Recharge oscillator
एल नीनो-सदर्न ऑसिलेशन (ई. एन. एस. ओ.) के लिए रिचार्ज ऑसिलेटर मॉडल 1997 में पहली बार जिन द्वारा वर्णित एक सिद्धांत है, जो समुद्र की सतह के तापमान (एस. एस. टी.) और मध्य भूमध्यरेखीय प्रशांत महासागर में होने वाली थर्मोक्लाइन गहराई की आवधिक भिन्नता की व्याख्या करता है। इस दोलन के आधार पर भौतिक तंत्र समुद्री-वायुमंडलीय अंतःक्रिया के कारण क्षेत्रीय औसत भूमध्यरेखीय ऊष्मा सामग्री के आवधिक पुनर्भरण और निर्वहन हैं। ई. एन. एस. ओ. मॉडल के लिए अन्य सिद्धांतों का प्रस्ताव किया गया है, जैसे कि विलंबित ऑसिलेटर, पश्चिमी प्रशांत ऑसिलेटर और एडवेक्टिव रिफ्लेक्टिव ऑसिलेटर। 2001 में वांग द्वारा एक एकीकृत और सुसंगत मॉडल प्रस्तावित किया गया है, जिसमें रिचार्ज ऑसिलेटर मॉडल को एक विशेष मामले के रूप में शामिल किया गया है। ई. एन. एस. ओ. मॉडल बनाने का पहला प्रयास 1969 में ब्जर्कनेस द्वारा किया गया था, जो समझते थे कि ई. एन. एस. ओ. एक महासागर-वायुमंडल अंतःक्रिया का परिणाम है। 1975 में ई. एन. एस. ओ. की समझ में एक महत्वपूर्ण कदम वायर्टकी द्वारा उठाया गया था, जिन्होंने ब्जर्कनेस मॉडल में यह महसूस करते हुए सुधार किया कि पश्चिमी प्रशांत में गर्म पानी का निर्माण व्यापारिक हवाओं में मजबूती के कारण है, और एक एल नीनो घटना गर्म पानी के प्रवाह से पूर्व की ओर केल्विन लहरों के रूप में शुरू होती है। हालांकि ब्जर्कनेस-विर्टकी मॉडल ने उन कारणों की व्याख्या की जो अल नीनो घटनाओं को ट्रिगर करते हैं, लेकिन यह पूरे ईएनएसओ की चक्रीय प्रकृति से निपटने में सक्षम नहीं था। ई. एन. एस. ओ. की आवर्ती प्रकृति 1985 में केन और जेबियाक द्वारा पेश की गई थी, जो समझ गए थे कि अल नीनो घटना के परिणामस्वरूप भूमध्य रेखा पर थर्मोक्लाइन की गहराई सामान्य से कम है। यह स्थिति ठंडे चरण में परिवर्तन का कारण बनती है, जिसे ला नीना चरण भी कहा जाता है। केन और जेबियाक द्वारा प्रस्तावित मॉडल महासागर-वायुमंडल और महासागर-स्मृति प्रणाली की युग्मित अंतःक्रिया को ध्यान में रखने वाला पहला मॉडल था। ये दो धारणाएँ 1997 में जिन द्वारा वर्णित मॉडल, रिचार्ज ऑसिलेटर की नींव हैं। मॉडल की एक गुणात्मक व्याख्या पुनर्भरण दोलक मॉडल के पीछे की भौतिकी प्रक्रियाओं को 4 अलग-अलग चरणों में विभाजित किया जा सकता हैः गर्म चरणः प्रशांत महासागर के पूर्वी भाग में स्थित एस. एस. टी. में एक सकारात्मक गर्म विसंगति पश्चिमी हवा विसंगतियों को प्रेरित करती है, जिससे वॉकर परिसंचरण कमजोर हो जाता है। इसके परिणामस्वरूप भूमध्यरेखीय थर्मोक्लाइन ढलान की विसंगति होती है, जो अब प्रशांत के पूर्वी भाग में निर्बाध स्थिति की तुलना में गहरी है। थर्मोक्लाइन ढलान विसंगति पवन तनाव विसंगति को बढ़ाती है और इसलिए, एस. एस. टी. में विसंगति, एक सकारात्मक प्रतिक्रिया पैदा करती है (क्योंकि पवन तनाव विसंगति एस. एस. टी विसंगति द्वारा भी संचालित होती है)। हवा का दबाव धीरे-धीरे पश्चिमी प्रशांत में थर्मोक्लाइन की गहराई को कम कर देता है और क्षेत्रीय एकीकृत स्वेर्ड्रप परिवहन के विचलन के कारण प्रशांत क्षेत्र में एक नकारात्मक क्षेत्रीय औसत थर्मोक्लाइन की गहराई की ओर ले जाता है। यह गर्मी निर्वहन धीरे-धीरे पूर्वी प्रशांत में भी थर्मोक्लाइन की गहराई को कम कर देता है, जहां यह एसएसटी विसंगति के लिए एक शीतलन प्रवृत्ति की ओर ले जाता है। इस चरण को अल नीनो के रूप में संदर्भित किया जाता है, और यह आमतौर पर प्रशांत महासागर के पश्चिमी भाग में उच्च तापमान और ऑस्ट्रेलिया में सूखे और आग के खतरे से जुड़ा होता है। पहला संक्रमण चरणः इस चरण में एस. एस. टी. तापमान विसंगति शून्य हो गई है। इसलिए, एस. एस. टी. विसंगति के कारण होने वाली वायु तनाव विसंगति भी गायब हो जाती है। नतीजतन, बेसिन के पूर्वी और पश्चिमी हिस्सों के बीच थर्मोक्लाइन झुकाव भी कम हो जाएगा, क्योंकि इसका असंतुलन हवा के दबाव के कारण है। इस अवधि में पूरे भूमध्यरेखीय प्रशांत थर्मोक्लाइन की गहराई विसंगत रूप से उथली है, क्योंकि समुद्र बेसिन में गर्मी की मात्रा को स्वेर्ड्रप परिवहन द्वारा हटा दिया गया था। शीतलन चरणः थर्मोक्लाइन परत की कम गहराई जलवायु संबंधी उत्थान द्वारा विसंगत ठंडे पानी को पूर्वी सतह परत में पंप करने की अनुमति देती है, जिससे एस. एस. टी विसंगति प्रशांत महासागर के उस हिस्से में एक नकारात्मक चरण में खिसक जाती है। पूर्वी बेसिन में एस. एस. टी. विसंगति वॉकर परिसंचरण हवाओं को मजबूत करेगी, जिससे थर्मोक्लाइन झुकाव बढ़ेगा; परिणामस्वरूप प्रशांत महासागर के पश्चिमी भाग में थर्मोक्लाइन गहराई विसंगति बढ़ेगी और इसके पूर्वी भाग में कम हो जाएगी। झुकाव में वृद्धि नकारात्मक एसएसटी विसंगति में वृद्धि को प्रेरित करेगी, जिसके परिणामस्वरूप गर्म चरण के समान प्रतिक्रिया होगी, लेकिन एक विपरीत प्रभाव के साथ। इस चरण को ला नीना के रूप में संदर्भित किया जाता है, और इसकी विशेषता पश्चिमी प्रशांत जल का अधिक वाष्पीकरण, ऑस्ट्रेलिया में अधिक बार बारिश और बाढ़ है दूसरा संक्रमण चरणः वॉकर परिसंचरण में वृद्धि से पश्चिम दिशा में हवा का दबाव बढ़ जाता है, जिससे भूमध्यरेखीय बेसिन में गर्मी का आयात बढ़ जाता है। यह गर्मी का परिचय भूमध्यरेखीय प्रशांत के ऊपर औसत थर्मोक्लाइन की गहराई को गहरा करता है, जिसके परिणामस्वरूप एसएसटी विसंगति में कमी आती है। जब एस. एस. टी. विसंगति को शून्य कर दिया जाता है, तो सकारात्मक क्षेत्रीय औसत थर्मोक्लाइन बेसिन के पूर्वी भाग में एक सकारात्मक एस. एस. टी. विसंगति का कारण बनेगी, जिससे एक नए चक्र की शुरुआत होगी। रिचार्ज ऑसिलेटर मॉडल आदर्श रिचार्ज ऑसिलेटर मॉडल ई. एन. एस. ओ. की व्याख्या करने के लिए 1997 में जिन द्वारा प्रस्तावित आदर्श गैर-आयामी सिद्धांत में नीचे वर्णित गणितीय संरचना शामिल है। यह प्रशांत महासागर के पश्चिमी और पूर्वी भाग को दो पूल के रूप में मॉडलिंग करने पर निर्भर करता है। मॉडल के पीछे की धारणाओं और समीकरणों को नीचे समझाया गया है। संबंध के अनुसार, बेसिन के पूर्वी भाग में थर्मोक्लाइन गहराई विसंगति सीधे और तुरंत पश्चिमी भाग में विसंगति और हवा के दबाव विसंगति से संबंधित है। पश्चिमी भूमध्यरेखीय प्रशांत पर थर्मोक्लाइन गहराई विसंगति परिवर्तनों को गणितीय रूप से उस समीकरण द्वारा वर्णित किया जाता है जो महासागर समायोजन का प्रतिनिधित्व करता है, जो बेसिन के पूर्वी और पश्चिमी हिस्से में होने वाली सीमा परत धाराओं के मिश्रण और भूमध्यरेखीय ऊर्जा हानि के कारण एक आर्द्रता प्रक्रिया दर की विशेषता है। दूसरा पद बेसिन के पार स्वेर्ड्रप परिवहन का प्रतिनिधित्व करता है, या समान रूप से बेसिन के अंदर या बाहर गर्मी परिवहन का प्रतिनिधित्व करता है; स्वेर्ड्रप परिवहन पवन तनाव कर्ल पर निर्भर करता है। चूंकि यह क्षेत्रीय रूप से एकीकृत पवन तनाव और इसके कर्ल के सीधे आनुपातिक है, इसलिए अनुमानित करना संभव है, जहां एक स्थिरांक है। उपरोक्त समीकरण में ऋणात्मक संकेत इस तथ्य के कारण है कि पश्चिमी हवा का दबाव पश्चिमी बेसिन में थर्मोक्लाइन की गहराई को कम कर देता है, जबकि एक लागू व्यापार हवा (जिसकी दिशा हमेशा पूर्व से पश्चिम होती है) थर्मोक्लाइन की गहराई को बढ़ाती है। पिछले समीकरण विसंगत पवन तनाव बल के तहत बेसिनव्यापी भूमध्यरेखीय महासागरीय समायोजन का एक सरलीकृत विवरण प्रदान करते हैं। समय में एस. एस. टी. विसंगति विकास को उस संबंध द्वारा वर्णित किया जाता है जहां दर कम करने की प्रक्रियाओं के कारण एस. एस. टी. छूट का प्रतिनिधित्व करता है, जलवायु संबंधी उत्थान को ध्यान में रखता है, और एडवेक्टिव प्रतिक्रिया का प्रतिनिधित्व करता है। हवा का दबाव उस क्षेत्र में औसत है जहाँ एस. एस. टी. होता है, और क्रमशः थर्मोक्लाइन और एकमैन पंपिंग प्रतिक्रिया गुणांक हैं। जैसा कि पिछले खंड में समझाया गया है, एक एसएसटी विसंगति के लिए वायुमंडलीय प्रतिक्रिया एक बढ़ी हुई हवा का तनाव है, जिसका अभिविन्यास विसंगति के संकेत पर निर्भर करता है। हवा के दबाव विसंगति का परिमाण उस क्षेत्रीय क्षेत्र से प्रभावित होता है जहाँ एस. एस. टी. का औसत होता है, और परिणाम बड़ा होता है यदि सभी बेसिन को ध्यान में रखा जाए, न कि केवल इसके पूर्वी हिस्से को। यह अवलोकन युग्मन गुणांक के साथ, औरः के बीच के संबंध को अनुमानित करने की अनुमति देता है। पिछले समीकरणों से एक रैखिक युग्मित प्रणाली प्राप्त करना संभव है, जो बेसिन के पूर्वी हिस्से में थर्मोक्लाइन गहराई और एस. एस. टी विसंगति समय विकास का वर्णन करता हैः जहां शुरू में पहले से ही शुरू किए गए स्थिरांकों के योग के रूप में परिभाषित किया गया है और ब्जर्कनेस की सकारात्मक प्रतिक्रिया परिकल्पना का वर्णन करता है। जैसा कि पहले ही कहा जा चुका है कि यह थर्मोक्लाइन प्रतिक्रिया, एकमैन अपवेलिंग और डिंपिंग प्रक्रिया की दर का प्रतिनिधित्व करता है। पूर्वी बेसिन पर औसत कमजोर स्थानीय हवा के दबाव के कारण, अन्य दो शब्दों की तुलना में एकमान अपवेलिंग फीडबैक पैरामीटर नगण्य है, जो अंततः हवा के दबाव के कारण होता है। बेहतर भौतिक दृष्टिकोण ऊपर प्रस्तुत मॉडल अभी भी अत्यधिक आदर्श है। एक समान दृष्टिकोण है जो समुद्र की सतह-परत की मोटाई विसंगतियों के साथ-साथ वॉकर परिसंचरण में समान जलवायु संबंधी विसंगतियों की जांच करता है, लेकिन अधिक भौतिक परिप्रेक्ष्य के साथ। इस रिचार्ज-ऑसिलेटर मॉडल की प्रमुख प्रक्रियाओं में अभी भी महासागर (गतिशीलता, आयतन संरक्षण और गर्मी बजट) और वातावरण शामिल हैं, इस प्रकार एक और युग्मित मॉडल की ओर ले जाता है जो ई. एन. एस. ओ. के विभिन्न चरणों के तंत्र का व्यापक रूप से वर्णन करता है। धारणाएँ ऊपर वर्णित मॉडल से थोड़ी अलग हैं। महासागर से योगदान को औसत मोटाई के साथ कम-गुरुत्वाकर्षण सतह परत के रूप में अद्यतन किया जाता है। ऊपर वर्णित एक समान दृष्टिकोण का पालन करते हुए, पवन तनाव विसंगति और एक थर्मोक्लाइन गहराई विसंगति (उदाहरण के लिए) को देखते हुए इस संबंध के माध्यम से अन्य गहराई विसंगति () को जानना संभव हैः जहां कम गुरुत्वाकर्षण है। आयतन संरक्षण लागू करके यह देखना संभव है कि एकमात्र परिवहन जो मौजूद हो सकता है वह एक मेरिडियनल परिवहन है। यह हवा के दबाव विसंगति से प्रेरित स्वेर्ड्रप परिवहन के माध्यम से पूरा किया जाता है। ऊर्ध्वाधर एकीकृत उत्तर-दक्षिण वेग तब हैः फिर भी, इस मॉडल में हम मेरिडियनल दिशा में कोई पवन तनाव विसंगति पर विचार नहीं कर सकते हैं, जिससे एक अंतिम एकीकृत परिवहन हो सकता हैः हवा की विसंगति अंतरिक्ष में सीमित है, और भूमध्य रेखा से दूर घटती है; इसकी सीमा भूमध्यरेखीय रॉस्बी त्रिज्या द्वारा निर्धारित की जाती है, जो भूमध्य रेखा पर 200 किमी से थोड़ा अधिक मान लेती है। इसलिए, हवा की विसंगति को भूमध्य रेखा पर अधिकतम माना जाता है और यह सीमा से अधिक और उससे आगे तक पहुंच जाता है। इस विचार के आधार पर मेरिडियनल इंटीग्रेटेड ट्रांसपोर्ट और संबंधित प्रवाह विचलन की गणना इस प्रकार की जा सकती हैः जहां कुल प्रवाह में संकेत उत्तरी सीमा () और दक्षिणी सीमा () को संदर्भित करता है। अभी जो वर्णित किया गया है, उसके आधार पर, महासागर गतिशीलता योगदान की समझ और समावेश पूरा हो गया है, और इसलिए पश्चिमी थर्मोक्लाइन गहराई में कुल परिवर्तन का अनुमान लगाना संभव हैः जहां दाहिने हाथ पर दूसरा योगदान सीमा परत और पार्श्व प्रक्रियाओं के सापेक्ष महासागर समायोजन नमी के कारण है। महासागर गर्मी बजट के बारे में आगे विचार किया जा सकता है। गर्मी बजट को केवल तभी खुला माना जाता है जब समुद्र के पूर्वी हिस्से में तापमान में विसंगति दिखाई देती है। पूर्वी प्रशांत में तापमान में बदलाव के लिए, हवा के दबाव विसंगति और ऊर्ध्वाधर विचलन दोनों के कारण क्षेत्रीय वेग विसंगति की आवश्यकता होती है। पहले मामले में, ऊष्मा परिवहन प्रवाह के क्षैतिज वेग को पवन तनाव विसंगति के समानुपाती माना जा सकता हैः यह संबंध तब तक मान्य है जब तक कि विचार में लिया गया बेसिन विशुद्ध रूप से हवा से संचालित माना जाता है और पृथ्वी के घूर्णन से प्रभावित नहीं होता है। सकारात्मक मान सकारात्मक पवन तनाव विसंगति मानों के अनुरूप होते हैं। इस प्रकार, पूर्वी प्रशांत के साथ तापमान विसंगति (पृष्ठभूमि जलवायु तापमान क्षेत्र का विकास) को इस प्रकार देखा जा सकता हैः जहाँ बेसिन के पूर्वी और पश्चिमी हिस्सों के बीच तापमान में अंतर है। जहाँ तक संवहन का संबंध है, पूर्व में ऊर्ध्वाधर संवहन का अनुमान सामान्य रूप से किया जा सकता है जहाँ तापमान से ऊपर की पट्टी जलवायु संबंधी स्थिति को संदर्भित करती है। इस मामले में, ऊपर की ओर बढ़ने को संदर्भित करता है और हवा के दबाव के साथ इसके संबंध को इस रूप में मानकीकृत किया जा सकता है, जहां माइनस संकेत यह सुनिश्चित करता है कि एक सकारात्मक हवा के दबाव के लिए पूर्वी पूल पर ऊपर की ओर बढ़ने में कमी के अनुरूप है। वास्तव में, एक सकारात्मक पवन तनाव विसंगति एक संबंधित नकारात्मक उत्थान विसंगति उत्पन्न करती है। गहरे ठंडे पानी की परिणामी कमी तापमान विसंगति उत्पन्न करती है और इस प्रकार एक सकारात्मक ऊष्मा प्रवाह की गणना इस प्रकार की जाती हैः ऊर्ध्वाधर तापमान अंतर कहाँ है। चूँकि सतह के पानी का तापमान गहरे पानी के तापमान () से अधिक है, यह योगदान सकारात्मक पवन तनाव विसंगति के लिए सकारात्मक है। फिर भी, पानी के तापमान प्रोफ़ाइल (थर्मोक्लाइन द्वारा गहरा) के नीचे की ओर जाने का मतलब है कि गहराई पर तापमान को जलवायु संबंधी मान माना जाना चाहिए। यह उजागर करना महत्वपूर्ण है कि सतह के तापमान में, इस बिंदु पर, विसंगति के कारण वृद्धि शामिल है। इसलिए, निम्नलिखित परिणाम प्राप्त किया जाता हैः अभिक्षेप से तीन योगदानों को समूहित करते हुए, अभिक्षेप के कारण तापमान विसंगति की समय के साथ भिन्नता बन जाती हैः अंतिम योगदान में, एक अवमंदन घटक (सबसे पहले दाहिने हाथ की ओर) को उसी तरह जोड़ा जाता है जैसे ऊपर किया गया है। आगे यह मान लेना संभव है कि पवन तनाव विसंगति और तापमान विसंगति के बीच का संबंध इस प्रकार दिया गया हैः अंत में, युग्मित मॉडल पूर्ण है और निम्नानुसार वर्णित हैः वास्तविक मापों के साथ तुलना सुधारों के बावजूद, पिछला मॉडल अभी भी वास्तविक तंत्र का सरलीकरण है जो अपने व्यवहार में बहुत अधिक जटिल है। एनीमेशन स्पष्ट रूप से तापमान और गहराई विसंगतियों के बीच संबंध में समय के साथ एक अण्डाकार व्यवहार को दर्शाता है जो ऐतिहासिक डेटा टिप्पणियों में नहीं देखा गया है। ऊपर वर्णित मॉडल दो अलग-अलग चरणों (एल नीनो और ला नीना) के लिए एक सममित व्यवहार पर विचार करता है, जो वास्तव में नहीं देखा जाता है। उदाहरण के लिए, जैसा कि मैकफैडेन एट अल के काम में दिखाया गया है। (2000): "वायु-समुद्र प्रवाह, जो भूमध्यरेखीय ठंडी जीभ में एस. एस. टी. विसंगति वृद्धि पर एक नकारात्मक प्रतिक्रिया है, ई. एन. एस. ओ. के ठंडे चरणों के दौरान समुद्र को गर्म करने में अधिक प्रभावी हैं, जबकि वे ई. एन. एस. ओ. के गर्म चरणों के दौरान समुद्र को ठंडा करते हैं। वैकल्पिक रूप से, सतह को ठंडा करने के लिए ऊपर की ओर और ऊर्ध्वाधर मिश्रण की क्षमता कुछ सीमा पर संतृप्त हो सकती है जिससे आगे थर्मोक्लाइन शोलिंग से आगे एसएसटी शीतलन नहीं होता है। पवन दबाव वैगन वाल्फ्रिड एकमैन हेराल्ड स्वेर्ड्रुप संदर्भ एल नीनो-दक्षिणी दोलन घटनाएं भी देखें।