوس است.
اصغری گفت: با اعتماد به تداوم الگوهای نقشه‌های پیش یابی سامانه بارشی از غروب دوشنبه وارد کشور شده و برای تهران در سه‌شنبه بارش باران نیز پیش‌بینی می‌شود.
http://www.donya-e-eqtesad.com/news/775331
کارشناس سازمان هواشناسی گفت: هفته آینده شاهد کاهش شدید دما در شمال شرق کشور هستیم.
محمد اصغری، کارشناس سازمان هواشناسی در گفت‌و‌گو با خبرگزاری تسنیم اظهار داشت: امشب برای پایتخت هوای سرد را پیش‌بینی کرده و در این هفته نیز شاهد کاهش دما و سرمای هوا هستیم.
وی افزود: همچنین موضوع آلودگی هوا نیز ادامه دار بوده و در بیشتر نقاط کشور شاهد افزایش آلودگی هوا هستیم.
کارشناس سازمان هواشناسی با بیان اینکه در هفته آینده کاهش شدید دما برای شمال شرق کشور پیش‌بینی می‌شود، ادامه داد: با وجود تعطیلات زائران بدانند که در هفته آینده سرمای شدید در مشهد مقدس نیز وجود دارد و این امر محسوس است.
اصغری گفت: با اعتماد به تداوم الگوهای نقشه‌های پیش یابی سامانه بارشی از غروب دوشنبه وارد کشور شده و برای تهران در سه‌شنبه بارش باران نیز پیش‌بینی می‌شود.
http://www.donya-e-eqtesad.com/news/775331
مطلب زیر ترجمهٔ یکی از نوشته‌های فوقالعادهٔ پرفسور گرنسی در وبلاگش در wunderground هست که با کمی دخلو تصرف اینجا میزارم.
شاید غرزدن در سن من،عأدی باشه اما من هنوز هم با شنیدن بعضی اصطلاحات از زبان کارشناسان هواشناسی تلویزیون دچار انقباض غیر ارادی ماهیچه های صورت میشم.:73:
(بررسی از تجزیه و تحلیل مدل NAM ۱۲ظ از ارتفاع ۵۰۰ MB در سه شنبه، ۷ مه2013 ) اگر شما به الگوی تراز۵۰۰ءMB در سراسر ایالت متحده در این هفته نگاه کنید، دو مرکزکمفشاربسته۵۰۰ MB ، یکی برروی کالیفرنیا و دیگری برروی کارولینای جنوبی، آشکارهستند. برای یادآوری، کمفشار ۵۰۰ MBرا بسته میگوییم اگر حداقل یک کانتور ارتفاع بسته در اطراف مرکز آن ( استاندارد کانتور ۵۰۰ MB از ۵۵۲۰ متر و فاصله استانداردبین کانتورهای ۵۰۰ میلی بار ۶۰متراست) وجود داشته باشد. مشکل من این است که، در این هفته، پیش بینی های تلویزیونی این دو مرکزکمفشار ۵۰۰ءMB رابه عنوان کم فشار بریده توصیف کرده اند آنها کمفشاربریده نیستند. تکرار: آنهابریده نیستند!
اجازه دهید با طرح ایده آل کلی ۵۰۰ میلی بارشروع کنیم ۰تصویر بالا سمت چپ یک کمفشار بسته است که بریده نشده و سمت راست یک کمفشار بسته است که بریده است. چرا کمفشار سمت چپ بسته ولی بریده نیست ؟ سوال خوبیه. طبق تعریف ، یک کمفشار بریده باید به طور کامل از جریانات غربی اصلی درتراز ۵۰۰ MB جدا شده باشد. واضح است که جریانات غربی باددرتراز ۵۰۰ MB درجنوب کمفشار بسته سمت چپ وجود دارد. حضور این جریانات غربی بدان معنی است که کمفشار بسته در سمت چپ به طور کامل از جریانات اولیه غربی جدا نیست. به عبارت دیگر ، کمفشاربریده نیست! در مقابل، کمفشار بسته در سمت راست در جنوب جریانات پایه غربی در ۵۰۰ MBقراردارد . بله، این یک کمفشار بریده است.
هر دو واژه نامه NOAA و واژه نامه AMS درمورد موضوع جدا شدن از جریانات عمومی غربی موافقند.
حالا که همه تعریف کمفشاربریده را میدانند،" اجازه دهید نگاهی به نقشه این هفته تراز۵۰۰ MB کنیم. آیا هیچ شکی وجود داردکه این دو کمفشاربسته ٬از جریانات عمومی غربی در ۵۰۰ MB جدا نشده اند؟
و من آرزو می کنم استفاده از این اصطلاح در چارچوب الگوی آب و هوای این هفته متوقف شود. آنها کمفشارهای بسته آهسته در حال حرکت هستند، اما، لطفا، آنها رابریده ننامیم.
شاید غرزدن در سن من،عأدی باشه اما من هنوز هم با شنیدن بعضی اصطلاحات از زبان کارشناسان هواشناسی تلویزیون دچار انقباض غیر ارادی ماهیچه های صورت میشم.:73:
(بررسی از تجزیه و تحلیل مدل NAM ۱۲ظ از ارتفاع ۵۰۰ MB در سه شنبه، ۷ مه2013 ) اگر شما به الگوی تراز۵۰۰ءMB در سراسر ایالت متحده در این هفته نگاه کنید، دو مرکزکمفشاربسته۵۰۰ MB ، یکی برروی کالیفرنیا و دیگری برروی کارولینای جنوبی، آشکارهستند. برای یادآوری، کمفشار ۵۰۰ MBرا بسته میگوییم اگر حداقل یک کانتور ارتفاع بسته در اطراف مرکز آن ( استاندارد کانتور ۵۰۰ MB از ۵۵۲۰ متر و فاصله استانداردبین کانتورهای ۵۰۰ میلی بار ۶۰متراست) وجود داشته باشد. مشکل من این است که، در این هفته، پیش بینی های تلویزیونی این دو مرکزکمفشار ۵۰۰ءMB رابه عنوان کم فشار بریده توصیف کرده اند آنها کمفشاربریده نیستند. تکرار: آنهابریده نیستند!
اجازه دهید با طرح ایده آل کلی ۵۰۰ میلی بارشروع کنیم ۰تصویر بالا سمت چپ یک کمفشار بسته است که بریده نشده و سمت راست یک کمفشار بسته است که بریده است. چرا کمفشار سمت چپ بسته ولی بریده نیست ؟ سوال خوبیه. طبق تعریف ، یک کمفشار بریده باید به طور کامل از جریانات غربی اصلی درتراز ۵۰۰ MB جدا شده باشد. واضح است که جریانات غربی باددرتراز ۵۰۰ MB درجنوب کمفشار بسته سمت چپ وجود دارد. حضور این جریانات غربی بدان معنی است که کمفشار بسته در سمت چپ به طور کامل از جریانات اولیه غربی جدا نیست. به عبارت دیگر ، کمفشاربریده نیست! در مقابل، کمفشار بسته در سمت راست در جنوب جریانات پایه غربی در ۵۰۰ MBقراردارد . بله، این یک کمفشار بریده است.
هر دو واژه نامه NOAA و واژه نامه AMS درمورد موضوع جدا شدن از جریانات عمومی غربی موافقند.
حالا که همه تعریف کمفشاربریده را میدانند،" اجازه دهید نگاهی به نقشه این هفته تراز۵۰۰ MB کنیم. آیا هیچ شکی وجود داردکه این دو کمفشاربسته ٬از جریانات عمومی غربی در ۵۰۰ MB جدا نشده اند؟
و من آرزو می کنم استفاده از این اصطلاح در چارچوب الگوی آب و هوای این هفته متوقف شود. آنها کمفشارهای بسته آهسته در حال حرکت هستند، اما، لطفا، آنها رابریده ننامیم.
پنجم دیماه، سالروز زلزله بم
یاد هموطنانمان که در زلزله بم جان خود را از دست دادند گرامی باد...
ناگفته‌های زلزله بم پس از یک دهه
یاد هموطنانمان که در زلزله بم جان خود را از دست دادند گرامی باد...
ناگفته‌های زلزله بم پس از یک دهه
Amir Mohsen
متخصص بخش هواشناسی
Amir Mohsen
متخصص بخش هواشناسی
Feedbacks of ENSO and Annular Modes
Radiative and Dynamical Feedbacks Driving Temperature Response to ENSO and Annular Mode Variability
This DOE-funded project aims to uncover radiative and dynamical forcing/feedback processes critical for establishing the observed surface and atmospheric temperature response to low-frequency modes of variability in the Earth's climate system, and to investigate how the relative roles of different forcing/feedback processes might evolve with increasing greenhouse gas (GHG) concentration in the atmosphere. We have completed process-based temperature decompositions for ENSO- and NAM (Northern Annular Mode)-related temperature anomalies utilizing the coupled atmosphere-surface climate feedback-response analysis method (CFRAM), whose foundation is the total energy balance within an atmosphere-surface column at any horizontal location.
Partial temperature anomalies in an El Nino winter due to oceanic dynamics and heat storage anomalies (a), water vapor feedback (b), cloud feedback (c), atmospheric dynamical feedback (d), ozone feedback (e) and surface albedo feedback (f). Unit is K. (Deng et al. 2012a)
Vertical profile of the pattern-amplitude projection (PAP) coefficients (color bars) associated with various radiative and dynamical forcing of the NAM+ temperature anomalies in 0°–10°N (a), 30°N–60°N (b), and 75°N–90°N (c). The solid black curves in (a)-(c) indicate the vertical profiles of the observed temperature anomalies averaged over the respective zonal belts. Unit isK. (Deng et al. 2012b)
Radiative and Dynamical Feedbacks Driving Temperature Response to ENSO and Annular Mode Variability
This DOE-funded project aims to uncover radiative and dynamical forcing/feedback processes critical for establishing the observed surface and atmospheric temperature response to low-frequency modes of variability in the Earth's climate system, and to investigate how the relative roles of different forcing/feedback processes might evolve with increasing greenhouse gas (GHG) concentration in the atmosphere. We have completed process-based temperature decompositions for ENSO- and NAM (Northern Annular Mode)-related temperature anomalies utilizing the coupled atmosphere-surface climate feedback-response analysis method (CFRAM), whose foundation is the total energy balance within an atmosphere-surface column at any horizontal location.
Partial temperature anomalies in an El Nino winter due to oceanic dynamics and heat storage anomalies (a), water vapor feedback (b), cloud feedback (c), atmospheric dynamical feedback (d), ozone feedback (e) and surface albedo feedback (f). Unit is K. (Deng et al. 2012a)
Vertical profile of the pattern-amplitude projection (PAP) coefficients (color bars) associated with various radiative and dynamical forcing of the NAM+ temperature anomalies in 0°–10°N (a), 30°N–60°N (b), and 75°N–90°N (c). The solid black curves in (a)-(c) indicate the vertical profiles of the observed temperature anomalies averaged over the respective zonal belts. Unit isK. (Deng et al. 2012b)
Amir Mohsen
متخصص بخش هواشناسی
Amir Mohsen
متخصص بخش هواشناسی
Winds and temperatures in Earth's atmosphere vary from month to month and year to year in countless ways. Decades of monitoring the weather and climate have revealed a few simple patterns that explain much of this variability.
The severity of wintertime climate over North America and Europe, for example, has been strongly linked to the most prominent atmospheric pattern in the Northern Hemisphere, which is called the “northern annular mode.” It is a natural shift of air masses back and forth between the North Pole and mid-latitudes. At some times, we see a surplus of air mass and pressure over the pole and a deficit at around 45°N; at other times, the air mass is redistributed to create a deficit at the pole and a surplus in mid-latitudes.
This seesaw exchange of air masses shifts temperature conditions and storm patterns throughout the region. The pattern of this exchange may change from one week to another, or it may recur for several winters in a row. There even seem to be long-term trends in the pattern that continue for decades.
So, in many cases, we know the what, where, and when of these atmospheric patterns. But how and why these patterns happen is less clear. Many scientists have investigated the driving forces behind changes in the northern annular mode and a similar pattern of changes, called the “southern annular mode,” that occurs over Antarctica and the Southern Hemisphere. If we can comprehend the physics behind these changes, we might someday reach a point where we can predict not just the weather, but some aspects of longer-term climate.
But there are more basic questions to answer first: How much of the annular mode fluctuations are a purely random result of atmospheric weather, and therefore inherently unpredictable? Can we discern true patterns in annular mode fluctuations that occur more frequently than can be explained by simple chance, and therefore could be predicted?
[h=3]Random walks We often begin our conceptual leaps by making models. When we simplify complicated observations down to a few basic physical mechanisms—like the spare lines of a cartoonist’s sketch—we can often see the world more clearly. Even better, by looking at where our simple models fail, we can more easily figure out what parts of our understanding are lacking.
Suppose I stand in a long hallway and flip a coin over and over again. When the coin comes up heads, I take a step forward. When it's tails, I take a step backward. My position over time would naturally fluctuate back and forth.
This sort of cumulative randomness is known as a "stochastic process." Similar processes occur widely in nature, as well as in engineering and economics, and can be very misleading. They often appear to show long-term trends, or hints of periodic oscillation, even though nothing is going on except purely random behavior.
As we try to analyze the fluctuations in the annular modes of the atmosphere, we have the same problem: What is random, stochastic fluctuation masquerading as a pattern, and what is truly a pattern with identifiable and certain causes?
For instance, the winter atmosphere is full of storms that last a few days. These storms can be predicted a few days in advance, but over the duration of an entire winter, they are random and unpredictable.
The winds in these storms move air around as a random process. If we imagine a line of latitude encircling the pole, we would observe that global storm activity sometimes will move an excess of air north across the line, and sometimes it will move more air south across the line. That means our winter storm activity randomly adds or removes air mass from the polar atmosphere.
This is a stochastic process, just like my random walk down the hall.
[h=3]Twists in the wind To understand what the annular modes mean to the bigger picture of global climate, we built a simple mathematical model of a stochastic process, not much more complicated than our coin-flipping hall walker. We input the random north-south motion of air caused by daily storm activity, ran a series of mathematical equations, and tried to produce an output as similar as possible to the annual mode fluctuations we observe in reality.
There are some unknowns in this model, such as: At what latitudes, and what altitudes, should we measure the poleward motion of air? And, if, by chance, we get a long series of storms with net poleward air motion, is there some "leakage" of air back to the south? (After all, air mass can't build up at the pole forever.) These unknowns can be thought of as control knobs that we can adjust and "tune" to get the best match between the model's output and the real-world annular mode changes.
After running our model, we found that a great deal of the fluctuation of both the northern and southern annular modes (and the weather patterns they spawn) can be explained using the "random walk" idea. But there were some noticeable departures. Intriguingly, we found that the air mass motions that drive the annular mode are not just like flipping a coin. In some cases they're slightly non-random, depending on the state of the annular mode; it's as if my coin was more likely to come up "heads" when I stood at one end of the hallway, and more likely "tails" at the other end. That sort of behavior can lead to long-term, semi-random oscillations in the climate that, in principle, may be predictable.
This means that the annular mode is a complicated mixture of both random wobbles caused by weather events and of other, possibly more predictable, interactions. Our simple model cannot tell us exactly what these interactions are, but it does indicate that there may be interesting climate-changing phenomena out there that we're only beginning to investigate.
This research is funded by the WHOI Ocean and Climate Change Institute.
The severity of wintertime climate over North America and Europe, for example, has been strongly linked to the most prominent atmospheric pattern in the Northern Hemisphere, which is called the “northern annular mode.” It is a natural shift of air masses back and forth between the North Pole and mid-latitudes. At some times, we see a surplus of air mass and pressure over the pole and a deficit at around 45°N; at other times, the air mass is redistributed to create a deficit at the pole and a surplus in mid-latitudes.
This seesaw exchange of air masses shifts temperature conditions and storm patterns throughout the region. The pattern of this exchange may change from one week to another, or it may recur for several winters in a row. There even seem to be long-term trends in the pattern that continue for decades.
So, in many cases, we know the what, where, and when of these atmospheric patterns. But how and why these patterns happen is less clear. Many scientists have investigated the driving forces behind changes in the northern annular mode and a similar pattern of changes, called the “southern annular mode,” that occurs over Antarctica and the Southern Hemisphere. If we can comprehend the physics behind these changes, we might someday reach a point where we can predict not just the weather, but some aspects of longer-term climate.
But there are more basic questions to answer first: How much of the annular mode fluctuations are a purely random result of atmospheric weather, and therefore inherently unpredictable? Can we discern true patterns in annular mode fluctuations that occur more frequently than can be explained by simple chance, and therefore could be predicted?
[h=3]Random walks We often begin our conceptual leaps by making models. When we simplify complicated observations down to a few basic physical mechanisms—like the spare lines of a cartoonist’s sketch—we can often see the world more clearly. Even better, by looking at where our simple models fail, we can more easily figure out what parts of our understanding are lacking.
Suppose I stand in a long hallway and flip a coin over and over again. When the coin comes up heads, I take a step forward. When it's tails, I take a step backward. My position over time would naturally fluctuate back and forth.
This sort of cumulative randomness is known as a "stochastic process." Similar processes occur widely in nature, as well as in engineering and economics, and can be very misleading. They often appear to show long-term trends, or hints of periodic oscillation, even though nothing is going on except purely random behavior.
As we try to analyze the fluctuations in the annular modes of the atmosphere, we have the same problem: What is random, stochastic fluctuation masquerading as a pattern, and what is truly a pattern with identifiable and certain causes?
For instance, the winter atmosphere is full of storms that last a few days. These storms can be predicted a few days in advance, but over the duration of an entire winter, they are random and unpredictable.
The winds in these storms move air around as a random process. If we imagine a line of latitude encircling the pole, we would observe that global storm activity sometimes will move an excess of air north across the line, and sometimes it will move more air south across the line. That means our winter storm activity randomly adds or removes air mass from the polar atmosphere.
This is a stochastic process, just like my random walk down the hall.
[h=3]Twists in the wind To understand what the annular modes mean to the bigger picture of global climate, we built a simple mathematical model of a stochastic process, not much more complicated than our coin-flipping hall walker. We input the random north-south motion of air caused by daily storm activity, ran a series of mathematical equations, and tried to produce an output as similar as possible to the annual mode fluctuations we observe in reality.
There are some unknowns in this model, such as: At what latitudes, and what altitudes, should we measure the poleward motion of air? And, if, by chance, we get a long series of storms with net poleward air motion, is there some "leakage" of air back to the south? (After all, air mass can't build up at the pole forever.) These unknowns can be thought of as control knobs that we can adjust and "tune" to get the best match between the model's output and the real-world annular mode changes.
After running our model, we found that a great deal of the fluctuation of both the northern and southern annular modes (and the weather patterns they spawn) can be explained using the "random walk" idea. But there were some noticeable departures. Intriguingly, we found that the air mass motions that drive the annular mode are not just like flipping a coin. In some cases they're slightly non-random, depending on the state of the annular mode; it's as if my coin was more likely to come up "heads" when I stood at one end of the hallway, and more likely "tails" at the other end. That sort of behavior can lead to long-term, semi-random oscillations in the climate that, in principle, may be predictable.
This means that the annular mode is a complicated mixture of both random wobbles caused by weather events and of other, possibly more predictable, interactions. Our simple model cannot tell us exactly what these interactions are, but it does indicate that there may be interesting climate-changing phenomena out there that we're only beginning to investigate.
This research is funded by the WHOI Ocean and Climate Change Institute.
- وضعیت