Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Изменчивость основных климатических величин на территории Западной Сибири в конце XX и начале XXI веков
ВАК РФ 25.00.29, Физика атмосферы и гидросферы

Автореферат диссертации по теме "Изменчивость основных климатических величин на территории Западной Сибири в конце XX и начале XXI веков"

На правах рукописи

Харюткина Елена Валерьевна

ИЗМЕНЧИВОСТЬ ОСНОВНЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН НА ТЕРРИТОРИИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ В КОНЦЕ XX И НАЧАЛЕ XXI ВЕКОВ

Специальность 25.00.29 - физика атмосферы и гидросферы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

г 4 ЯНВ 2013

Томск-2012

005048635

005048635

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте мониторинга климатических и экологических систем СО РАН

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор,

Ипполитов Иван Иванович

Официальные оппоненты: Павлов Владимир Евгеньевич, доктор физико-

математических наук, ФГБУН Институт водных и экологических проблем СО РАН

Ломакина Наталья Яковлевна, кандидат физико-математических наук, ФГБУН Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН

Ведущая организация: ФГБУ «Сибирский региональный научно-

исследовательский гидрометеорологический институт» («СибНИГМИ»), г. Новосибирск

Защита состоится 25 января 2013 г. в 14 ч 30 мин на заседании диссертационного совета Д 003.029.01 в Институте оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН по адресу: 634021, г. Томск, пл. Академика Зуева, д. 1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН

Автореферат разослан 24 декабря 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор физико-математических наук

В.В. Веретенников

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Одним из характерных признаков происходящего с середины 70-х годов XX века потепления, отмеченных в Четвертом докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК, 2007 г.), является существенная пространственная неоднородность в изменении температуры. По данным, приведенным в этом докладе, глобальное потепление климата за период 1906-2005 гг. составило 0,74±0,18°С. Основной причиной современного потепления, по мнению МГЭИК, является увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере, хотя находится немало оппонентов этому выводу. Например, Сорохтин О. Г. и др. (2010 г.) считают, что наблюдавшееся в последние десятилетия потепление климата связано только с временным увеличением солнечной активности, тогда как долговременные изменения земного климата направлены на его похолодание и приближение нового ледникового периода.

Понимание истинных причин глобального потепления требует проведения исследований региональных климатов с учетом воздействия различных кли-матообразующих факторов. Отличие в региональных откликах на глобальное потепление выявлено во многих исследованиях. Данные по климатической изменчивости на территории России с выделением европейского и восточного регионов приведены в Оценочном докладе об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации (2008 г.). Приведенные в нем оценки линейных трендов среднегодовых температур за 1976-2006 гг. составили 0,43°С/10 лет для России, в целом, и 0,32°С/10лет для Западной Сибири. В регионах, расположенных к востоку от Западной Сибири, скорость потепления составила 0,40-0,46°С/10 лет. Если учесть, что потепление на европейской территории России составило 0,49°С/10 лет, то температурные изменения в Западно-Сибирском регионе оказываются наименьшими в сравнении со всеми другими регионами.

Географическое положение Западно-Сибирской равнины обусловливает переходный характер ее климата между умеренно континентальным климатом Русской равнины и резко континентальным климатом Средней Сибири. Большая протяженность Западной Сибири с севера на юг обусловливает отчетливо выраженную зональность климата и значительные различия климатических условий ее северных и южных частей, связанные с изменением количества солнечной радиации и характером циркуляции воздушных масс, особенно потоков западного переноса. Поэтому исследование изменений климатических величин на территории Западной Сибири, как региона азиатской территории России (АТР), который оказывает существенное влияние на формирование климата Северного полушария, позволяет более подробно отследить динамику климатических характеристик за последние десятилетия.

Цель работы: провести исследование и дать оценки пространственно-временной изменчивости приземной температуры воздуха и атмосферного давления на территории Западной Сибири с 1975 по 2011 гг., а также оценить

влияние на эту изменчивость составляющих теплового баланса земной поверхности и атмосферной циркуляции.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Выявить особенности пространственного распределения и временных изменений приземной температуры и атмосферного давления на территории Западной Сибири в течение 1975-2011 гг. по данным инструментальных наблюдений.

2. Исследовать пространственно-временную изменчивость составляющих теплового баланса земной поверхности в Западно-Сибирском регионе и на азиатской территории России по данным реанализа.

3. Оценить связи составляющих теплового баланса земной поверхности и характеристик атмосферной циркуляции с приземной температурой для территории Западной Сибири.

4. Оценить вклад составляющих теплового баланса земной поверхности и характеристик атмосферной циркуляции в изменчивость приземной температуры в исследуемом регионе с помощью регрессионных моделей по данным реанализа за 1979-2008 гг.

Исходные данные и методы исследования. В работе использовались данные гидрометеорологических наблюдений на 454 станциях, расположенных на азиатской территории России и сопредельных территориях, из них 169 - на территории Западной Сибири. Для получения оценок метеорологических величин и составляющих теплового баланса использовались базы данных реанализов: Л1А, ЫСЕР/ООЕ АМ1Р-Н, СРБЯ. Для оценки статистической связи между изучаемыми величинами применялся корреляционно-регрессионный анализ.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. По результатам анализа данных инструментальных наблюдений за 1975-2011 гг. выявлено, что в Западной Сибири в зимние месяцы в начале XXI века тренды среднемесячных приземных температур изменились от положительных к отрицательным величинам при положительном изменении тренда среднемесячного давления. Наблюдаемое согласованное пространственное распределение трендов температуры и давления подтверждает развитие процессов блокирования переноса теплых юго-западных воздушных масс и усиление адвекции холодного арктического воздуха.

2. Установлено, что в изменении температурного режима в Западной Сибири доминирующую роль играют атмосферные циркуляционные процессы, описываемые индексом БСАШ. С начала XXI века наблюдается смена отрицательной фазы индекса на положительную, которая соответствует развитию процессов блокирования.

3. Изменчивость составляющих теплового баланса описывает до 54% дисперсии температурного поля на территории Западной Сибири в период 1979— 2008 гг. Учёт циркуляционных факторов позволяет увеличить долю объясненной дисперсии до 68%.

Научная новизна работы:

1. Для территории Западной Сибири по данным инструментальных наблюдений проведено исследование пространственно-временной изменчивости полей основных климатических величин. Впервые получены оценки сезонной динамики трендов температуры воздуха и атмосферного давления с 1975 по 2011 гг., при этом установлено уменьшение скорости потепления, а в зимние месяцы процесс потепления сменился процессом похолодания.

2. Получено, что изменение скорости роста температуры на территории Западной Сибири в зимние месяцы вызвано развитием блокирующих процессов в тропосфере на западе региона. Установлены статистически значимые корреляционные связи между климатическими величинами и составляющими теплового баланса, а также индексами глобальной циркуляции.

3. Впервые построены регрессионные модели, позволяющие описывать изменчивость температуры воздуха на исследуемой территории за период 1979-2008 гг. за счет изменчивости радиационных и циркуляционных факторов.

Научная и практическая значимость результатов работы заключается в возможности их использования для тестирования региональных климатических моделей, а также для мониторинга изменений климатических величин на территории Западной Сибири.

Обоснованность и достоверность полученных в диссертационной работе результатов обусловлена большим объемом анализируемых данных, использованием современных методик сбора и обработки исходных данных, корректным использованием методов регрессионного и спектрального анализов, согласием полученных результатов с выводами других авторов.

Личный вклад автора. Автором при участии руководителя поставлены цели и задачи исследования, произведен отбор методов исследования, разработаны алгоритмы обработки данных. Большая часть расчетов проведена с использованием авторских программ. Основные выводы и результаты получены автором лично и совместно с руководителем данной диссертационной работы.

Апробация основных результатов работы. Результаты исследований докладывались на конференциях как российского, так и международного уровней: Всероссийская молодёжная научная конференция «Актуальные вопросы географии и геоэкологии» (Томск, ТГУ, 2010); Международная конференция «Динамика геосистем и оптимизация природопользования» (Иркутск, ИГ, 2010); International Conference and Young Scientists School on Computational Information Technologies for Environmental Sciences «CITES-2011» (Томск, ИМКЭС, 2011); ESA-iLEAPS-EGU Joint Conference on Earth Observation for Land-Atmosphere Interaction Science (Italy, Rome (Frascati), 2010); Девятое Сибирское совещание по климато-экологическому мониторингу» (Томск, ИМКЭС, 2011); WCRP OSC Climate Research in Service to Society in Denver (USA, Denver, 2011); EGU General Assembly (Austria, Vienna, 2012); 16-я международная конференция молодых ученых «САТЭП-2012» (Звениго-

род, 2012); International radiation symposium «IRS-2012» (Germany, Berlin, 2012); VIII международный симпозиум «Контроль окружающей среды и климата» (Томск, ИМКЭС, 2012); Международная конференция «Климатология и гляциология Сибири» (Томск, ТГУ, 2012);

Публикации. Общее число публикаций 33. Основные результаты по теме диссертации опубликованы в 20 научных работах, в том числе 5 в реферируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, который включает 131 наименование. В работе содержится 124 страницы текста, 20 рисунков, 18 таблиц.

Автор выражает признательность и благодарность за поддержку, ценные рекомендации и полезные замечания научному руководителю д.ф.-м.н. И.И. Ипполитову, а также к.ф.-м.н. с.н.с. ЛФКС ИМКЭС СО РАН C.B. Логинову.

Содержание работы

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, изложены цель и задачи исследования, сформулированы основные защищаемые положения, отражена научная новизна и практическая значимость работы.

В Главе 1 приведен краткий обзор состояния исследований об изменении глобального и региональных климатов в XX и начале XXI веков, а также о роли основных климатообразующих факторов в этом изменении.

Обзор по пространственно-временной изменчивости основных климатических величин: температуры воздуха, атмосферного давления и количества осадков приводится в разделе 1.1. Вопрос о потеплении климата рассмотрен в работах Г.М. Виноградовой, П.Я. Гройсмана, Г.В. Грузы, B.C. Комарова, А.И. Кускова, И.И. Мохова, Ю.П. Переведенцева, Э.Я. Раньковой, Б.Г. Шерстюкова и других авторов.

В разделе 1.2 дается описание исследований по изменению составляющих теплового баланса в глобальном и региональном масштабах (М.И. Будыко, К.Я. Кондратьев, A.B. Павлов, Е.И. Хлебникова, F. Beyrich, J. Boike, S.K. Gupta, M. Meroni, К. E. Trenberth и другие авторы).

В разделе 1.3 рассматривается роль крупномасштабной атмосферной циркуляции, на примере индексов глобальной циркуляции, в формировании климата регионов (В.И. Бышев, А.Б. Полонский, В.В. Попова, С.С. Савина, А.Б. Шмакин, A.G. Barnston и другие авторы).

Глава 2 посвящена описанию исходных данных и методов исследования.

В разделе 2.1 описываются используемые в работе наборы данных и их краткие характеристики.

В разделе 2.2 приводится методика получения оценок климатических характеристик для изучаемой территории. На первом этапе при расчете средне-

месячных значений климатических величин на территории Западной Сибири использовались суточные значения величин, измеренных на 169 станциях. Для АТР число станций, расположенных в выбранном районе к востоку от Урала и в северных районах Казахстана, Монголии, Китая, составило 454 (центр распределения данных NOAA, ftp://ftp.cdc.noaa.gov/pub/data/gsod/). Расчет среднемесячных величин проводился для тех месяцев, для которых количество пропусков в данных за месяц не превышало 5 суток. Далее для каждой станции по рассчитанным среднемесячным величинам вычислялись робастные оценки межгодовой изменчивости: их медианные значения и тренды. Тренды находились для рядов среднемесячных величин с пропусками не более 2 лет на 30-летнем интервале. Для получения устойчивых оценок долговременных изменений из выборки удалялись экстремальные величины, чья значимость оценивалась t-тестом нулевой гипотезы с а=0,05.

Для устранения влияния пространственной неоднородности месторасположения метеорологических станций проводилась пространственная интерполяция рассчитанных среднемесячных и среднегодовых значений величин и их трендов на сетку 1сх1° по алгоритму крайгинга. В качестве средней характеристики по территории использовалась медиана функции распределения Fx(x). Погрешность пространственной интерполяции оценивалась с помощью процедуры кроссвалидации (перекрестной проверки данных). После проведения кроссвалидации для территории Западной Сибири были получены следующие оценки погрешности: для температуры воздуха - 1,2°С, для давления - 1,3 гПа, для осадков - 7,1 мм.

Связь между аномалиями климатических величин и климатообразующими факторами, такими как радиационные и циркуляционные, а также связь между самими факторами оценивалась с помощью методов корреляционно-регрессионного анализа. Коэффициенты линейного тренда определялись с помощью уравнения регрессии и их значимость оценивалась по одностороннему t-тесту на уровне а = 0,1.

Приводится описание наиболее распространенных методов решения уравнения множественной регрессии при наличии мультиколлинеарности: пошаговой регрессии, ридж-регрессии (гребневой регрессии), метода главных компонент, метода группового учета аргументов. Для решения задач, поставленных в рамках данной работы, был выбран метод пошаговой регрессии как наиболее оптимальный.

Для выделения наиболее информативных составляющих сигналов в рядах климатических величин, характеризующих их тенденцию, применялись методы цифровой фильтрации сигнала, такие как скользящее среднее, низкочастотная фильтрация (LF) и адаптивная фильтрация (AF). Характеристики LF определялись из Фурье-спектра в области низкочастотных колебаний (с периодом более 5 лет). AF строился на основе преобразования Гильберта-Хуанга, где функции базиса получаются непосредственно из исходных данных процедурами, включающих в себя построение огибающих сигнала. В AF

применялась внутренняя модовая функция с наибольшим значением дисперсии.

В Главе 3 анализируются изменения основных климатических величин для региона Западной Сибири как части азиатской территории России за последние десятилетия.

В разделе 3.1 приведены оценки изменчивости температуры воздуха, атмосферного давления и количества осадков на изучаемой территории за 1975-2005 гг. Построены карты распределения линейных трендов для всех календарных месяцев, а также вычислены соответствующие функции распределения и плотности вероятности, что позволило дать достаточно полную картину изменений при переходе от одного месяца к другому.

Отмечено, что в рассматриваемый временной интервал потеплением была охвачена практически вся территория Западной Сибири (рис. 1а), но протекало оно неравномерно. Рассчитанные функции распределения среднегодовых температур показывают, что в среднем за рассматриваемый интервал времени 61% территории Западной Сибири находился в зоне отрицательных значений и 39% в зоне нулевых, либо положительных температур, тогда как для АТР в эту зону попадает лишь 30%. Усредненные по территории Западной Сибири величины трендов температур положительны для всех месяцев, кроме января, апреля, сентября и ноября. Значимые оценки трендов отмечаются в феврале, марте, мае, октябре (табл. 1). Если для АТР процесс потепления доминирует практически в течение всего года, то для территории Западной Сибири потепление наблюдается в отдельные месяцы без выделения определенного сезона года, и здесь оно протекает менее интенсивно.

/

/

/

/

У

° т,, -спет, б) Р„.гГШЮлег в)

Рисунок 1 - Функции распределения (Б*) трендов среднегодовых величин: а) температуры воздуха Тт °С/10лет, б) атмосферного давления Р^, гПа/Юлет, в) количества осадков мм/10лет

Согласно пространственному распределению трендов среднегодового давления, наблюдается преобладание очагов с отрицательными значениями, как по охвату территории, так и по абсолютным величинам трендов. Области отрицательных трендов давления занимают 83% территории Западной Сибири (рис. 16). В целом, для территории Западной Сибири в этот период времени характерно падение давления в первой половине года и рост во второй. Значимые отрицательные тренды установлены для февраля, марта и июня;

положительные - для ноября и декабря (табл. 1). Однако для среднегодовых величин за 1975-2005 гг., тенденции к изменению давления не обнаружено, в то время как на АТР за этот же период наблюдалось его падение.

Таблица 1 - Среднемесячные значения трендов температуры, давления

Месяцы Ttn °С/10лет Р,г, гПа/10 лет Rtn мм/10 лет

январь -0,11 -0,25 -0,99

февраль 0,68 -0,65 1,05

март 0,62 -1,54 -0,96

апрель -0,10 -0,13 -0,99

май 0,85 -0,38 -0,07

июнь . 0,18 -0,46 0,28

июль 0,16 0,26 -0,94

август 0,13 0,24 0,51

сентябрь -0,09 0,21 -0,01

октябрь 0,79 0,55 -0,74

ноябрь -0,40 1,24 -0,66

декабрь 0,04 0,86 -1,47

Год 0,23 0,00 -4,99

Примечание. Жирным шрифтом выделены значимые оценки (а = 0,1).

Области с увеличением осадков охватывают 50% территории Западной Сибири в теплый период и 40% в холодный период. В целом за год, большая часть территории Западной Сибири (около 70%) находится в области отрицательных значений трендов (рис. 1 в). Количество осадков больше, чем на АТР и составляет: за холодный период - 246 мм, а за теплый период - 416 мм. Годовые осадки уменьшаются в среднем со скоростью 5 мм/10 лет (табл. 1).

Отмечается, что выявленные изменения в распределениях осадков на территории Сибири могут быть связаны с изменениями циркуляции атмосферы -ослаблением зональной и усилением меридиональной составляющих.

В целом, значимых оценок для трендов количества осадков в течение года не выявлено, однако в среднем за период 1975-2005 гг., наблюдается тенденция к снижению, причем наибольшее снижение характерно для холодного сезона.

В разделе 3.2 оценивается изменение характеристик климатических величин на территории Западной Сибири с 1975 по 2011 гг.

Были выделены два временных интервала протяженностью 31 год каждый (1975-2005 гг. и 1981-2011 гг.). На этих интервалах для территории Западной Сибири по данным наблюдений были рассчитаны по изложенной во второй главе методике поля средних температур и давлений, а также поля их линейных трендов для каждого календарного месяца. Далее в каждом узле сетки 1°х1° рассчитывались разности трендов приземной температуры и давления

(8Т„ = Т,г(1981.2о11) - Т^.975-2005), 5Р,Г = Р,г(,981-201 и - Р*.975-2005)), после чего эти разности усреднялись по исследуемой территории. Результаты расчетов приведены в табл. 2. Из этой таблицы можно отметить следующие особенности: значимое уменьшение величины тренда температуры характерно преимущественно для зимних месяцев; в это же время наблюдается увеличение тренда атмосферного давления. Максимально скорость потепления уменьшилась в феврале на 1,94°С/10 лет (о = 0,4°С/10 лет), в то время как максимальное положительное значение 6Р,г для величины давления наблюдалось в январе 2,90 гПа/10 лет (а = 0,6 гПа/10 лет).

Таблица 2 - Среднемесячные значения разности трендов двух периодов для

Месяцы 5Т1Г, °С/10 лет о, °С/10 лет 8Р*. гПа/10 лет о, гПа/10 лет

январь -1,13 0,80 2,85 0,59

февраль -1,94 0,41 0,82 0,52

март -0,52 0,59 -0,46 0,66

апрель 0,74 0,44 0,10 0,41

май -0,45 0,37 0,61 0,45

июнь 0,15 0,36 -1,06 0,30

июль -0,28 0,22 -0,57 0,31

август -0,53 0,22 -0,02 0,48

сентябрь 0,60 0,20 -0,55 0,50

октябрь -0,08 0,30 -0,16 0,66

ноябрь 0,79 0,45 -1,63 0,58

декабрь -0,25 0,41 0,43 0,53

Год -0,24 0,40 0,03 0,50

Примечание. Жирным шрифтом выделены значимые оценки (а - 0,05).

Были проанализированы особенности межгодового хода температуры и давления, а также их тенденции за интервал с 1975 по 2011 гг. Тенденция (нелинейный тренд) определялась путем выделения из исходных рядов низкочастотной составляющей, описывающей значительную часть изменчивости дисперсии ряда.

По результатам фильтрации 1Л7 (пунктирная линия на рис. 2), уменьшение температуры в феврале наблюдается, начиная с 1995 г., а по АР (сплошная линия на рис. 2) - с 2000 г. Рост давления начинается с 1998 г. Колебания в рядах давления в зимний период находятся, в целом, в противофазе с колебаниями температуры воздуха.

Однако изменение скорости потепления происходит неравномерно по территории Западной Сибири и носит, в основном, очаговый характер (рис. За). Это явление связано с процессами блокирования переноса воздуха на западной и южной границах региона (рис. 36). На рисунке показано, что тенденция роста давления на западных и южных границах препятствует распро-

странению на территорию воздушных масс с этих направлений. Что касается северной границы, то здесь сохраняется возможность проникновения холодного арктического воздуха с северо-востока, что приводит к понижению приземной температуры в восточной части Западно-Сибирского региона (рис. За). Аналогичные пространственные распределения изменения температуры и давления наблюдаются для декабря и января.

•12 •16

,-20 -24

103010201010-

Рисунок 3 - Распределение разности трендов в феврале: а) температуры бТЬг, °С/10 лет, б) давления 8РИ\ гПа/10 лет

На основе полученных результатов, сделан вывод, что в целом, для зимнего периода (декабрь-февраль) на временном промежутке 1975-2011 гг. потепление сменилось похолоданием.

В Главе 4 изучается пространственно-временная изменчивость климато-образующих факторов по данным реанализа ЖА-25 за интервал времени с 1979 по 2008 гг. В качестве климатообразующих факторов рассматриваются составляющие теплового баланса на подстилающей поверхности Западной Сибири и индексы, описывающие циркуляционные процессы в атмосфере Северного полушария.

а) 1980 1990 2000 2010 ",1М б) 1980 1990 2000 2010Г0ЛЫ

Рисунок 2 - Временной ход исходных и отфильтрованных величин для Западной Сибири в феврале за 1975-2011 гг.: а) температуры Т, б) давления Р

Результаты исследования изменчивости составляющих теплового баланса земной поверхности, а также облачного покрова на территории Западной Сибири, в сравнении с АТР, приводятся в разделе 4.1.

Уравнение теплового баланса земной поверхности можно записать следующим образом:

В = дп + 1п-ЬЕ-Р-С, (1)

где = - бтв- баланс коротковолновой радиации; Ь„ = - - баланс длинноволновой радиации, и 1„ = - Еф где Ес/1 - эффективное излучение. и - коротковолновая и длинноволновая радиация, приходящая к поверхности Ц) или уходящая от поверхности (Т). ЬЕ, Р и С - потоки скрытого, явного тепла и поток тепла в грунт, соответственно. Знаки перед ЬЕ, Р и С зависят от направления теплового потока. Положительные турбулентные потоки направлены от поверхности Земли, в то время как отрицательный поток радиации направлен к поверхности Земли. Для каждого элемента в уравнении (1) получены среднемесячные и среднегодовые оценки, тренды, а также построены карты пространственного распределения за каждый месяц по территории Западной Сибири. Уравнение (1) предполагает, что 5=0, но для ограниченной территории необходимо учитывать другие источники тепла, которые приводят к дисбалансу В и изменению приземной температуры.

В табл. 3 приведены усредненные по территории среднемесячные значения теплового баланса земной поверхности для Западной Сибири и соответствующие значения линейных трендов. Расчеты проводились по методике, изложенной в главе 2, на сетке 1,25°х1,25° реанализа Л1А-25. Наибольшие значения В имеют место в летний период.

Таблица 3 - Среднемесячные оценки В для Западной Сибири по данным _реанализа ЖА-25 за 1979-2008 гг._

Месяцы В, Вт/м2 Од, Вт/м2 Вт Вт/м2/10 лет Вт/м2/10 лет

январь 1,33 0,62 -0,01 0,04

февраль 0,74 0,65 0,01 0,02

март 0,11 1,45 0,03 0,07

апрель 4,86 1,94 -0,02 0,11

май 4,95 0,77 0,10 0,21

июнь 3,33 0,99 -0,03 0,17

июль 1,67 0,52 0,00 0,02

август 0,61 0,51 -0,01 0,02

сентябрь -0,46 0,61 0,00 0,02

октябрь 0,25 1,25 0,02 0,04

ноябрь -0,41 0,69 0,00 0,04

декабрь 0,63 0,60 0,00 0,03

Примечание. Жирным шрифтом выделены значимые оценки (а - 0,05).

По данным реанализа ЖА-25 и СРБЯ значимых трендов теплового баланса для территории Западной Сибири не обнаружено: оценки составили 0,1 ±0,6 Вт/м2/10 лет и -0,6±1,5 Вт/м2/10 лет, соответственно.

Облачный покров является важным фактором в энергетическом балансе Земли. В уравнение (1) облачность (ТС) входит в неявном виде, влияя на величину составляющих радиационного баланса.

Был проведен совместный анализ изменений ТС и QÍS (рис.4). На рисунке показано, что на рассматриваемой территории в интервале 1979-1992 гг. для Западной Сибирью характерно уменьшение общей облачности и соответствующий рост приходящей на поверхность Земли коротковолновой солнечной радиации. В интервале 1993-2008 гг. наблюдается обратная ситуация. Значения трендов, приведенные на рис.4, соответствуют изменениям величины за 10 лет.

Рисунок 4 - Временной ход для территории Западной Сибири по данным реанализа JRA-25: a) QIS, б) ТС

Пространственные распределения трендов (Вт/м2/10 лет) и эффективного излучения (Еф Вт/м2/10 лет) также находятся в антикорреляции с изменением ТС (%/10лет) (рис. 5). Утепляющий эффект общей облачности проявляется зимой и состоит в уменьшении Есд за счет увеличения встречного излучения атмосферы.

В целом, среднемесячные оценки покрытия облачностью для территории Западной Сибири выше, чем для АТР, за исключением летних месяцев. Так, среднегодовая величина общей облачности в Западно-Сибирском регионе по данным реанализа составляет 55% (для АТР - 53%) с максимальным значением 67% в ноябре и минимальным 41% в июле. Максимальная изменчивость покрытия облаками, оцениваемая через среднеквадратическое отклонение, приходится на холодный период года. Максимальная изменчивость коротковолнового потока также приходится на холодный период года. Для АТР, в целом, за 1979-2008 гг. линейный тренд ТС является отрицательным и составляет -0,2%/10 лет. Для Западной Сибири за тот же период характерна обратная ситуация - тренд положительный (0,4%/] 0 лет), что, возможно, связано с большей, чем на АТР, скоростью изменения фазовых процессов в атмо-

120.

а)

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

сфере (рис. 6). Значения трендов, приведенные на рис.6, соответствуют изменениям величины за 10 лет.

' .„- ,„ и, В)50®) 65 70' 75' 80' в5*

........-10 -5 0 5 10 -10 -5 0 5 10

Рисунок 5 - Распределение трендов в январе по данным ЖА-25 с 1979 по 2008 гг.: а) нисходящей коротковолновой радиации б) облачного покрова ТС, в) эффективного излучения Е^

Тренд величины потока скрытого тепла (LE) за 1979-2008 гг. на территории Западной Сибири положительный и лишь 30% территории находится в области отрицательных значений, что больше, чем для АТР, где эта величина составляет 20%. В зимние месяцы изменение LE выражено слабо. В изменении величины потока явного тепла (Р) преобладает отрицательная тенденция (рис.6).

Тренд = 0,10±0,07 Тренд = -0,02±0,06 R2_=0,14

R2=0,01

Тренд = -0,09±0,08

r= =0 11 Тренд = -0,06±0,06

R2 =0,06

1985 1990 1995 2000 2005 2010 ГУДЫ

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 пмы^) 1975 19

Рисунок 6 - Временной ход для территории Западной Сибири по данным реанализа ЖА-25: а) ЬЕ, б) Р

Исследование составляющих теплового баланса для территории Западной Сибири показало, что значительное влияние на их изменение, в частности на приходящую на поверхность коротковолновую радиацию и эффективное излучение, оказывает изменение облачного покрова.

В разделе 4.2 рассмотрен набор циркуляционных индексов Северного полушария, из которого были выбраны следующие индексы, описывающие основные циркуляционные моды атмосферы над Западной Сибирью: Северо-

Атлантического колебания (NAO), Арктической осцилляции (АО), Скандинавский (SCAND) и Южного колебания (SOI).

Изменение температуры в рассматриваемом регионе за 1979-2008 гг. сильно связана с изменчивостью индексов SCAND и АО; с индексом NAO - в зимние месяцы, и слабо связана с изменчивостью SOI (табл. 4). Регионы с максимальными значениями коэффициента корреляции индексов SCAND расположены на юго-западе исследуемой территории в холодный период года (рис. 7) и на северо-западе в теплый период.

Таблица 4 - Коэффициенты корреляции между температурой воздуха и от_дельными телеконнекционными индексами _

Месяцы SCAND NAO АО SOI

январь -0,61 0,48 0,41 -0,39

февраль -0,58 0,50 0,49 0,06

март -0,63 0,25 0,32 0,06

апрель -0,76 -0,02 0,41 -0,08

май -0,78 0,18 0,29 -0,29

июнь -0,79 0,31 0,21 -0,1 1

июль -0,51 0,11 0,11 0,32

август -0,62 0,22 0,14 0,25

сентябрь -0,61 0,43 0,46 -0,20

октябрь -0,59 -0,03 0,29 0,34

ноябрь -0,45 0,08 0,30 -0,12

декабрь -0,55 0,23 0,31 0,48

Примечание. Жирным шрифтом выделены значимые коэффициенты (а=0,05).

Рисунок 7 - Распределение коэффициента корреляции температуры воздуха и индекса SCAND на уровне I ООО гПа в январе над АТР за 1979-2008 гг.

Во временном ходе с 1975 по 2011 гг. индексов глобальной циркуляции, для которых характерно наличие высокой корреляционной связи с приземной температурой в зимние месяцы, выявлено, что со второй половины 90-х годов для МАО обозначился переход от положительной фазы индекса к отрицательной, а для вСАМО - от отрицательной к положительной (рис. 8). С этим

переходом связано развитие блокирующих процессов, ослабляющих западный перенос и изменяющих климатические характеристики в ЗападноСибирском регионе. Описанные тенденции проявляются также во временном ходе двух индексов в январе и декабре.

a) NAO, б) SCAND

Построенные за 2002-2011 гг. (временной интервал с наибольшей изменчивостью температуры и давления) карты пространственного распределения трендов высоты геопотенциала (Н, гм/10 лет) на уровне 500 гПа в феврале показали наличие области повышенных значений над Уралом и области пониженных значений над восточной частью Западной Сибири (рис. 9а).

Рисунок 9 - Распределение трендов на поверхности 500 гПа в феврале по данным реанализа JRA-25 за 2002-2011 гг.: а) Н, б) и, в) rotV

На этом же изобарическом уровне в центральной и восточной частях территории наблюдается уменьшение зональной составляющей скорости ветра (и, м/с/10 лет) (рис. 96) и ротора скорости (го1\\ 10'6с'/10 лет), отвечающего за антициклональный тип циркуляции (рис. 9в). В то же время, в западной части региона формируется область повышенных значений ротора скорости, что говорит об усилении антициклональной циркуляции.

В Главе 5 приведены результаты исследования влияния климатообразу-ющих факторов на изменчивость температуры воздуха на территории Западной Сибири в период с 1979 по 2008 гг.

При проведении регрессионного анализа предикторы были разбиты на две группы: циркуляционную и радиационную. Радиационная группа включала в себя следующие величины: аномалии баланса коротковолновой радиации на уровне поверхности Земли Ь<2„, аномалии эффективного излучения на уровне поверхности Земли 5Еф аномалии сумм потоков скрытого, явного тепла и потока тепла в грунт 5Eg {Eg=LE+P+G), а также аномалии общей облачности 5ТС. Согласно уравнению (1), регрессионную радиационную модель с коэффициентами /5 можно записать в виде:

8Т = Д SQn + Д2 8Ее1 + Д 8Её + Д4 ЗТС, (2)

Зимой регионы с очень высокой связью (рассчитанный по (2) коэффициент детерминации Я2 > 0,9) располагаются зонально в центральной части Западной и Восточной Сибири (рис. 10а). В летние месяцы зависимость в центральной части АТР ослабевает (рис. 1 Об).

Рисунок 10 - Распределение коэффициента детерминации для января (а) и июля (б) над АТР по данным реанализа JRA-25 за 1979-2008 гг.

В холодный период года наибольший вклад (более 50%) принадлежит изменчивости эффективного излучения (5Еед) (табл. 5). В теплое полугодие температурный режим приземной атмосферы формируется под влиянием колебаний приходящей коротковолновой солнечной радиации (bQ„).

Таблица 5 - Вклады предикторов (%) радиационной модели в изменчивость

Месяцы 5 Qn 5 Eeff S Eg 5TC

январь 2,8 51,6 22,2 23,4

февраль 8,9 45,4 17,0 28,7

март 8,3 85.3 6,1 0,3

апрель 81,0 0,8 12,7 5,5

май 17,8 39,1 17,3 25,8

июнь 66,2 13,4 7,4 13,0

июль 39,3 6,8 7,6 46,2

август 39,8 12,6 9,0 38,7

сентябрь 1,7 56,5 21,5 20,3

октябрь 68,2 1,9 2,6 27,3

ноябрь 1,8 32,4 39,9 25,9

декабрь 9,1 44,1 25,5 21,3

Примечание. Жирным шрифтом выделены значимые оценки (а = 0,05).

Однако наибольший вклад принадлежит ÔTC: когда облачность экранирует приходящую коротковолновую радиацию, температура воздуха понижается.

В циркуляционную группу, описывающую влияние глобальной циркуляции на изменчивость температуры, вошли индексы глобальной циркуляции АО, NAO, SOI, SCAND:

ST = Д SSCAND + Д S NAO + /37 5SOI + Д SAO, (3)

Из табл. 6 следует, что глобальная циркуляция вносит существенный вклад в изменение приземной температуры на АТР, причем это влияние сказывается в нижней тропосфере (до высоты 500 гПа). Наибольшее влияние на изменчивость температуры циркуляционные процессы оказывают на территории Дальнего Востока.

Таблица 6 - Изменение коэффициентов детерминации циркуляционной моде_ли по высоте над регионами АТР__

Высота, гПа Западная Сибирь Восточная Сибирь Дальний Восток АТР

1000 0,48 0,33 0,46 0,38

700 0,44 0,40 0,55 0,38

500 0,40 0,37 0,48 0,35

300 0,31 0,21 0,23 0,20

Также для регионов АТР был проведен совместный анализ с учетом всех предикторов из обеих групп — радиационной и циркуляционной (табл. 7).

Таблица 7 - Среднегодовые величины коэффициентов детерминации по дан_ним реанализа JRA-25 за 1979-2008 гг.__

Д2 Западная Сибирь Восточная Сибирь Дальний Восток АТР

Циркуляционные факторы 0,45 0,33 0,46 0,38

Радиационные факторы 0,54 0,33 0,40 0,51

Циркуляционные и радиационные факторы 0,68 0,63 0,63 0,65

Преимущественное влияние на изменчивость температуры на АТР принадлежит составляющим теплового баланса (51%). Наибольший, по сравнению с другими регионами, вклад в это влияние вносит Западно-Сибирский регион, что подтверждается высокими значениями R2 (54%). Над территорией Восточной Сибири циркуляционные и радиационные факторы оказывают влияние на изменчивость температуры в равной степени. На Дальнем Востоке несколько преобладают циркуляционные факторы. Величина коэффициента детерминации в радиационной модели для Западной Сибири незначимо отличается от соответствующей величины коэффициента детерминации для АТР. Влияние циркуляционных факторов лучше выражено над Западной Сибирью, чем над АТР. Совместный учет радиационных и циркуляционных факторов позволяет увеличить долю описываемых изменений температурного режима Западной Сибири до 68%.

Наибольший вклад в изменчивость температуры воздуха над Западной Сибирью в зимний период вносят потоки скрытого и явного тепла и поток тепла в грунт; в летний - коротковолновая радиация и облачность; в осенне-весенний период - эффективное излучение и облачность, а также циркуляционные факторы.

В заключении по результатам работы были сделаны следующие выводы:

1. В среднем за год величина тренда приземной температуры для Западной Сибири за 1975-2005 гг. составила 0,23°С/10 лет. Оценки трендов на территории Западной Сибири и АТР оказываются значимыми для марта, мая и октября. Для Западной Сибири характерно падение давления в первой половине года и рост во второй. Значимые отрицательные тренды, в том числе и для АТР, установлены для февраля и июня, положительные - для декабря. Однако долговременного изменения среднегодового давления за период 19752005 гг. на территории Западной Сибири не выявлено. Тенденция к уменьшению осадков, которая характерна для Сибири за период 1975-2005 гг., незначима.

2. Для территории Западной Сибири и для АТР, в целом, в настоящее время наблюдается уменьшение скорости роста температуры. Значимые разно-

ста трендов за два периода 1975-2005 гг. и 1981-2011 гг. во внутригодовом ходе температуры и давления выявили следующие особенности: уменьшение величины тренда температуры происходит преимущественно в зимние месяцев; в это же время наблюдается рост тренда атмосферного давления. Согласованные пространственные распределения трендов температуры и давления указывают на развитие процессов блокирования теплых юго-западных воздушных масс и вторжение холодного арктического воздуха.

3. Долговременного изменения теплового баланса на территории Западной Сибири по данным реанализа за 1979-2008 гг. не выявлено. На исследуемой территории изменчивость потоков коротковолновой и длинноволновой солнечной радиации хорошо согласуется с изменчивостью общей облачности за период 1979-2008 гг. При этом общая облачность за этот период увеличивается на 0,4%/10 лет, тогда как над АТР уменьшается.

4. Основной циркуляционный механизм, формирующий режим приземной температуры воздуха на большей части АТР и всей территории Западной Сибири связан с процессами блокирования, характеризуемыми индексом SCAND. Индексы АО и NAO оказывают значимое влияние на температуру преимущественно в зимние месяцы. Слабая связь наблюдается с индексом SOI.

5. Влияние радиационных факторов описывает 54% и 51% изменчивости температурного режима Западной Сибири и АТР, соответственно. Действие циркуляционных факторов сильнее проявляется над Западной Сибирью, по сравнению с АТР. Построенные регрессионные модели позволяют описать 68% изменчивости температуры при учете как циркуляционных, так и радиационных факторов.

Основные публикации по теме диссертации

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК

1. Горбатенко В.П., Ипполитов И.И., Кабанов М.В., Логинов C.B., Поднебесных Н.В., Харюткина Е.В. Влияние атмосферной циркуляции на температурный режим Сибири // Оптика атмосферы и океана. 2011. Т. 24. № 1. С. 15-21.-0,7/0,12 п.л.

2. Ипполитов И.И., Кабанов М.В., Логинов C.B., Соколов К.И., Харюткина Е.В. Изменчивость составляющих теплового баланса поверхности Азиатской территории России в период современного глобального потепления // Оптика атмосферы и океана. 2011. Т. 24. № 1. С. 22-29. - 0,6/0,12 п.л.

3. Горбатенко В.П., Ипполитов И.И, Логинов C.B., Поднебесных Н.В., Харюткина Е.В. Роль циркуляционных факторов в потеплении климата Сибири // Вестник Томского государственного университета. 2011. № 346. С. 174-180. - 0,6/0,12 п.л.

4. Ипполитов И.И., Кабанов М.В., Логинов C.B., Поднебесных Н.В., Харюткина Е.В. Изменчивость температурного режима на азиатской территории

России в период современного глобального потепления // Оптика атмосферы и океана. 2012. Т. 25. № 2. С. 122-131. - 1,1/0,22 п.л.

5. Kharyutkina Е. К, Loginov S.V., Ippolitov I.I. The variability of radiative balance elements and air temperature over the Asian region of Russia // Biogeoscienc-es. 2012. 9. № 3. P.l 113-1125. doi: 10.5I94/bg-9-l 113-2012. - 1/0,33 п.л.

Публикации в других научных изданиях:

6. Ипполитов И.И., Кабанов М.В., Логинов С.В., Харюткина Е.В. Структура и динамика метеорологических полей на Азиатской территории России в период интенсивного глобального потепления 1975-2005 гг. // Журнал Сибирского федерального университета. Биология. 2008. Т. 4. № 1. С. 323-344.

7. Ippolitov I.I., Gorbatenko V.P., Loginov S.V., Podnebesnykh N.V., Kharyutkina E. V. The influence of atmospheric circulation on the climate over Western Siberia // "EGU General Assembly": Geophysical Research Abstracts. Austria, Vienna, 2010. V.12. EGU2010-6600.

8. Харюткина Е.В. Пространственно-временная изменчивость компонентов радиационного баланса на азиатской территории России в период глобального потепления 1979-2008 гг. // Динамика геосистем и оптимизация природопользования: Мат-лы международной конференции, посвященной 105-летию со дня рождения академика В.Б. Сочавы. Иркутск: Изд-во Института географии им. В. Б. Сочавы СО РАН, 2010. С. 230-232.

9. Харюткина Е.В., Логинов С.В., Ипполитов И.И. Связь изменчивости метеорологических параметров с индексами циркуляции атмосферы на территории АТР // "Актуальные вопросы географии и геологии": Матер. Всерос. молодежной науч. конф. Труды Томского государственного университета. Т. 277. Серия геолого-географическая. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2010. С. 202203.

10. Kharyutkina E.V., Loginov S.V., Ippolitov I.I. The variability of radiative balance elements and air temperature on the Asian region of Russia // "Earth Observation for Land-Atmosphere Interaction Science": Abstract book. Italy, Frascati (Rome), 2010. P. 77.

11. Kharyutkina E.V., Loginov S.V., Ippolitov I.I. Variability of radiative balance components and air surface temperature over the Asian territory of Russia in the period of global warming 1979-2008 // "Climate Research in Service to Society". Denver, CO, USA. 2011. http://conference2011.wcrp-climate.org/posters/ С12/ C12_Kharyutkina_M61B_l.pdf.

12. Ипполитов И.И., Кабанов M.B., Логинов C.B., Харюткина Е.В. Исследование изменчивости метеорологических полей на Азиатской территории России в период интенсивного глобального потепления // Тезисы научно-технической конференции по проблемам гидрометеорологических прогнозов, экологии, климата Сибири (к 40-летию образования СибНИГМИ). Новосибирск, 2011.

13. Харюткина Е.В., Ипполитов И.И., Логинов С.В. Изменчивость приземной температуры воздуха и индексов циркуляции атмосферы с высотой на

Азиатской территории России // Вычислительные и информационные технологии для наук об окружающей среде: Избранные труды международной молодежной школы и конференции «CITES-2011 ». Томск: Изд-во ФГУ «Томский ЦНТИ», 2011.С. 105-107.

14. Ипполитов И.И., Кабанов М.В., Логинов C.B., Харюткина Е.В. Влияние изменчивости радиационного баланса и атмосферной циркуляции на климат азиатской территории России // Вычислительные и информационные технологии для наук об окружающей среде: Избранные труды международной молодежной школы и конференции «CITES-2011». Томск: Изд-во ФГУ «Томский ЦНТИ», 2011. С. 94-96.

15. Ипполитов И.И., Кабанов М.В., Логинов C.B., Харюткина Е.В. Мезо-масштабное тепловое влияние Большого Васюганского болота на климат региона // Девятое сибирское совещание по климато-экологическому мониторингу: Материалы российской конференции / под ред. М.В. Кабанова. Томск: Изд-во Аграф-Пресс, 2011. С. 13-15.

16. Kharyutkina E.V., Ippolitov I.I., Loginov S.V. Influence of circulation and radiative factors on temperature variability over different regions of the Asian territory of Russia // "EGU General Assembly": Geophysical Research Abstracts, Austria, Vienna, 2012. V. 14. EGU2012-320.

17. Харюткина E.B., Ипполитов И.И., Логинов C.B. Влияние радиационных и циркуляционных факторов на изменчивость температуры воздуха на Азиатской территории России // "Состав атмосферы. Атмосферное электричество. Климатические эффекты": труды XVI Международной школы-конференции молодых ученых / Рос. акад. наук, Институт физики атмосферы им. A.M. Обухова [и др.]. Москва: Институт физики атмосферы им. A.M. Обухова РАН, 2012. С. 206-208.

18. Kharyutkina E.V., Ippolitov I.I., Loginov S.V. Influence of heat balance elements and clouds on temperature variability over the Asian territory of Russia using reanalysis data // "International radiation symposium-2012", Germany, Berlin, 2012. http://meetingorganizer.copernicus.org/IRS2012/IRS2012-283 .pdf.

19. Харюткина E.B., Логинов C.B., Ипполитов И.И. Особенности изменения температуры приземного воздуха на азиатской территории России в последние десятилетия // Контроль окружающей среды и климата «КОСК-2012»: Материалы симпозиума / Под общ. ред. М.В. Кабанова, A.A. Тихомирова. VIII Всероссийский симпозиум (с привлечением иностранных ученых). Томск: Аграф-Пресс, 2012. С. 107.

20. Харюткина Е.В., Горбатенко В.П., Ипполитов И.И., Кабанов М.В., Логинов C.B., Поднебесных Н.В. Связь температуры воздуха и атмосферной циркуляции на территории Сибири // "Климатология и гляциология Сибири": Мат-лы Международной научно-практической конференции / под общ. ред. В.П. Горбатенко, В.В. Севастьянова. Томск: Изд-во ЦНТИ, 2012. С. 298-300.

Тираж 100. Заказ 1370. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники 634050, г. Томск, пр. Ленина, 40. Тел.: 533018.

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Харюткина, Елена Валерьевна

Перечень условных обозначений.

Введение.

1 Изменение климата в XX веке. Обзор литературных источников.

1.1 Основные климатические величины.

1.2 Составляющие теплового баланса.

1.3 Крупномасштабная циркуляция атмосферы.

2 Методы исследования и характеристика исходного материала.

2.1 Исходные данные.

2.2 Методы обработки данных.

3 Изменение основных климатических величин в регионе Западной Сибири как части азиатской территории России.

3.1 Изменение климатических величин с 1975 по 2005 гг.: приземной температуры, атмосферного давления, количества осадков.

3.2 Особенности изменчивости климатических величин за 1975-2011 гг.

4 Изменчивость климатообразующих факторов за период с 1979 по 2008 гг.

4.1 Потоки теплового баланса на земной поверхности.

Облачный покров.

4.2 Глобальная атмосферная циркуляция и ее связь с температурой воздуха.

5 Влияние климатообразующих факторов на изменчивость температуры на территории Западной Сибири за период с 1979 по 2008 гг.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Изменчивость основных климатических величин на территории Западной Сибири в конце XX и начале XXI веков"

Актуальность темы. Одним из характерных признаков происходящего с середины 70-х годов XX века потепления, отмеченных в Четвертом докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК, 2007 г.), является существенная пространственная неоднородность в изменении температуры. По данным, приведенным в этом докладе, глобальное потепление климата за период 1906-2005 гг. составило 0,74±0,18°С. Основной причиной современного потепления, по мнению МГЭИК, является увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере, хотя находится немало оппонентов этому выводу. Например, Сорохтин О. Г. и др. (2010 г.) считают, что наблюдавшееся в последние десятилетия потепление климата связано только с временным увеличением солнечной активности, тогда как долговременные изменения земного климата направлены на его похолодание и приближение нового ледникового периода.

Понимание истинных причин глобального потепления требует проведения исследований региональных климатов с учетом воздействия различных климатообразующих факторов. Отличие в региональных откликах на глобальное потепление выявлено во многих исследованиях. Данные по климатической изменчивости на территории России с выделением европейского и восточного регионов приведены в Оценочном докладе об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации (2008 г.). Приведенные в нем оценки линейных трендов среднегодовых температур за

1976-2006 гг. составили 0,43°С/10лет для России, в целом, и 0,32°С/10лет для Западной Сибири. В регионах, расположенных к востоку от Западной Сибири, скорость потепления составила 0,40-0,46°С/10 лет. Если учесть, что потепление на европейской территории России составило 0,49°С/10 лет, то температурные изменения в Западно-Сибирском регионе оказываются наименьшими в сравнении со всеми другими регионами.

Географическое положение Западно-Сибирской равнины обусловливает переходный характер ее климата между умеренно континентальным климатом Русской равнины и резко континентальным климатом Средней Сибири. Большая протяженность Западной Сибири с севера на юг обусловливает отчетливо выраженную зональность климата и значительные различия климатических условий ее северных и южных частей, связанные с изменением количества солнечной радиации и характером циркуляции воздушных масс, особенно потоков западного переноса. Поэтому исследование изменений климатических величин на территории Западной Сибири, как региона азиатской территории России (АТР), который оказывает существенное влияние на формирование климата Северного полушария, позволяет более подробно отследить динамику климатических характеристик за последние десятилетия.

Цель работы: провести исследование и дать оценки пространственно-временной изменчивости приземной температуры воздуха и атмосферного давления на территории Западной Сибири с 1975 по 2011 гг., а также оценить влияние на эту изменчивость составляющих теплового баланса земной поверхности и атмосферной циркуляции.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Выявить особенности пространственного распределения и временных изменений приземной температуры и атмосферного давления на территории Западной Сибири в течение 1975-2011 гг. по данным инструментальных наблюдений.

2. Исследовать пространственно-временную изменчивость составляющих теплового баланса земной поверхности в Западно-Сибирском регионе и на азиатской территории России по данным реанализа.

3. Оценить связи составляющих теплового баланса земной поверхности и характеристик атмосферной циркуляции с приземной температурой для территории Западной Сибири.

4. Оценить вклад составляющих теплового баланса земной поверхности и характеристик атмосферной циркуляции в изменчивость приземной температуры в исследуемом регионе с помощью регрессионных моделей по данным реанализа за 1979-2008 гг.

Исходные данные и методы исследования. В работе использовались данные гидрометеорологических наблюдений на 454 станциях, расположенных на азиатской территории России и сопредельных территориях, из них 169 - на территории Западной Сибири. Для получения оценок метеорологических величин и составляющих теплового баланса использовались базы данных реанализов: ЖА, МСЕР/БОЕ АМІР-ІІ, СР8Я. Для оценки статистической связи между изучаемыми величинами применялся корреляционно-регрессионный анализ.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. По результатам анализа данных инструментальных наблюдений за 1975-2011 гг. выявлено, что в Западной Сибири в зимние месяцы в начале XXI века тренды среднемесячных приземных температур изменились от положительных к отрицательным величинам при положительном изменении тренда среднемесячного давления. Наблюдаемое согласованное пространственное распределение трендов температуры и давления подтверждает развитие процессов блокирования переноса теплых юго-западных воздушных масс и усиление адвекции холодного арктического воздуха.

2. Установлено, что в изменении температурного режима в Западной Сибири доминирующую роль играют атмосферные циркуляционные процессы, описываемые индексом SCAND. С начала XXI века наблюдается смена отрицательной фазы индекса на положительную, которая соответствует развитию процессов блокирования.

3. Изменчивость составляющих теплового баланса описывает до 54% дисперсии температурного поля на территории Западной Сибири в период 1979-2008 гг. Учёт циркуляционных факторов позволяет увеличить долю объясненной дисперсии до 68%.

Научная новизна работы:

1. Для территории Западной Сибири по данным инструментальных наблюдений проведено исследование пространственно-временной изменчивости полей основных климатических величин. Впервые получены оценки сезонной динамики трендов температуры воздуха и атмосферного давления с

1975 по 2011 гг., при этом установлено уменьшение скорости потепления, а в зимние месяцы процесс потепления сменился процессом похолодания.

2. Получено, что изменение скорости роста температуры на территории Западной Сибири в зимние месяцы вызвано развитием блокирующих процессов в тропосфере на западе региона. Установлены статистически значимые корреляционные связи между климатическими величинами и составляющими теплового баланса, а также индексами глобальной циркуляции.

3. Впервые построены регрессионные модели, позволяющие описывать изменчивость температуры воздуха на исследуемой территории за период 1979-2008 гг. за счет изменчивости радиационных и циркуляционных факторов.

Научная и практическая значимость результатов работы заключается в возможности их использования для тестирования региональных климатических моделей, а также для мониторинга изменений климатических величин на территории Западной Сибири.

Обоснованность и достоверность полученных в диссертационной работе результатов обусловлена большим объемом анализируемых данных, использованием современных методик сбора и обработки исходных данных, корректным использованием методов регрессионного и спектрального анализов, согласием полученных результатов с выводами других авторов.

Личный вклад автора. Автором при участии руководителя поставлены цели и задачи исследования, произведен отбор методов исследования, разработаны алгоритмы обработки данных. Большая часть расчетов проведена с использованием авторских программ. Основные выводы и результаты получены автором лично и совместно с руководителем данной диссертационной работы.

Апробация основных результатов работы. Результаты исследований докладывались на конференциях как российского, так и международного уровней: Всероссийская молодёжная научная конференция «Актуальные вопросы географии и геоэкологии» (Томск, ТГУ, 2010); Международная конференция «Динамика геосистем и оптимизация природопользования» (Иркутск, ИГ, 2010); International Conference and Young Scientists School on Computational Information Technologies for Environmental Sciences «CITES-2011» (Томск, ИМКЭС, 2011); ESA-iLEAPS-EGU Joint Conference on Earth Observation for Land-Atmosphere Interaction Science (Italy, Rome (Frascati), 2010); Девятое Сибирское совещание по климато-экологическому мониторингу» (Томск, ИМКЭС, 2011); WCRP OSC Climate Research in Service to Society in Denver (USA, Denver, 2011); EGU General Assembly (Austria, Vienna, 2012); 16-я международная конференция молодых ученых «САТЭП-2012» (Звенигород, 2012); International radiation symposium «IRS-2012» (Germany, Berlin, 2012); VIII международный симпозиум «Контроль окружающей среды и климата» (Томск, ИМКЭС, 2012); Международная конференция «Климатология и гляциология Сибири» (Томск, ТГУ, 2012).

Публикации. Общее число публикаций 33. Основные результаты по теме диссертации опубликованы в 20 научных работах, в том числе 5 в реферируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, который включает 131 наименование. В работе содержится 124 страницы текста, 20 рисунков, 18 таблиц.

Автор выражает признательность и благодарность за поддержку, ценные рекомендации и полезные замечания научному руководителю д.ф.-м.н. И.И. Ипполитову, а также к.ф.-м.н. с.н.с. ЛФКС ИМКЭС СО РАН C.B. Логинову.

Заключение Диссертация по теме "Физика атмосферы и гидросферы", Харюткина, Елена Валерьевна

Заключение

По результатам работы были сделаны следующие выводы:

1. В среднем за год величина тренда приземной температуры для Западной Сибири за 1975-2005 гг. составила 0,23°С/10 лет. Оценки трендов на территории Западной Сибири и АТР оказываются значимыми для марта, мая и октября. Для Западной Сибири характерно падение давления в первой половине года и рост во второй. Значимые отрицательные тренды, в том числе и для АТР, установлены для февраля и июня, положительные - для декабря. Однако долговременного изменения среднегодового давления за период 1975-2005 гг. на территории Западной Сибири не выявлено. Тенденция к уменьшению осадков, которая характерна для Сибири за период 19752005 гг., незначима.

2. Для территории Западной Сибири и для АТР, в целом, в настоящее время наблюдается уменьшение скорости роста температуры. Значимые разности трендов за два периода 1975-2005 гг. и 1981-2011 гг. во внутригодо-вом ходе температуры и давления выявили следующие особенности: уменьшение величины тренда температуры происходит преимущественно в зимние месяцев; в это же время наблюдается рост тренда атмосферного давления. Согласованные пространственные распределения трендов температуры и давления указывают на развитие процессов блокирования теплых юго-западных воздушных масс и вторжение холодного арктического воздуха.

3. Долговременного изменения теплового баланса на территории Западной Сибири по данным реанализа за 1979-2008 гг. не выявлено. На исследуемой территории изменчивость потоков коротковолновой и длинноволновой солнечной радиации хорошо согласуется с изменчивостью общей обс лачности за период 1979-2008 гг. При этом общая облачность за этот период увеличивается на 0,4%/10 лет, тогда как над АТР уменьшается.

4. Основной циркуляционный механизм, формирующий режим приземной температуры воздуха на большей части АТР и всей территории Западной Сибири связан с процессами блокирования, характеризуемыми индексом SCAND. Индексы АО и NAO оказывают значимое влияние на температуру преимущественно в зимние месяцы. Слабая связь наблюдается с индексом SOI.

5. Влияние радиационных факторов описывает 54% и 51% изменчивости температурного режима Западной Сибири и АТР, соответственно. Действие циркуляционных факторов сильнее проявляется над Западной Сибирью, по сравнению с АТР. Построенные регрессионные модели позволяют описать 68% изменчивости температуры при учете как циркуляционных, так и радиационных факторов.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Харюткина, Елена Валерьевна, Томск

1. Сорохтин О. Г., Чилингар Дж. В., Сорохтин Н. О. Теория развития Земли: происхождение, эволюция и трагическое будущее. Москва. Ижевск: Ин-т компьютерных исслед., 2010. 751 с.

2. Сорохтин О. Г. Что же нам грозит: глобальное потепление или глобальное похолодание климата // Изв. секц. наук о Земле РАЕН. 2011. №20. с. 57-70.

3. Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Том I. Изменение климата. Росгидромет. Москва. 2008. 277 с.

4. Монин A.C., Сонечкин Д.М. Колебания климата. М: Наука, 2005. 191 с.

5. Шерстюков Б. Г. Региональные и сезонные закономерности изменений современного климата. Обнинск: ГУ ВНИИГМИ-МЦД, 2008. 246 с.

6. Будыко М. И. Климат в прошлом и будущем. JL: Гидрометеоиздат, 1980. 350 с.

7. Груза Г. В., Ранькова Э. Я. Наблюдаемые изменения современного климата. Возможности предотвращения изменения климата и его негативных последствий. Проблема Киотского протокола. М: Наука, 2006. С. 60-74.

8. Груза Г. В., Ранькова Э. Я. Оценка изменений климата на территории Российской Федерации // Метеорология и гидрология. 2009. № 11. С. 15-29.

9. Будыко М. И., Ефимова Н. А., Строкина JI. А. Эмпирические оценки изменения климата к концу XX столетия // Метеорология и гидрология. 1999. №12. С. 5-12.

10. Клименко JI. В. Колебания температуры воздуха на южной половине Европейской территории СССР в 1891—1990 гг. // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 1992. № 1. с. 25-30.

11. Кондратьев К. Я. Глобальный климат. С.-Петербург: Наука, 1992. 359с.

12. Заявление ВМО о состоянии глобального климата в 2004: официальное издание / Всемирная Метеорологическая Организация. Женева: Секретариат ВМО, 2009. 13 с.

13. Parker D., Jones P., Follang С., Bevan A. Interdecadal changes of surface temperature since the late nineteenth century // J. Geophys. Res. D. 1994. V. 99. № 7. P. 14373-14399.

14. Бышев В.И., Кононова H.K., Нейман В.Г., Романов Ю.А. Особенности динамики климата Северного полушария в XX столетии // Доклады РАН. 2002. Т. 384. №5. С. 674-681.

15. Переведенцев Ю. П., Шанталинский К. М. Основные тенденции климатических событий Земли в XIX-XXI ст. // Ж. экол. и пром. безопасности. 2011. № 2. С. 22-30.

16. Борисенков Е. П., Кондратьев К. Я. Круговорот углерода и климат. JL: Гидрометеоиздат, 1988. 319 с.

17. Ефимова Н. А., Строкина JI. А, Байкова И. М. Изменения температуры воздуха и облачности в 1967-1990 гг. на территории бывшего СССР // Метеорология и гидрология. 1994. № 6. С. 66-69.

18. Ефимова JI. А. Изменения основных элементов климата на территории СССР в 1967-1990 гг. // Метеорология и гидрология. 1996. № 4. С. 34-42.

19. Глобальное потепление: Доклад Гринпис / под ред. Дж. Логгета. М.: Изд-во МГУ, 1993. 272 с.

20. Будыко М. И. Антропогенные изменения глобального климата // Метеорология и гидрология. 1981. №8. С. 5-14.

21. Кислов A.B. Климат в прошлом, настоящем и будущем. М.: МАИК Наука/Интерпериодика, 2001. 348 С.

22. Кондратьев К. Я. Глобальные изменения климата: данные наблюдений и результаты численного моделирования // Исслед. Земли из космоса. 2004. № 2. С. 61-96.

23. Борисенков Е. П., Полозов В. В. Экспертная оценка изменений климата до конца XX начала XXI вв. // Труды ГГО. 1986. № 503, С. 40-50.

24. Груза Г. В., Ранькова Э. Я., Клещенко Л. К., Аристова Л. И. О связи климатических аномалий на территории России с явлением Эль-Ниньо Южное колебание // Метеорология и гидрология. 1999. № 5. С. 32-50.

25. Мохов И. И., Елисеев А. В., Хворостьянов Д. В. Эволюция межгодовой климатической изменчивости, связанной с явлениями Эль-Ниньо/Ла-Нинья // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. Т. 36. № 6. 2000. С. 741-751.

26. Груза Г. В., Ранькова Э. Я. Обнаружение изменений климата: состояние, изменчивость и экстремальность климата // Метеорология и гидрология. 2004. № 4. С. 50-66.

27. Groisman P. Ya., Knight R. W., Easterling D. R., Karl T.R., Hegerl G. C., Razuvaev V. N. Trends in Intense Precipitation in the Climate Record // J. Climate. 2004. V. 18. P. 1326-1350.

28. Будыко M. И., Винников К. Я. Глобальное потепление // Метеорология и гидрология. 1976. № 7. С. 16-26.

29. Рубинштейн Е. С., Полозова JI. Г. Современное изменение климата. Л.: Гидрометеоиздат, 1966. 268 с.

30. Израэль Ю. А., Павлов А. В., Анохин Ю. А. Эволюция криолитозоны при современных изменениях глобального климата // Метеорология и гидрология. 2002. № 1. С. 22-34.

31. Израэль Ю. А., Павлов А. В., Анохин Ю. А., Мяч JI. Т., Шерстюков Б. Г. Статистические оценки динамики изменения элементов климата в районах вечной мерзлоты на территории Российской Федерации // Метеорология и гидрология. 2006. № 5. С. 27-38.

32. Груза Г. В., Ранькова Э. Я. Колебания и изменения климата на территории России // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2003. Т. 39. № 2. С. 166-185.

33. Климат России / Под ред. Н.В. Кобышевой. СПб.: Гидрометеоиздат, 2001. 655 с.

34. Анисимов О. А., Лобанов В. А., Ренева С. А. Анализ изменений температуры воздуха на территории России и эмпирический прогноз на первую четверть XXI века // Метеорология и гидрология. 2007. № 10. С. 20-29.

35. Зукерт Н. В., Замолодчиков Д. Г. Изменение температуры воздуха и осадков в тундровой зоне России // Метеорология и гидрология. 1997. № 8. С. 4552.

36. Ипполитов И. И., Кабанов М. В., Комаров А. И., Кусков А. И. Современные природно-климатические изменения в Сибири: ход среднегодовых приземных температур и давления // География и природные ресурсы. 2004. № 3. С. 90-96.

37. Виноградова Г. М., Завалишин Н. Н., Кузин В. И. Изменчивость сезонных характеристик климата Сибири в течение XX века // Оптика атмосферы и океана. 2000. Т. 13. № 6-7. С. 604-617.

38. Пивоварова 3. И. Радиационные характеристики климата СССР. Л.: Гид-рометеоиздат, 1977. 335 с.

39. Савинов С. И. Солнечная земная и атмосферная радиация // Климат и погода. 1926. № 2-3, С. 12-59.

40. Калитин Н. Н. Суммы тепла солнечной радиации на территории СССР // Природа. 1945. № 2, С. 37-42.

41. Будыко М. И. Тепловой баланс земной поверхности. Л: Гидрометеоиздат, 1956. 255 с.

42. Кондратьев К. Я., Козодеров В. В. Аномалии радиационного баланса Земли и теплосодержание деятельного слоя океана как проявления энергоактивных зон // Итоги науки и техники. Атмосфера, океан, космос. Программа «Резервы». Т. 4. М.: ВИНИТИ, 1984. 278 с.

43. Марчук Г.И., Кондратьев К.Я., Козодеров В.В. Радиационный баланс Земли: ключевые аспекты. М.: Наука, 1988. 224 с.

44. Тимофеев Н. А. Возможности и перспективы определения потоков радиации на поверхности океанов и в атмосфере по спутниковым измерениям // Морские геофизические исследования. Севастополь: МГИ. 1980. № 3. С. 155165.

45. Павлов А. В. Теплоперенос в природных комплексах севера России // Криосфера Земли. Т. 4. № 4. 2000. С. 22-31.

46. Павлов А. В., Малкова Г. В. Современные изменения климата на севере России. Новосибирск: Гео, 2005. 52 с.

47. Мелешко В. П., Катцов В. М., Мирвис В. М., Говоркова В. А., Павлова Т.В. Климат России в XXI веке. Часть 1. Новое свидетельство антропогенного изменения климата и современные возможности его расчета // Метеорология и гидрология. 2008. № 6. С. 5-19.

48. Beyrich F., Mengelkamp H-T. Evaporation over heterogeneous land surface: EVA-CRIPS and the LITFASS-2003 experiment // Boundary-Layer Meteorol. 2006. V. 121. № l.P. 5-32.

49. Heinemann G., Kerschgens M. Comparison of methods for area-averaging surface energy fluxes over heterogeneous land surfaces using high-resolution non-hydrostatic simulations // Int. J. Climatol. 2005. V. 25. P. 379^03.

50. Heinemann G., Kerschgens M. Simulation of surface energy fluxes using highresolution non-hydrostatic simulations and comparisons with measurements for the LITFASS-2003 experiment // Boundary-Layer Meteorol. 2006. V. 121. № l. p. 195-220.

51. Heret С., Tittebrand A., Berger F.H. Latent heat fluxes simulated with a non-hydrostatic weather forecast model using actual surface properties from measurements and remote sensing // Boundary-Layer Meteorol. 2006. V. 121. № 1. P. 175-194.

52. Da Silva A. M., Young С. C., and Levitus S. Atlas of Surface Marine Data. Algorithms and Procedures. NOAA Atlas NESDIS 6, U.S. Dep. of Commer., Natl. Oceanic and Atmos. Admin. Natl. Environ. // Satellite Data Inf. Serv., Silver Spring, Md. 1994. V. 1.

53. Badescu V. (Ed.): Modeling Solar Radiation at the Earth's Surface: Recent Advances. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg. 2008. V. XXXIII. 517 p.

54. Rossow W., Zhang Y. Calculation of surface and top of atmosphere radiative fluxes from physical quantities based on ISCCP data set 2: Validation and first results // J. Geophys. Res. 1995. V. 100. P. 1167- 1197.

55. Trenberth К. E., Solomon A. The global heat balance: Heat transports in the atmosphere and ocean // Clim. Dyn. 1994. V. 10. P. 107- 134.

56. Trenberth К. E., D. P. Stepaniak. The flow of energy through the Earth's climate system // Q. J. R. Meteorol. Soc. 2004. V. 130. P. 2677- 2701.

57. Ипполитов И. И., Логинов С. В., Севастьянов В. В. Сравнительный анализ прихода суммарной радиации в Западной Сибири по данным реанализа и сетевых наблюдений // Оптика атмосферы и океана. 2009. Т. 22. № 1. С. 34-37.

58. Zhang Y.-C., Stackhouse P. W. J. Comparison of different global information sources used in surface radiative flux calculation: Radiative properties of the near-surface atmosphere // J. Geophys. Res. 2006. V. 111. P. D13106. doi: 10.1029/2005J D006873.

59. Zhang Y.-C., Romanou A., Wielicki B. A. Decadal variations of global energy and ocean heat budget and meridional energy transports inferred from recent global data sets // J. Geophys. Res. 2007. V. 112. P. D22101, doi: 10.1029/2007JD0068435.

60. Gupta S. K., Ritchey N. A., Wilber A. C., Whitlock C. H., Gibson G. G., and Stackhouse P. W. A climatology of surface radiation budget derived from satellite data//J. Climate. 1999. V. 12. P. 2691-2710.

61. Smith G. L., Wilber A. C., Gupta S. K., and Stackhouse P. W.: Surface radiation budget and climate classification // J. Climate. 2002. V. 15. P. 1175-1188.

62. Wilber A. C., Smith G. L., Gupta S. K., Stackhouse P. W. Annual cycles of surface shortwave radiative fluxes // J. Climate. 2006. V. 19. P. 535-547.

63. Jimener C., Prigent C., Aires F. Toward am estimation of global land surface heat fluxes from multisatellite observations // J. Geophys. Res. D. 2009. V. 114. № 6. P. D06305/1- D06305/22.

64. Liu J., Curry J. A., Rossow W. B., Key J. R., Wang X. Comparison of surface radiative flux data over the Arctic Ocean // J. Geophys. Res. C. 2005. V. 110. № 2. P. C02015/1- C02015/13.

65. Gilgen H. M., Wild H. M., Ohmura A. Means and trends of shortwave irradi-ance at the surface estimated from global energy balance archive data // J. Clim. 1998. V. 11. P. 2042-2061.

66. Liepert, B. Observed reductions of surface solar radiation at sites in the United States and worldwide from 1961 to 1990 // Geophys. Res. Lett. 2002 V. 29, № 10. P. 1421, doi: 10.1029/2002GL014910.

67. Riihimaki L. D., Vignola F. E. and Long C. N. Analyzing the contribution of aerosols to an observed increase in direct normal irradiance in Oregon // J. Geophys. Res. 2009. V. 114. P. D00D02, doi: 10.1029/2008JD010970.

68. Norris J. R. and Wild M. Trends in aerosol radiative effects over China and Japan inferred from observed cloud cover, solar "dimming" and solar "brightening" //J. Geophys. Res. 2009. V. 114. D00D15, doi :10.1029/2008JD011378.

69. Abakumova G. M., Feigelson E. M., Russak V. and Stadnik V. V. Evaluation of long-term changes in radiation, cloudiness and surface temperature on the territory of the Former Soviet Union // Journal of Climate. 1996.V.9.№6. P. 1319-1327.

70. Плахина И. H., Махоткина Е. JL, Панкратова И. В. Вариации аэрозольной оптической толщины атмосферы на территории России в 1976-2003 гг. // Метеорология и гидрология. 2007. № 2. С. 19-29.

71. Панченко М. В., Пхалагов Ю. А., Рахимов Р. Ф., Сакерин С. М., Белан Б.Д. Геофизические факторы формирования аэрозольной погоды Западной Сибири // Оптика атмосферы и океана. 1999. Т. 12. № 10. С. 922-934.

72. Аршинов М. Ю. Белар Б. Д., Давыдов Д. К., Иноуйе Г., Максютов Ш., Мачида Т., Фофонов А. В. Вертикальное распределение парниковых газов над Западной Сибирью по данным многолетних измерений // Оптика атмосферы и океана. 2009. 22. № 5. С. 457-464.

73. Журавлева Т. Б., Кабанов Д. М., Сакерин С. М. О дневной изменчивости аэрозольной оптической толщи атмосферы и радиационного форсинга аэрозоля // Оптика атмосферы и океана. 2010. Т. 23, № 8. С. 700-729.

74. Rossow W. В., Dueñas Е. The International Satellite Cloud Climatology Project (ISCCP) web site: An online resource for research // Bull. Amer. Meteorol. Soc. 2004. V. 85. P. 167-172. doi: 10.1175/BAMS-85-2-167.

75. Чернокульский A.B., Мохов И.И. Сравнительный анализ характеристик глобальной облачности по различным спутниковым и наземным наблюдениям // Исследования Земли из космоса. 2010. № 3. С. 12-29 с.

76. Хлебникова Е.И., Саль И.А. Особенности климатических изменений облачного покрова над территорией России // Метеорология и гидрология. 2009. № 7 С. 5-13.

77. Елисеев А. А., Привалов В. И., Парамонова H. Н., Утина 3. М. Экспериментальное исследование притоков тепла в приземном слое атмосферы // Известия Академии наук. Физика атмосферы и океана. 2002. Т. 38. № 5.

78. Boike J., Wille C. and Abnizova A. Climatology and summer energy and water balance of polygonal tundra in the Lena River Delta, Siberia // J. Geophys. Res. 2008. V. 113. P. G03025. doi:10.1029/2007JG000540.

79. Дзердзеевский Б.Л. Циркуляционные механизмы в атмосфере Северного полушария в XX веке. М: Изд-во Института географии АН СССР, 1970. 176с.

80. Вангенгейм Г.Я. Основы макроциркуляционного метода долгосрочных метеорологических прогнозов для Арктики // Труды ААНИИ. 1952. Т. 34. 314с.

81. Гире А. А. Многолетние колебания атмосферной циркуляции и долгосрочные метеорологические прогнозы. JI: Гидрометеоиздат, 1971. 280 с.

82. Barnston A. G., Livezey R. Е. Classification, Seasonality, and Persistence of Low-Frequency Atmospheric Circulation Patterns // Monthly Weather Review. 1987. №6. P. 1083-1126.

83. Гройсман П. Я. Об изменении некоторых характеристик атмосферной циркуляции в процессах глобального потепления и похолодания // Метеорология и гидрология. 1983. № 11. С. 26-29.

84. Рубинштейн Е.С., Григорьева А.А. О роли атмосферной циркуляции в колебаниях климата Северного полушария // Труды ГГО. Л.: Гидрометеоиздат. 1975. №354. С. 49-69.

85. Савина С.С., Хмелевская JI.B. Циркуляционные и климатические различия экстремальных десятилетий XX столетия в Северном полушарии // Известия Академии Наук. Сер. геогр. 1981. № 4. С. 5-22.

86. Бышев В.И., Кононова Н.К., Нейман В.Г., Романов Ю.А. Количественная оценка параметров климатической изменчивости системы океан-атмосфера // Океанология. 2004. Т. 44. № 3. С. 341-353.

87. Попова В. В., Шмакин А. Б. Влияние северо-атлантического колебания на многолетний гидротермический режим Северной Евразии. I. Статистический анализ данных наблюдений // Метеорология и гидрология. 2003. № 5. С. 6274.

88. Шмакин А. Б., Попова В. В. Влияние североатлантического колебания на многолетний гидротермический режим Северной Евразии. II. Моделированиевнутриволновых колебаний теплового и водного балансов // Метеорология и гидрология. 2003. № 6. С. 59-68.

89. Попова В. В., Шмакин А. Б. Циркуляционные механизмы крупномасштабных аномалий температуры воздуха зимой в Северной Евразии в конце XX столетия // Метеорология и гидрология. 2006. № 12. с. 15-25.

90. Полонский А. Б., Башарин Д. В. О влиянии Северо-Атлантического и Южного колебаний на изменчивость температуры воздуха в Евразийско-Средиземноморском регионе // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2002. Т. 38. № 1.С.1 35-145.

91. Бардин М. Ю., Полонский А. Б. Североатлантическое колебание и синоптическая изменчивость в Европейско-Атлантическом регионе в зимний период // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2005. Т. 41. № 2. С. 147-157.

92. Hurrell J. W. (ed.). The North Atlantic Oscillation: Climatic Significance and Environmental Impact // American Geophysical Union, Washington, DC. 2003. 279 p.

93. Gulev S. K., Zolina O., Grigoriev S. Extratropical cyclone variability in the Northern Hemisphere winter from the NCEP/NCAR reanalysis data // Clim. Dy-nam. 2001. V. 17. P. 795-809.

94. Rudeva I., Gulev S. Climatology of Cyclone Size Characteristics and Their Changes during the Cyclone Life Cycle // Monthly Weather Review. 2007. V. 135. P. 2568-2587.

95. Ioannidou L., Yau M. K. A climatology of the Northern Hemisphere winter anticyclones // J. Ceophyc. Res. D. 2008. № 8. P. D0811119/1-D081119/17.

96. Japanese 25-year ReAnalysis (JRA-25) and JMA Climate Data Assimilation System (JCDAS) Электронный ресурс. / URL: http://jra.kishou.go.jp/JRA-25/indexen.html (дата обращения: 10.12.2012). Загл. с экрана.

97. NCEP-DOE Reanalysis 2: Summary Электронный ресурс. // NOAA National Center for Environmental Prediction / URL: http://www.esrl.noaa.gov/psd/data/gridded/data.ncep.reanalysis2.html (дата обращения: 10.12.2012) Загл. с экрана.

98. Li J., Wang J. X. L. A New North Atlantic Oscillation Index and Its Variability // Advances in atmospheric sciences. 2003. V. 20. № 5. P. 661-676.

99. Cressie N. A. C. The Origins of Kriging. Mathematical Geology. 1990. V. 22. P. 239-252.

100. Grimm J.W., Lynch J. A. Statistical analysis of error in estimating wet deposition using five surface estimation algorithms // Atmospheric Environment. 1991. V. 25A. p. 317-127.

101. Дрейпер H., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. М.: Издательский дом «Вильяме», 2007. 912 с.

102. Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высшая школа, 2000. 479 с.

103. Дженкинс Г., Ватте Д. Спектральный анализ и его приложения. Т.1. М: Мир, 1971.318 с.

104. Цифровая обработка сигналов / под ред. А. Б. Сергиенко. СПб.: Питер, 2002. 608 с.

105. Huang N. Е., Shen S. S. P. The Hilbert-Huang transform and its applications / Interdisciplinary mathematical sciences. 2005. V. 5. 311 p.

106. Rao A.R., Hsu E-C. Hilbert-Huang Transform Analysis of Hydrological and Environmental Time Series. V. 60. Springer. 2008. XII. 248 p.

107. Мохов И. И., Петухов В. К. Центры действия в атмосфере и тенденция их изменения // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2000. Т. 36. № 3. С. 321-329.

108. Вакуленко Н. В., Монин А. С., Шишков Ю. А. Об изменениях общей циркуляции атмосферы в XX веке // Доклады Академии наук. 2000. Т. 371. № 6. С. 802-805.

109. Густокашина Н. Н. Многолетние изменения основных элементов климата на территории Предбайкалья / Иркутск: Изд-во Института географии СО РАН, 2003. 107 с.

110. Compo G. P., Sardeshmukh P. D. Oceanic influence on recent continental warming // Clim. Dyn. 2009. V. 32. p. 333-342.

111. Комаров В. С., Ломакина Н. Я., Лавриненко А. В., Ильин С. Н. Изменения климатов пограничного слоя атмосферы Сибири в период глобальногоАпотепления. Ч. 1. Аномалии и тренды влажности воздуха // Оптика атмосферы и океана. 2010. Т. 23. № 11. С. 942-950.

112. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2011 год. М.: Росгидромет, 2012. 83 с.

113. Ban-Weiss G. A., Bala G., Cao L., Pongratz J. and Caldeira K. Climate forcing and response to idealized changes in surface latent and sensible heat // Environ. Res. Lett. 2011. № 6. 034032. 8 p. doi:l0.1088/1748-9326/6/3/034032.

114. Левич В. Г. Курс теоретической физики. Т.1. Москва: Наука, 1969. 912 с.

115. Gong D.-Y., Но С.-Н . The Siberian High and climate change over middle to high latitude Asia//Theoretical and Applied Climatology. 2002. V. 72. P. 1-9.

116. Горбатенко В. П., Ипполитов И. И., Поднебесных Н. В. Циркуляция атмосферы над Западной Сибирью в 1976-2004 гг. // Метеорология и гидрология. 2007. № 5. С. 28-36.

117. Горбатенко В. П., Ипполитов И. И., Кабанов М. В., Логинов C.B., Поднебесных Н. В., Харюткина Е. В. Влияние атмосферной циркуляции на температурный режим Сибири // Оптика атмосферы и океана. 2011. Т. 24. № 1. С. 15-21.