Havsytans temperatur
Havsytans temperatur ( SST ), eller havets yttemperatur , är havstemperaturen nära ytan. Den exakta innebörden av ytan varierar beroende på vilken mätmetod som används, men den är mellan 1 millimeter (0,04 tum) och 20 meter (70 fot) under havsytan . Luftmassor i jordens atmosfär är mycket modifierade av havsytans temperaturer inom ett kort avstånd från stranden. Lokala områden med tung snö kan bildas i band medvind av varma vattendrag inom en annars kall luftmassa. Varma havstemperaturer är kända för att vara en orsak till tropisk cyklogenes över jordens hav. Tropiska cykloner kan också orsaka ett svalt vak, på grund av turbulent blandning av de övre 30 meter (100 fot) av havet. SST förändras dagligen, som luften ovanför, men i mindre grad. Det är mindre SST-variation på blåsiga dagar än på lugna dagar. Dessutom havsströmmar såsom Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO), påverka SST på flerdekadala tidsskalor, en stor påverkan är resultatet av den globala termohalina cirkulationen, som påverkar genomsnittlig SST avsevärt i de flesta av världens hav.
Kustnära SSTs kan orsaka offshorevindar att generera uppströmning , vilket kan avsevärt kyla eller värma närliggande landmassor, men grundare vatten över en kontinentalsockel är ofta varmare. Pålandsvindar kan orsaka en avsevärd uppvärmning även i områden där uppströmningen är ganska konstant, såsom Sydamerikas nordvästra kust . Dess värden är viktiga inom numeriska väderförutsägelser eftersom SST påverkar atmosfären ovan, till exempel vid bildandet av havsbrisar och havsdimma . Den används också för att kalibrera mätningar från vädersatelliter .
Det är mycket troligt att den globala medelhavsytans temperatur ökade med 0,88°C mellan 1850-1900 och 2011-2020 på grund av den globala uppvärmningen , och det mesta av denna uppvärmning (0,60°C) inträffade mellan 1980 och 2020. Yttemperaturerna på land har ökat snabbare än havets temperaturer eftersom havet absorberar cirka 92 % av överskottsvärmen som genereras av klimatförändringar .
Definitioner
Havets yttemperatur (SST), eller havets yttemperatur, är vattentemperaturen nära havets yta . Den exakta innebörden av ytan varierar beroende på vilken mätmetod som används, men den är mellan 1 millimeter (0,04 tum) och 20 meter (70 fot) under havsytan .
Temperaturen längre under det kallas havstemperatur eller djupare havstemperatur . Havstemperaturer (mer än 20 meter under ytan) varierar också beroende på region och tid, och de bidrar till variationer i havsvärmeinnehåll och havsskiktning . Ökningen av både havsytans temperatur och djupare havstemperatur är en viktig effekt av klimatförändringarna på haven .
Variationer och förändringar
Lokala variationer
SST har ett dygnsområde , precis som jordens atmosfär ovan, men i mindre grad på grund av dess större specifika värme . Under lugna dagar kan temperaturen variera med 6 °C (10 °F). Havets temperatur på djupet släpar efter jordens atmosfärs temperatur med 15 dagar per 10 meter (33 ft), vilket innebär att för platser som Aralsjön når temperaturen nära dess botten ett maximum i december och ett minimum i maj och juni. Nära kustlinjen flyttar vissa vindar från havs och längs kusten det varma vattnet nära ytan till havs och ersätter dem med kallare vatten underifrån i den process som kallas Ekman transport . Detta mönster ökar i allmänhet näringsämnena för det marina livet i regionen och kan ha en djupgående effekt i vissa regioner där bottenvattnet är särskilt näringsrikt. Utanför floddeltan strömmar sötvatten över toppen av det tätare havsvattnet, vilket gör att det värms upp snabbare på grund av begränsad vertikal blandning. Fjärravkänd SST kan användas för att detektera yttemperatursignaturen på grund av tropiska cykloner . I allmänhet observeras en SST-kylning efter att en orkan har passerat, främst som ett resultat av fördjupning av blandskikt och ytvärmeförluster. I kölvattnet av flera dagar långa Sahara-dammutbrott över det intilliggande norra Atlanten, sänks havsytans temperaturer med 0,2 C till 0,4 C (0,3 till 0,7 F). Andra källor till kortsiktiga SST-fluktuationer inkluderar extratropiska cykloner , snabba inflöden av glaciärt sötvatten och koncentrerade växtplanktonblomningar på grund av säsongsbetonade cykler eller avrinning från jordbruket. [ förtydligande behövs ]
Det tropiska havet har värmts upp snabbare än andra regioner sedan 1950, med de största uppvärmningshastigheterna i det tropiska Indiska oceanen, västra Stilla havet och västra gränsströmmar av de subtropiska gyres . Men östra Stilla havet, subtropiska Nordatlanten och Södra oceanen har värmts upp långsammare än det globala genomsnittet eller har upplevt avkylning sedan 1950-talet.
Atlantisk multidekadal oscillation
Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO) är en viktig drivkraft för nordatlantiskt SST och klimat på norra halvklotet, men mekanismerna som styr AMO-variabiliteten är fortfarande dåligt förstådda. Atmosfärisk inre variation, förändringar i havscirkulationen eller antropogena faktorer kan styra den flerdekadala temperaturvariationen som är förknippad med AMO. Dessa förändringar i nordatlantiska SST kan påverka vindar i det subtropiska norra Stilla havet och producera varmare SST i västra Stilla havet.
Regionala variationer
El Niño definieras av långvariga skillnader i Stilla havets yttemperaturer jämfört med medelvärdet. Den accepterade definitionen är en uppvärmning eller avkylning av minst 0,5 °C (0,9 °F) i genomsnitt över det östliga centrala tropiska Stilla havet. Vanligtvis inträffar denna anomali med oregelbundna intervall på 2–7 år och varar från nio månader till två år. Den genomsnittliga periodlängden är 5 år. När denna uppvärmning eller avkylning sker under endast sju till nio månader, klassificeras den som El Niño/La Niña "förhållanden"; när det förekommer under mer än den perioden, klassificeras det som El Niño/La Niña "avsnitt".
Tecknet på en El Niño i havsytans temperaturmönster är när varmt vatten sprider sig från västra Stilla havet och Indiska oceanen till östra Stilla havet. Det tar med sig regnet och orsakar omfattande torka i västra Stilla havet och nederbörd i det normalt torra östra Stilla havet. El Niños varma ström av näringsfattigt tropiskt vatten, uppvärmt av dess passage österut i Ekvatorialströmmen, ersätter Humboldtströmmens kalla, näringsrika ytvatten . När El Niño-förhållandena varar i många månader, begränsar omfattande havsuppvärmning och minskningen av östliga passadvindar uppströmningen av kallt näringsrikt djupvatten och dess ekonomiska inverkan på lokalt fiske för en internationell marknad kan vara allvarliga.
Bland forskare finns det medelhög förtroende för att det tropiska Stilla havet kommer att övergå till ett medelmönster som liknar El Niño på hundraårsperioden, men det finns fortfarande stor osäkerhet i tropiska Stillahavs SST-projektioner eftersom det är svårt att fånga El Niño-variationer i klimatmodeller .
Den senaste tidens ökning på grund av klimatförändringar
Sammantaget räknar forskare med att alla regioner i haven kommer att värmas upp till 2050, men modellerna är inte överens om SST-förändringar som förväntas i den subpolära Nordatlanten, Stilla havet i ekvatorn och södra oceanen. Den framtida globala genomsnittliga SST-ökningen för perioden 1995-2014 till 2081-2100 är 0,86°C under de mest blygsamma scenarierna för utsläpp av växthusgaser, och upp till 2,89°C under de mest allvarliga utsläppsscenarierna.
Mått
Det finns en mängd olika tekniker för att mäta denna parameter som potentiellt kan ge olika resultat eftersom olika saker faktiskt mäts. Bort från den omedelbara havsytan åtföljs allmänna temperaturmätningar av en referens till det specifika mätdjupet. Detta beror på betydande skillnader mellan mätningar gjorda på olika djup, särskilt under dagtid då låg vindhastighet och höga solskensförhållanden kan leda till bildandet av ett varmt lager vid havets yta och starka vertikala temperaturgradienter (en dygnstermoklin ) . Havsytans temperaturmätningar är begränsade till den övre delen av havet, känt som det ytnära lagret.
Termometrar
SST var en av de första oceanografiska variablerna som mättes. Benjamin Franklin hängde upp en kvicksilvertermometer från ett fartyg när han reste mellan USA och Europa i sin undersökning av Golfströmmen i slutet av artonhundratalet. SST mättes senare genom att doppa en termometer i en hink med vatten som manuellt drogs upp från havsytan. Den första automatiserade tekniken för att bestämma SST åstadkoms genom att mäta temperaturen på vattnet i stora fartygs intagshamn, vilket var igång 1963. Dessa observationer har en varm bias på cirka 0,6 °C (1 °F) på grund av värmen från maskinrummet.
Fasta väderbojar mäter vattentemperaturen på ett djup av 3 meter (9,8 fot). Mätningar av SST har haft inkonsekvenser under de senaste 130 åren på grund av hur de gjordes. På 1800-talet togs mätningar i en hink utanför ett skepp. Det var dock en liten variation i temperatur på grund av skillnaderna i hinkar. Prover samlades i antingen en trähink eller en oisolerad canvashink, men canvashinken kyldes snabbare än trähinken. Den plötsliga temperaturförändringen mellan 1940 och 1941 var resultatet av en odokumenterad förändring av proceduren. Proverna togs nära motorintaget eftersom det var för farligt att använda ljus för att göra mätningar över fartygssidan på natten.
Många olika drivande bojar finns runt om i världen som varierar i design, och placeringen av pålitliga temperatursensorer varierar. Dessa mätningar skickas till satelliter för automatiserad och omedelbar datadistribution. Ett stort nätverk av kustbojar i USA:s vatten underhålls av National Data Buoy Center ( NDBC). Mellan 1985 och 1994 sattes ett omfattande utbud av förtöjda och drivande bojar ut över det ekvatoriala Stilla havet för att hjälpa till att övervaka och förutsäga El Niño- fenomenet.
Vädersatelliter
Vädersatelliter har funnits tillgängliga för att bestämma havsytans temperaturinformation sedan 1967, med de första globala kompositerna skapade under 1970. Sedan 1982 har satelliter använts alltmer för att mäta SST och har gjort det möjligt att se dess rumsliga och tidsmässiga variation mer fullständigt. Satellitmätningar av SST överensstämmer i rimlig grad med temperaturmätningar på plats . Satellitmätningen görs genom att avkänna havsstrålningen i två eller flera våglängder inom den infraröda delen av det elektromagnetiska spektrumet eller andra delar av spektrumet som sedan kan relateras empiriskt till SST. Dessa våglängder är valda eftersom de är:
- inom toppen av den svartkroppsstrålning som förväntas från jorden, och
- kan sända tillräckligt bra genom atmosfären
Den satellituppmätta SST ger både en synoptisk vy av havet och en hög frekvens av upprepade vyer, vilket gör det möjligt att undersöka dynamiken i det övre havet som inte är möjlig med fartyg eller bojar. (National Aeronautic and Space Administration) SST-satelliter har tillhandahållit globala SST-data sedan 2000, tillgängliga med en dags fördröjning. NOAA:s satelliter är geostationära ovanför det västra halvklotet vilket gör att de kan leverera SST-data på timbasis med bara några timmars fördröjning.
Det finns flera svårigheter med satellitbaserade absoluta SST-mätningar. För det första, i infraröd fjärranalysmetodologi kommer strålningen från den övre "huden" av havet , ungefär de översta 0,01 mm eller mindre, vilket kanske inte representerar bulktemperaturen för den övre metern av havet på grund av effekterna av solytans uppvärmning under dagtid, reflekterad strålning, samt kännbar värmeförlust och ytavdunstning. Alla dessa faktorer gör det lite svårt att jämföra satellitdata med mätningar från bojar eller metoder ombord, vilket komplicerar marksanningsarbetet. För det andra kan satelliten inte se genom moln, vilket skapar en cool bias i satellithärledda SST:er inom molniga områden. Däremot kan passiva mikrovågstekniker noggrant mäta SST och penetrera molntäcke. Inom atmosfäriska ekolodskanaler på vädersatelliter , som toppar precis ovanför havets yta, är kunskap om havsytans temperatur viktig för deras kalibrering.
Betydelse för jordens atmosfär
Havsytans temperatur påverkar beteendet hos jordens atmosfär ovan, så deras initialisering till atmosfäriska modeller är viktig. Medan havsytans temperatur är viktig för tropisk cyklogenes , är den också viktig för att bestämma bildandet av havsdimma och havsbrisar. Värme från underliggande varmare vatten kan avsevärt modifiera en luftmassa över avstånd så korta som 35 kilometer (22 mi) till 40 kilometer (25 mi). extratropiska cykloner på norra halvklotet, kan krökt cyklonflöde som kommer med kall luft över relativt varma vattenkroppar leda till smala band av sjöeffektsnö ( eller havseffekt). Dessa band ger stark lokal nederbörd , ofta i form av snö , eftersom stora vattenkroppar som sjöar effektivt lagrar värme som resulterar i betydande temperaturskillnader – större än 13 °C (23 °F) – mellan vattenytan och luften ovanför . På grund av denna temperaturskillnad transporteras värme och fukt uppåt och kondenseras till vertikalt orienterade moln som producerar snöskurar. Temperaturminskningen med höjd och molndjup påverkas direkt av både vattentemperaturen och den storskaliga miljön. Ju kraftigare temperaturen minskar med höjden, desto högre blir molnen och desto större blir nederbördshastigheten.
Tropiska cykloner
Havstemperatur på minst 26,5 °C (79,7 °F ) som sträcker sig över minst 50 meters djup är en av prekursorerna som behövs för att upprätthålla en tropisk cyklon (en typ av mesocyklon ). Dessa varma vatten behövs för att upprätthålla den varma kärnan som försörjer tropiska system. Detta värde ligger långt över 16,1 °C (60,9 °F), den långsiktiga globala genomsnittliga yttemperaturen för haven. Detta krav kan dock endast betraktas som en allmän baslinje eftersom det antar att den omgivande atmosfäriska miljön som omger ett område med stört väder uppvisar genomsnittliga förhållanden. Tropiska cykloner har intensifierats när SST var något under denna standardtemperatur.
Tropiska cykloner är kända för att bildas även när normala förhållanden inte uppfylls. Till exempel kan kallare lufttemperaturer på högre höjd (t.ex. vid 500 hPa -nivån eller 5,9 km) leda till tropisk cyklogenes vid lägre vattentemperaturer, eftersom en viss förfallohastighet krävs för att tvinga atmosfären att vara tillräckligt instabil för konvektion . I en fuktig atmosfär är denna förfallohastighet 6,5 °C/km, medan i en atmosfär med mindre än 100 % relativ luftfuktighet är den nödvändiga förfallohastigheten 9,8 °C/km.
Vid 500 hPa-nivån är lufttemperaturen i genomsnitt −7 °C (18 °F) inom tropikerna, men luften i tropikerna är normalt torr på denna höjd, vilket ger luftrummet att våtkula eller svalna när den fuktas , till en mer gynnsam temperatur som sedan kan stödja konvektion. En våtkolvstemperatur på 500 hPa i en tropisk atmosfär på -13,2 °C (8,2 °F) krävs för att initiera konvektion om vattentemperaturen är 26,5 °C (79,7 °F), och detta temperaturkrav ökar eller minskar proportionellt med 1 °C i havsytans temperatur för varje 1 °C förändring vid 500 hpa. Inuti en kall cyklon kan 500 hPa temperaturer falla så lågt som -30 °C (−22 °F), vilket kan initiera konvektion även i de torraste atmosfärerna. Detta förklarar också varför fukt i mitten av troposfären, ungefär på 500 hPa-nivån, normalt är ett krav för utveckling. Men när torr luft hittas på samma höjd måste temperaturen vid 500 hPa vara ännu kallare eftersom torra atmosfärer kräver en större förfallohastighet för instabilitet än fuktiga atmosfärer. På höjder nära tropopausen var den 30-åriga medeltemperaturen (som mättes under perioden som omfattar 1961 till och med 1990) -77 °C (-132 °F). Ett färskt exempel på en tropisk cyklon som höll sig över kallare vatten var Epsilon från 2005 års atlantiska orkansäsong .
Se även
- Global yttemperatur
- The Blob (Stilla havet)
- Havsnivåhöjning
- Haloklin hänvisar till en salthaltsskillnad som ofta förändras av temperaturberoende faktorer
- Loop Current , med plotter av havstemperatur i Mexikanska golfen
- Pacific decadal oscillation (PDO)
- Salthalt
- Ghrsst-pp gruppen för högupplöst SST
- Satellittemperaturmätningar
- Instrumentellt temperaturrekord
externa länkar
- Global karta över nuvarande havstemperaturer
- Global karta över nuvarande anomalier i havsytans temperatur
- SQUAM , SST Quality Monitor (Ett globalt QC-verktyg i nästan realtid för övervakning av tidsseriestabilitet och plattformsoberoende konsistens av satellit-SST)
- iQuam , in situ SST Quality Monitor (Ett nästan realtidskvalitetskontroll- och övervakningssystem för in situ SST mätt av fartyg och bojar)
- MICROS , Övervakning av IR klara himmelstrålningar över oceaner för SST
Den här artikeln innehåller material från allmän egendom från webbplatser eller dokument från National Oceanic and Atmospheric Administration .
| Myndighetskontroll : Nationella bibliotek |
|---|
