التنميط المستمر لل Agulhas الكبرى الحالية

(Credit: J. Vorneveld in Morris et al. (SAEON) 2017)

الشكل 1 - Teledyne RDI ADCPs يجلس في أعلى عوامات من ASCA رباط المصفوفة. (الائتمان: SAEON Egagasini Node. http://asca.dirisa.org/)

الشكل 2 - موقع مصفوفة الرابطة LOCO في قناة موزامبيق. (الائتمان: H. Ridderinkhof (NIOZ) 2006. https://goo.gl/FrCL2b)

الشكل 3 - إعداد لاحق من مراسي LOCO في قناة موزمبيق. يتم الإشارة إلى ملفات تعريف ADCP. المقاييس: العمق (م) ، المسافة (كم). (مقتبس من H. Ridderinkhof et al. (NIOZ) 2010. https://doi.org/10.1029/2009JC005619)

تم فحص النظام الحالي Agulhas أكبر مع مصفوفة الراسية واسعة ومستمرة على مدى العقدين الماضيين. كان العنصر الحاسم هو التقاط الحجم المنقولة بواسطة التيارات القوية في المحيط العلوي. لهذا السبب ، توج العديد من خطوط الإرساء مع Teledyne RDI ADCPs. (الائتمان: J. Ullgren (NIOZ) 2010. https://goo.gl/SJ4dWJ)

Previous Next

عقدين من المرابين ADCPs قبالة جنوب أفريقيا

على مدى العقدين الماضيين ، شهدت التيارات النشطة والعميقة قبالة جنوب أفريقيا التدقيق المستمر. توجد على الحافة الغربية من جنوب المحيط الهندي ، يعرض نظام Agulhas الحالي أنماط تداول معقدة - إعادة تشكيل ، تعرية ، وحلقات. أنها تظهر تقلب كبير من سنة إلى أخرى. بالإضافة إلى هذه التدفقات تتوسط التبادلات بين ثلاث من المحيطات الرئيسية في العالم: الهندي ، الأطلسي ، والجنوبي.

والأهم من ذلك أن تيار أجولهاس الأكبر يشتبه به الآن في التأثير على النظام المناخي العالمي. ويتمثل دورها في المياه المسبقة التي تدخل فيما بعد في الجزء السفلي من دورة الانقلاب العالمية.

كان قياس هذه التيارات أمرًا صعبًا. وللتعرف على حجمها ، يجب أن تصل القياسات إلى العمق. لحل التغييرات بمرور الوقت ، يجب الحفاظ على القياسات. ومن أجل البقاء على قيد الحياة ، تحتاج أساليب القياس المستمرة إلى تحمل طاقة هذه التيارات القوية. على سبيل المثال ، جرفت بسرعة الانجرافات السطحية والعوامات والطائرات الشراعية.

تعتمد البرامج التي تصنع قياسات طويلة الأجل للتيارات البحرية الرئيسية على المراسي المرنة. ولقياس التيارات القوية في المحيط الأعلى ، تحمل هذه المرابط ADCPs.

في هذا التقرير ، قمنا بمراجعة عدة حملات متتالية على مدى عقدين من الزمن والتي استخدمت Teledyne RDI ADCPs لقياس تيار Agulhas الكبير. للمساعدة في التقاط هذا النظام الديناميكي بشكل لا يصدق ، قامت كل حملة بتثبيت ADCPs فوق خطوط الإرساء وفي قاع البحر كجزء من صفيفات المراقبة الموسعة.

ركز العلماء الهولنديون على مدى عقد من الزمان على قوة وتغير وبنية التدفقات الأولية التي تغذي أجولهاس.

في وقت لاحق ، بالقرب من الركن الجنوبي الشرقي لجنوب أفريقيا ، أكمل باحثون أمريكيون تجربة سلسلة أغولهاس الحالية (ACT) التي تمت مراقبتها لمدة ثلاث سنوات. وكان أحد استخدامات بياناتهم هو الحقيقة الأساسية لإنشاء مؤشر ساتلي طويل الأجل للتغييرات في تيار أجولهاس.

والآن ، يستمر برنامج متعدد الجنسيات مستمر في العمل - Agulhas System Climate Array (ASCA). وهي تجمع ملاحظات مستمرة لمدة لا تقل عن خمس سنوات لاستكشاف التأثيرات الإقليمية والعالمية - لا سيما قضايا المناخ.

الرصد الحالي الشامل والمستمر قبالة جنوب أفريقيا
تيارات Agulhas الحالية poleward قبالة الساحل الشرقي من جنوب أفريقيا. هذا التيار الرئيسي يمارس نفوذاً متنوعاً - محلياً وعالمياً. بالنسبة للجنوب الإفريقي ، تؤثر الأجولاس على أشياء من النقل البحري والطقس الإقليمي للتنوع البيولوجي المحلي. على الصعيد العالمي ، ترتبط خصائص مياه أجولهاس الآن بنظام المناخ في الأرض.

حوالي سدس الحجم الذي تحمله أجولهاس يترك المحيط الهندي للمحيط الأطلسي. تشير دراسات باليو إلى أن الكمية قد تفاوتت على مدار الدهور. تحت طرف جنوب أفريقيا ، يغلق المتعاليون في أغولهاس ويتحولون إلى حلقات ذات قطر كبير. تنتشر هذه الحلقات في اتجاه الغرب إلى وسط جنوب المحيط الأطلسي. أنها توفر مصدرا من المياه أكثر دفئا وأكثر ملوحة إلى الطرف العائدين من دوران الانقلاب العالمي.

إن النتيجة المؤاتية للدراسات المناخية هي الاهتمام المتزايد بكيفية اختلاف هذه الحلقات. وقد بحثت البحوث ذات الصلة ما الذي يسبّبهم سابقًا - يتعرّجون في أجولهاس. في المقابل ، هذا الاهتمام الثابت على الدوامات دخول نظام Agulhas أبعد المنبع.

لكشف هذا التعقيد ، تم فحص النظام الحالي Agulhas أكبر مع صفائف الراسية واسعة ومستمرة على مدى العقدين الماضيين. كان العنصر الحاسم هو التقاط الحجم المنقولة بواسطة التيارات القوية في المحيط العلوي. لهذا السبب ، توج العديد من خطوط الإرساء مع Teledyne RDI ADCPs.

في ملاحظة جانبية - لدى الـ ADCPs تاريخ طويل في هذه المياه. في منتصف الثمانينات من القرن العشرين ، قام البروفيسور فريتز شوت (جامعة ميامي) بالاستخدام المبكر لـ ADCPs في أعلى المراسي قبالة أفريقيا ، بما في ذلك E. Madagascar Current.

Agulhas Current Sources Experiment (ACSEX): 2000-2001
وبحلول أواخر التسعينيات ، كان العلماء غير متأكدين من وجود تدفق متواصل للحدود قبالة موزامبيق لتزويد أجولهاس. لتوضيح المشكلة ، أجرى العلماء الهولنديون تجربة المصادر الحالية لـ Agulhas (ACSEX) في 2000-2001. تم تنفيذ الدراسة من قبل NIOZ (المعهد الهولندي للبحوث البحرية) وشركائها. ركز المشروع على قوة وتغير وبنية التيارات.

امتدت سبعة مراسي لقناة موزمبيق لمدة عام واحد. Uplooking تم تركيب ADCPs على عمق 500 متر على الجانب الغربي حيث يمكن توقع تيار حد. وكانت النتيجة الملحة هي أن كمية واتجاه المياه المنقولة عبر القناة تذبذبت بشكل ملحوظ - أكبر بكثير من متوسط ​​القيمة طوال العام. استنتج الباحثون أنه لم يكن هناك تيار مستمر من موزامبيق.

نقلت الكتلة المائية ونقل الملكية عبر القناة إلى القطار المنتظم لدوائر كبيرة (قطرها 300 كلم) تتحرك جنوبًا. كان مرور هذه الدوامات واضحا في ADCP وبيانات العدادات الحالية. هذا ساعد في تفسير بيانات الأقمار الصناعية.

عزز التحليل المشترك الأفكار التي كانت تدور في اتجاه الجنوب نحو الحافز الديناميكي. فهي لا تثير فقط تقلبية متوسطة المدى في تيار أجولهاس ولكنها تؤثر على حجم المياه المنقولة في المحيط الأطلسي.

الرصدات المناخية للمحيطات على المدى الطويل (LOCO): 2003 - 2012
بسبب نتائجها المثيرة للاهتمام ، أصبح ACSEX نقطة انطلاق لدراسة قائمة على الملاحظة لفترة أطول بكثير. كان هذا أحد مكونات برنامج الأبحاث العالمي الهولندي الذي يحمل عنوان ملاحظات المحيطات طويلة الأجل (LOCO).

وابتداء من عام 2003 ، قامت NIOZ وشركاؤها بتركيب سبعة مراسي عميقة عند 17 درجة جنوبا ، عبر أضيق جزء من قناة موزمبيق. أعاد مشروع LOCO إعادة توزيع المصفوفة الضخمة عدة مرات. تمت المحافظة على مجموعة كاملة لمدة سبع سنوات ومجموعة أقل حتى لفترة أطول.

تحتوي أعلى 500 متر على أقوى التيارات. في التصميم المبدئي للمصفوفة ، كانت ستة من المراسي تعلو مع ADCPs 75 كيلو هيرتز من Teledyne RDI. على الجانب الغربي للقناة ، كانت مراسيها قريبة من السرير ADCPs لرؤية تيار كهربائي ، موجه نحو الاستواء.

تمتد مجموعة البيانات لسنوات عديدة مع تغطية مكانية مثيرة للإعجاب باستمرار عبر قناة موزمبيق. مع إطالة السجل المتوفر ، قام العلماء الهولنديون بفحص جوانب مختلفة لنقل الحجم عبر القناة. على وجه الخصوص ، هناك حاجة إلى هذا العمر لرؤية الروابط مع أنظمة التيار عن بعد في المناطق الاستوائية والإندونيسية.

ولاحظ الباحثون أنه يمكن فرز التفاوت في النقل إلى ثلاث فئات. بالنسبة إلى المقاييس الزمنية الأقصر ، تهيمن التدفقات الكبيرة المتكررة المتجهة جنوبًا على التغيرات في النقل. أصبحت هذه التقديرات أكثر موثوقية من الناحية الإحصائية عند الاعتماد على سجل البيانات الأطول.

بالنسبة للفترات الموسمية ، كانت التغيرات المتواضعة في أحجام التدفق مرتبطة بأنماط ضغط الرياح فوق حوض المحيط الهندي.

في المقاييس الزمنية بين السنين ، تم العثور على تغييرات أكبر بكثير من التغيرات الموسمية. ترجع هذه التقلبات في نقل الحجم إلى التقلبات المناخية واسعة النطاق. يتم تحديد الأخير من خلال مؤشر مناخ إقليمي - IOD (المحيط الهندي ثنائي القطب).

كان من الممكن الكشف عن تفاصيل هذا الاتصال المحيط الدقيق بسبب طول مدة مجموعة البيانات. والجدير بالذكر ، تم العثور على تأخر ما يقرب من 12 شهرا بين التغييرات في مؤشر مناخ IOD والتغييرات المقابلة في أحجام المياه المقدمة إلى Agulhas الحالي.

Agulhas تجربة السلسلة الزمنية الحالية (ACT): 2010—2013
إلى الجنوب الأوسع ، امتدت صفيف آخر كبير من الروافد إلى تيار أجولهاس من عام 2010 حتى عام 2013. وكان هذا المشروع عبارة عن تجربة سلسلة الوقت الحالي الخاصة بالوكالة الأمريكية (ACT) ، بقيادة البروفيسور ليزا بيل من جامعة ميامي. تقع على الساحل الجنوبي الشرقي من جنوب أفريقيا ، في المياه إلى عمق 4700 متر ، تم تعيين قسم ACT على طول المسار الأرضي لمقياس ارتفاع الأقمار الصناعية.

تتألف مجموعة الإرساء من سبع مراسي عميقة. في البداية ، كان كل رباط يعلوه مع ADCP upaway لمراقبة التدفقات القوية في العلوي 350 م. كانت سرعات الذروة حوالي 2 م / ث. في نشر لاحق ، تم إنهاء المراسي بالقرب من قلب التيار أعمق. حملوا 75 كيلوهرتز طويل المدى رينغرف ADCP لقياس التيارات في أعلى 500 متر.

كان التيار حوالي 200 كم عرضًا وبلغ عمق 3000 متر. وكانت المياه المنقولة 84 مليون متر مكعب في الثانية. تم الإبلاغ عن تفريغ مماثل في الجزء العلوي من 2000 متر من خليج ستريم حيث يترك الساحل الأمريكي.

بالإضافة إلى تحديد حجم المياه التي تحملها أجولهاس ، كشفت بيانات الإرساء عن كيفية تغير هذا النقل مع الموسم. وقد وفرت هذه الملاحظات الحقيقة الأرضية التي دعمت النتائج المستندة إلى السواتل السابقة. في السابق ، كان هذا الأخير موضع تساؤل. وكانت مرحلة دورته السنوية "معاكسة تقريبًا" للنتائج الناتجة عن نمذجة الكمبيوتر وإلى عمليات الرصد في الشمال في قناة موزامبيق.

كان هذا التحقق من صحة القياسات الراسية ضروريًا حتى يتمكن العلماء من استخدام بيانات مقياس الارتفاع كمؤشر لمدة 20 عامًا لنقل التيار. عرض هذا المؤشر سجل أطول بكثير لدراسة التغيرات الموسمية والسنوية في التيار.

ومن الأهمية بمكان استجابة أجولهاس لتكثيف أنماط الرياح العالمية منذ التسعينات. لم يزد متوسط ​​تدفق أجولهاس. هذه النتيجة تتعارض مع بعض التوقعات النظرية. بدلاً من ذلك ، أصبح توزيع الحقل الحالي أوسع نطاقاً - يُعزى إلى إجراء دوِّي مُحسَّن. أحد الآثار الجانبية هو تبادل أكبر لخصائص المياه مع المياه الساحلية. يمكن أن تؤثر هذه التغييرات في إمدادات المغذيات على مصايد الأسماك الإقليمية.

Agulhas System Climate Array (ASCA): 2015 - حتى الآن
بداية من عام 2015 ، يشغل نظام Agulhas System Climate Array (ASCA) نفس المقطع مثل ACT ، بالقرب من 34 ° S. يتضمن المشروع علماء من عدة دول. وهي تهدف إلى جمع الملاحظات المستمرة لتيار Agulhas لمدة لا تقل عن خمس سنوات.

تتضمن مجموعة ASCA تسع مراسي على بعد 200 كيلومتر من الشاطئ. في المياه العميقة توجد سبعة مراسي طولية تصل إلى 4500 م. أقرب إلى الشاطئ وهما مراسي قاع البحر بالقرب من عمق 100 متر. هذا الأخير يستخدم 300 كيلو هرتز ADCPs في حين أن المراسي العميق تحمل 75 كيلو هرتز طويل رينجرز ADCPs.

هذه السلسلة الزمنية ستوثق الاختلافات في تدفقات خصائص المياه بالإضافة إلى الأحجام المنقولة بالتيار. جذب جانبان اهتماما خاصا: التغييرات على مدى عدة سنوات والتبادلات مع المياه الساحلية مهمة لمصايد الأسماك.

عند معالجة الجانب الخاص بالمناخ ، سينظر مشروع المجمع العربي للمحاسبين القانونيين (ASCA) في سياق على مستوى الحوض. وسيتم التأكيد على نقل المحيطات للحرارة.

يخطط علماء المجمع إلى دمج النتائج في تيار أجولهاس بمعلومات من الداخل. هذا الأخير يأتي من الأقمار الصناعية وعوامات Argo التعريف. وستقوم هذه المصادر الأخرى بتحديد آليات واسعة النطاق (مثل الرياح ، دوران المحيط البعيد) التي يُشتبه في أنها تسبب تغييراً في نظام أجولهاس. ويرغب العلماء على وجه الخصوص في دراسة الأفكار حول استجابة تيار أجولهاس الكبير لتغير المناخ - خاصة أنظمة الريح العالمية.

أتطلع قدما
إن تأثير التيارات البحرية الرئيسية على بيئتنا المعيشية - من الأعاصير إلى مناخ الأرض - أصبح الآن موضع تقدير على نطاق أوسع. ومع ذلك ، فإن تطوير هذا الفهم كان وما زال تحديًا.

هناك حاجة إلى مزيج من الأساليب لتوضيح الآثار طويلة الأجل لظاهرة الاحتباس الحراري. المصفوفات الراسية: تيارات المحيط الرئيسية توفر عنصرًا أساسيًا. لقد جاءت الإحصاءات من الباحثين الذين يستخدمون نماذج الكمبيوتر والرصدات الساتلية. ويمكن أن توفر الصور المتحركة والطيور المتحركة والطائرات الشراعية. ومع ذلك ، لا يوجد بديل عن التسكع في هذه التدفقات العميقة والنشيطة.

ولكي يرى العلماء اتجاهات طويلة المدى واتصالات واسعة النطاق ، يجب أن تجمع هذه المصفوفات المربوطة سلسلة زمنية مستدامة. يجب أن تكون أدواتها وخطوط إرساءها مرنة. ويجب قياس تيارات المحيط الأعلى عالية السرعة. بالنسبة لجميع متطلبات مراقبة المحيطات ، تظل Teledyne RDI ADCPs حلاً مناسبًا بشكل فريد.