DOI: https://doi.org/10.1007/s10236-026-01776-w
تاريخ النشر: 2026-02-14
المؤلف: Tal Ezer
الموضوع الرئيسي: العمليات المحيطية والجوية
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة التغيرات عالية التردد (HFV) في تيار الخليج (GS) وتأثيرها على مستوى البحر الساحلي (CSL) على طول الساحل الشرقي للولايات المتحدة، مع التركيز على التغيرات داخل الموسم بفترات تتراوح من حوالي أسبوع إلى شهرين. لقد أثبتت الأبحاث السابقة وجود علاقة بين التغيرات طويلة الأمد في تيار الخليج وتغيرات مستوى البحر الساحلي، مشيرة بشكل خاص إلى أن ضعف تيار الخليج يرتبط بارتفاع مستوى البحر الساحلي. ومع ذلك، غالبًا ما يُعزى التغير عالي التردد إلى أحداث الطقس الجوية. قام المؤلفون بإجراء سلسلة من المحاكاة العددية جنبًا إلى جنب مع التحليلات الملاحظة لنقل تيار فلوريدا وبيانات مستوى البحر الساحلي بالساعة لاستكشاف تأثيرات التغيرات عالية التردد في تيار الخليج على مستوى البحر الساحلي، معزولين تأثير عوامل أخرى مثل تغيرات الرياح.
تكشف النتائج عن علاقة عكسية ذات دلالة إحصائية بين تدفق تيار الخليج ومستوى البحر الساحلي، حيث تظهر التجربة ذات التردد المنخفض (LFE) ارتباطات أقوى من التجربة ذات التردد العالي (HFE). ومن الجدير بالذكر أن خليج المحيط الأطلسي الجنوبي (SAB) أظهر استجابة أكثر وضوحًا للتجربة ذات التردد المنخفض، بينما كان خليج المحيط الأطلسي الأوسط (MAB) أكثر استجابة للتجربة ذات التردد العالي. تسلط الدراسة الضوء على أن حتى التذبذبات الطفيفة في تيار الخليج يمكن أن تتفاعل مع التغيرات الطبيعية، مما يؤدي إلى تقلبات غير متوقعة في مستوى البحر الساحلي عبر مختلف مقاييس الزمن. تؤكد النتائج على الدور المعقد للتغيرات عالية التردد في تقلبات مستوى البحر الساحلي، مشيرة إلى أنه بينما تسهم بشكل كبير في تغيرات مستوى البحر الساحلي، تظل تغيرات الرياح محركًا رئيسيًا للديناميات الساحلية. تؤكد الأبحاث على الحاجة إلى تحسين فهم وتنبؤ تغيرات مستوى البحر الساحلي، خاصة في سياق ارتفاع مستويات البحر والأحداث المحتملة للفيضانات.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث الروابط المثبتة بين التغيرات واسعة النطاق في المحيط الأطلسي، وخاصة تيار الخليج (GS)، وتغيرات مستوى البحر الساحلي (CSL) على طول الساحل الشرقي للولايات المتحدة. لقد أشارت الملاحظات التاريخية والنماذج إلى أن تيار الخليج، الذي يتدفق من مضيق فلوريدا على طول خليج المحيط الأطلسي الجنوبي (SAB) وينفصل بالقرب من كيب هاتيراس، يؤثر بشكل كبير على مستوى البحر الساحلي. على وجه التحديد، يرتبط ضعف تيار الخليج بزيادة مستوى البحر الساحلي بالقرب من الساحل وانخفاض مستوى البحر الساحلي في عرض البحر، مما يبرز دور تيار الخليج في التغيرات العقدية والتغيرات المحتملة المتعلقة بالمناخ في دوران المحيط الأطلسي العمودي (AMOC).
بينما تم دراسة التغيرات طويلة الأمد بشكل مكثف، تؤكد الورقة على وجود فجوة في فهم التغيرات عالية التردد (HFV) في الديناميات الساحلية، والتي غالبًا ما تُعزى إلى المحركات المحلية. ومع ذلك، تشير الدراسات الحديثة إلى أن التغيرات عالية التردد في تيار الخليج يمكن أن تؤثر أيضًا على مستوى البحر الساحلي بطريقة مشابهة للتغيرات طويلة الأمد. يهدف المؤلفون إلى عزل تأثيرات التغيرات عالية التردد في تيار الخليج عن التأثيرات الأخرى، وخاصة الرياح، باستخدام نموذج دوران المحيط الإقليمي مع محاكاة موسعة. من خلال مقارنة نتائج النموذج مع البيانات الملاحظة من مقاييس المد في خليج المحيط الأطلسي الجنوبي (SAB) وخليج المحيط الأطلسي الأوسط (MAB)، تسعى الدراسة إلى توضيح التفاعلات بين التذبذبات المفروضة في تيار الخليج والتغيرات الطبيعية، مما يقيم في النهاية الاستجابة الساحلية لهذه الديناميات.
نقاش
في قسم النقاش من الورقة، يقوم غودارد وآخرون (2015) بتقييم العلاقة الكمية بين تغيرات تيار الخليج (GS)، المقاسة بنقل تيار فلوريدا (FC)، ومستوى البحر الساحلي (CSL)، كما تم تسجيله بواسطة مقاييس المد. تكشف التحليلات أن أقل من 30% من تقلبات مستوى البحر الساحلي يمكن أن تُعزى مباشرة إلى تيار الخليج، مع معاملات ارتباط قصوى ($R^2 \approx 0.3$) تشير إلى دلالة إحصائية عند مستوى 95%، باستثناء موقع واحد في عام 2020. ومن الجدير بالذكر أن الارتباطات أقوى في خليج المحيط الأطلسي الجنوبي (SAB) مقارنة بخليج المحيط الأطلسي الأوسط (MAB)، وتزداد مع انخفاض النقل المتوسط من 2020 إلى 2023. تسلط الدراسة الضوء على أنه بينما توجد ارتباطات إحصائية، فإنها لا تعني السببية، حيث يمكن أن تؤثر عوامل خارجية مثل أحداث العواصف على كل من تيار الخليج ومستوى البحر الساحلي.
للمزيد من التحقيق في العلاقة السببية، يستخدم المؤلفون نموذج دوران المحيط العددي المثالي لمحاكاة تأثير التغيرات عالية التردد (HFV) في تيار الخليج على مستوى البحر الساحلي. تشير نتائج النموذج إلى أنه بينما يكون الحد الأقصى من التغيرات في مستوى البحر الساحلي مشابهًا عبر تجارب مختلفة، فإن الأنماط المكانية تختلف بشكل كبير، مما يشير إلى أن التغيرات الداخلية في تيار الخليج تدفع بشكل أساسي تغيرات مستوى البحر الساحلي بعيدًا عن الساحل. كما يظهر النموذج ارتباطات سلبية متماسكة بين تدفق تيار الخليج ومستوى البحر الساحلي على طول الساحل الشرقي للولايات المتحدة، مع ملاحظة ارتباطات أقوى في التجربة ذات التردد المنخفض (LFE) مقارنة بالتجربة ذات التردد العالي (HFE). على الرغم من قيود النموذج، يكشف أنه تساهم التذبذبات عالية التردد في تيار الخليج في تقلبات مستوى البحر الساحلي، على الرغم من أنها تمثل فقط 3-30% من إجمالي التغيرات، مما يبرز التفاعل المعقد بين ديناميات تيار الخليج والعمليات الساحلية.
DOI: https://doi.org/10.1007/s10236-026-01776-w
Publication Date: 2026-02-14
Author(s): Tal Ezer
Primary Topic: Oceanographic and Atmospheric Processes
Overview
This study investigates the high-frequency variability (HFV) of the Gulf Stream (GS) and its impact on coastal sea level (CSL) along the U.S. East Coast, focusing on intraseasonal variations with periods ranging from approximately one week to two months. Previous research has established a link between long-term GS variability and CSL changes, particularly noting that a weakening GS correlates with rising CSL. However, HFV is often attributed to atmospheric weather events. The authors conducted a series of numerical simulations alongside observational analyses of the Florida Current transport and hourly CSL data to explore the effects of HFV in the GS on CSL, isolating the influence of other factors such as wind variations.
The findings reveal a statistically significant anticorrelation between GS flow and CSL, with the low-frequency experiment (LFE) showing stronger correlations than the high-frequency experiment (HFE). Notably, the South Atlantic Bight (SAB) exhibited a more pronounced response to LFE, while the Mid-Atlantic Bight (MAB) was more responsive to HFE. The study highlights that even minor oscillations in GS can interact with natural variability, leading to unpredictable CSL fluctuations across various time scales. The results underscore the complex role of HFV in CSL variability, suggesting that while it contributes significantly to CSL changes, wind variability remains a major driver of coastal dynamics. The research emphasizes the need for improved understanding and prediction of CSL variations, particularly in the context of rising sea levels and potential flooding events.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the established connections between large-scale Atlantic Ocean variability, particularly the Gulf Stream (GS), and coastal sea level (CSL) variations along the U.S. East Coast. Historical observations and models have indicated that the GS, which flows from the Florida Straits along the South Atlantic Bight (SAB) and separates near Cape Hatteras, significantly influences CSL. Specifically, a weakening of the GS correlates with increased CSL near the coast and decreased CSL offshore, highlighting the GS’s role in decadal variations and potential climate-related changes in the Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC).
While long-term variability has been extensively studied, the paper emphasizes a gap in understanding high-frequency variability (HFV) in coastal dynamics, which is often attributed to local drivers. However, recent studies suggest that HFV in the GS can also impact CSL similarly to long-term variations. The authors aim to isolate the effects of HFV in the GS from other influences, particularly wind, using a regional ocean circulation model with extended simulations. By comparing model results with observational data from tide gauges in the SAB and Mid-Atlantic Bight (MAB), the study seeks to elucidate the interactions between forced oscillations in the GS and natural variability, ultimately assessing the coastal response to these dynamics.
Discussion
In the discussion section of the paper, Goddard et al. (2015) quantitatively assess the relationship between Gulf Stream (GS) variability, measured by Florida Current (FC) transport, and coastal sea level (CSL), as recorded by tide gauges. The analysis reveals that less than 30% of CSL variability is directly attributable to the GS, with maximum correlation coefficients ($R^2 \approx 0.3$) indicating statistical significance at the 95% level, except for one location in 2020. Notably, correlations are stronger in the South Atlantic Bight (SAB) compared to the Mid-Atlantic Bight (MAB), and they increase as mean transports decrease from 2020 to 2023. The study highlights that while statistical correlations exist, they do not imply causation, as external factors like storm events can influence both GS and CSL.
To further investigate the causal relationship, the authors employ an idealized numerical ocean circulation model to simulate the impact of high-frequency variability (HFV) in the GS on CSL. The model results indicate that while the maximum variability in CSL is similar across different experiments, the spatial patterns differ significantly, suggesting that internal variability of the GS primarily drives CSL changes away from the coast. The model also demonstrates coherent negative correlations between GS flow and CSL along the U.S. east coast, with stronger correlations observed in the low-frequency experiment (LFE) compared to the high-frequency experiment (HFE). Despite the model’s limitations, it reveals that high-frequency GS oscillations contribute to CSL variability, albeit accounting for only 3-30% of the total variability, emphasizing the complex interplay between GS dynamics and coastal processes.