Komerční prezentace
Registrace uživatele

Přihlašte se k odběru informací, novinek, získejte přístup do diskuzního fóra.

Vesmír č. 10
Vesmír č. 10
Toto číslo vychází
2. 10. 2017
Novinky
Zdarma jedno celé číslo Vesmíru v pdf.
• Říjnové číslo Vesmíru
reklama

Jezulátko, pohled shora

El Niño lze sledovat a předpovědět družicovou altimetrií
Publikováno: Vesmír 75, 677, 1996/12

Altimetrická měření z družice TOPEX/Poseidon (T/P) dnes slouží k sledování změn topografie moří včetně EL Niňa (neboli Jezulátka, viz též Vesmír 74, 257, 1995/5), s přesností 5 - 10 cm ve vertikálním směru, s rozlišením řádově až deset kilometrů na povrchu oceánu, prakticky průběžně a téměř globálně.

Soudobá kontinuální měření z Topesu ukazují, co dříve zjistit nešlo (a čemu pozemské metody nemají šanci konkurovat rychlostí, globálností a hustotou měřicí sítě): určitě i nesezónní variace odchylek mořské hladiny od geoidu (viz obr. obrázek) se v Pacifiku objevují v průběhu, ale i před nástupem vlastního El Niño lze předpovědět. Ale ani to není poslední slovo těchto družicových měření, výhledově lze dosáhnout centimetrové úrovně přesnosti v radiálním (svislém) směru a ze série měření alespoň za deset let potvrdit či vyvrátit dnes ještě neprokázané zvyšování hladiny světových moří v důsledku globálního oteplování.

Na rozdíl od minulého století, kdy El Niño bylo chápáno lokálně, dnes víme, že jde o jev globální rozsahu a dosahu1). El Niño je nepravidelně se opakující ohřívání tropické zóny Tichého oceánu. Dostavuje se jednou za 2 - 10 let a probíhá souběžně se změnami tlaku vzduchu při hladině mezi východní a západní částí Tichého oceánu. El Niño lze chápat jako výsledek nestabilních oscilací v systému atmosféra-oceán, jako přirozenou součást interakce atmosféry a oceánu ("věčný dialog moře a větru!). Pravděpodobně není třeba žádný "vybuzovací" mechanizmus. Existují nepřímé důkazy o tom, že El Niño se vyskytovalo nepřerušeně alespoň posledních 5 tisíc let2).

Nejde tedy o jev vyvolaný lidskou činností, i když i ta ho může ovlivnit. Důsledky El Niňa bývají katastrofální, např. velké deště a následné záplavy na jihu USA, nebo naopak posunutí a nedostatečnost monzunů, po čemž přicházejí velká sucha. neúroda, požáry v Africe, Indii, Indonésii a Austrálii. Dopady El Niňa mohou být dlouhodobé. Podle některých tvrzení 3) nejsilnější zaznamenané El Niño ve 20. století (1982 - 83) ovlivňovalo odchylky mořské hladiny od geoidu a tím oceánské proudy u v mimorovníkové oblasti Tichomoří nejméně do r. 1993. T toho všeho je zřejmé, že průběžné sledování a předpovídání jevu je velký zájem.

O možnosti a přesnosti určení změn topografie oceánů rozhoduje přesnost, s jakou umíme určit dráhu družice nesoucí altimetr, a to v radiálním (vertikálním) směru. Radiální chyba je dnes s využitím nejpřesnějších modelů gravitačního pole Země pro nižší dráhy družic ERS-1 a 2 (výška letu kolem 800 km nad povrchem Země) ± 10 až 20 cm a pro TOPEX/Poseidon (výška 1 300 km) ± 5 cm. Pak lze spolehlivě studovat průběh geoidu (typické zvlnění desítky metrů(, poté i odchylky střední mořské hladiny od geoidu, tj. topografii moří (typicky decimetry) a konečně různé anomálie, jako je El Niño. Jeho typická amplituda (maximální výchylka) je 5-10 cm, trvání měsíce až roky (s postupným přemisťováním anomálie v zeměpisné šířce a délce) a plošný rozsah takový, že soudobá altimetrie je schopna ho bezpečně rozlišit.

Zcela logicky byla družicová altimetrie z oběžné dráhy kolem Země využita nejprve k zpřesnění tvaru geoidu (kolem r. 1978). Jeden z nejlepších současných výsledků je na obr. obrázek. Je pro průběh plochy geoidu, odpovídající modelu gravitačního (tíhového) pole Země JGM 2, který byl vyhotoven s použitím (mj.) veškerých dostupných altimetrických informací. Přesnost této plochy je díky altimetrii ± 0,2 až 0,3 m nad většinou oceánů, kdežto nad kontinenty (kde altimetrie "nefunguje", takže zbývají dráhová dynamika družic a pozemská data jako např. tíhové anomálie) stále jen asi ± 1 m.

Odchylka střední hladiny moře od geoidu je způsobena převážně oceánskými proudy, různou slaností vody ak. Amplituda je decimetry až asi 1,5 m (např. Golfský proud). "Vnější projev" El Niňa není vlastně nic jiného než nesezónní anomálie ve vzdálenosti střední hladiny moře od geoidu. Jen je třeba mít souvislou a přesnou sérii měření (a výsledky dát k dispozici téměř v reálném čase). Průběh střední odchylky za rok měření (1992-1993) z T/P je na obr. obrázek. Její rozsah je asi 2 metry, maximum (červeně) u Filipín a minimum (modře) u Antarktidy. Současně jsou zaznamenány hlavní, téměř stabilní oceánské proudy (geostrofické proudy), odvozené ze zmíněné odchylky. Jasně vidíme Golfský proud, Antarktický cirkumpolární proud as proud Kuroshio (jižně a východně od Japonska).

Obrázky obrázek, obrázek zachycují vývoj anomální odchylky mořské hladiny od podzimu 1992 do jara r. 1996 (většinou s krokem 3 měsíců). Vidíme mezi roční změny po eliminaci sezónních variací vzdálenosti mořské hladiny od geoidu, vztažené k průměru za období leden 1993 až leden 1996. Jednotlivá fáze El Niňa začne oslabením pasátů (vanoucích od Jižní Ameriky k Indonésii). V důsledku toho se velké množství teplé vody (tzv. Kelvinova "povrchová" vlna, projevující se na mapkách jako zvýšení odchylek) dá na postup podél rovníku přes Tichý oceán na východ k Jižní Americe. To vidíme např. v druhé polovině r. 1994. Formace se začala vytvářet už koncem r. 1993, zmohutněla (převýšení 10 - 15 cm vůči okolí v létě 1994), a přesunula se k jihoamerickému pobřeží (do prosince 1994). V porovnání s r. 1992 - 1993 je jev z druhé části roku 1994 silnější a trvalejší. Důležité je, že dříve než v Peru a Chile zaznamenají "vánoční" projevy Jezulátka, my už o "cestě" jeho "přípravné fáze! přes Pacifik víme.

Až se dále zvýší přesnost altimetrických a geodetických měření, budeme moci rozhodnout, zda opravdu dochází ke globálnímu oteplování. Za posledních 150 let se zvyšuje střední povrchová teplota vzduchu (asi o 0,5 °C za 100 let). Trend patrně bude v 21. století pokračovat: očekává se nárůst teploty o 0,5 – 2 °C někdy v letech 1990 - 2050. Jako nejpravděpodobnější odhad zvýšení teploty v r. 2050 vůči předindustriální éře se uvádí 2,5 °C5). V důsledku zvýšené teploty bude i více srážek a jejich geografické rozložení se může změnit, budou rychleji tát polární i kontinentální ledovce, hladina moří globálně poroste (i když co platí globálně, nemusí být pravda místně nebo oblastně). Celkový trend "nahřívání" bude jiný tam, kde povrchové vody v oceánu klesají do hloubky a kde z hloubek proudí chladná voda k povrchu. Velké vulkanické erupce mohou celkový trend načas zabrzdit. Družicovými metodami můžeme odhalit několikacentimerovou změnu za deset let Měření.

Globální oteplování od poslední doby ledové zvýšilo střední hladinu oceánu o 100 metrů a tento trend zřejmě pokračuje. Vědci h mají za úkol "změřit", politici musí už nyní reagovat, jako kdyby nebezpečí bylo prokazatelné: polovina lidstva žije při pobřeží a do vzdálenosti asi 50 km od něj...,Doufejme, že opice, která sebe sama nadutě nazývá Homo sapiens a je pověstná tím, že co přijde, to zničí, zatím nemá dost síly na to, aby narušila cirkulaci mezi atmosférou a oceány. Tím by mohla vyhynout dřív, než přijde k rozumu.

Literatura

1) Bjerknes j.: Atmospheric teleconnection from the equatorial Pacifik, Mon. Weather. rev. 97, 163, 1979
2) Diaz F. H.,Markgraf V. [eds.]: El Ninňo, Cambrigde Univ. Press 1992
3) Jacobs G.A. et.al.: Dacede-scale trans-Pacific Propagation andWarming Effects ao an El Niňo Anomady, Nature 370, 360, 1994
4) Klokočník J et al, 1994, Satellite altimetry and its use in geoscience, ed. VÚGTK 40, číslo 12, 157 stran
5) Forum on Global Change Modeling, USGCRP 95-02, report of SubComm. on Global Research, [ed.] E. Barron, Waschington, D.c., 1995

Obrázky

Princip družicové altimetrie,

tj. měření výšky letu družice nad hladinou oceánu radiolokačním výškoměrem orientovaným "kolmo dolů" k hladině, je zřejmý z obrázku Obrázek. Altimetr vyšle kratičký signál k nadiru, signál se odrazí od mořské hladiny a vrátí zpět na palubu. Z tranzitního času (jak dlouho letěl signál z paluby dolů a zpět na družici) se určí "hrubá" výška, ta po řadě korekcí (přístrojových, ze šíření signálu atmosférou a podle stavu hladiny, od níž se signál odráží) dá korigovanou "skutečnou" výšku. Vtip dalšího matematického zpracování naměřených dat spočívá v oddělení z celkové vzdálenosti družice od středu Země těch částí, které představuje vzdálenost povrchu referenčního elipsoidu (jednoduché plochy nahrazující tvar skutečné Země), rozdíl mezi referenčním elipsoidem a geoidem (tj. plochy konstantního tíhového potenciálu) a slapové vlivy (přitažlivost Měsíce aSlunce, jak se projevuje na mořské hladině jako příliv a odliv). To co zbude, se ještě rozdělí na trvalou a proměnnou složku topografie mořské hladiny.

Pro představu přesnosti: poloměr Země je řádově milion metrů, rozdíl mezi referenčním elipsoidem a geoidem je desítky metrů (max. 110 m). Amplituda topografie a slapů bývá decimetry (nanejvýš 1 - 2 m). Od druhé altimetrické družice GEOS 3 (1975), která jako první měla praktické geodetické použití (tj. určení rozdílu geoidu od referenčního elipsoidu s řádově metrovou chybou), jsme se přes družice SEASAT (1978) a GEOSAT (1985 - 1990) dostali až k dnešním altimetrickým družicím ERS - 1 a 2 a TOPEX/Poseidon, které mají altimetry měřící s reálnou vnější přesností několika centimetrů.

Diskuse

Žádné příspěvky