Komentar: Donosimo Vam ekskluzivni prijevod 28. poglavlja knjige Earth Changes and the Human Cosmic Connection ("Zemaljske promjene i ljudsko-kozmička veza") Pierra Lescaudrona i Laure Knight-Jadczyk.

Prvo poglavlje možete pronaći ovdje.

Prethodno poglavlje je Golfska struja.


ecch naslovna
© Sott.net
Uvod

Sada kada smo obradili oceanske struje usredotočit ćemo se na određene zračne 'struje', također poznate kao 'mlazne struje' ili 'mlazni tokovi'.

Schematic depiction of the five jet streams
© Sott.netSlika 150: Shematski prikaz pet mlaznih struja koje kruže oko Zemlje.
Zapravo, oko globusa puše pet zračnih mlaznih struja: dvije polarne, dvije suptropske i jedna ekvatorijalna. Te mlazne struje su brze (između 96 i 402 km/h),548 uske (nekoliko stotina kilometara široki i manje od 4,8 km visoki) i one su vjetrovi na velikim visinama (oko 11,3 kilometara).549 U ovom poglavlju ćemo se usredotočiti isključivo na sjevernu polarnu mlaznu struju, koja se također naziva mlaznom strujom "arktičkog fronta", važnim pokretačem vremena u Sjevernoj Americi i Europi.

Kao što je prikazano na slici 150, sjeverna polarna mlazna struja (plava strelica) vrti se oko Sjevernog pola od zapada prema istoku i definira granicu između hladnog zraka (gore na sjeveru) i toplog zraka (dolje na jugu). Ako ste južno od tog arktičkog mlaznog toka, uživat ćete u umjerenoj klimi; ako ste sjeverno od toka doživjet ćete polarne vremenske uvjete.

Kao što je prikazano na slici 151, lokacija, debljina, put i brzina mlazne struje su promjenjivi.550 Ponekad mlazni tok puše vrlo velikim brzinama, čineći struju poprilično ravnom (lijeva slika). U drugim slučajevima usporava i zacrtava vijugavu stazu, čineći duboke prodore prema ekvatoru i daleko na sjever prema Sjevernom polu (desna slika). Zapravo, ponašanje mlaznog toka prilično je slično onom u rijeke: kada je njegova struja slaba, počinje oklijevati, vijugati, a ponekad čak i stati (poznato i kao 'blokiranje mlaza').551 Kada je struja jaka, ona kruži velikom brzinom u poprilično ravnom smjeru.

Two different jet stream configurations
© Sott.netSlika 151: Dvije različite konfiguracije mlazne struje.
Električne mlazne struje

Godinama je glavna znanost tvrdila da mlazne struje igraju manju ulogu u vremenu i da je jednostavno rezultat 'frontogeneze', složenog procesa koji opisuje kako konvekcija (kretanja zraka) i temperaturne razlike dovode do cirkulacije mlazne struje.552

Međutim, nedavno su se stvari promijenile. Zima 2013.-2014. je bila vrlo oštra u Sjevernoj Americi 553 554 s postojanim 'polarnim vrtlogom' koji je trajao tjednima i čiji je oblik gotovo točno slijedio 'hladni val' koji je formirala vijugava arktička mlazna struja na slici iznad. Dokazi su bili prilično očiti, pa se narativ moralo izmijeniti:
Znanstvenici pokušavaju shvatiti je li neobično vrijeme na sjevernoj hemisferi ove zime. . . povezano s klimatskim promjenama. Čini se da je jedna stvar jasna: promjene u mlaznoj struji igraju ključnu ulogu i mogle bi postati još više ometajuće. . . Svi krive mlaznu struju, koja pokreće većinu vremena u srednjim geografskim širinama. To bi bio značajan razvoj događaja. Jer ono što će se dogoditi s mlaznom strujom u nadolazećim desetljećima vjerojatno će biti ključna poveznica između apstrakcija klimatskih promjena i stvarnog vremena koje svi doživljavamo.555
Ion concentration
© Lehmacher and OffermannSlika 152: Koncentracija iona u odnosu na visinu.
Ekvator: bijeli krugovi; Pol: stražnji krugovi.
Ova analiza bi doista mogla biti bliža pravom stanju stvari. Dokazi sugeriraju da se mlazne struje ne pokreću toplinom iz niže atmosfere, već električnom energijom. Na visini mlaznog toka (oko 10 km visine) atmosfera sadrži oko 2 000 iona po kubičnom centimetru.556 Zrak je na ovoj visini oko 10 puta više ioniziran nego na razini tla (slika 152).

U mnogim aspektima, mlazna struja je slična Golfskoj struji. Međutim, Golfska struja se prostire na širokom rasponu zemljopisne širine (od ekvatora do pola) i nalazi se u zatvorenom prostoru, tako da učinci Lorentzove sile i Coriolisovog efekta pokreću kretanje petlje. Mlazna struja nije ograničena obalama, a raspon širine joj je vrlo uzak (nekoliko kilometara), tako da se na nju ne primjenjuje Coriolisov efekt, te ju Lorentzova sila slobodno gura na istok diljem svijeta.

Iz ove perspektive, mlazna struja nije posljedica nižih atmosferskih pojava, već je, naprotiv, pokretač nižih atmosferskih pojava, tj. vremena koje doživljavamo iz dana u dan. Fizičar James McCanney ovako opisuje pozitivno nabijenu sjevernu mlaznu struju i njen tok na istok:
Divovski plinoviti 'planeti' i Sunce imali su mnogo proturotirajućih prstenova električnih struja, koji su baš kao tri 'mlazne struje' [polarna fronta, suptropska i ekvatorijalna] koje kruže oko Zemlje. Električne mlazne struje vijugaju oko ćelija visokog i niskog tlaka dok vijugaju na istok ili na zapad. One također reagiraju na solarne električne oluje i zauzvrat potiču vremenske sustave niže razine.

Dok solarni vjetar puše oko Zemlje, čestice solarnog vjetra stupaju u interakciju s malim trajnim magnetskim poljem. Elektroni su prisiljeni savijati se prema van i oko Zemlje u jednom smjeru, a protoni se kreću u drugom smjeru. Ovaj tok uzrokuje da Zemljina ionosfera uspostavi tri različita strujanja koja stvaraju glavne mlazne struje naše gornje atmosfere.557
Kao što je prikazano na slici 153, spoj Zemljinog magnetskog polja (B - ljubičasta strelica) i atmosferske vertikalne struje (I - crveni vektor) koja djeluje na nabijene molekule troposfere stvara Lorentzovu silu (F - zelena strelica) koja djeluje kao elektromotorna sila koja pokreće rotaciju arktičke mlazne struje (zeleni krug).

Lorentz force
© Sott.netSlika 153: Lorentzova sila (F) je elektromotorna sila koja pokreće mlaznu struju.
Primijetite na slici 150, koja prikazuje pet mlaznih struja koje kruže oko našeg planeta, da ekvatorijalna struja teče prema zapadu (za razliku od 4 druga toka). To je, tvrdi McCanney, zato što ekvatorijalni tok nosi negativan naboj, dok ostali tokovi nose ukupni pozitivni električni naboj:
Nadalje sam shvatio da se Zemljine mlazne struje pokreću solarnim električnim strujama i da postoje tri pojasa električne struje koje kruže oko globusa. Dvije 'ionske' strujne ploče putovale su od zapada prema istoku na višim geografskim širinama (na sjevernoj i južnoj hemisferi), dok se ekvatorijalni sloj 'elektronske' struje kretao od istoka prema zapadu.558
Slično Golfskoj struji, kada je solarna aktivnost jaka, električna mlazna struja puše velikom brzinom i slijedi pravi put (crvena strelica na slici 154). Ako je sunčeva aktivnost slaba, električni naboj ionosfere se smanjuje, a isto tako i atmosferska električna struja i posljedična Lorentzova sila. Kao posljedica toga, mlazni tok usporava i počinje vijugati.

Typical winter/summer jet stream patterns over North America
© Sott.netSlika 154: Tipični zimski/ljetni obrasci mlazne struje iznad Sjeverne Amerike.
Pomak po zemljopisnoj širini

Slika 154. pokazuje da, osim krivudanja (plava strelica), 'slaba' mlazna struja također doživljava ukupni pomak prema jugu. Tipično, mlazna struja puše otprilike duž 45° sjeverne geografske širine zimi (plava strelica iznad) i na oko 60° sjeverno ljeti (crvena strelica), ali posljednjih godina viđamo sve više anomalija, sa slabijim nego inače mlaznim tokom koji vijuga i pluta dalje prema jugu (i posljedično, izlaže umjerenu geografsku širinu 'polarnim vrtlozima').559

Grafikoni na slici 155 pokazuju nedavne povijesne trendove u mlaznim strujama. Krivulje na lijevoj strani pokazuju anomalije geografske širine. Krivulje s desne strane pokazuju anomalije brzine. Dvije zelene krivulje pod nazivom 'NH' odnose se na mlaznu struju sjeverne hemisfere (Arktička struja). Na lijevom grafikonu možete vidjeti da se nakon 1999. (okomita narančasta linija), arktički mlazni tok pomaknuo bliže ekvatoru (zelena krivulja). Na desnom grafikonu, oko 1998. (okomita narančasta linija), arktički mlazni tok je pokazao pad brzine (zelena krivulja). Antarktički mlazni tok (SHP - plava krivulja) i južni tropski mlazni tok (SHT - crvena krivulja) pokazuju slično smanjenje brzine nakon 1999. (slika 155).560

Historical trend of the jet streams
© Adapted from Archer et al.Slika 155: Povijesni trend mlaznih strujanja (1975.-2006.).
Dakle, od otprilike 1998. godine, kada je solarna aktivnost počela opadati, arktička mlazna struja je pokazala znakove slabosti (manja brzina i južnija lokacija).

Latitudinalne oscilacije mlazne struje već su godinama priznate od strane mainstream znanosti. Navodno su posljedica promjena u arktičkim oscilacijama.561 Do sada nije dano nikakvo uvjerljivo objašnjenje za uzroke te 'oscilacije'. Međutim, ako se uzme u obzir električna priroda našeg Sunčevog sustava, pomaci u mlaznoj struji počinju imati smisla. McCanney je predložio objašnjenje za korelaciju između južnog pomaka mlazne struje i sunčeve aktivnosti u sljedećim terminima:
... ta su magnetska polja postala komprimirana kada su udarile 'solarne oluje', uzrokujući sažimanje poprečnog električnog polja, koje je zauzvrat stisnulo našu ionosferu.562
Solar winds impacting Venus
© Adapted from RussellSlika 156: Sunčevi vjetrovi vrše utjecaj na Venerinu ionosferu.
Christopher T. Russell, istraživač geofizike na UCLA, opisao je sličan fenomen.563 Russellov model prikazan je na slici 156. Uključuje planet Veneru, ali osnove su slične i za Zemlju, kao što je pokazao geofizičar H.G. Zhuang.564

Russellov dijagram (slika 156) prikazuje deformaciju ionosfere (zeleni kvadrat dolje llijevo na slici) pod pritiskom sunčevog vjetra (crvena strelica). Međutim, ta deformacija nije jednolična: ionosfera je više komprimirana tamo gdje sunčevi vjetrovi 'udaraju' (blizu ekvatora) nego iznad polarnih područja.

Dakle, sunčeva aktivnost izaziva kompresiju u ionosferi, koja je izraženija na razini ekvatora. Ova ekvatorijalna kompresija pozitivno nabijene ionosfere 'gura' pozitivno nabijenu polarnu mlaznu struju prema sjeveru. Suprotno tome, slaba sunčeva aktivnost 'dekompresira' ionosferu na razini ekvatora i dopušta da se arktička mlazna struja kreće prema jugu.

Ovo objašnjenje bi također moglo objasniti razliku širine mlazne struje zimi i ljeti. Ljeti je sjeverna hemisfera okrenuta prema Suncu, pa je sjeverna ionosfera više komprimirana sunčevim vjetrovima i mlazna struja je gurnuta prema sjeveru. Zimi, kada sjeverna hemisfera prima manje sunčevog vjetra, ionosfera iznad sjeverne hemisfere se opušta i omogućuje mlaznoj struji da se pomakne natrag prema jugu. (Vidi sliku 157.)

northern hemisphere tilted away from the Sun
© Polartrec.comSlika 157: Zimi je sjeverna hemisfera nagnuta od Sunca.
Smanjeni solarni 'tlak' dekompresira ionosferu.
Stoga, ako je sunčeva aktivnost slaba, mlazno strujanje bi trebalo biti viđeno i na abnormalno niskim geografskim širinama. To je ono što se dogodilo posljednjih godina, posebno nad Europom, s mlaznom strujom na čak 15° sjeverno zimi (iznad sjeverne Afrike), kada bi zapravo trebala biti na oko 60° sjeverno (iznad Škotske).565

Mlazna struja na niskoj geografskoj širini znači da arktički zrak koji se nalazi sjeverno od mlaznog toka može doseći niže geografske širine, posebno 'umjerena' područja. Ovaj ukupni pomak prema jugu izlaže regije niske geografske širine (jug SAD-a, južna Europa) vrlo hladnim uvjetima. Na taj način, trajno smanjenje sunčeve aktivnosti izazvalo bi sveukupno hlađenje 'umjerenih' geografskih širina koje bi sve manje bile odvojene od arktičkog zraka češćom i nenormalno pomicajućom polarnom mlazom strujom prema jugu. To bi mogao biti i otežavajući čimbenik brzog početka ledenog doba.

Vijugava mlazna struja

Niska sunčeva aktivnost gura mlaznu struju prema jugu, ali ju također čini i sporom i vijugavom. Mlazni tok može čak i 'zastati'. To se također naziva 'blokada'. Korelacija između slabe sunčeve aktivnosti i blokiranja mlaznog toka viđena je 2008. godine.566 Blokada sprječava vlažan i relativno topao zrak iznad oceana da dođe do zapadne Europe i zagrije taj dio kontinenta. Također prestaje odvajati relativno topli zrak umjerenih širina od hladnog zraka arktičkih širina. Susret tih zračnih masa s vrlo različitim temperaturama može dovesti do ekstremnih vremenskih pojava kao što su velike kišne padaline, snježne padaline i jaki vjetrovi.

Umjesto urednog odvajanja hladnih od vrućih regija i pružanja prilično stabilnih i predvidljivih vremenskih obrazaca, vijugava mlazna struja stvara heterogene zračne regije koje se lokalno manifestiraju kao nizovi džepova toplog i hladnog zraka. Ova izmjena toplog, vlažnog zraka i suhog, hladnog zraka važan je uzrok vremenskih poremećaja (anticiklone, tople fronte, depresije, hladne fronte). To generira nestabilne situacije kao što su 'hladni valovi' okruženi vrućim zrakom i, obrnuto, ' vruće valove' okruženi hladnim zrakom. 2009., 2010., 2011. i 2012. Europa je iskusila 'nenormalne' hladne valove, dok je Sjeverna Amerika iskusila 'nenormalne' hladne valove 2013. i 2014.567 Tijekom zime 2013.-2014., Velika Britanija je doživjela poplave koje nisu viđene više od 250 godina568, a Amerika je iskusila prethodno spomenute rekordne niske temperature.

Satellite image showing the extent of snow cover
© NOAASlika 158: Satelitska slika koja pokazuje opseg snježnog pokrivača (2. veljače 2011.).
Slična konfiguracija slabe vijugave mlazne struje dogodila se u veljači 2011., kada je više od polovice sjeverne hemisfere bilo prekriveno snijegom (slika 158).

Tijekom ove anomalije, mlazna struja je pokazivala relativno male brzine, vijugavu stazu i kvazi-'blokadu', kao što je prikazano na slici 159 koja prikazuje mlaznu struju iznad Sjeverne Amerike, 2. veljače 2011. Put mlazne struje obojen je u sivo. Možete vidjeti da struja mnogo vijuga, a njena zemljopisna širina varira između 70° i 20° sjeverno, dok se dio koji teče iznad središnjeg SAD-a doslovno pomiče 'unatrag' (izražen smjer prema zapadu umjesto uobičajenog snažnog smjera prema istoku). Niža zemljopisna širina, do koje mlazni tok seže, je abnormalno niska (do skoro 20° sjeverno iznad Meksika).

Jet stream over North America
© SFSUSlika 159: Mlazna struje iznad Sjeverne Amerike (2. veljače 2011.)
Nijanse sive (slika 159) proporcionalne su brzini mlazne struje (vidi ljestvicu na dnu slike). Većina mlaza je tamnosive boje, što odgovara brzini od približno 70 čvorova (129 km/h). Ova brojka je relativno niska u usporedbi s tipičnom zimskom brzinom mlaznog toka, koja iznosi oko 110 čvorova (203 km/h).569 Iznad Aljaske, doživljava kvazi-'blokadu', gdje je struja uska i tamno siva (mala brzina). To znači da je u ovom području cirkulacija toka bila znatno smanjena; gotovo 'stoji'.

Područje južno od mlaznog toka obojeno je narančastom bojom i predstavlja masu toplog zraka, dok je područje sjeverno obojeno plavom bojom i predstavlja hladni arktički zrak. Područje izloženo vijugavom mlaznom strujom doživjet će naizmjenično topli vlažni zrak (narančasto) i hladan suhi zrak (plavo). Obično, kada topli vlažni zrak slijedi ili naiđe na masu hladnog zraka, on se hladi i vlaga se kondenzira, što dovodi do padalina ili čak i snijega. Što je veća temperaturna razlika i što se temperatura brže mijenja, to su kišne padaline i snježne padaline dramatičnije. Kao rezultat toga, 1. i 2. veljače 2011. više od polovice sjeverne hemisfere bilo je prekriveno snijegom, a neka područja - na primjer Illinois570 - bila su svjedoci dva metra snijega.

Primijetite strelice koje predstavljaju brzinu i smjer vjetra na slici 159. U plavom području, strelice imaju ukupni južni smjer, što pokazuje da je polovica SAD-a iskusila masivni propuh ledenog zraka koji je dolazio izravno s Arktika (polarni vrtlog).

U regijama poput Europe i Sjeverne Amerike, globalno hlađenje će se pogoršati zbog slabljenja mlazne struje i, za posljedicu toga, tok će se pomaknuti prema južnijem putu, izlažući obično umjerene geografske širine arktičkom zraku.


Reference:


548 Između 90 i 400 km/h. Vidi: 'Glossary: Jet Stream', American Meteorological Society
549 'FAQ about the Jet Stream', NOVA Online
550 Newton, Atmospheric circulation systems: Their structure and physical interpretation, str. 216
551 Master, J., 'Arctic sea ice loss tied to unusual jet stream patterns', Weather Underground (2.4.2012.)
552 'Air pressure and wind', Eastern Illinois University
553 Na primjer, 6. siječnja 2014., prosječna dnevna temperatura za SAD je bila 7.8 °C. Zadnji put kada je prosjek za zemlju bio ovako nizak bio je 13. siječnja 1997. godine. Ovaj jaz od 17 godina je najduži ikad zabilježen. Vidi: Borenstein, S., 'Weather wimps?', Salisbury Post (10.1.2014.)
554 Deseci rekorda po hladnom vremenu oboreni su od 1870. godine, kada je američki meteorološki biro počeo prikupljati podatke. Vidi: Livingston, I., 'Polar vortex delivering D.C.'s coldest day in decades, and we're not alone', Washington Post (7.1.2014.)
555 Pearce, F., 'Is weird winter weather related to climate change?' Yale Environment 360 (24.2.2014.)
556 Usoskin, I. G., et al., 'Cosmic ray-induced ionization in the atmosphere: spatial and temporal changes', Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics (prosinac 2004.) 66(18): 1791.-1796.
557 McCanney, J., Planet X, Comets and Earth Changes, str. 72
558 Ibid., str. 71
559 Archer, C. L. & Caldeira, K., 'Historical trends in the jet streams', Geophysical Research Letters 35
560 Ibid.
561 'Arktička oscilacija' označava prirodno klackanje atmosferskog tlaka između Arktika i srednjih zemljopisnih širina sjevernog Pacifika i sjevernog Atlantskog oceana. Vidi: Mitchell, T., 'Arctic Oscillation time series', JSAO
562 McCanney, op. cit., str. 70
563 Russell, C. T. & Vaisberg, O., 'The interaction of the solar wind with Venus', Venus (1983), str. 873-940
564 Zuang, H. C., et al., 'The influence of the interplanetary magnetic field and thermal pressure on the position and shape of the magnetopause', Journal of Geophysical Research (1981) 86(A12): 10 009-10 021
565 "Od 2007., a posebno 2012. i početkom 2013., mlazni tok bio je na abnormalno niskoj geografskoj širini diljem Ujedinjenog Kraljevstva, ležeći bliže Engleskom kanalu, oko 50°N, a ne uobičajeniji sjeverno od Škotske na geografskoj širini od oko 60°N."; 'Jet Stream, Long-Term climatic changes', Wikipedia
566 Barriopedro, D., Garcıa-Herrera, R., & Huth, R., 'Solar modulation of Northern Hemisphere winter blocking', J.Geophys. Res.
567 'Cold Waves - Contemporary cold waves', Wikipedia
568 Velika Britanija je doživjela svoju najvlažniju zimu otkako su 1766. počeli zapisi. Vidi: Vaughan, A., 'England and Wales hit by wettest winter in nearly 250 years', The Guardian (27.2.2014.)
569 Swanson, B., 'Wind and Jet Stream', USA Today (27.6.2007.).
570 'February 2nd, 2011 North American blizzard', Wikipedia