Udvikling af perspektiver på bratte sæsonmæssige ændringer i den generelle cirkulation

Det er ikke usædvanligt, at to lignende videnskabelige ideer om et bestemt fænomen kan genlyde hinanden over en lang tidsperiode, ukendt for forfatterne. En sådan utilsigtet duet over historien illustrerer videnskabens fantastiske skønhed ved klart at vise, at fremskridt ikke nødvendigvis er en lineær proces, men det er ofte akkumulerende.

Et nyligt blad, "Udviklende perspektiver på de bratte sæsonmæssige ændringer i den generelle cirkulation, " som netop er udkommet i nummer 10 af Fremskridt inden for atmosfæriske videnskaber , fortæller sådan en historie inden for atmosfærisk videnskab. Forfatterne er professor Jianhua Lu fra Sun Yat-sen University, og professor Tapio Schneider fra California Institute of Technology.

Carl-Gustaf Rossby, grundlæggeren af ​​moderne dynamisk meteorologi, skrev i en kort note offentliggjort i 1951, at "der er [...] al mulig grund til at forvente, i løbet af de næste par år, en ekstremt kraftig udvikling af kinesisk meteorologi, og som et resultat, mange væsentlige realistiske bidrag fra den del af verden." Som eksempler på Rossbys forventning, Tu-cheng Yeh (Duzheng Ye)-en af ​​Rossbys protesjer-udgav sammen med sine kolleger Shih-yen Dao og Mei-tsun Li fra det kinesiske videnskabsakademi "Den pludselige ændring af cirkulationen på den nordlige halvkugle i løbet af juni og oktober" i Rossby Memorial Volume otte år senere.

Yeh-Dao-Li (1959) så den bratte sæsonmæssige ændring af den generelle cirkulation, som monsuner er en del af, som et bredt fænomen, og formodede endvidere, at det var forårsaget af en bestemt type "ustabilitet" i atmosfæren. De fortsatte med at foreslå et modeleksperiment for at teste, om en sådan ustabilitet kan forekomme uden inhomogeniteterne af de underliggende randbetingelser (f.eks. land-hav kontraster), som traditionelt er blevet betragtet som essentielle for monsuner og bratte sæsonbestemte ændringer.

Fremkomsten af ​​numeriske generelle cirkulationsmodeller (GCM'er) satte eksperimenterne foreslået af Yeh-Dao-Li (1959) inden for rækkevidde. Ja, numeriske simuleringer reproducerer med succes abrupte sæsonbestemte overgange af den generelle cirkulation, herunder monsunovergange. Imidlertid, ved at inkludere lavere grænse-inhomogeniteter, disse modelleringsstudier var stadig ikke den numeriske version af eksperimentet foreslået af Yeh-Dao-Li (1959). Der gik et halvt århundrede efter udgivelsen af ​​Yeh-Dao-Li (1959), før GCM-eksperimenter svarende til laboratorieeksperimentet foreslået af Yeh-Dao-Li (1959) blev udført (Schneider og Bordoni, 2008; Bordoni og Schneider, 2008), selvom forfatterne af disse nylige undersøgelser var uvidende om Yeh-Dao-Li's forslag årtier tidligere. De gjorde, Ja, finde bratte sæsonbestemte overgange af kredsløbet uden inhomogeniteter ved den nedre grænse.

Papiret i Fremskridt inden for atmosfæriske videnskaber opsummerer de cirkulationsfeedbacks, der fører til de bratte sæsonbestemte overgange fundet i modelforsøgene uden lavere grænse-inhomogeniteter. Det understreger også det arbejde, der stadig mangler at blive gjort for at etablere en omfattende teoretisk ramme for sæsonbestemte overgange og besvare åbne spørgsmål som:

1. Hvordan afhænger styrken og strukturen af ​​en Hadley-celle af ydre faktorer såsom solens deklinationsvinkle?
2. Hvad styrer hvornår og hvor hurtigt cirkulationen gennemgår sæsonbestemte overgange?
3. Hvordan og i hvilket omfang modulerer overfladeinhomogeniteter såsom land-havkontraster den interne omlægning af den atmosfæriske cirkulation under sæsonbestemte overgange?
4. Kan de sæsonbestemte overgange forstås som en ustabilitet i cirkulationen, når forceringsparametre bevæger sig gennem et kritisk område, som oprindeligt formodet af Yeh-Dao-Li (1959)?

Artiklen vises i et specialnummer, der stammer fra sidste års symposium i Nanjing, arrangeret af Institute of Atmospheric Physics, Det Kinesiske Videnskabsakademi, for at mindes professor Duzheng Yehs mere end 60 års præstationer, før han døde i 2013. Prof. Duzheng Ye var kendt for sine bidrag til teorien og observationen af ​​atmosfærens generelle cirkulation. Han blev tildelt den 48. IMO-pris (International Meteorological Organisation) i 2003.