Муссоны в системе глобальной циркуляции атмосферы: диагностика и моделирование

Дегтярев, Александр Иосифович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Муссоны в системе глобальной циркуляции атмосферы: диагностика и моделирование
ВАК РФ 25.00.30, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Муссоны в системе глобальной циркуляции атмосферы: диагностика и моделирование"

На правах рукописи

ДЕГТЯРЕВ АЛЕКСАНДР ИОСИФОВИЧ

МУССОНЫ В СИСТЕМЕ ГЛОБАЛЬНОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ АТМОСФЕРЫ: ДИАГНОСТИКА И МОДЕЛИРОВАНИЕ

специальность 25.00.30 — метеорология, климатология, агрометеорология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

МОСКВА 2004 г.

Работа выполнена в ГУ «ИНСТИТУТ ГЛОБАЛЬНОГО КЛИМАТА И ЭКОЛОГИИ РОСГИДРОМЕТА И РАН»

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Васильев П.П. доктор физико-математический наук, профессор Груза Г.В. доктор физико-математический наук, профессор Гулев С.К.

Ведущая организация - Кафедра метеорологии и климатологии географического факультета Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова

Диссертационного совета Д 002.049.01 Института глобального климата и экологии Росгидромета и РАН по адресу: РФ, 107258 Москва, ул. Глебовская, д.20Б

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУ «ИНСТИТУТ

ГЛОБАЛЬНОГО КЛИМАТА И ЭКОЛОГИИ РОСГИДРОМЕТА И РАН»

Защита состоится

декабря

часов на заседании

Автореферат разослан

2004 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета, Доктор географических наук

Г. М. Черногаева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Муссоны являются одним из феноменов в системе общей циркуляции атмосферы (ОЦА). Регионы с муссонной циркуляцией охватывают огромные территории. Муссоны обладают завидным постоянством сезонной смены направления ветров и выпадения осадков. Тем не менее, внутрисезонная и межгодовая изменчивость муссонов (в первую очередь различия количеств выпавших за сезон осадков) имеют важное значение для народного хозяйства стран в регионах с муссонной циркуляцией.

Взаимодействие муссонной циркуляции с другими элементами ОЦА в тропиках и в средних широтах представляет актуальную проблему, имеющую важные научные и прикладные аспекты. Выявление механизмов формирования и развития муссонов является одним из важнейших факторов понимания развития процессов ОЦА и причин наблюдаемого изменения климата. Анализ особенностей муссонной циркуляции ведется по двум основным направлениям. Во-первых, это исследования, базирующиеся на различного рода метеорологических и океанографических наблюдениях. В последнее время наиболее репрезентативными данными считаются данные реанализа. По этим данным в настоящее время активно проводятся исследования различных аспектов муссонной циркуляции. Второе направление изучения муссонной циркуляции - численное моделирование с помощью сложных гидродинамических моделей, которые учитывают все основные физические процессы в атмосфере и на подстилающей поверхности.

муссонов В 1991 г. этой группой была разработана программа по воспроизведению летнего индийского муссона по данным за 1987 - 88 гг. В эти годы наблюдались существенные аномалии осадков в летнем индийском муссоне. В 1987г. в Индии была отмечена засуха, в 1988г. осадки существенно превышали норму. Сравнение таких аномальных муссонных циркуляций позволило лучше понять природу внутрисезонной и межгодовой изменчивости муссона, и, кроме того, выявить отдельные систематические ошибки вычислительных моделей. В сравнении результатов моделирования приняли участие 17 научных групп, которые использовали различные численные модели ОЦА. Диссертант принимал участие в этом проекте.

Подробно изучалась муссонная циркуляция в проектах по сравнению атмосферных моделей АМ1Р и АМ1Р2, которые осуществлялись в 90-ые годы двадцатого столетия. Особое внимание в этих проектах было уделено внутрисезонной и межгодовой изменчивости осадков в основных муссонных регионах (южно-азиатском, африканском и австрало-индонезийском).

Цели работы.

Выявить основные механизмы взаимодействия муссонов с другими элементами тропической циркуляции и циркуляцией в средних широтах по данным реанализа и другим диагностическим данным. Провести ряд численных экспериментов по моделям ОЦА для воспроизведения муссонной циркуляции в различных регионах и в различные сезоны года. Проанализировать результаты численных экспериментов для выявления факторов, влияющих на активность и интенсивность муссонов, их внутрисезонную и межгодовую изменчивость. .

Задачи исследования (решаемые задачи).

Для достижения указанных целей предусматривалось решение следующих задач:

1) Расчет параметров муссонной циркуляции по диагностическим данным:

- особенности планетарной циркуляции при различных фазах муссона,

- воздействие южноазиатского муссона на формирование и интенсивность тропических циклонов, возникающих над акваториями морей Юго-Восточной Азии.

2) Модели ОЦА:

- усовершенствование спектральной модели атмосферы, адаптация этой модели для решения задач воспроизведения атмосферной циркуляции в тропической зоне и ОЦА в целом,

- развитие численной модели массопереноса в системе координат Лагранжа с целью использования ее для более наглядного представления распространения муссонных потоков воздуха.

3) Численное моделирование процессов ОЦА:

- численное моделирование процессов ОЦА при аномальных значениях температуры поверхности океана (ТПО) и инсоляции,

- воздействие дополнительной тепловой нагрузки на поверхности суши на развитие крупномасштабных атмосферных процессов,

- выявление внутренней и вынужденной изменчивости атмосферных процессов по результатам длительных численных экспериментов,

4) Моделирование муссонной циркуляции:

численное моделирование внутрисезонной и межгодовой изменчивости летнего муссона,

- динамические и энергетические характеристики атмосферы при различных фазах муссонной циркуляции,

- воспроизведение внутрисезонной изменчивости муссона по численной модели в системе координат Лагранжа,

- роль ТПО и инсоляции при развитии летней муссонной циркуляции.

Научная новизна работы.

- В диссертации представлен комплексный подход к проблеме изучения муссонной циркуляции. Рассмотрены выводы исследований по данным реанализа ЫСЕР/ЫСАЯ и по результатам численных экспериментов, проведенных с помощью ряда моделей, представленных в диссертации.

- Проанализировано влияние аномальных атмосферных условий на интенсивность муссонной циркуляции.

- Рассмотрены случаи динамического и энергетического воздействия индийского муссона на генерацию и траектории перемещения тропических циклонов в акваториях морей в Юго-Восточной Азии.

Проведены длительные численные эксперименты при дополнительном тепловом воздействии на атмосферную циркуляцию.

- Выявлена роль аномальных значений ТПО и инсоляции на развитие летней муссонной циркуляции.

- Рассмотрены особенности ветрового режима муссонной циркуляции с использованием численной модели массопереноса в системе координат Лагранжа.

-Рассчитаны характеристики внутренней и вынужденной изменчивости атмосферных процессов и их географическое распределение.

Автор выносит на защиту

1. Результаты численных экспериментов по воспроизведению внутрисезонной и межгодовой изменчивости муссонной циркуляции.

2. Влияние аномальных значений ТПО и инсоляции на активность муссонной циркуляции.

3. Результаты диагностических исследований по воздействию атмосферной циркуляции в средних широтах на активность муссонов.

4. Влияние интенсивности муссонной циркуляции на возникновение и развитие тропических циклонов над акваторией морей в Юго-Восточной Азии (по результатам диагностических расчетов).

5. Определение числовых характеристик внутренней и вынужденной изменчивости атмосферной циркуляции по результатам численных экспериментов.

Практическая значимость

Гидродинамические модели, представленные в диссертации, обладают достаточным научным и технологическим потенциалом для решения задач

воспроизведения ОЦА в целом и отдельных ее компонент (в частности, муссонной циркуляции). Модели успешно воспроизводят достаточно "тонкие" нюансы крупномасштабных атмосферных процессов, и дают вполне реальный отклик на изменение циркуляции при естественных и искусственно заданных воздействиях.

Представленные в диссертации модели успешно использовались в отечественных и зарубежных научных и научно-практических исследованиях. Результаты численных экспериментов, полученных по моделям представленным в диссертации, были рассмотрены и одобрены в международных проектах по воспроизведению летней муссонной циркуляции 1987-88 гг. (Degtiarev A.I., Pavlovskaya L.A., 1991) и моделированию ОЦА (Kurbatkin G.P., Degtiarev A.I., Trosnikov I.V., 1988). Результаты расчетов по численным моделям, представленным в диссертации, были использованы при составлении документации "Рабочего совещания по обсуждению программы советско-индийского сотрудничества в области гидрометеорологии на 1992-1996 гг.", Дели, Пуна, 1991гг.". Результаты расчетов по лагранжевой гидродинамической модели массопереноса были использованы при составлении предпроектной документации строительства Балтийской Трубопроводной Системы.

Апробация работы

Всего диссертантом опубликовано 66 научных работ. Результаты диссертационной работы изложены в 26 публикациях, из которых две монографии.

Среди научных трудов диссертанта опубликовано в журналах: Изв. АН Физика атмосферы и океана 3 работы, Метеорология и гидрология - 15, Труды Гидрометцентра СССР (РФ) - 10. Кроме того, работы диссертанта были опубликованы в зарубежных журналах и сборниках статей.

Reading, 1988; "Взаимосвязь региональных и глобальных процессов в атмосфере и гидросфере", Тбилиси, 1988; "Air-sea interaction processes in relation to monsoon dynamics", Goa, "Sagar Kanja" ORV, 1988; "Четвертая всесоюзная конференция по исследованию роли энергоактивных зон океана в короткопериодных колебания климата (программа "РАЗРЕЗЫ")", Одесса, 1990; "Рабочее совещание по обсуждению программы советско-индийского сотрудничества в области гидрометеорологии на 1992-1996 гг.", Дели, Пуна, 1991 ; " Simulation of interannual and intraseasonal monsoon variability", Boulder, 1991; "5 международный симпозиум по проблемам метеорологии", Обнинск, 1991; "Научная конференция по результатам исследований в области гидрометеорологии и мониторинга природной среды", Москва, 1996; "Aerosol science, devices software and technologies", St-Petersburg, 1998; "23-rd NATO/CCMS international technical meeting on air pollution modelling and its application", Varna, 1998; "Всемирная конференция по изменению климата", Москва, 2003; научно-практическая конференция "Гидрометеорологические прогнозы и гидрометеорологическая безопасность", Москва, 2004.

Личный вклад автора

Модель атмосферы в системе координат Лагранжа разработана диссертантом лично; реализована и опробована, с проведением ряда численных экспериментов, совместно с Н.В. Штыревой. В спектральную модель атмосферы автором внесен ряд модификаций. Усовершенствована схема параметризации орографии и учета климатических данных. Создан экономичный вычислительный блок модели и система обмена данными. Ряд модификаций внесен автором в конечно-разностную модель атмосферы.

Численные эксперименты, результаты которых представлены в диссертации, проведены и проанализированы автором лично.

Диссертация состоит из введения, семи глав, списка основных сокращений и обозначений, заключения и списка использованных литературных источников. Она содержит 346 страниц машинописного текста, из которых 75 рисунков и 31 таблица.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается обоснование актуальности темы диссертации, обсуждаются основные идеи, цели и задачи работы, приводится краткая аннотация содержания диссертации, пояснена система нумерации формул, таблиц и рисунков.

В первой главе "Атмосферная циркуляция в тропиках и субтропиках" приведены данные об особенностях атмосферной циркуляции в тропиках и субтропиках, где муссоны имеют наибольшую интенсивность. В разделе 1.1.1 представлены среднемесячные климатические поля основных атмосферных характеристик (давления на уровне моря, ветра на изобарических поверхностях 850 и 200 гПа, осадков) по данным реанализа NCEP/NCAR. Раздел 1.1.2 посвящен анализу особенностей крупномасштабной атмосферной циркуляции в тропиках и субтропиках. В разделе рассмотрено географическое местоположение и интенсивность в различные сезоны года основных климатических центров действия атмосферы (ЦДА).

В тропических регионах преимущественно на стыке континентов и океанов происходит полугодовая смена ветрового режима. Ветры с устойчивым полугодовым изменением направления на противоположное называют муссонами. Муссонная циркуляция резко разграничивает влажный и сухой сезоны в отдельных регионах. Наиболее отчетливо муссонные области в тропической зоне выражены в районах, прилегающих к Южной и Юго-Восточной Азии, приэкваториальной Африке и северной части Австралии. Причины возникновения муссонной циркуляции, интенсивности муссонов в различных регионах рассмотрены в подразделе 1.2.1.

Обычно муссонные области определяются как совокупность районов, в которых январская и июльская циркуляции в нижней тропосфере характеризуются следующими свойствами:

1) преобладающее направление ветра от января к июлю изменяется не менее чем на 120°;

2) средняя повторяемость преобладающего направления ветра в январе и июле превышает 40%;

3) средняя скорость результирующего ветра, по крайней мере, в одном из указанных месяцев превышает 3 м/с.

Механизм муссонной циркуляции рассмотрен в подразделе 1.2.3. Муссоны наблюдаются над областями тропического океана и примыкающими к нему участками суши. Здесь термические условия являются основной причиной образования муссонов. Важное влияние на интенсивность муссонных ветров оказывает положение экваториальной ложбины и субтропических антициклонов обоих полушарий. Кроме того, развитие и интенсивность муссонов существенно зависят от конфигурации континентов, рельефа суши, условий циркуляции в верхней тропосфере.

Важнейшей характеристикой, определяющей фазу муссона (зимний или летний) является инсоляция. Известно, что нисходящая солнечная радиация воздействует на подстилающую поверхность - океан или континент - по-разному. Океан поглощает и накапливает тепло, и течениями это тепло переносится в более высокие широты. Солнечная энергия, поглощаемая континентами, быстро их разогревает и отдает тепло в нижние слои тропосферы. Этот процесс способствует образованию тропических депрессий.

В разделе 1.3 рассмотрен и проанализирован ряд работ по моделированию муссонной циркуляции. Сценарии моделирования строились для основных муссонных регионов в зимний и летний сезоны.

Во второй главе "Результаты диагностических расчетов по взаимодействию муссона с атмосферной циркуляцией в средних широтах и в тропиках" представлены результаты ряда диагностических исследований, проведенных автором, которые направлены на изучение

взаимодействия муссоиной циркуляции с атмосферными процессами в средних широтах и тропической зоне.

В разделе 2.1 показано, что интенсивность летней фазы муссонов тесно связана с аномалиями атмосферной циркуляции в средних широтах. Выявлено, что циркуляция средних широт, в частности блокирующие циркуляционные системы суперсиноптического масштаба, оказывают непосредственное влияние на циркуляцию низких широт в областях развития муссонов. Межширотное взаимодействие в определенных ситуациях обуславливает не только перебой, но и время установления и активизации муссона.

Результаты исследований, проведенных в разделе 2.2, наглядно показали, что летний индийский муссон, хотя и не является единственной причиной зарождения тропических циклонов в западной части Тихого океана, однако есть основание утверждать, что при интенсивной муссонной циркуляции вероятность генезиса тропических циклонов (ТЦ) значительно выше, чем при перебое муссона. Анализ муссонной циркуляции 1995-1996 гг. показал, что активная фаза летнего азиатского муссона является существенным стимулятором возможности образования и развития ТЦ над акваторией морей Юго-Восточной Азии. Из 15 ТЦ, возникших в летние сезоны 1995-96гг, только 3 развились в периоды перебоев муссонов. Результаты проведенного анализа дают основание утверждать, что усиление интенсивности западных муссонных ветров (активная фаза муссона) в нижней тропосфере способствует переносу повышенного количества кинетической энергии на восток, что, в свою очередь, приводит к углублению муссонной ложбины, в восточной части которой наиболее вероятно возникновение ТЦ.

В разделе 2.3 диссертации представлены результаты диагностических расчетов, направленных на изучение особенностей процессов ОЦА при аномальных значениях влагосодержания в тропосфере. Результаты сравнения среднемесячных полей ряда метеорологических характеристик по годам с

повышенными и пониженными значениями осажденной воды показали, что в Северном полушарии самые крупные различия полей давления на уровне моря и геопотенциальной высоты изобарической поверхности 500 гПа в январе расположены в районах североатлантического и тихоокеанского ТУДА В июле максимальные разности также располагаются в этих районах, но имеют меньшую интенсивность. Следует отметить дипольную структуру разностей. Диполь в Северной Атлантике имеет межширотный характер, с положительными разностями в районе исландского минимума и отрицательными в окрестностях азорского максимума. Диполь в северной части Тихого океана имеет межширотно-меридианальную структуру с положительными разностями в восточной части Тихого океана и отрицательными в районе Камчатки.

В третьей главе "Спектральная гидродинамическая модель общей циркуляции атмосферы" представлена спектральная модель ОЦА (СМА), по которой проведены основные численные эксперименты по моделированию муссонной циркуляции. В разделе 3.1 описаны численные алгоритмы, используемые при интегрировании и аппроксимации дифференциальных уравнений динамики атмосферных процессов.

СМА основана на численном интегрировании системы уравнений гидротермодинамики бароклинной атмосферы в квазистатическом приближении. Такая или подобная система уравнений достаточно широко распространена для решения задач прогноза погоды и моделирования ОЦА. Система уравнений состоит из уравнений движения:

уравнения притока тепла:

£fv=_V.Vr+rVV + ÓY-^ívV + ^], (2)

5t cp da)

уравнения переноса влаги:

4a = -V-(Vq)+(V-V)q-ó^ + Pq. (3)

dt v da

уравнения тенденции приземного давления:

уравнения гидростатики:

ЭФ =-RTv (5)

dlno

Кроме того, используются диагностические соотношения для аналогов вертикальных скоростей врио системах координат ш и 6:

H = VVlnps-¿KV-V+V-Vlnps)da', (6)

1 _ _ а _ _

а=с/(У-У+У-У1пр8)с1а'-7(У-У+У-71пр8)<1ст'. (7)

В (1) - (7) Т» - виртуальная температура, Т- отклонение температуры от некоторого стандартного профиля То(а) (в настоящей версии модели Т0 ■ 300 К), р - давление, р, - приземное давление, V- вектор горизонтальной скорости ветра, Г - параметр Кориолиса, у = ЫТу/оСр-ЗТу/до - параметр статической устойчивости, к - вертикальный единичный вектор, Ф -

геопотенциал, V - оператор горизонтального градиента, VA -горизонтальная дивергенция векторного поля А, ст' - переменная интегрирования. Уравнения (1) - (7) записаны в о-системе координат, предложенной в (Phillips N. А., 1957).

Правые части уравнений (1-5) представляют собой вклады в изменение метеоэлементов вследствие диабетических процессов и динамики подсеточного масштаба. В описываемой версии модели учтены все основные физические процессы, существенные для крупномасштабных численных прогнозов погоды и моделирования циркуляции атмосферы. Учет их в СМА реализуется использованием параметризаций, т.е. определением эффекта локальных физических процессов через прогностические метеоэлементы. Выражения для Рн, Рт, Р, можно представить в виде:

- _ £ д т 1 -т ,оч

Р" Л?* (8)

РТ = МС+СС-Е-ЕС1-^(НТ+НС)+Р;^. (9)

Ср ' срр8<*^ }

РЧ = -(С-Е1-ЕС)-ВС-^^(КТ + КС)+РТЧ^- (Ю)

Рз

Физический смысл слагаемых . Ён»ср> ^ (с<:)> Е1 (Ес), Нт (ЬГ), Ят (Я'), О, Вс, р^(р^) в (8)-(10) представлен в разделе 3.2 диссертации.

Для удобства использования спектрального метода, уравнения движения (1) преобразованы в уравнения для вертикальной компоненты относительного вихря 4 = к^х V и дивергенции О =У-V скорости ветра, которые не имеют особенностей на полюсах поверхности сферы:

g --Vfe + f)V-k.Vx^RT'Vlnps + 6^- + pH

(И)

RT Vlnp +ó——+ pH s да Гн

VJ[o' + RT0lnPs + iv-V

Для аппроксимации производных по вертикали используется метод конечных разностей. Задача решается на сфере или полусфере в слое атмосферы, заключенном между поверхностью Земли (а=1) и верхним уровнем модели (ст=0). На верхней и нижней границах ставятся кинематические условия:

ó= 0 при а = 0 и ст =1 ,

a при а=0 также условия отсутствия потоков тепла, влаги и импульса. На поверхности Земли в качестве граничных условий задается ряд климатических характеристик. Система уравнений решается спектральным методом с треугольным усечением. Численные эксперименты проводились по двум версиям модели: СМА21 и СМА40, т. е. использовалось спектральное усечение по 21 или 40 спектральным гармоникам.

По вертикали атмосфера разбита на 15 уровней. Основные прогностические и диагностические переменные рассчитываются в середине слоев. На границах слоев вычисляются значения аналога вертикальной скорости в ст-системе координат и радиационные потоки.

Моделирование атмосферных источников и стоков энергии, связанных с потоками импульса, тепла и влаги, играет определяющую роль в задачах ОЦА и изменения климата. Диабетические физические процессы, связанные с турбулентными и конвективными движениями, фазовыми преобразованиями воды, облачности, а также потоками в атмосфере солнечной радиации существенно влияют на развитие атмосферной циркуляции. Эти процессы связаны с пространственно малыми или даже микрофизическими явлениями, поэтому они не могут быть явно включены в численную модель. Их воздействие на крупномасштабные течения, которые

являются объектом исследования, может учитываться только параметрически, т. е. описание мелкомасштабных физических процессов производится с помощью параметров модели - крупномасштабных переменных. Раздел 3.2 дает представление о схемах параметризаций физических процессов, используемых в СМА. К ним относятся: горизонтальная макротурбулентность, вертикальные турбулентные потоки, крупномасштабная конденсация, влажная конвекция, потоки солнечной радиации, процессы на подстилающей поверхности. В разделе 3.3 рассмотрена структура и организация вычислений в СМА.

Глава 4 "Воспроизведение среднемесячных атмосферных характеристик по спектральной модели общей циркуляции атмосферы" посвящена анализу результатов серии двадцатилетних климатических экспериментов по СМА21. В разделах 4.1 - 4.3 представлены результаты численных экспериментов, которые показали, что модель успешно воспроизводит годовой ход атмосферной циркуляции, а также среднемесячные характеристики системы атмосфера - подстилающая поверхность. Динамика атмосферной циркуляции, ее термический и радиационный режимы, гидрологический цикл промоделированы успешно и соответствуют результатам других подобных исследований.

Результаты численных экспериментов по СМА показали, что временные тренды в модели существуют, впрочем, как и во всех моделях подобного класса, но они несущественны. Эти тренды практически не влияют на развитие термодинамических процессов ОЦА, и поэтому модель может быть использована для проведения длительных численных экспериментов.

Рассмотрение результатов проведенных численных экспериментов позволило устранить некоторые систематические ошибки модели. Одним из недостатков СМА при проведении предварительных экспериментов являлось не вполне корректное описание орографии. В частности, наблюдались систематические ошибки, выраженные в развитии ложной области

пониженного давления в окрестностях Гималаев, что очень важно для успешного моделировании муссонной циркуляции в Южной и Юго-Восточной Азии.

В разделе 4.4 рассмотрены алгоритмы, позволившие устранить указанную систематическую ошибку. В диссертации представлены 3 алгоритма задания поля орографии в СМА. Первый основан на применении стандартной процедуры разложения и сборки исходного поля топографических высот по спектральным функциям. Второй алгоритм использует известную методику обволакивающей орографии. Численные эксперименты показали, что первый алгоритм не дает достаточного орографического эффекта, адекватного реальному. Алгоритм обволакивающей орографии сводится к тому, чтобы увеличить орографическую высоту используемую при расчетах:

Здесь: 5 - величина среднеквадратического отклонения орографической высоты в каждом четырехугольнике исходной одноградусной сетки, Ъ-среднее значение орографической высоты в ячейке в каждом четырехугольнике исходной одноградусной сетки, Ъ - значение орографической высоты в ячейке при использовании методики обволакивающей орографии.

Этот способ задания поля орографии дал лучшие результаты, чем первый, однако при его использовании возрастают фиктивные вертикальные токи и связанные с ними зоны осадков. В связи с этим предложена процедура создания поля орографии без отрицательных значений в нем или с малым количеством узлов с отрицательными величинами орографических высот. В качестве начального поля в этой процедуре берется поле обволакивающей орографии. После применения к нему процедуры разложения и сборки по сферическим функциям обнуляются отрицательные значения, и поле орографии сглаживается.

С целью выявления особенностей использования этих алгоритмов проведена серия численных экспериментов на 5 лет модельного времени каждый. В диссертации показано, что наиболее достоверное (близкое к данным наблюдений) поле давления на уровне моря получено при использовании третьей методики задания поля орографии. В частности, исчезла область пониженного давления на уровне моря в районе Гималаев, развился центр повышенного давления в Северной Америке, что соответствует фактическим данным.

В пятой главе "Численные эксперименты по моделированию элементов ОЦА" представлены результаты ряда оригинальных численных экспериментов, проведенных автором, по моделям СМА21, СМА40, а также по конечно-разностной модели атмосферы (КРМА). В разделе 5.1 рассмотрены результаты численных экспериментов по воспроизведению мощной блокирующей ситуации над Восточной Европой в октябре 1987г. Модель достаточно уверенно удерживает блокирующий антициклон от движения на восток в течение почти всего интервала вычислений. Расположение и интенсивность оси гребня атмосферного блока воспроизведена достоверно. Показано, что в экспериментах с отключением орографии или влажной конвекции моделирование блокирующей ситуации существенно ухудшается.

Для выявления характера и значимости различий между экспериментами по полной версии модели и вариантом без учета орографии можно прибегнуть к приему, где рассчитаны коэффициент корреляции г между результатами этих экспериментов и среднее квадратическое различие Е по ежесуточным данным. Причем, в Е выделены три составные части: Е| — средние квадратические различия, определяемые средними значениями метеорологических полей, Ег — дисперсионные различия, т. е. различия, определяющие несоответствие гладкости полей, и Ез — фазовое различие.

Используя известное соотношение математической статистики а2 = х2 - , можно записать выражение:

Е2 = (х5-ХлУ = (х5-хл у + (а5-ОлУ 1 -г(х5Хл)) =

Б+Е!+Е! • О3)

где х5 и хд — значения метеорологического элемента х в одном и другом экспериментах, соответственно, х ХА , СТ5, аА — средние значения и

средние квадратические отклонения X в этих экспериментах.

Из трех составляющих средних квадратических различий превалирующее значение имеют фазовые различия Ез. Значения Е| и Е2 малы по сравнению с Е3. Главенствующее значение фазовых различий связано с распространением пакета волн, возбуждаемых орографическим воздействием. Объективные статистические оценки, полученные при сравнении экспериментов, показали, что различия между ними возрастают в течение первых 7 сут. В дальнейшем Ез являются практически стационарными значениями.

В разделе 5.2 представлены результаты исследований, направленных на изучение изменчивости атмосферных процессов. Изменчивость метеорологической величины (дисперсия ст2 или среднее квадратическое отклонение ст) разделена на внутреннюю а2,, определяемую термодинамическим развитием атмосферной циркуляции и вынужденную а2/, которая создается внешними факторами.

о2=о21 + а2/

Важно понять, как соотносятся внутренняя (динамика атмосферной циркуляции) и вынужденная (например, воздействие аномалий ТПО) изменчивости системы атмосфера - подстилающая поверхность. Внутренняя изменчивость определена выражением:

а2; =(^(Ы-1))М11т (ИЦ^-НЦ^2), (14)

а для вычисления вынужденной изменчивости использовалась несмещенная оценка дисперсии:

02/=М1£т (Н1Еп2т„-М11!т ^Ц^тп)2 - ШоД (15)

где: N - количество независимых реализаций, п - текущая реализация, М -длина реализации по времени (количество расчетных лет), ш - текущий год, Ы1 = 1\Ы, М1=1\М, Ъ- значение исследуемой метеорологи 1еской характеристики в каждом узле модельной сетки, £ тп -Т. для п-ой независимой реализации за т-ый год, Хт- осреднение по М годам, £„. -осреднение по N реализациям.

Как видно из (14)-(15) внутреннюю изменчивость можно определить как дисперсию метеорологической величины, осредненную по N независимым реализациям и по М годам. Вынужденная изменчивость -осредненные по М годам дисперсии средних по N реализациям метеорологических характеристик. Расчеты по формулам (14) и (15) проводятся для среднемесячных значений метеорологической величш.ы Z.

В проведенных экспериментах внешним фактором являлись фактические изменения ТПО. Результаты проведенных эксперьментов показали, что внутренняя изменчивость в 2-3 раза больше, чем вынужденная. Оказалось, что и внутренняя, и вынужденная изменчивости проявляются во всей толще тропосферы. Максимальные значения внутренчей и вынужденной изменчивости расположены в районах циклонических ЦЦА Северного полушария. Внутренняя и вынужденная изменчивость мс щнсе в тихоокеанском регионе, собственно как и алеутский климатический ЦЦА глубже, чем исландский. Географическое распределение внутренней и вынужденной изменчивости, их интенсивность, может быть полезным при прогнозировании погоды и климатических исследованиях.

В разделе 5.3 также показаны результаты численных экспериментов по выявлению внутренней и вынужденной изменчивости, но при вынуждающей

силе, заданной как тепловые возмущения на поверхности суши (эксперимент ТВПС). Тепловые возмущения на атмосферу определяются постояннодействующими тепловыми источниками на поверхности суши. Под воздействием наземных тепловых вынуждающих источников на суше происходит нагрев во всей толще тропосферы. Результаты ТВПС показали, что тепловое воздействие, заданное в каком-то конкретном регионе может давать значительный тепловой отклик в регионах, достаточно удаленных от зоны непосредственного воздействия. Так, например, наибольший нагрев в нижних слоях тропосферы в ТВПС наблюдался в Восточной Сибири, тогда как максимальный нагрев суши приходится на Западную Европу и восточную часть Северной Америки. Важный вывод состоит в том, что воздействие вынуждающего теплового фактора в данной постановке эксперимента превышает влияние реальных аномалий ТПО на атмосферную циркуляцию.

В разделе 5.4 представлены результаты численных экспериментов, направленных на изучение режимов атмосферной циркуляции, при фиксированных за какую-то дггу ТПО или инсоляции. Сравнительный анализ результатов аномальных численных экспериментов РА (фиксированная на 1 апреля инсоляция) и ТА (фиксированная на 1 апреля ТПО) с контрольным экспериментом КЭ показал существенные различия в формировании режимов циркуляции атмосферы в этих экспериментах.

Значимость годового хода ТПО в количественном отношении имеет практически такое же воздействие на циркуляционные атмосферные процессы, как и годовой ход инголяции. Однако режимы циркуляции в РА и ТА существенно различаются между собой. Если фиксация ТПО на уровне апрельских значений в какой-то степени позволяет произойти перестройке атмосферной циркуляции на летний режим над континентами, то фиксация инсоляции практически сохраняет характерную весеннюю циркуляцию. В аномальных экспериментах существенно изменилась интенсивность основных климатических ЦДЛ и стационарных барических волн по

сравнению с КЭ, что неизбежно приводит к аномалиям других элементов атмосферной циркуляции. Если при фиксированной инсоляции происходит интенсификация циклонической деятельности в климатических ЦДА низкого давления Северного полушария (исландский и алеутский минимумы) и практически сохраняется сибирский антициклон в его апрельском состоянии, то при фиксированной ТПО происходит, наоборот, снижение циклонической активности в исландском и алеутском минимумах, а сибирский антициклон разрушается.

Раздел 5.5 посвящен одной из самых актуальных проблем ОЦА -воздействию аномалий ТПО на развитие атмосферной циркуляции. В разделе представлены результаты двух численных экспериментов, в которых заданы искусственные возмущения ТПО в Тропической и Северной Атлантике. Эксперименты проведены по конечно-разностной модели ОЦА. В первом эксперименте задана положительная аномалия ТПО в Тропической Атлантике (ТА) у западных берегов Африки. Максимальная величина аномалии 3°С в точке с координатами 17.5° с.ш.; 30° з.д. Ее значение постепенно уменьшается и охватывает 13 смежных точек расчетной сетки. Эксперимент СА проведен с положительной аномалией аналогичной интенсивности, расположенной в Северной Атлантике восточнее острова Ньюфаундленд (центр аномалии 47.5° с.ш.; 40° з.д.). В обоих экспериментах аномалии фиксировались на все время эксперимента. Изучение реакции модельной атмосферы на аномалии ТПО показало, что сначала возникает и развивается возмущение над областью аномалии ТПО. Более теплая поверхность океана создает условия для развития потоков тепла и влаги от поверхности. В районе положительной аномалии ТПО развивается область пониженного давления на нижних уровнях и повышенной завихренности. В средней тропосфере (500 гПа) образуется область завихренности обратного знака и зона повышенного давления. Качественно сходные процессы происходят в эксперименте ТА. При рассмотрении карт давления на уровне моря Р0, и геопотенциала изобарической поверхности Н500 за 1—2-е сутки

интегрирования оказалось, что в окрестностях аномалий ТПО образуется растущее возмущение в полях давления и геопотенциала в аномальных экспериментах ТА и СА по сравнению с экспериментом КЭ. Далее, начиная со вторых суток, происходит формирование и распространение волнового возмущения. Образуется волна (вернее пакет волн), распространяющаяся вниз по потоку. Развитие волны у поверхности несколько опережает развитие процессов, происходящих в средней и в верхней тропосфере. Примерно к 10-м суткам эксперимента воздействие аномалии ТПО приобретает глобальный характер из-за распространения волнового возмущения и нелинейных взаимодействий.

В разделе 5.6 показан вклад отдельных сферических гармоник в структуру полного поля геопотенциала изобарической поверхности 500 гПа и давления на уровне моря. Стандартные прогностические оценки показали, что как минимум 15 спектральных гармоник вносят свой вклад в достоверную картину воспроизведения синоптического состояния атмосферной циркуляции.

В главе 6 "Моделирование осредненных характеристик муссонной циркуляции в зимнем и летнем сезонах" рассмотрены и проанализированы результаты численных экспериментов, направленных на воспроизведение среднемесячных характеристик муссонной циркуляции. СМА в достаточной степени адекватно воспроизводит все элементы муссонной циркуляции в различных регионах, как в летний, так и в зимний сезоны. Хорошо воспроизведены субтропические ЦДА повышенного давления, важные для моделирования муссонной циркуляции (раздел 6.1). Удачно промоделирован ветровой режим в нижней и верхней тропосфере. В основном это климатические струйные течения и циклонические и антициклонические вихри.

Рис. 1. Распределение кинетической энергии на изобарической поверхности 850 гПа в январе (а) и июле (б). Изолинии проведены через 20 Дж/кг.

Раздел 6.2 посвящен рассмотрению основных энергетических характеристик атмосферы в регионах с муссонной циркуляцией. Выявлены очаги максимальных значений атмосферной энергетики. Так, для кинетической энергии на изобарической поверхности 850 гПа в июле они расположены (рис. 16) над Аравийским морем (260 Дж/кг), югом Бенгальского залива (120 Дж/кг), и над Южно-Китайским морем (90 Дж/кг). Из рис. 1а видно, что в январе эти очаги отсутствуют. В разделе 6.3 приведен временной (по месяцам и в среднем по региону) ход интенсивности осадков в индийском, африканском и австрало-индонезийском муссонных регионах (рис. 2). В диссертации представлены также аналогичные рисунки для регионов Юго-Восточной Азии и Дальнего Востока России. В июле максимальные количества выпавших осадков получены в индийском (до 12

мм/сут, на 15-18° с. ш. в июле) и юго-восточно азиатском (до 10 мм/сут, на 15-16° с. ш. в сентябре) регионах, а

Рис. 2. Годовой ход среднемесячных осадков в индийском (а), африканском (б) и австрало-индонезийском (в) регионах. Изолинии проведены через 1 мм/сут. По оси абсцисс отложены географические широты. По оси ординат - месяцы года. Индекс 220 означает 2-20 годы осреднения в эксперименте.

а также, несколько менее интенсивные, в области Сахели (до 6 мм/сут, на 1518° с. ш. в августе). Что касается австрало-индонезийского муссона, то здесь зона повышенных осадков достигает 7 мм/сут в январе (австралийский муссон) и 9 мм/сут в августе (индонезийский муссон). В дальневосточном регионе с муссонной тенденцией интенсивность осадков составляет 6 мм/сут в июне-июле.

В разделе 6.3 рассмотрено также сравнение интенсивности осадков (в узле расчетной сетки с максимальными значениями) по данным реанализа и результатам вычислений по СМА. В индийском регионе по данным реанализа максимальные значения выпавших осадков в июле составили 22 мм/сут, по СМА 21 мм/сут, для региона Юго-Восточной Азии 14 мм/сут (реанализ) и 16 мм/сут (СМА), для индонезийского региона 12 и 14, для африканского 17 и 8 и для дальневосточного России 3 и 5 мм/сут, соответственно.

В главе 7 "Численные эксперименты по воспроизведению особенностей муссонной циркуляции" демонстрируются результаты численных экспериментов по моделированию отдельных фаз муссонной циркуляции, проведенных по СМА21. В разделе 7.1 показано, что все струйные течения (западное и восточное субтропические в верхней тропосфере, муссонное течение Финдлейтера в нижней тропосфере) были воспроизведены чрезвычайно удачно. Более того, даже характер их миграций и изменения интенсивности в различные фазы муссона близки к реальным.

Изучение результатов эксперимента (раздел 7.2) продемонстрировало, что СМА правильно воспроизводит не только основные черты муссонной циркуляции, но и отдельные ее фазы (фаза наступления летнего муссона, активная фаза и перебой муссона). В эксперименте продвижение северной границы муссона к предгорьям Гималаев оказалось реалистичным. В разделе 7.3 выявлено, что энергетические характеристики при активной фазе и фазе перебоя в летних муссонах имеют количественные и качественные различия. При активной фазе максимальные значения кинетической энергии

превосходят соответствующие значения при перебое примерно в 2 раза. Потенциальная энергия при активной фазе имеет две области пониженных значений (над Аравийским морем и Бенгальским заливом) тогда как при перебое эти области пониженных значений потенциальной энергии практически неразличимы. Наличие областей пониженных значений потенциальной энергии способствует усилению воздушных потоков над п-вом Индостан при активной фазе. В 73 также рассмотрено распределение осажденной воды в муссонной части тропической зоны при активной фазе летнего индийского муссона при фазе перебоя. Оказалось, что наибольшие различия осажденной воды при этих фазах расположены в районе африканского муссона (до 15 мм) и над северо-западом Индии (до 21 мм). Это можно объяснить смещением внутритропической зоны конвергенции при перебое к югу, что соответствует данным наблюдений.

Качественные и количественные различия интенсивности и направления ветровых потоков при различных фазах муссона в индийском регионе представлены в разделе 7.4, где анализируются результаты экспериментов, проведенных по модели в системе координат Лагранжа (ЛМА).

По ЛМА проведена серия численных экспериментов, сценарий которых сводится к следующему. Для работы ЛМА требуется набор дискретно меняющихся (в экспериментах 12 часов) полей ветра, которые выбираются из результатов работы СМА. Частицы (маркеры) испускаемые заданным виртуальным источником переносятся вниз по потоку. Фаза летнего муссона (активная, перебой) определяется количеством осадков над Индией, которые рассчитываются по СМА.

Результаты экспериментов по ЛМА показали, что модель адекватно имитирует трансэкваториальный перенос, формирование западного (с небольшой южной составляющей) воздушного потока над Аравийским морем и распространение этого потока над Южной и Юго-Восточной Азией. Причем, при активной фазе муссона перенос осуществляется

непосредственно через п-ов Индостан, тогда как при перебое наблюдается снос потока к югу, что, в частности, приводит к дефициту осадков над Индией во время этой фазы муссона.

В разделе 7.5 рассмотрены результаты эксперимента, где продемонстрировано воспроизведение межгодовой изменчивости муссонной циркуляции в Южной и Юго-Восточной Азии. В эксперименте реально воспроизведен годовой ход ветрового режима в нижней и верхней тропосфере в муссонных регионах, распределение муссонных осадков в различные сезоны года. Фаза наступления индийского муссона за каждый год моделирования воспроизведена адекватно реальным процессам.

Межгодовая изменчивость ветрового режима на изобарической поверхности 850 гПа, который определяет интенсивность муссона в каждом конкретном году моделирования, составляет 15-20% от среднего значения этой величины. Средние значения и среднеквадратические отклонения осадков правдоподобно воспроизводят межгодовую изменчивость ветрового режима. Некоторый дефицит модельных осадков в Западной Индии и предгорьях Гималаев объясняется недостаточным пространственным разрешением модели.

Тепловой баланс системы атмосфера - подстилающая поверхность на нижней границе модели в акватории Аравийского моря резко меняет знак с положительного на отрицательный перед наступлением летней фазы муссонной циркуляции. Межгодовая изменчивость теплового баланса во многом влияет на интенсивность летнего муссона. В модели реалистично рассчитана внутрисезонная и межгодовая изменчивость влагосодержания атмосферы в тропической зоне. Отмечено резкое увеличение влагосодержания атмосферы над Аравийским морем перед наступлением летнего муссона.

Для выявления основных метеорологических характеристик, определяющих развитие летнего азиатского муссона (раздел 7.6), проведен ряд численных экспериментов по СМА21. В первой серии экспериментов

была зафиксирована инсоляция. Были рассчитаны эксперименты: РА -солнечная радиация постоянна, значения инсоляции соответствуют 1 апреля, РМ -1 мая, РИ - 1 июня, РИл - 1 июля. Во второй серии экспериментов была зафиксирована ТПО в глобальном масштабе. Были проведены эксперименты с фиксированной ТПО на 1 апреля (ТА), 1 мая (ТМ), 1 июня (ТИ), 1 июля (ТИл).

При анализе аномальных экспериментов рассмотрен ветровой режим на изобарической поверхности 850 гПа. Анализ проведенных экспериментов показал, что ветровой режим в июле и августе модельного календаря и в РА и в ТА не соответствует реальной летней муссонной циркуляции в индийском регионе. Кроссэкваториальный поток практически отсутствует, западный муссонный поток значительно ослаблен и располагается значительно южнее, чем он должен быть в действительности. В РМ, как и в ТМ, летняя муссонная циркуляция в индийском регионе в общих чертах воспроизведена. Однако, как в одном, так и в другом эксперименте отсутствует южная составляющая скорости ветра над Аравийским морем, т. е. ветер здесь имеет строго западное направление. Интенсивность муссонной циркуляции в РМ и ТМ сильно занижена. Так в эксперименте РМ скорость ветра над западной Индией достигает 6-8 м/с, а в ТМ лишь 3-5 м/с. Из этого можно сделать вывод, что для не возникновения реального ветрового режима летней муссонной циркуляции годовой ход ТПО имеет несколько большее значение, чем годовой ход инсоляции. Эксперименты РИ и ТИ вполне реально воспроизводят летнюю муссонную циркуляцию.

Другой важной характеристикой летней муссонной циркуляции является количество выпавших осадков в регионе и отдельных его частях. В ТА моделирование атмосферных процессов не приводит к образованию летних муссонных осадков (0.5 мм/сут над Индией и 0.2 мм/сут над Аравийским морем). В РА муссонные осадки очень слабы (1.9 мм/сут над Индией и 0.6 мм/сут над Аравийским морем). В КЭ эти величины составляют 10.8 и 5.6 мм/сут, соответственно. В обоих аномальных

экспериментах внутритропическая зона конвергенции над Индийским океаном в июле-августе располагается южнее экватора. В ТИ и РИ летняя муссонная циркуляция воспроизведена адекватно КЭ.

Результаты экспериментов показали, что фиксация ТПО на ее весенних значениях является более существенным фактором для не развития летней муссонной циркуляции, чем фиксация инсоляции. В субтропических и тропических широтах годовой ход инсоляции несущественен, тем не менее, весенние значения этой величины не создают условий для развития летнего муссона в индийском регионе. Оказалось, что изменчивость ТПО, даже климатические значения этой величины, дают более весомый вклад в не развитие летней фазы муссонной циркуляции, чем инсоляция. Моделирование внутригодовой изменчивости с фиксированными ТПО и инсоляцией продемонстрировало, что эти характеристики являются определяющими факторами по воспроизведению моделью летнего индийского муссона.

В заключении представлены основные выводы по результатам теоретических исследований, обработке численных экспериментов и диагностических данных в области изучения муссонной циркуляции и ОЦА в целом. Результаты численных экспериментов, рассмотренных в диссертации, получены по четырем гидродинамическим моделям. Это две разновидности глобальной спектральной модели атмосферы, конечно-разностная модель ОЦА и региональная модель массопереноса в системе координат Лагранжа. Диагностические исследования проводились по данным реанализа ЫСЕР/ЫСАЯ и по данным ПГЭП-79.

Все эти результаты позволяют сделать следующие выводы: 1. Проведена модификация СМА и адаптация этой модели для решения задач воспроизведения атмосферной циркуляции в тропической зоне. Для более наглядного представления распространения муссонных потоков воздуха разработана численная модель массопереноса в системе координат Лагранжа. Результаты длительных численных экспериментов (на 20лет

модельного календаря) показали, что СМА адекватно воспроизводит годовой ход атмосферной циркуляции. Среднемесячные климатические характеристики системы атмосфера - подстилающая поверхность, а именно, динамика атмосферной циркуляции, ее термический и радиационный режимы, гидрологический цикл воспроизведены успешно и соответствуют или превосходят результаты других моделей подобного класса.

2. СМА реалистично воспроизводит фазы летнего индийского муссона, миграцию тибетского антициклона в верхней тропосфере, локализацию и интенсивность основных струйных течений и муссонных потоков (западное и восточное субтропические, в верхней тропосфере и муссонное течение Финдлейтера в нижней тропосфере). Максимальные значения модельных осадков над Индией в июле (в точке расчетной сетки) составило 21 мм/сут (по данным реанализа - 22мм/сут). Результаты моделирования по СМА21 показали, что во всех муссонных регионах модельные осадки разнятся с климатическими меньше чем на 15% своей средней величины.

СМА успешно воспроизводит межгодовую изменчивость муссонной циркуляции в Южной и Юго-Восточной Азии. В эксперименте удачно промоделирован годовой ход ветрового режима в нижней и верхней тропосфере в муссонном регионе. Достаточно успешно промоделировано распределение муссонных осадков в различные сезоны года. Фаза наступления индийского муссона за каждый год моделирования воспроизведена адекватно реальным атмосферным процессам.

Однако оба эти режима циркуляции в РА и ТА существенно различаются между собой. Если фиксация ТПО на уровне апрельских значений в какой-то степени позволяет произойти перестройке атмосферной циркуляции на летний режим над континентами, то фиксация инсоляции практически сохраняет характерную весеннюю циркуляцию. Результаты численных экспериментов продемонстрировали, что при фиксированной инсоляции происходит интенсификация циклонической деятельности в климатических ЦЦА низкого давления Северного полушария (исландский и алеутский минимумы) и практически сохраняется сибирский антициклон в его апрельском состоянии. При фиксированной ТПО, наоборот, происходит снижение циклонической активности в исландском и алеутском минимумах, а сибирский антициклон разрушается.

Сравнительный анализ аномальных экспериментов с фиксированными ТПО или инсоляцией в регионах с муссонной циркуляцией показал, что фиксированная (весенняя) ТПО в большей степени воздействует на не развитие летней муссонной циркуляции, чем фиксация инсоляции. Этот факт подтверждает рассмотрение ветрового режима на изобарической поверхности 850 гПа и количества выпавших осадков Моделирование внутригодовой изменчивости с фиксированной ТПО или инсоляцией показало, что эти характеристики определяют воспроизведение в модели летней муссонной циркуляции.

4. Выявлены очаги максимальных значений атмосферной энергетики путем вычисления среднемесячных характеристик атмосферы в регионах с муссонной циркуляцией. Максимальные значения кинетической энергии (КЕ) в июле расположены над Аравийским морем и достигают 260 Дж/кг. От этого очага распространяется область повышенных значений КЕ на Бенгальский залив. Еще один центр повышенных значений КЕ (до 90 Дж/кг) расположен над Южно-Китайским морем. В африканском и австрало-индонезийском муссонах значения КЕ существенно ниже. Эти характерные особенности муссонной циркуляции достаточно хорошо совпадают с

климатическими значениями. В январе сколько-нибудь значимых очагов КЕ в тропической зоне не наблюдается.

Эксперименты показали, что энергетические характеристики при активной фазе и фазе перебоя в летних муссонах имеют количественные и качественные различия. При активной фазе максимальные значения КЕ превосходят соответствующие значения этой величины при перебое примерно в 2 раза. Потенциальная энергия при активной фазе имеет две области пониженных значений (над Аравийским морем и Бенгальским заливом). При перебое эти области пониженных значений потенциальной энергии неразличимы. Энергия фазовых переходов при активной фазе муссона больше, чем при перебое примерно в 2 раза над Аравийским морем, тогда как над Индией и Бенгальским заливом величины энергии фазовых переходов практически одинаковы.

5. Эксперименты с аномалиями ТПО в Атлантике показали важную роль этого модельного граничного условия при проведении длительных численных экспериментов. По конечно-разностной модели (КРМА) проведен ряд численных экспериментов, в которых заданы искусственные возмущения ТПО в Тропической (ТА) и Северной Атлантике (СА). Аномалии ТПО генерируют пакет волн, которые вследствии распространения и нелинейных взаимодействий приводят к аномалиям атмосферных процессов. Результаты ТА и СА сравнены с контрольным экспериментом КЭ.

давления и геопотенциала изобарической поверхности Н500 за 1 — 2-е сутки интегрирования оказалось, что в окрестностях аномалий ТПО образуется растущее возмущение в полях давления и геопотенциала в аномальных экспериментах ТА и СА по сравнению с экспериментом КЭ. Далее, начиная со вторых суток интегрирования, происходит формирование и распространение волнового возмущения. Образуется волна (вернее пакет волн), распространяющаяся вниз по потоку. Развитие волны у поверхности несколько опережает развитие процессов, происходящих в средней и в верхней тропосфере. Примерно к 10-м суткам эксперимента воздействие аномалии ТПО приобретает глобальный характер из-за распространения волнового возмущения и нелинейных взаимодействий.

6. На основе серии численных экспериментов по СМА21 (10 экспериментов на 20 лет модельного времени каждый) получены характеристики изменчивости атмосферных процессов. В представленных результатах экспериментов, изменчивость (среднее квадратическое отклонение) разделена на внутреннюю, определяемую термодинамическим развитием атмосферной циркуляции, и вынужденную, которая создается внешними факторами. В проведенных экспериментах таким внешним фактором являлось фактическое изменение ТПО. Результаты проведенных экспериментов показали, что внутренняя изменчивость в 2 - 3 раза больше, чем вынужденная. Максимальные значения вынужденной изменчивости давления на уровне моря располагаются над океаническими регионами средних широт вблизи побережий. Над Тихим океаном наблюдается ярко выраженная дипольная структура максимальных значений вынужденной изменчивости.

воздействие, заданное в каком-то конкретном регионе может давать значительный отклик в регионах достаточно удаленных от зоны непосредственного воздействия. Так, например, наибольший нагрев в нижних слоях тропосферы в эксперименте наблюдается в Восточной Сибири, тогда как нагрев задавался в Западной Европе и восточной части Северной Америки. Важный вывод состоит в том, что воздействие теплового возмущения в данной постановке экспериментов превышает влияние реальных аномалий ТПО на атмосферную циркуляцию.

7. Диагностические расчеты показали, что интенсивность летней фазы муссонов тесно связана с аномалиями атмосферной циркуляции в средних широтах. Выявлено, что циркуляция в средних широтах, в частности блокирующие циркуляционные системы суперсиноптического масштаба, оказывают непосредственное влияние на циркуляцию низких широт в муссонных областях. Межширотное взаимодействие в определенных ситуациях обуславливает не только перебой, но и время установления и активизации муссона.

По результатам диагностических расчетов, наглядно продемонстрировано, что индийский муссон, хотя и не является единственной причиной зарождения ТЦ в западной части Тихого океана, однако есть основание утверждать, что при интенсивной муссонной циркуляции вероятность генезиса ТЦ значительно выше, чем при перебое муссона. В 1995-96г. 12 ТЦ образовались при активной фазе индийского муссона и только 3 при его перебое. Результаты проведенного анализа показали, что усиление интенсивности западных муссонных ветров (активная фаза муссона) в нижней тропосфере приводит к переносу повышенного количества кинетической энергии на восток, что, в свою очередь, приводит к углублению муссонной ложбины, в восточной части которой наиболее вероятно возникновение тропических циклонов.

Публикации по теме диссертации

1. Дегтярев А.И. Численные эксперименты по прогнозированию крупномасштабных атмосферных процессов. // Метеорология и гидрология. -1984.-N8.-С. 105-109.

2. Дегтярев А. И., Тросников И. В., Влияние аномалий температуры поверхности океана в Атлантике на развитие атмосферной циркуляции. // Итоги науки и техники. Атмосфера, океан, космос. Программа «Разрезы». -М.: Изд-во ВИНИТИ. - 1987. - Т. 8. - С. 40 - 46.

3. Дегтярев А.И., Катаев В.В. и др. Технологические особенности исследовательского варианта базовой спектральной модели Гидрометцентра СССР. // Труды Гидрометцентра СССР. - 1990. - N. 313. - С. 28 - 43.

4. Дегтярев А.И., Катаев В.В. и др. Исследовательский вариант базовой спектральной модели Гидрометцентра СССР. // Труды Гидрометцентра СССР. - 1990. - N. 304. - С. 45 - 57.

5. Дегтярев А.И., Круглова E.H. Учет орографии в спектральных моделях общей циркуляции атмосферы. // Метеорология и гидрология. -1990.-N. 5.-С. 41-46.

6. Дегтярев А. И., Круглова E.H. и др. Численные эксперимента по воспроизведению крупномасштабных атмосферных процессов на временном интервале 30 суток. // Труды Гидрометцентра РФ. - 1992. - N. 323. - С. 33 -49.

7. Дегтярев А.И. Круглова E.H. Годовой ход атмосферной циркуляции по климатической модели Гидрометцентра Российской Федерации. // Метеорология и гидрология. - 1992. - N. 9. - С. 5 — 12.

8. Дегтярев А.И., Павловская JI.A. Численное моделирование внутрисезонной изменчивости летнего индийского муссона. // Метеорология и гидрология. - 1992. - N. 5. - С. 42 - 50.

9. Дегтярев А.И., Павловская J1.A., Штырева Н.В. Численное моделирование развития фаз летнего муссона в индийском регионе в 1979 г. // Метеорология и гидрология. - 1993. - N. 6. - С. 19 - 27.

10. Дегтярев А.И., Наумов А.Д., и др. Численная модель дальнего и трансграничного переноса загрязнений в атмосфере. // Новые технологии РАН. - 1996. - N. 2. - С. 27-33.

11. Дегтярев А.И. Воздействие летнего индийского муссона на образование тропических циклонов над акваторией морей Юго-Восточной Азии. // Метеорология и гидрология. - 1999. - N. 7. - С. 52 - 57.

12. Дегтярев А.И. Температура поверхности океана и солнечная радиация как факторы, определяющие развитие летнего индийского муссона. // Метеорология и гидрология. - 2000. - N. 8. - С. 55-63.

П.Дегтярев А.И., Скроцкая О.П. Моделирование циркуляционных атмосферных возмущений при некоторых аномальных состояниях температуры поверхности океана и приходящей солнечной радиации. // Изв. АН. Физика атмосферы и океана. -2001. - Т. 37, N. 5. - С. 663-671.

14. Дегтярев А.И., Скроцкая О.П. Моделирование межгодовой изменчивости тропического азиатского муссона. // Метеорология и гидрология. - 2001. - N. 2. - С. 27 - 35.

15. Дегтярев А.И. Внутренняя и вынужденная изменчивость системы атмосфера - подстилающая поверхность по данным численного эксперимента. // Метеорология и гидрология. - 2003. - N. 9. - С. 5 - 15.

16. Дегтярев А.И. Вариации термодинамических характеристик атмосферной циркуляции при аномальных значениях влагосодержания тропосферы по данным реанализа NCEP/NCAR. // Метеорология и гидрология. - 2004. - N. 7. - С. 38-45.

17. Курбаткин Г.П., Дегтярев А.И. и др. Анализ и моделирование экстремальной блокирующей ситуации над ETC в октябре 1987 г. // Метеорология и гидрология. - 1990. - N. 8. - С. 5 - 13.

18. Курбаткин ГЛ., Дегтярев А.И., Фролов A.B. Спектральная модель атмосферы, инициализация и база данных для численного прогноза погоды. -СПб.: Гидрометеоиздат. - 1994. - 184 с.

19. Курбаткин Г.П., Дегтярев А.И., Скроцкая О.П. Атмосферные квазистационарные волны, струйные течения и вихревая активность при численном моделировании переходных сезонов. // Изв. АЛ. Физика атмосферы и океана. - 1999. - Т. 35, N 4. - С. 457-471.

20. Мохов И.И., Галин В .Я., Дегтярев А.И. и др. Сравнение моделей общей циркуляции: диагностика внутригодовой эволюции облачности. // Изв. АН. Физика атмосферы и океана. - 1994. - Т. 30, N. 4. - С. 527 - 542.

21. Скроцкая О.П. Дегтярев А.И. Климатические характеристики атмосферы в длительном численном эксперименте по модели T21L15. // М.: Изд-во Владмо. - 1999. - 83 с.

22. Тросников И.В., Дегтярев А.И. Прогностический вариант модели общей циркуляции атмосферы. И Труды Гидрометцентра СССР. - 1982. - N. 251.-С. 51 -68.

23. Шанкар-Рао М., Лыкосов В.Н., Дегтярев А.И. и др. Диагноз и моделирование характера планетарной циркуляции при различных фазах летнего индийского муссона. // Метеорология и гидрология. - 1992. - N. 2. -С. 5 - 14.

24. Degtiarev A.I., Pavlovskaya L.A. The numerical modelling of the interseasonal variability of the summer monsoon. /I Research Activities in atmospheric and oceanic modelling. Rep. WMO. - 1992. - N. 17. - P. 322 - 324.

25. Degtiarev A.I., Pavlovskaya L.A. The numerical modelling of the summer Indian monsoon with observed SST for 1987 and 1988 with the model of the Hydrometeorological Centre of the Russian Federation. // Simulation of interannual and intraseasonal monsoon variability. ,- WCRP-68. - 1992. -WMO/TD - N. 470. - P. 2.13 - 2.18.

26. Sankar-Rao M., Lykossov V.N., Degtiarev A.I et al. Relationships between the global circulation and Indian summer monsoon. // Advances in Atmospheric Sciences. - 1991. - N. 2. -P. 137 - 148.

РНБ Русский фонд

2006-4 3183

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Муссоны в системе глобальной циркуляции атмосферы: диагностика и моделирование"

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

И ОБОЗНАЧЕНИЙ.22

ГЛАВА 1. АТМОСФЕРНАЯ ЦИРКУЛЯЦИЯ В ТРОПИКАХ И СУБТРОПИКАХ.23

1.1. Особенности циркуляции атмосферных процессов в тропиках.23

1.1.1. Гидротермодинамические данные реанализа NCEP/NCA R.23

1.1.2. Крупномасштабная атмосферная циркуляция в тропиках и субтропиках.25

1.2. Летние и зимние муссоны.31

1.2.1. Определение муссона.31

1.2.2. Муссонный индекс.31

1.2.3. Механизм муссонной циркуляции.34

1.3. Моделирование муссонной циркуляции.37

1.4. Выводы (глава 1).44

ГЛАВА 2. РЕЗУЛЬТАТЫ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ПО ВЗАИМОДЕЙСТВИЮ МУССОНА С АТМОСФЕРНОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ В СРЕДНИХ ШИРОТАХ И ТРОПИКАХ; ВРЕМЕННЫЕ ТРЕНДЫ АТМОСФЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК.46

2.1. Влияние особенностей планетарной циркуляции на развитие фаз летнего индийского муссона.47

2.2. Воздействие летнего индийского муссона на образование тропических циклонов над акваторией морей Юго-Восточной Азии.52

2.3. Вариации термодинамических характеристик атмосферной циркуляции при аномальных значениях влагосодержания тропосферы по данным реанализа NCEP/NCAR.59

2.4. Межгодовая изменчивость и временные тренды в летнем азиатском муссоне по данным реанализа NCEP/NCAR.65

2.4.1. Межгодовая изменчивость азиатского муссона.65

2.4.2. Временные тренды атмосферных характеристик.66

2.5. Выводы (глава 2).68

ГЛАВА 3. СПЕКТРАЛЬНАЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОБЩЕЙ ЦИРКУЛЯЦИИ АТМОСФЕРЫ.71

3.1. Уравнения гидротермодинамики атмосферы в спектральной модели общей циркуляции атмосферы.74

3.2. Параметризация физических атмосферных процессов.78

3.3. Программный комплекс.95

3.4. Выводы (глава 3).96

ГЛАВА 4. ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ СРЕДНЕМЕСЯЧНЫХ

АТМОСФЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПО СПЕКТРАЛЬНОЙ

МОДЕЛИ ОБЩЕЙ ЦИРКУЛЯЦИИ АТМОСФЕРЫ.97

4.1. Динамика атмосферных процессов.100

4.1.1. Воспроизведение полей давления на уровне моря.100

4.1.2. Ветровой режим модельной атмосферы.101

4.2. Баланс тепла и влаги в модельной атмосфере.103

4.2.1. Термический режим модельной атмосферы.103

4.2.2. Радиационно - тепловой баланс.104

4.2.3. Баланс влаги.107

4.2.4. Климатическая адаптация данных в модели.110

4.3 Орографические эффекты в спектральной модели низкого разрешения.110

4.3.1. Методика задания орографии в модели.112

4.3.2. Воспроизведение поля давления на уровне моря при различных методах задания орографии в модели.118

4.4. Выводы (глава 4).120

ГЛАВА 5. ЧИСЛЕННЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО

МОДЕЛИРОВАНИЮ ЭЛЕМЕНТОВ ОЦА.122

5.1. Анализ и моделирование экстремальной блокирующей ситуации над Восточной Европой в октябре 1987г.123

5.1.1. Анализ синоптической ситуации над Восточной Европой в октябре 1987г.123

5.1.2. Моделирование блокирующей ситуации.127

5.2. Внутренняя и вынужденная изменчивость системы атмосфера -подстилающая поверхность по данным численного моделирования.133

5.3. Воздействие дополнительной тепловой нагрузки на поверхности суши на изменение глобального климата.143

5.4. Моделирование циркуляционных атмосферных возмущений при некоторых аномальных состояниях температуры поверхности океана и инсоляции.151

5.5. Влияние аномалий температуры поверхности океана в Атлантике на развитие атмосферной циркуляции.160

5.5.1. Конечно-разностная модель ОЦА по полным уравнениям гидродинамики.160

5.5.2. Численные эксперименты по воздействию аномалий ТПО на развитие атмосферной циркуляции.165

5.6. Оценки спектральных фрагментов модельных метеорологических полей.169

5.7. Выводы (глава 5).174

ГЛАВА 6. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОСРЕДНЕНИЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МУССОННОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ В ЗИМНЕМ И ЛЕТНЕМ СЕЗОНАХ.179

6.1. Моделирование ветрового режима муссонной циркуляции.179

6.2. Основные энергетические характеристики нижней тропосферы в муссонных регионах.181

6.3. Осадки в тропических муссонах.183

6.4. Выводы (глава 6).186

ГЛАВА 7. ЧИСЛЕННЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО ВОСПРОИЗВЕДЕНИЮ ОСОБЕННОСТЕЙ МУССОННОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ.188

7.1. Численное моделирование внутрисезонной изменчивости муссонной циркуляции.189

7.2. Численное моделирование развития летнего муссона в индийском регионе в 1979 г.197

7.2.1. Моделирование фазы наступления летнего индийского муссона.200

7.2.2. Моделирование фазы перебоя индийского муссона.203

7.3. Основные энергетические характеристики атмосферы при различных фазах муссонной циркуляции.206

7.4. Изучение внутрисезонной изменчивости муссона с использованием численной модели в системе координат Лагранжа.207

7.4.1. Математическая формулировка и численная реализация JIMA.208

7.4.2. Воспроизведение фаз летнего индийского муссона по JIMA.212

7.5. Моделирование межгодовой изменчивости тропического азиатского муссона.213

7.5.1. Численный эксперимент по моделированию межгодовой изменчивости индийского муссона.214

7.5.2. Наступление летней фазы индийского муссона в различные годы.215

7.5.3. Осадки и тепловой баланс.216

7.6. Температура поверхности океана и инсоляция, как факторы, определяющие развитие летнего индийского муссона.220

7.7. Выводы (глава 7).228

ИЛЛЮСТРАТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ.233

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.310

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ.316

ВВЕДЕНИЕ

Муссоны являются одним из феноменов глобальной циркуляции атмосферы. Резкая смена направлений ветра при переходе от зимней циркуляции к летней и, наоборот, в муссонных регионах происходит с завидным постоянством. В муссонных регионах четко выражены "сухой" и "влажный" периоды.

Активное изучение муссонов определяется и научными и практическими потребностями. Хозяйственный уклад многих стран и народов, проживающих на территориях с муссонным климатом, во многом зависит от этого явления. Так, слабый летний муссон в Южной и Юго-Восточной Азии приводит к засухам на п-ове Индостан и п-ове Индокитай, которые могут катастрофически влиять на урожай сельскохозяйственных культур в регионах. Наоборот, излишне активный муссон может стать причиной разрушительных наводнений. Наиболее ярко муссонная циркуляция проявляется в тропической зоне.

Климатическая атмосферная система тропической зоны заметно отличается от циркуляции средних и полярных широт. Натурные наблюдения, теоретические исследования и результаты численного моделирования наглядно показали, что основные особенности атмосферной циркуляции в низких широтах определяются в первую очередь следующими основными факторами. Условия квазигеострофичности в тропической зоне не выполняются. Это связано с тем, что параметр Кориолиса в этой зоне очень мал. На экваторе он вообще равен нулю. Дивергентная и конвергентная составляющие воздушных потоков в тропиках на порядок больше, чем в умеренных широтах. Горизонтальная изменчивость поля давления на уровне моря в тропиках значительно меньше, чем в умеренных широтах. Исключение составляют тропические циклоны, горизонтальный барический градиент в которых велик. Временная изменчивость многих метеорологических элементов в тропической атмосфере имеет сезонный или даже годовой характер. Для тропической зоны характерна повышенная влажность воздуха. Здесь очень велика роль конвективных процессов и фазовых переходов воды.

Тропики являются генератором энергии в циркуляционной системе атмосфера - подстилающая поверхность. Этот район земного шара поглощает огромное количество приходящей солнечной энергии, тогда как уходящий поток теплового излучения составляет лишь небольшую часть от приходящего. В полярных и отчасти в умеренных широтах, наоборот, излучение тепловой энергии в мировое пространство превосходит поступление энергии от солнца. Поэтому одним из важнейших аспектов общей циркуляции атмосферы (ОЦА) является компенсационный перенос тепла воздушными и океаническими течениями из тропиков в более высокие широты.

Основным механизмом переноса тепла из тропических широт является тропическая ячейка атмосферной циркуляции Гадлея. В этой ячейке движение воздушных масс в нижней тропосфере направлено от субтропических широт к экватору (пассаты), вертикальные движения в приэкваториальных широтах переносят тепло и влагу в верхнюю тропосферу, где происходит отток теплого воздуха от приэкваториальных широт к субтропическим. Отметим, что ячейка Гадлея - наиболее значимая меридионально развитая характеристика ОЦА.

Муссон является одним из наиболее ярких элементов атмосферной циркуляции в тропиках. Впервые качественное описание муссонной циркуляции приведено в манускрипте Аристотеля "Метеорология". Развернутое описание индийского муссона дано Афанасием Никитиным в записках "Хождение за три моря". Современное издание этой книги (Тетради Афанасия Никитина, 1959). Попытка объяснить природу муссонов была предпринята Галлеем в 1686г. Его рассуждения стали основой, так называемой термической концепции развития муссонной циркуляции, где считается, что муссоны возникают в результате различий нагревания суши и океана. Дальнейшее развитие термическая концепция получила в работах: А.И. Воейкова, Х.П. Погосяна, Б.П. Алисова, С.Д. Грибоедова, JI.C. Берга П.И. Колоскова, Э.С. Лира (А.И. Воейков и и современные проблемы климатологии, 1956), а также в работах (Дроздов О.А., Сорочан О.Г., 1961; Сорочан О.Г., 1966). А.И. Воейков впервые в мире стал рассматривать муссоны как воздушные течения, приносящие определенную погоду. Он определил метеорологический комплекс, присущий муссонному климату вообще, а не только климату в определенном географическом районе. Следуя А.И. Воейкову, Б.П. Алисов рассматривает муссонную циркуляцию как воздушные течения со своеобразными погодными характеристиками. Подход Б.П. Алисова можно назвать синоптико-климатическим. Работы Х.П. Погосяна также имеют синоптико-климатический характер. Генезис муссонов он определяет не только термической неоднородностью подстилающих поверхностей (материк, океан), но и различием интенсивности сезонной инсоляции.

Другая концепция объяснения природы муссонной циркуляции — динамическая. Пионерские работы В.В. Шулейкина, а также его школы (Осмаловская Е.В., Дмитриев А.А., Гутман Л.Н., Монин А.С. Риль Г. (Современные проблемы климатологии, 1966) создали основы для разработки этой концепции. В исследованиях В.В. Шулейкина муссонная циркуляция в атмосфере и гидросфере рассматривается как тепловая машина, работающая между нагревателем и холодильником, которые сезонно меняются местами в зависимости от термических свойств подстилающих поверхностей (суша и океан). В работах этого направления подсчитывается количество воздуха, который перекачивается с океана на материк или обратно, в зависимости от сезона. В работе Л.Н. Гутмана и А.С. Монина рассчитана количественная схема муссонной циркуляции для различных сезонов. К изучению муссонной циркуляции Л.С. Гандин применил теорию подобия, которую он использовал для решения вопроса о местной циркуляции большого масштаба при линейной границе суша - море. При развитии динамической концепции в работах П.С. Линейкина и Л.С. Гандина была предложена теория муссонной циркуляции, основанная на вертикальной изменчивости атмосферы. Это направление развито в работах С.П. Хромова, А.А. Дмитриева. Педелаборд посвятил свою работу особенностям динамики атмосферной циркуляции в тропической зоне. Отдельно выделены отличительные черты развития муссонов в индийском, индонезийском и внетропическом японском регионах. Большое влияние на развитие особенностей муссонов в различных регионах играют такие динамические факторы, как орография и конфигурация береговой линии.

Позднее было принято, что ни одна из этих концепций самостоятельно не может исчерпывающе объяснить природу муссонной циркуляции. Влияние термического состояния подстилающей поверхности на развитие и изменчивость муссонной циркуляции принято считать фоном, на который накладываются аномалии воздушных потоков ОЦА, а именно положение и интенсивность субтропических антициклонов, интенсивность пассатных течений, а также прохождение в нетропических циклонов.

Современные представления о муссонной циркуляции и ее характерных особенностях представлены в работах (Рамедж К., 1976; Риль Г., 1984; Тропические муссоны, .1988) и некоторых других. В работе К. Рамеджа дан синоптический анализ различных фаз муссонной циркуляции и описаны особенности структуры синоптических систем в отдельных муссонных регионах. Особое внимание в этой работе уделено роли орографических (горная система Гималаи - Тибет) и трансэкваториальных эффектов в формировании летнего муссона в Южной Азии

В монографии М. А. Петросянца и П. Н. Белова обобщены современные представления о тропическом муссоне индийского региона. В работе подробно рассмотрены результаты натурных наблюдений, выполненных по Программе исследования глобальных атмосферных процессов (ПИГАП). Здесь представлены карты движений воздушных потоков, рассчитаны составляющие бюджета энергии атмосферных движений, проведена четкая классификация синоптических образований в регионе. В работе использован ряд гидродинамических моделей, которые описывают ОЦА, возмущения синоптического масштаба, явления масштаба кучевого облака и др.

Повышенное внимание к изучению муссонной циркуляции и ее особенностей в отдельных регионах стимулируется практическими задачами. Так, уровень сельскохозяйственных урожаев в муссонных регионах практически полностью зависит от интенсивности муссона в конкретном году и его аномалий. Наиболее важным проявлением муссона с практической точки зрения является летняя циркуляция в Южной и Юго-Восточной Азии. Здесь интенсивность муссонов почти полностью определяет урожай сельскохозяйственных культур в Индии, Индокитае, Китае и некоторых других странах и субрегионах.

Диссертация в основном посвящена изучению муссонной циркуляции. Однако в ряде разделов приводятся результаты численных экспериментов, проведенных автором, по моделированию некоторых других аспектов ОЦА.

Актуальность проблемы.

Об актуальности всестороннего изучения муссонной циркуляции говорит и тот факт, что при Всемирной Метеорологической Организации создана и активно функционирует группа по численному моделированию муссонов. В 1991 г. этой группой была разработана программа по воспроизведению летнего индийского муссона по данным за 1987 — 88 гг. В эти годы наблюдались существенные аномалии осадков в летнем индийском муссоне. В 1987г. в Индии была отмечена засуха, в 1988г. осадки существенно превышали норму. Сравнение таких аномальных муссонных циркуляций позволило лучше понять природу внутрисезонной и межгодовой изменчивости муссона, и, кроме того, выявить отдельные систематические ошибки вычислительных моделей. В сравнении результатов моделирования приняли участие 17 научных групп, которые использовали различные численные модели ОЦА. Диссертант принимал участие в этом проекте.

Подробно изучалась муссонная циркуляция в проектах по сравнению атмосферных моделей AMIP и AMIP2, которые осуществлялись в 90-ые годы двадцатого столетия. Особое внимание в этих проектах было уделено внутрисезонной и межгодовой изменчивости осадков в основных муссонных регионах (южноазиатском, африканском и австрало-индонезийском).

Цели работы

Задачи исследования (решаемые задачи).

Для достижения указанных целей предусматривалось решение следующих задач:

1) Расчет параметров муссонной циркуляции по диагностическим данным:

- влияние особенностей планетарной циркуляции на развитие различных фаз муссона,

2) Модели ОЦА:

- развитие численной модели массопереноса в системе координат Лагранжа с целью использования ее для более наглядного представления распространения муссонных воздушных потоков.

3) Численное моделирование процессов ОЦА:

- воздействие тепловой нагрузки на поверхности суши на развитие крупномасштабных атмосферных процессов,

- численное моделирование процессов ОЦА при аномальных значениях температуры поверхности океана (ТПО) и инсоляции.

4) Моделирование муссонной циркуляции:

- численное моделирование внутрисезонной изменчивости летнего муссона.

- энергетические характеристики атмосферы при различных фазах муссонной циркуляции,

- воспроизведение внутрисезонной изменчивости муссона по численной модели в системе координат Лагранжа,

- моделирование межгодовой изменчивости летнего муссона,

- роль ТПО и инсоляции при развитии летней муссонной циркуляции.

Научная новизна работы.

- В диссертации представлен комплексный подход к проблеме изучения муссонной циркуляции. Рассмотрены выводы исследований по данным реанализа NCEP/NCAR и по результатам численных экспериментов, проведенных с помощью ряда моделей, представленных в диссертации.

- Проанализированы аномальные атмосферные условия в средних широтах, влияющие на интенсивность муссонной циркуляции.

- Найдены случаи динамического и энергетического воздействия индийского муссона на генерацию и траектории перемещения тропических циклонов в акваториях морей в Юго-Восточной Азии.

Рассчитаны характеристики внутренней и вынужденной изменчивости атмосферных процессов и их географическое распределение.

- Выявлена роль аномальных значений ТПО и инсоляции на развитие летней муссонной циркуляции.

Автор выносит на защиту

1. Результаты диагностических исследований по воздействию атмосферной циркуляции в средних широтах на активность муссонов.

2. Влияние интенсивности муссонной циркуляции на возникновение и развитие тропических циклонов над акваторией морей в Юго-Восточной Азии (по результатам диагностических расчетов).

3. Результаты численных экспериментов по воспроизведению внутрисезонной и межгодовой изменчивости муссонной циркуляции.

4. Влияние аномальных значений ТПО и инсоляции на активность муссонной циркуляции.

Практическая значимость

Гидродинамические модели, представленные в диссертации, обладают достаточным научным и технологическим потенциалом для решения задач воспроизведения ОЦА в целом и отдельных ее компонент (в частности, муссонной циркуляции). Модели успешно воспроизводят достаточно "тонкие" нюансы крупномасштабных атмосферных процессов, и дают вполне реальный отклик на изменение циркуляции при естественных и антропогенных воздействиях.

Представленные в диссертации модели успешно использовались в отечественных и зарубежных научных и научно-практических исследованиях. Результаты численных экспериментов, полученных по моделям представленным в диссертации, были рассмотрены и одобрены в международных проектах по воспроизведению летней муссонной циркуляции 1987-88 гг. (Degtiarev A.I., Pavlovskaya L.A., 1992) и моделированию ОЦА (Kurbatkin G.P., Degtiarev A.I., Trosnikov I.V., 1988). Результаты расчетов по численным моделям, представленных в диссертации, были использованы при составлении документации "Рабочего совещания по обсуждению программы советско-индийского сотрудничества в области гидрометеорологии на 1992-1996 гг.", Дели, Пуна (Индия), 1991. Результаты расчетов по лагранжевой гидродинамической модели массопереноса были использованы при составлении предпроектной документации строительства Балтийской Трубопроводной Системы.

Апробация работы

Всего диссертантом опубликовано 66 научные работы. Результаты диссертационной работы изложены в 26 публикациях, из которых две монографии.

Среди научных трудов диссертанта опубликовано в журналах: Физика атмосферы и океана 3 работы, Метеорология и гидрология - 15, Труды Гидрометцентра СССР (РФ) - 10. Кроме того, работы диссертанта были опубликованы в зарубежных журналах и сборниках статей.

Основные положения диссертационной работы были представлены на национальных и международных семинарах, конференциях и симпозиумах: "Modelling the sensitivity and variations of the ocean-atmosphere system", Reading, 1988; "Взаимосвязь региональных и глобальных процессов в атмосфере и гидросфере", Тбилиси, 1988; "Air-sea interaction processes in relation to monsoon dynamics", Goa, "Sagar Kanja" ORV, 1988; "Четвертая всесоюзная конференция по исследованию роли энергоактивных зон океана в короткопериодных колебания климата (программа "РАЗРЕЗЫ")", Одесса, 1990; "Рабочее совещание по обсуждению программы советско-индийского сотрудничества в области гидрометеорологии на 1992-1996 гг.", Дели, Пуна, 1991;" Simulation of interannual and intraseasonal monsoon variability", Boulder, 1991; "5 международный симпозиум по проблемам метеорологии", Обнинск, 1991; "Научная конференция по результатам исследований в области гидрометеорологии и мониторинга природной среды", Москва, 1996;

Aerosol science, devices software and technologies", St-Petersburg, 1998; "23-rd NATO/CCMS international technical meeting on air pollution modelling and its application", Varna, 1998; "Всемирная конференция по изменению климата", Москва, 2003; научно-практическая конференция "Гидрометеорологические прогнозы и гидрометеорологическая безопасность", Москва, 2004.

Личный вклад автора

Заключение Диссертация по теме "Метеорология, климатология, агрометеорология", Дегтярев, Александр Иосифович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации представлены основные выводы по результатам теоретических исследований^ обработке численных экспериментов и диагностических данных в области изучения муссонной циркуляции и ОЦА в целом. Результаты численных экспериментов, рассмотренных в диссертации, получены по четырем гидродинамическим моделям. Это две разновидности глобальной спектральной модели атмосферы (СМА), конечно-разностная модель ОЦА и региональная модель массопереноса в системе координат Лагранжа. Диагностические исследования проводились по данным реанализа

Все эти результаты позволяют сделать следующие выводы:

1. Проведена модификация СМА и адаптация этой модели для решения задач воспроизведения атмосферной циркуляции в тропической зоне. Для более наглядного представления распространения муссонных потоков воздуха разработана численная модель массопереноса в системе координат Лагранжа. Результаты длительных численных экспериментов (на 20лет модельного календаря) показали, что СМА адекватно воспроизводит годовой ход атмосферной циркуляции. Среднемесячные климатические характеристики системы атмосфера - подстилающая поверхность, а именно, динамика атмосферной циркуляции, ее термический и радиационный режимы, гидрологический цикл воспроизведены успешно и соответствуют или превосходят результаты других моделей подобного класса.

2. СМА реалистично воспроизводит фазы летнего индийского муссона, миграцию тибетского антициклона в верхней тропосфере, локализацию и интенсивность основных струйных течений и муссонных потоков (западное и восточное субтропические, в верхней тропосфере и муссонное течение Финдлейтера в нижней тропосфере). Максимальные значения модельных осадков над Индией в июле (в точке расчетной сетки) составило 21 мм/сут (по данным реанализа - 22мм/сут). Результаты моделирования по СМА21 показали, что во всех муссонных регионах модельные осадки разнятся с фактическими меньше чем на 15% своей средней величины.

3. Дана оценка вкладов ТПО и инсоляции в формирование режимов атмосферной циркуляции. Сравнительный анализ результатов аномальных численных экспериментов РА (фиксированная на 1 апреля инсоляция) и ТА (фиксированная на 1 апреля ТПО) с контрольным экспериментом КЭ показал существенные различия в формировании режимов циркуляции модельной атмосферы в этих экспериментах. Значение годового хода ТПО в количественном отношении имеет практически такое же воздействие на циркуляционные атмосферные процессы, как и годовой ход инсоляции. Однако оба эти режима циркуляции в РА и ТА существенно различаются между собой. Если фиксация ТПО на уровне апрельских значений в какой-то степени позволяет произойти перестройке атмосферной циркуляции на летний режим над континентами, то фиксация инсоляции практически сохраняет характерную весеннюю циркуляцию. Результаты численных экспериментов продемонстрировали, что при фиксированной инсоляции происходит интенсификация циклонической деятельности в климатических ЦДА низкого давления Северного полушария (исландский и алеутский минимумы) и практически сохраняется сибирский антициклон в его апрельском состоянии. При фиксированной ТПО, наоборот, происходит снижение циклонической активности в исландском и алеутском минимумах, а сибирский антициклон разрушается.

Исследование реакции модельной атмосферы на аномалии ТПО показало, что сначала возникает и развивается возмущение над областью аномалии ТПО. Более теплая поверхность океана создает условия для развития потоков тепла и влаги от поверхности большей интенсивности. В районе положительной аномалии ТПО развивается область пониженного давления на нижних уровнях и повышенной завихренности. В средней тропосфере (изобарическая поверхность 500 гПа) образуется область завихренности обратного знака и зона повышенного давления. Качественно сходные процессы происходят в эксперименте ТА. При рассмотрении карт давления и геопотенциала изобарической поверхности Н500 за 1 — 2-е сутки интегрирования оказалось, что в окрестностях аномалий ТПО образуется растущее возмущение в полях давления и геопотенциала в аномальных экспериментах ТА и СА по сравнению с экспериментом КЭ. Далее, начиная со вторых суток интегрирования, происходит формирование и распространение волнового возмущения. Образуется волна (вернее пакет волн), распространяющаяся вниз по потоку. Развитие волны у поверхности несколько опережает развитие процессов, происходящих в средней и в верхней тропосфере. Примерно к 10-м суткам эксперимента воздействие аномалии ТПО приобретает глобальный характер из-за распространения волнового возмущения и нелинейных взаимодействий.

Рассмотрены результаты исследований по выявлению отклика системы атмосфера - подстилающая поверхность при задании тепловой вынуждающей силы на поверхности суши. Анализ экспериментов показал, что под воздействием наземных тепловых источников на суше происходит нагрев во всей толще тропосферы. В эксперименте показано, что тепловое воздействие, заданное в каком-то конкретном регионе может давать значительный отклик в регионах достаточно удаленных от зоны непосредственного воздействия. Так, например, наибольший нагрев в нижних слоях тропосферы в эксперименте наблюдается в Восточной Сибири, тогда как нагрев задавался в Западной Европе и восточной части Северной Америки. Важный вывод состоит в том, что воздействие теплового возмущения в данной постановке экспериментов превышает влияние реальных аномалий ТПО на атмосферную циркуляцию.

315 блокирующие циркуляционные системы суперсиноптического масштаба,^ оказывают непосредственное влияние" на циркуляцию низких широт If муссонных областях. Межширотное взаимодействие в определенных ситуациях обуславливает не только перебой, но и время установления и активизации муссона.

По результатам диагностических расчетов, наглядно продемонстрировано, что индийский муссон, хотя и не является единственной причиной зарождения ТЦ в западной части Тихого океана, однако есть основание утверждать, что при интенсивной муссонной циркуляции вероятность генезиса ТЦ значительно выше, чем при перебое муссона. В 1995-96гг. 12 ТЦ образовались при активной фазе индийского муссона и только 3 при его перебое. Результаты проведенного анализа показали, что усиление интенсивности западных муссонных ветров (активная фаза муссона) в нижней тропосфере приводит к переносу повышенного количества кинетической энергии на восток, что, в свою очередь, приводит к углублению муссонной ложбины, в восточной части которой наиболее вероятно возникновение тропических циклонов.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора физико-математических наук, Дегтярев, Александр Иосифович, Москва

1. А.И. Воейков и современные проблемы климатологии. / Под ред. Будыко М.И. Л.: Гидрометеорологическое изд-во. - 1956. - 283 с.

2. Алексеева Л.И., Семенов Е.К., Петросянц М.А. Типовые схемы воздушных течений для различных фаз летнего индийского муссона. // Метеорология и гидрология. 1989. - N. 2. - С. 31 - 36.

3. Алексеева Л.И., Семенов Е.К., Петросянц М.А. Перестройка циркуляции тропической атмосферы во время Эль-Ниньо 1982 — 1983 гг. // Метеорология и гидрология. 1990. - N. 10. - С. 21 - 31.

4. Багров Н.А., Мякишева Н.А. Некоторые характеристики аномалий среднемесячных температур воздуха. // Труды Гидрометцентра СССР. 1966. -Вып. 9.-С.З- 17.

5. Багров А. Н., Шиляев В. Б., Локтионова Е. А. Оперативная схема объективного анализа метеорологических полей для численного гидродинамического прогноза погоды. // Труды Гидрометцентра СССР. -1986. Вып. 251. - С. 25 - 55.

6. Белов П.Н., Карлова 3. Л. Траекторная модель переноса загрязнений. // Метеорология и гидрология. 1990. - N. 12 - С. 67 - 74.

7. Белов П.Н. Численные методы прогноза погоды Л.: Гидрометеоиздат. - 1975. - 392 с.

8. Белоусов С.Л., Пагава Т.В. Развитие методики и практики расчета траекторий воздушных частиц // Труды Гидрометцентра СССР. 1991. -Вып. 318.-С. 73-86.

9. Белоусов С.Л. Таблицы нормированных присоединенных полиномов Лежандра. М.: Изд-во АН СССР. - 1956. - 273 с.

10. Борисенков Е.П., Ефимова Л.К. Оценка возможных изменений климата под влиянием антропогенных факторов. // ВНИИГМИ. Обзорная информация. — 1984. Вып. 3.

11. Будыко М.И. Тепловой баланс земной поверхности. — Л.: Гидрометеоиздат. 1956. - 255 с.

12. Будыко М.И. Изменение климата. Л.: Гидрометеоиздат. - 1969. —38 с.

13. Вангенгейм Г.Я. Процессы блокирования зональных течений и их роль в режиме общей циркуляции атмосферы. // Труды Всесоюзного научного метеорологического совещания, Л.: Гидрометеоиздат. 1963. — С. 58-71.

14. Васильев П.П. О формировании центров действия атмосферы. В кн. Проблемы общей циркуляции атмосферы - Л.: Труды 3-й Всесоюзной конференции по общей циркуляции атмосферы. - 1972. — С. 16 — 35.

15. Васильев П.П. Центры действия атмосферы и полусферный прогноз метеорологических элементов в тропиках. // Метеорология и гидрология. -1972.-N.3.-C. 33-43.

16. Винников К.Я. Чувствительность климата. Л.: Гидрометеоиздат. -1986.-223 с.

17. Галин М.Б. Поток Элиассена Пальма и динамика крупномасштабных атмосферных процессов. // Метеорология и гидрология. -1989.-N. 1-С. 111-119.

18. Глобальное потепление. Доклад Гринпис. / Под ред. Леггета Дж. -М.: Изд-во МГУ. 1993.

19. Глобальный климат. /Под ред. Хотона Дж. Т. — Л.: Гидрометеоиздат. 1987. - 501 с.

20. Груза Г.В., Ранькова Э.Я. и др. О связи климатических аномалий на территории России с явлением Эль-Ниньо Южное колебание. // Метеорология и гидрология. - 1999. — N. 5.-С. 32-51.

21. Груза Г.В., Ранькова Э.Я. Обнаружение изменений климата: состояние, изменчивость и экстремальность климата. // Метеорология и гидрология. 2004. - N. 4 - С. 50 - 66.

22. Груза Г.В., Ранькова Э.Я., Рочева Э.В. Анализ глобальных данных об изменениях приземной температуры воздуха за период инструментальных наблюдений. // Метеорология и гидрология. 1989. — N. 1 - С. 22 - 31.

23. Гулев С.К., Украинский В.В. Роль различных временных масштабов в процессах энергообмена океана и атмосферы. // Изв. АН СССР Физика атмосферы и океана. 1989. - Т. 25, N. 7 - С. 675 - 687.

24. Гулев С.К., Лаппо С.С. Крупномасштабное взаимодействие атмосферы и океана (обзор). Обнинск. ВНИИГМИ - МЦД. - 1985. - 96 с.

25. Данные мониторинга климата. Температура воздуха на уровне моря. Температура воды у поверхности океана. Атмосферные осадки. Северное полушарие. Сентябрь, октябрь 1987 г. — М.: Гидрометцентр СССР. 1987.

26. Дегтярев А.И. Численные эксперименты по прогнозированию крупномасштабных атмосферных процессов. // Метеорология и гидрология. — 1984-N. 8-С. 105- 109.

27. Дегтярев А.И., Тросников И.В. Влияние аномалий температуры поверхности океана в Атлантике на развитие атмосферной циркуляции. // Итоги науки и техники. Атмосфера, океан, космос. Программа "Разрезы". -Т. 8. - Изд-во ВИНИТИ. - 1987. - С. 40 - 46.

28. Дегтярев А.И., Круглова Е.Н. Учет орографии в спектральных моделях общей циркуляции атмосферы. // Метеорология и гидрология. -1990. -N. 5 -С. 41 -46.

29. Дегтярев А.И., Катаев В.В. и др. Исследовательский вариант базовой спектральной модели Гидрометцентра СССР. // Труды Гидрометцентра СССР. 1990. - Вып. 304 - С. 45 - 57.

30. Дегтярев А.И., Катаев В.В.и др. Технологические особенности исследовательского варианта базовой спектральной модели Гидрометцентра СССР. // Труды Гидрометцентра СССР. 1990 - Вып. 313 - С. 28 - 43.

31. Дегтярев А.И., Круглова Е.Н. и др. Численные эксперименты по воспроизведению крупномасштабных атмосферных процессов на временном интервале 30 суток. // Труды Гидрометцентра РФ. 1992 - Вып. 323 — С. 33 — 43.

32. Дегтярев А.И. Круглова Е.Н. Годовой ход атмосферной циркуляции по климатической модели Гидрометцентра Российской Федерации. // Метеорология и гидрология. 1992. — N.9 - С. 5 - 12.

33. Дегтярев А.И., Круглова Е.Н. Об оценках спектральных фрагментов прогностических полей. // Труды Гидрометцентра СССР. 1992 - Вып. 323. -С. 68-72.

34. Дегтярев А.И., Павловская JI.A., Штырева Н.В. Численное моделирование развития фаз летнего муссона в индийском регионе в 1979 г. // Метеорология и гидрология. — 1993 N. 6 - С. 19-27.

35. Дегтярев А.И., Наумов А.Д. и др. Численная модель дальнего и трансграничного переноса загрязнений в атмосфере. Новые технологии РАН. - 1996 - N. 2. - С. 27 - 33.

36. Дегтярев А.И. Воздействие летнего индийского муссона на образование тропических циклонов над акваторией морей Юго-Восточной Азии. // Метеорология и гидрология. — 1999 N. 7 - С. 52 — 57.

37. Дегтярев А.И. Температура поверхности океана и солнечная радиация как факторы, определяющие развитие летнего индийского муссона. // Метеорология и гидрология. 2000 - N. 8 - С. 55 - 63.

38. Дегтярев А.И., Скроцкая О.П. Моделирование межгодовой изменчивости тропического азиатского муссона. // Метеорология и гидрология. 2001 - N. 2 - С. 27 - 35.

39. Дегтярев А.И. Внутренняя и вынужденная изменчивость системы атмосфера — подстилающая поверхность по данным численного эксперимента. // Метеорология и гидрология. 2003 -N. 9 -С. 5-15.

40. Динамика климата /Под ред. Манабе С. и Чаликова Д.В. Л.: Гидрометеоиздат. - 1988 - 574 с.

41. Добрышман Е.М., Ситников И.Г. Анализ волновых возмущений синоптического масштаба в ТРОПЭКС-72 АТЭП. // Метеорология и гидрология. 1981.-N5.-С. 99-108.

42. Дроздов О.А. Сорочан О.Г. Краткий обзор работ, выполненных в России и СССР по характеристике муссонов. // Труды ГТО. 1961. - Вып. 111.-С. 49-63.

43. Дымников В.П. О предсказуемости изменений климата. -// Изв. АН Физика атмосферы и океана. — 1998 Т. 34, N. 6 - С. 741 — 751.

44. Дымников В.П., Лыкосов В.Н. Спектральный анализ квазистационарного отклика атмосферной циркуляции на аномалии температуры поверхности океана. Препринт ОВМ АН СССР. - 1983. — 53 с.

45. Дымников В.П., Филатов А.Н. Устойчивость крупномасштабных атмосферных процессов. Л.: Гидрометеоиздат. - 1990. — 140 с.

46. Израэль Ю.А. Исследования влияния изменения климата. // Метеорология и гидрология. 1991. - N. 4 — С. 29 - 35.

47. Израэль Ю.А., Груза Г.В. и др. Изменение глобального климата. Роль антропогенных воздействий. // Метеорология и гидрология. 2001. - N. 5 - С. 5 -21.

48. Кароль И.Л. Введение в динамику климата земли. — Л.: Гидрометеоиздат. 1988.-215 с.

49. Кибель И. А. Введение в гидродинамические методы краткосрочного прогноза. — М.: Гостехиздат. 1957. — 375 с.

50. Кибель И.А. Избранные работы по динамической метеорологии.— Л.: Гидрометеоиздат. 1984. - 279 с.

51. Кислов А.В., Семенов Е.К., Соколихина Н.Н. Оценка воспроизводимости осадков и ветра в индийском муссоне моделью общей циркуляции атмосферы ИВМ РАН. // Метеорология и гидрология. — 1998 N. 8 —С. 16-22.

52. Кларк У.К. Управление планетой Земля. Изд-во Мир - 1989.

53. Кожевников В.Н. Возмущения атмосферы при обтекании гор. — М.: Научный мир. 1999. - 159 с.

54. Кочин Н.Е. Собрание сочинений. М. - Л.: Изд - во АН СССР. —1949.

55. Курбаткин Г.П., Астахова Е.Д. и др. Модель среднесрочного прогноза. // Доклады АН СССР 1987. - Т. 294, N. 2.

56. Курбаткин Г.П., Дегтярев А.И., Фролов А.В. Спектральная модель атмосферы, инициализация и база данных для численного прогноза погоды. -С-Пб.: Гидрометеоиздат. 1994. - 183 с.

57. Курбаткин Г.П., Исламов К.А. Решение примитивных уравнений динамики атмосферы с помощью сферических функций. // В сб. Численные методы механики сплошной среды. — 1973. Т. 4, N. 5. - С. 32 — 44.

58. Курбаткин Г.П., Короткова Е.А., Смирнов В.Д. Два режима переходных сезонов года в атмосфере Северного полушария // Метеорология и гидрология. 1994. - N. 11. - С. 17 - 34.

59. Курбаткин Г.П., Дегтярев А.И. и др. Анализ и моделирование экстремальной блокирующей ситуации над ETC в октябре 1987 г. // Метеорология и гидрология. — 1990. N. 8. — С. 5 — 13.

60. Курбаткин Г.П., Дегтярев А.И., Скроцкая О.П. Атмосферные квазистационарные волны, струйные течения и вихревая активность при численном моделировании переходных сезонов. // Изв. АН. Физика атмосферы и океана. 1999. - Т. 35, N. 4. - С. 457-471.

61. Лаппо С.С., Гулев С.К., Рождественский А.Е. Крупномасштабное тепловое взаимодействие в системе океан — атмосфера и энергоактивные области мирового океана Л.: Гидрометеоиздат. - 1990. — 336 с.

62. Лиоу Ку-Нан. Основы радиационных процессов в атмосфере. — Л., Гидрометеоиздат. 1984.

63. Лыкосов В.Н. К-теория турбулентного планетарного пограничного слоя атмосферы и обобщенная гипотеза Буссинеска. — Препринт Отдела вычислительной математики АН СССР. 1988. - N. 210. — 38 с.

64. Мазин И.П., Хргиан А.Х. Облака и облачная атмосфера. Л.: Гидрометеоиздат-Справочник. - 1989.

65. Марчук Г.И. Численные методы решения задач динамики атмосферы и океана. Л.: Гидрометеоиздат. - 1974 - 356 с.

66. Марчук Г.И., Дымников В.П., Саркисян А.С. Программа "Разрезы" — итоги и перспективы. Итоги науки и техники. Атмосфера, океан, космос. Программа "Разрезы". М.: Изд-во ВИНИТИ. - 1987. - Т. 8 - С. 3 - 21.

67. Махенхауэр Б. Спектральный метод. В кн. Численные методы, используемые в атмосферных моделях. — JL: Гидрометеоиздат. - 1982. - Т. 2. -С. 58-96.

68. Мелешко В.П., Соколов А.П. Влияние аномалии температуры воды в Северной Атлантике на циркуляцию, термический режим и влагооборот в атмосфере Северного полушария. // Метеорология и гидрология. 1982. - N 2 -С. 51-62.

69. Мелешко В.П., Матюгин В.А., Соколов А.П. и др. Влияние аномалий температуры поверхности океанов летом в 1987 и 1988 гг. на изменение муссонной циркуляции в тропиках. // Метеорология и гидрология. 1992. - N. 12-С. 5-32.

70. Монин А.С., Обухов A.M. Основные закономерности турбулентного перемешивания в приземном слое атмосферы. // Труды Института геофизики АН СССР. 1954. - Вып. 24. - С. 11 - 34.

71. Монин А.С., Обухов A.M. Малые колебания и адаптация метеорологических полей. // Изв. АН СССР. 1958. - Сер. Геофиз. - N. 11.-С. 1350-1373.

72. Монин А.С., Шишков Ю.А. Циркуляционные механизмы колебаний климата атмосферы // Изв. АН. Физика атмосферы и океана. — 2000.-N. 1 С. 137-152.

73. Мохов И.И., Петухов В.К. Центры действия в атмосфере и тенденции их изменения // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2000. -N. 3.

74. Мохов И.И., Галин В .Я., Дегтярев А.И., и др. Сравнение моделей общей циркуляции: диагностика внутригодовой эволюции облачности. // Изв. АН. Физика атмосферы и океана. 1994. - Т. 30, N. 4. - С. 527 - 541.

75. Мохов И.И., Грязник В.М. Доронина Е.Н. и др. Вихревая активность в атмосфере: тенденции изменения. Препринт. ИФА РАН. — 1993.-62 с.

76. Мохов И.И. Диагностика структуры климатической системы — СПб.: Гидрометеоиздат. 1993. - 271 с.

77. Немчинов С.В., Садоков В.П. Построение устойчивой по начальным данным схемы расчета метеорологических элементов на основе решения полных уравнений гидротермодинамики. // Тр. ВНМС. — 1963. Т. 2.

78. Ниистадт Ф.Т.М., Ван Доп X. Атмосферная турбулентность и моделирование распространения примесей. JL: Гидрометеоиздат. - 1985. — 283 с.

79. Пальмен Э., Ньютон Ч. Циркуляционные системы атмосферы. JL: Гидрометеоиздат. - 1973. - 615 с.

80. Педелаборд П. Муссоны. М.: Изд-во HJI. - 1963. - 122 с.

81. Петросянц М.А., Снитковский А.И., Фалькович А.И. К вопросу эволюции внутритропической зоны конвергенции. // Тр. Междуведомственной экспедиции ТРОПЭКС-74/ T.l. JL: Гидрометеоиздат. - 1976.-С. 80-89.

82. Петросянц М.А. Результаты Первого глобального эксперимента ПИГАП // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1982. - Т. 18, N. 11.

83. Петросянц М.А., Гущина Д.Ю. Об определении явлений Эль-Ниньо и JIa-Ниньо. // Метеорология и гидрология. 2002. - N.8. - С. 24 — 35.

84. Петросянц М.А., Семенов Е.К., Соколихина Е.В. Атмосферная циркуляция экваториальной зоны западных ветров в фазу кульминации явления Эль-Ниньо Южное колебание 1982 — 1983 гг. // Метеорология и гидрология. - 1998. - N.8. - С. 5 - 15.

85. Рамедж К. Метеорология муссонов. JL: Гидрометеоиздат. - 1976. —335 с.

86. Реснянский Ю.Д., Зеленько А.А. Автоматизированная схема прогноза температуры поверхностного слоя океана на 5 суток. // Метеорология и гидрология. — 1987. N. 8. - С. 71 - 78.

87. Риль Г. Тропическая метеорология. М.: Изд-во ИЛ. - 1963. — 436с.

88. Риль Г. Климат и погода в тропиках. Л.: Гидрометеоиздат. - 1984. -605 с.

89. Россби К.Г. Современные проблемы метеорологии. — В кн.: Атмосфера и океан в движении. — М. Изд-во ИЛ. 1963. - С. 138 — 157.

90. Рубинштейн К.Г. и др. О связи температуры поверхности океана и характеристик азиатского муссона. // Метеорология и гидрология. — 2001. -N. 8.-С. 46-57.

91. Семенов Е.К., Корнюшин О.Г. Атлас характеристик циркуляции в тропосфере и нижней стратосфере тропической зоны. — М.: Гидрометеоиздат. 1987.

92. Семенов Е.К., Соколихина Е.В., Соколихина Н.Н. Центры действия тропической атмосферы и их влияние на летние осадки индийского муссона. // Метеорология и гидрология. -2003. -N. 1.-С. 31-41.

93. Семенов Е.К., Седов В.Е., Филиппова М.Г. Взаимосвязи барических систем над бассейном Индийского океана в период летнего муссона. // Метеорология и гидрология. 1983. - N. 10. - С. 101 - 105.

94. Ситников И.Г., Похил А.Э. Взаимодействие тропических циклонов между собой и с другими барическими образованиями (часть 1). // Метеорология и гидрология. — 1992. N. 2. - С. 36 — 44.

95. Ситников И.Г. Бетси Камила и другие. (Рассказ о тропических циклонах) — Л.: Гидрометеоиздат. 1975. - 105 с.

96. Скроцкая О.П. Дегтярев А.И. Климатические характеристики атмосферы в длительном численном эксперименте по модели T21L15. М.: Изд-во Владмо. - 1999. - 83 с.

97. Современные проблемы климатологии. JI.: Гидрометеорологическое изд-во. - 1966. — 450 с.

98. Сорочан О.Г. Муссоны Азии. В кн. Современные проблемы климатологии. - Л,: Гидрометеоиздат. - 1966. - 450 .с

99. Тараканов Г.Г. Тропическая метеорология JL: Гидрометеоиздат. -1980.-175 с.

100. Тетради Афанасия Никитина. "Хождение за три моря". М.: 1959.

101. Томпсон Ф. Анализ и предсказание погоды численными методами. — .М.: Изд-во ИЛ. 1962.

102. Тропические муссоны. /Под редакцией М.А. Петросянца, П.Н. Белова. ПГЭП, Т. 9. - Л.: Гидрометеоиздат. - 1988. - 338 с.

103. Тросников И.В., Егорова Е.Н. Использование эмпирических формул для расчета радиационных потоков энергии при моделировании общей циркуляции атмосферы. // Труды Гидрометцентра СССР. 1975. -Вып. 160.-С. 43-52.

104. Тросников И.В. Модель общей циркуляции атмосферы Гидрометцентра СССР. // Метеорология и гидрология. 1980. - N. 11.-С. 16 -26.

105. Тросников И.В., Дегтярев А.И. Прогностический вариант модели общей циркуляции атмосферы. // Труды Гидрометцентра СССР. — 1982. N. 251.-С.51 -68.

106. Уоллос Дж.М., Лау Н.К. Роль превращений баротропной энергии в общей циркуляции атмосферы. В кн. Динамика климата — Л.: Гидрометеоиздат. - 1988. - С. 50 - 89.

107. Уоткинс М.Л. и др. ICARUS одномерная модель диффузии плазмы. - В кн. Управляемый термоядерный синтез - М.: Мир. - 1980. — С. 76 -93.

108. Филлипс Н. Общая циркуляция атмосферы. Численный эксперимент. В кн. Теория климата. — Л.: Гидрометеоиздат. - 1967.

109. Фридман А.А. Избранные труды /Под ред. Л.С. Полака. — М.: Изд-во Наука. 1966.

110. Хромов С.П. Географическое распространение муссонов. // Изв. Всесоюз. Геогр. об-ва. 1957. - Т. 89, N. 1.

111. Хромов С.П. Муссоны в общей циркуляции атмосферы. В кн. А. И. Воейков и проблемы климатологии. - Л.: Гидрометеорологическое издательство. - 1956. - 283 с.

112. Хромов С.П. Атмосферная циркуляция в тропиках. В кн. Современные проблемы климатологии. - Л.: Гидрометеоиздат. - 1966. — 450 с.

113. Хромов С.П., Мамонтова Л.И. Метеорологический словарь — Л.: Гидрометеоиздат. 1974. - 568 с.

114. Шакина Н.П. Гидродинамическая неустойчивость в атмосфере. -Л.: Гидрометеоиздат. 1990. - 183 с.

115. Шанкар-Рао М., Лыкосов В.Н., Дегтярев А.И. и др. Диагноз и моделирование характера планетарной циркуляции при различных фазах летнего индийского муссона. // Метеорология и гидрология. — 1992. N. 2. — С. 5 -14.

116. Шпотов В.В. Численное моделирование влияния орографии на эволюцию барических образований. // Труды САНИИ. — 1986. Вып. 118(199).-С.37-46.

117. Штырева Н.В. Численная модель дальнего переноса загрязняющих веществ в атмосфере, реализованная на суперЭВМ CRAY Y-Y-MP8E // Труды Гидрометеоцентра РФ. 2000. - Вып. 334. - С. 121 - 129.

118. Энджелл Д.К., Груза Г.В. Эмпирические характеристики климатической изменчивости атмосферы. В кн. Глобальный климат. — JL: Гидрометеоиздат. - 1987. — С. 67 - 93.

119. Ailikun В., Yasunari Т. ENSO and Asian summer monsoon : persistence and transitivity in seasonal march. // J. Met. Soc. of Japan — 2001. V. 79, N. 1 - P. 48-65.

120. Alexander R. G., Keshavamurty R. N., Das U. R., Chellapa R., Das S. K., and Pillai P.V. Fluctuations of monsoon activity. // Indian Journ. Meteor. Hydrol. Geophysics. 1978. - V. 29 - P. 57 - 68.

121. Alexander R. C., Moble R. L. Monthly averaged sea-surface temperatures and ice-pack limits on a 1 "-global grid. // Mon. Wea. Rev. — 1976. -V. 104.-P. 32-88.

122. Arahawa A., Scubert W.H. Interaction of a cumulus cloud ensemble with the large-scale environment. Part 1. // J. Atmos. Sci. 1974. - V. 31, N. 6.

123. Arakawa A. Design of the UCLA general circulation model numerical simulation of weather and climate. // - Techn. Rep. - 1972. - N. 7. - Dept. of Met. Univers. of California. Los Angeles. - 68 p.

124. Arkin P.A. Circulation and precipitation during the 1987 and 1988 monsoon. Simulation of interannual and intraseasonal monsoon variability. -WCRP-68. 1992. - WMO/TD - N. 470. - P 2.1 - 2.6.

125. Arkin P. A., Ardanuy P. E. Estimating climatic scale precipitation from space. A review. J. Climate. - 1989. - V. 46, N. 2.

126. Baumgartner A. Water balance. Land surface processes in atmospheric general circulation models. // WMO 1981. - Greenbelt. Papers presented at the JSC study conference. - P. 27 - 53.

127. Bhumralkar C.M. Parameterization of the planetary boundary layer in atmospheric general circulation models. // Rev. Geoph. Space Phys. — 1976 V. 14.-P.31-46.

128. Bjerknes J. A possible response of the atmospheric Hadley circulation to equatorial of ocean temperature. // Tellus — 1966. V. 18, N.8.

129. Bjerknes VJ. On the structure of moving cyclones. // Geophys. Publ. -1919. — V. 1, N. 2.

130. Bjerknes V.J. On the dynamics of the circular vortex with applications to the atmosphere and atmospheric vortex and wave motion. // Geophys. Publ. — 1919.-V. 2, N. 4.

131. Blackadar A.K. The vertical distribution of wind and turbulent exchange in a neutral atmosphere. — J. Geoph. Res. 1962. - V. 67.

132. Blackadar A.K. High resolution models of the planetary boundary layer //Advances in environment and scientific engineering. 1979. - London. Gordon and Breach. - P. 63 - 79.

133. Bolin B. An improved barotropic model and some aspects of using the balance equation of three-dimensional flow. // Tellus 1956. - V. 8, N. 1. — P. 37 -49.

134. Bourke W, McAvaney B, Puri K, Thurling R. Global modeling of atmospheric flow by spectral methods. //Meth. in Сотр. Phys. Academic Press. -1977 -N. 4 P. 268-325.

135. Bourke W., Puri K., Kelly G. et al. Intercomparison of numerical predictions for the Australian monsoon experiment. CAS/JSC WGNE Report -1995.-N. 20.-53 p.

136. Businger J.A., Wyngaard J.C., Izumi Y., Bradley E. F. Flux-profile relationships in the atmospheric surface layer. //J. Atmos. Sci. -1971. V. 28, N. 2.

137. Cess R.D., Potter G.L., Intercomparison and interpretation of climate feedback processes in 19 atmospheric general circulation models // J. Geophys. Res. 1990. - V. 95.

138. Charney J.G., Shukla J., Mo R.C. Comparison of barotropic blocking theory with observations. HI. Atmos. Sci. 1981. - V. 38, N. 4. - P. 838 - 851.

139. Charney J.G. The use of the primitive equations of motion in numerical prediction. // Tellus. 1955. - V. 7, N. 3.

140. Chiba M., Yamazaki K., Shibata K., Kuroda Y. The description of the MRI atmospheric spectral GCM (MRI-GSPM) and its mean statistics based on a 10-year integration. Papers in meteorology and geophysics. - 1996. - V. 47, N. 1. -103 p.

141. Clarke R.H. Recommended methods for the treatment of the boundary layer in numerical models. // Austr. Meteor. Mag. 1970. - V. 18. — P. 82 — 101.

142. Corby G.A., Gilchrist A., Newson R.L. A general circulation model of the atmosphere suitable for long period integrations. // Quart. J. Roy. Met. Soc. 1972.-V. 98, N. 418.

143. Corby G.A., Gilchrist A., Rawntree P.R. United Kingdom Meteorological office five-level general circulation model. // Methods Сотр. Phys. 1977. - V. 17. - P. 136 - 151.

144. Das P.K. Monsoons. Fifth WMO lecture. //WMO. Geneva, 1986. - N. 613-P. 68-88.

145. Deardorff J.W. Efficient prediction of ground surface temperature and moisture with inclusion of a layer of vegetation. // J. Geoph. Res. — 1978. V. 83.

146. Degtiarev A.I., Shtyreva N.V. Long range modelling of pollutant substances in the atmosphere // Air Pollution Modeling and its Application XI11. -2000. Kluwer Academic/Plemum Publisher. New York. - P. 741 - 742.

147. Deque M. Response of the French spectral GCM to 1987 and 1988 summer SST anomalies. // Simulation of interannual and intraseasonal monsoon variability. WCRP-68. WMO/TD. - 1992. - N. 470. - P. 2.19 - 2.24.

148. Driedon A. G., Tennekes H. Parameterization of the atmospheric boundary layer in large-scale models. // Bull. Amer. Met. Soc. 1981. - V. 62. - P. 578-591.

149. Druyan L. M. Tropical impacts of 1987/1988 SST on GISS GCM climate simulation. Simulation of interannual and intraseasonal monsoon variability. // WCRP-68. WMO/TD 1992. - N. 470. - P.2.25 - 2.30.

150. Edmon H.J.Jr., Hoskins B.J., Mclntyre M.E. Eliassen — Palm cross sections for the troposphere // J. Atm. Sci. 1980. - V. 37. - P.27 - 38.

151. Eliassen A. and Palm E. On the transfer of energy in stationary mountain waves. // Geophys. Publ. 1961. - V. 22, N. 3. -P.68 - 91.

152. Ellsaesser H.W. The climatic effect of C02: a different view. // Atm. Env. 1984. - V. 18, N. 2. - P. 21 - 29.

153. Elsberry R.L. A global view of tropical cyclones // International workshop on tropical cyclones. Bangkok. 1985.

154. Elsberry R.L. A Global view of tropical cyclones. The Royal Observatory. Hong-Kong. - 1982. - 185 p.

155. Fels S., Schwarzkopf M.D. The simplified exchange approximation: A new method for radiative transfer calculations. // J. Atm. Sci. 1975. - V. 32. — P. 256-270.

156. Fennesy M.J., Shukla J. Impact of the 1982-3 and 1986-7 Pacific SST anomalies on time mean prediction with the GLAS GCM. // Modelling the sensitivity and variations of the ocean atmosphere system. - WCRP-15. — 1988. -WMO/TD - N. 254. - P. 74 - 81.

157. Gadgil S., Sajani S. Monsoon precipitation in AMIP runs (results from an AMIP diagnostic subproject). // WCRP-100. WMO/TD 1998. - N. 837. - 28.p.

158. Gates W.L. AMIP: The atmospheric model intercomparison project.// Bull. Amer. Meteorol. Soc. 1992. - N. 73. - P. 3 -31.

159. Geleyn J.F., Hollingsworth. A. An economical analytical method for the computation of the interaction between scattering and line absorption of radiation. // Bull. Phys. Atm. 1979. - V. 52. - P. 39 - 61.

160. GEWEX. Global energy and water cycle experiment. WMO/TD. - N. 321 - 1989. -34 p.

161. Gilkrist A. The simulation of the Asian summer monsoon by general circulation models. // Monsoon Dynamics. WMO 1978. - 24 p.

162. Gilchrist A. An example of synoptic development in a general circulation model. // Quart. J. Roy. Met. Soc. 1971. - V. 97.

163. Godbole R.V. The composite structure of the monsoon depression. // Tellus. 1977. - V. 29, N. 1. P. 77 - 91.

164. Global pherspectives on tropical cyclones. / Elsberry R.L.(editor) — WMO. Tropical Cyclone Programme. TCP-38 - 1995.-62 p.

165. Gulev S., Jung Т., Ruprecht E. Intercomparison of the climate variability in the ocean-atmosphere flux fields derived from NCEP/NCARreanalysis and CO ADS. // Second WCRP international conference on reanalysis. — 2000. WCRP-109. WMO/TD. - P. 35 - 38.

166. Hack J. J., Bo will B. P., Kiehl J. Т., Rasch P. J., Williamson D. L. Climate statistics from the national centre for atmospheric research community climate model CCM2. // J. Geophys. Res. 1994. - V. 99.

167. Hahn S. and Manabe S. The role of mountains in the South-Asian monsoon circulation. // J. Atmos. Sci. 1975. - V. 32, N. 2. - P. 211 - 232.

168. Harzallah A., Sadourny R. Internal versus SST-forcer atmospheric variability as simulated by an atmospheric general circulation model. // J. Climate- 1995.-V. 8.-P. 474-495.

169. He H., Sui C.-H. The evolution of tropospheric temperature field and its relationship with the onset of Asian summer monsoon. //J. Met. Soc of Japan. -2003. V. 81, N. 5.-P. 1201 - 1233.

170. Henderson-Sellers A., Yang Z. L., Dickinson R. E. The project for intercomparison of land-surface parameterization schemes. // Bull. Amer. Meteor. Soc. 1993.-V. 74.-P.

171. Hollingsworth А., Агре K., Tiedtke M., Capaldo M., Savijarvi. The performance of a medium-range forecast model in winter-impact of physical parameterizations. // Mon. Wea. Rev. 1980. - V. 108.

172. Hoskins B. J., Hsu H. H., Diagnostics of the global atmospheric circulation based on ECMWF analyses 1979-1989. WCRP-27, WMO/TD - 1989- N.326. — 42 p.

173. Hoskins B. J., Rodwell M. J. A model of the Asian summer monsoon. Part 1: The global scale. // J. Atmos. Sci. 1995. - V. 52, N. 9. - P. 1329 - 1339.

174. Hoskins B. J., Rodwell M. J., A model of the Asian summer monsoon. Part II: The global scale. // J. Atm. Sci.- 1995. V. 52, N. 9. P. 1340 - 1351.

175. Hoskins В. I., Karoly D. I. The steady linear response of a spherical atmosphere to thermal and orographic forcing, // J. Atmos. Sci. - 1981. — V. 38, N. 6.-P. 758-771.

176. Indian daily weather report. //Mausam 1980. - N. 1 - 56 p.

177. Iversen T. and Nordeng Т.Е. A numerical model suitable for the simulation of a broad class of circulation systems on the atmospheric mesoscale. // Norwegian Institute for Air Research. Techn. Rep. - 2001. - N. 2. - P. 38 — 51.

178. Jager L. Monatskarten des Neederschlags fiir die ganze erde berichte deutches wetterdienstes. Offenbach. - 1976. — 139 p.

179. Jarrand M., Simmons A.J., Kanamitsu M. Impact of an envelope orography in the ECMWF model. ECMWF Tech. Rep. - 1987. - N. 56. - 63 p.

180. Jarrand M., Simmons A.J., Kanamitsu M. Sensitivity of medium range weather forecasts to the use of an envelope orography. // Quart. J. Roy. Meteorol. Soc.-1988.-V. 114.

181. Jasunari J. Low-frequency interactions between the summer monsoon and the Northern Hemisphere westerlies. // J. Met. Soc. Japan, ser. 11. 1996. V. 64, N. 5.

182. Joseph P.V. Variability of tropical Indian and Pacific oceans in relation to the Indian summer monsoon. Proc. Workshop on tropical ocean-atmosphere variability. Indian Inst, of Sci. - 1987.-76 p.

183. Joseph R., Ting M., Kumar P. Evaluation of multiple scale variability of precipitation over the United States in the reanalysis // WCRP 109. Second WCRP international conference on reanalysis. - 2000. - WMO/TD. - P. 34 - 37.

184. Kalnay E.S., et al. The NCEP/NCAR 40-year reanalysis project. // Bull. AMS. 1996. - V. 77, N. 3 - P.46 - 57.

185. Kalsi S.R. On some aspects of interaction between middle latitude westerlies and monsoon circulation. // Maunsam. 1980. - V. 31, N. 2. — 47 - 60.

186. Kao Y.-H. Some problems on the monsoons of East Asia. // Inst. Geophis. Meteorol. Acad. Sinica. 1962. - N. 5. P. 84 - 97.

187. Kao C.-Y. J., Quintanar A., Newman M.J., Eichinger W., Langley D.L., Chen S.C. Climate simulation with NCAR CCM2 forced by global sea surface temperature J. Climate. - 1996. - V. 9.

188. Kar S. C., Sugi M., Sato N. Simulation of the indian summer monsoon and its variability using the JMA global model. // Papers in Meteorolgy and Geophysics. 1996. - V. 47, N. 2. - P. 65 - 102.

189. Kasahara A., Washington W. M. General circulation experiments, with a six-layer NCAR model, including orography, cloudiness and surface temperature calculations. // J. Atm. Sci. 1971. - V. 28, N. 5. - P. 858 - 871.

190. Kessler E. On the distribution and continuity of water substance in atmospheric circulation. Met. Monogr. - 1969. - V. 10. — 59 p.

191. Kiehl J.T.,Williamson D.L. Dependence of cloud amount on horisontal resolution in the National Centre for Atmospheric Research community climate model. // J. Geophys. Res. 1991. - V. 96.

192. Kistler R., Kalnay E.S. The NCEP/NCAR reanalysis prior to 1958. // Second WCRP international conference on reanalysis. 2000. WCRP-109, WMO/TD. N. 985. - .P. 27 - 37.

193. Kitoh K., Torioka T.A Simulation of the tropospheric general circulation with the MRI atmospheric general circulation model. Part Ш: The Asian summer monsoon. // J. Met. Soc. Japan. 1987. - V. 65. — P. 66 — 79.

194. Krishnamurty T.N., Sinha M.C., Bhaskar Jha, Mohanty U.C.A study of south Asian monsoon energetics. // J. Atm. Sci. 1998. - V. 55, N. 15. - P. 2530 -2548.

195. Krishnamurti T.N., Bhaime N.H. Oscillations of a monsoon system. Part I: Observational aspects. // J. Atmos. Sci. 1976. - V. 33, N. 6. - P. 1264 -1281.

196. Krishnamurty T. N., Ramanathan N. Sensitivity of monsoon onset to differential heating. // J. Atmos. Sci. 1982. - V. 39, N. 2. - P. 323 - 351.

197. Kuo M.L. On the formation and intensification of tropical cyclones through latent heat releases by cumulus convection. // J. Atm. Sci. — 1965 V. 22. -P. 758 - 769.

198. Kuo M.L. Further studies of the parameterization of the influence of cumulus convection on large-scale flow. // J. Atm. Sci. 1974. - V. 31, N. 5. - P. 1232-1240.

199. Kurihara Y., Tripoli G.J. An iterative time integration scheme designed to preserve a low-frequency wave. // Mon. Wea. Rev. — 1976. V. 104, N. 3.

200. Lacis A.A., Hansen J.E. A parameterization for absorption of solar radiation in the earths atmosphere. // J. Atm. Sci. 1974. - V. 31, N. 4.

201. Lau K.-M., Song Yang. Seasonal variation, abrupt transition and intraseasonal variability associated with the Asian summer monsoon in the GLA/GCM. // J. Climate. 1996. - V. 9. P. 965 - 986.

202. Lau N.-C., Circulation statistics based on FGGE level Ill-b analyses produced by GFDL.//J. Atm. Sci. 1984. - V. 41, N. 1.

203. Lau K.-M., Lim K. On the dynamics of equatorial forcing of climate teleconnections // J. Atm. Sci. 1984. - V. 41. - P. 437 - 449.

204. Lau K.-M., Song Yang., Seasonal variation, abrupt transition, and intraseasonal variability associated with the Asian summer monsoon in the GLA/GCM. // J. Climate. 1996. - V. 9.

205. Lau K.-M., Lim H. Thermally driven motions in an equatorial p-plane: Hadlay and Walker circulation during winter monsoon. // Mon. Wea. Rev. 1982. -V. 110, N. 5.

206. Laval K. et al. Simulations of the 1987 and 1988 indian monsoons using the LMD/GCM. // J. Climate. 1996. - V. 9. - P. 855 - 871.

207. Legates D.R., Willmott C.J. Mean seasonal and spatial variability in gauze-corrected global precipitation. // J. Climate. 1990. - V. 3.

208. Leith G.E. Two-dimensional eddy viscosity coefficients. // Japan Meteorol. Agency. 1969. - Tech. Rep. N. 67.

209. Leith C.E. Numerical simulation of the Earth's atmosphere. // Methods in сотр. physics. 1965. - V. 4. - P. 136 - 147.

210. Lieberman R. S., Leovy C.B., Bovill B. A., Briegleb P. Diurnal heating and cloudness in the NCAR community climate model (CCM2). // J. Climate. -1994.-V. 7.

211. Louis J.-F. A parametric model of vertical eddy fluxes in the atmosphere. // Boundary-layer Met. 1979. - V. 17.

212. Louis J.-F. Parameterization in weather prediction models. // Rivista di meteorologia aeronautica. 1982. - V. 17, N. 9. - P. 187 - 202.

213. Lykossov V.N., Volodin E.M. Seasonal simulation of the northern hemisphere summer circulation of 1987 and 1988. Simulation of interannual and intraseasonal monsoon variability. // WCRP 68. - 1992. - WMO/TD, N. 470. - P. 2.95-2.100.

214. Machenhauer В., Daley R.A baroclinic primitive equation model with a spectral representation in three dimensions. // Inst. Theor. Meteorol. Univ. Copenhagen. 1972. - N. 4. - 86 p.

215. Manabe S., Strickler R.F. Thermal equilibrium of the atmosphere with a convective adjustment. // J. Atm. Sci. 1964. - V. 21.

216. Manabe S. Climate and the ocean circulation. 1. The atmospheric circulation and the hydrology of the Earth's surface. // Mon. Wea. Rev. — 1969. -V. 97.-P. 21 -38.

217. Maryon R.M. Trajectory and plume analysis in the meteorological office atmosphere dispersion group. // Met. Magazine. 1989. - V. 118, N. 1403. -P. 28-39.

218. Masuda Y.A. A time integration scheme to damp efficiently high-frequency noises. // J. Meteor. Soc. Japan. — 1978. V. 56, N. 3.

219. Mijakoda K., Gordon Т., Cavirly R., Stern W., Sirutis J., Bourke W. Simulation of a blocking event in January 1977. // Mon. Wea. Rev, 1983. - V. 111.

220. Mijakoda K., Hembree G. D., Strickler R. F., Shuman L. Cumulative results of extended forecast experiments. 1. Model performance for winter cases. // Mon. Wea. Rev. -1972. V. 100.

221. Miller A. J. Large-scale ocean-atmosphere interactions in a simplified coupled model of the midlatitude wintertime circulation. // J. Atmos. Sci. — 1992. -V. 49.

222. Mohanty U. C., Slingo J. M. et al. Impact of physical processes on the tropical simulation in the ECMWF model. ECMWF. Techn. Report. - 1985 - N. 52.-47 p.

223. Mohanty U. C., Pearci R. P. and Tiedtke M. Numerical experiments on the simulation of the 1979 Asian summer monsoon. // ECMWF. Techn. Report — 1981.-N. 44.-46 p.

224. Moore A. M., Tropical interannual variability in a global coupled GCM: Sensitivity to mean climate state. // J. Climate. 1995. - V. 8.

225. Mullen S.L., Schmitz J.T., Renno N.O. Intraseasonal variability of the summer monsoon over southeast Arizona. // Mon. Wea. Rev — 1998. V. 126, N. 11.

226. NCEP/NCAR reanalysis. Global atmospheric analyses. // Bull. AMS. -1996.-V. 77, N.3.-P. 47-83.

227. Ni Jungi. The sensitivity of the numerical simulation to orography specification in the low resolution spectral model. Part. II: Impact of the smoothed orography and ripples on simulations. // Adv. Atmos. Sci. -1987. V. 4, N. 2 — P. 193-205.

228. Nordeng Т.Е. Parameterization of physical processes in a three-dimensional numerical weather prediction model. // Norwegian Meteorological Institute. Techn. Rep. N. 65. Oslo. Norway. -.1986. -P. 88-101.

229. Oort A.H., Peixoto J.P. Global angular momentum and energy balancer equirements from observations // Adv. Geophys. 1983. - V. 25. - P. 53 — 72.

230. Oort A. H. Global atmospheric circulation statistics, 1958-1973. // NOAA. Government Printing office. 1983. - 234p.

231. Oort A. H., Rasmasson E. M. Atmospheric circulation statistics. // NOAA. Rockville. Md. 1971. - 144 p.

232. Orszag S.A. Fourier series on spheres. // Mon. Wea. Rev. 1974 - V. 102. — P. 36 - 51.

233. Orszag S.A. Spectral methods for problems in complex geometries. — Numerical methods for partial differential equations. /Edited by S. Porter. — Academic Press. New York. 1979. - 141 p.

234. Orszag S.A. Transform method for calculation of vector coupled sums: application to the spectral form of the vorticity equation. // J. Atm. Sci. 1970 -V. 27.-P. 65-71.

235. Palmer T.N., et al. Modeling interannual variations of summer monsoons. // J. Climate. 1992 - V. 5. - P. 68 - 81.

236. Palmer T.N. Extratropical response to SST anomalies and the barotropic model. Modelling the sensitivity and variations of the ocean — atmosphere system. // WCRP-15 - 1988. - WMO/TD. N. 254. - P. 268-287.

237. Palmer T.N., Sun Z. A modelling and observational study of the relationship between sea surface temperature in the north-west Atlantic and the atmospheric general circulation. // Quart. J. Roy. Meteor. Soc. 1985. - V. 111. — P. 137-149.

238. Palmer T.N., Shutts G.J. and Swinbank R. Alleviation of a systematic westerly bias in general circulation and numerical weather prediction models through an orographic gravity wave drag parameterization. // Quart. J. Roy. Met. Soc.-1986.-V. 112.

239. Pant P.S. Phases of the summer monsoon and oscillation of the equatorial trough. // Mausam 1980. - V. 31, N. 2. - P. 68 - 81.

240. Pant P.S. Physical basis for changes in the phases of the summer monsoon over India. // Mon. Wea. Rev. 1983. - V. 111, N. 12.

241. Parrish D.F., Derber J.K. The national meteorological center's spectral statistical interpolation analysis system. // Mon. Wea. Rev. 1992. - V. 120. — P. 348-361.

242. Peixoto I. P., Oort A. H. The climatology of relative humidity in the atmosphere. // Amer. Meteorol. Soc. 1996. - V. 9. - P. 41 - 59.

243. Pellerin G., Shantz D.W. and McFarlane N.A. A test of a gravity wave drag parameterization in the Canadian operational spectral model. // Research Activities in Atmospheric and oceanic modelling. WGRP Report 1986. - N. 9.-P. 243-246.

244. Pettersen S. Some aspects of the general circulation of the atmosphere. // Cent. Proc. Roy. Meteor. Soc. London. 1950. - P. 22 - 46.

245. Phillips N.A. A coordinate system having some special advantages for numerical forecasting. // J. Meteor. 1957. - V. 14.

246. Pitcher J., Blackmon G.T. et al. The effect of North Pacific sea surface temperature anomalies on the January climate of a general circulation model. // J. Atmos. Sci. 1988. - V. 45, N. 5. - P. 683 - 696.

247. Pumpel H. Introduction of the diurnal radiation cycle into ECMWF model. I I ECMWF newsletter 1984. - N. 2. - 28 p.

248. Ramamurty K. Monsoons of India: some aspects of the break in the Indian southwestern monsoon during July and August. // India Meteorological Department forecasting manual. Part 1Y. 1969. - N. 18. - P. 24 - 51.

249. Ramaswamy C. Breaks in the Indian summer monsoon as a phenomenon of interaction between the easterly and the sub-tropical westerly jet streams. // Tellus. 1962. - V. 14.

250. Raman C.R.V. Blocking highs over Eurasia and their influence on breaks in summer monsoon over India. Int. Conf. on the Scientific Results of the Monsoon Experiment - Geneva - 1982. - 72 p.

251. Raman C.R.V. and Rao Y.P. Blocking highs over Asia and monsoon droughts over India. // Nature 1981. - V. 289. - N. 3.

252. Rao Y. P. Southwest monsoon. // Indian Met. Department. — 1976. N. 3.-P. 271-293.

253. Rasch P.J., Williamson D.L. Computational aspects of moisture transport in global models of the atmosphere. // Quart. J. Roy. Meteor. Soc. 1990. -V. 116.-P. 564-572.

254. Reynolds, R.W. and Т. M. Smith. A high resolution global sea surface temperature climatology. // J. Climate. 1995. - V. 8. - P. 954 - 987.

255. Rex D.E. Blocking action in the middle troposphere and its effect upon regional climate. // Tellus. 1950. - V. 2, N. 3.

256. Richardson L.F. Weather prediction by numerical process. — Cambridge University Press. London., 1922. - Reprint: Dover Publications. New York.- 1965.-116 p.

257. Rind D., Lean J., Healy R. Simulated time-dependent climate response to solar radiative forcing since. // J. Geof. Res. 1999. - V. 104.

258. Roads J.O. Linear and nonlinear responses to middle latitude surface temperature anomalies. // J. Climate. 1989. - V. 2.

259. Robert A J. The integration of low order spectral form of the primitive meteorological equation. // J. Met. Soc. Japan. 1966. - V. 44.

260. Robert A.S., Hendersen J., Tumbull C. An implicit time integration scheme for baroclinic models of the atmosphere. // Mon. Wea. Rev. 1972. - V. 100.

261. Robert A.J. A stable numerical integration scheme for the primitive meteorological equation. // Atmos-Ocean. 1981. - V. 19. — P. 144 — 157.

262. Rodgers C.D. Radiative processes in the atmosphere. — ECMWF: seminar of the parameterization of the physical process in the free atmosphere -1977.-64 p.

263. Rodwell M. J. Breaks in the Asian monsoon: the influence of southern hemisphere weather systems. // J. Atm. Sci. 1997. - V. 54, N. 12. - P. 2597 -2611.

264. Rodwell M. J., Hoskins B. J. A model of the Asian summer monsoon. Part 2: Cross-equatorial flow and PV behavior. // J. Atmos. Sci. 1995. - V. 52, N. 9.-P. 1341 - 1356.

265. Rowntree P. R. Response of the atmosphere 'to a tropical Atlantic ocean temperature anomaly. // Quart. J. Roy. Met. Soc. 1976 - V. 102, N. 4.

266. Rowntree P. R. The influence of tropical east Pacific ocean temperatures on the atmosphere. // Quart. J. Roy. Met. Soc. 1989. - N. 115.

267. Roy A. K. et al. Simulation of monsoon circulations and cyclones with different types orography // Mausam. 1996. - N. 47. — P. 75 — 86.

268. Schick M. Die geographische verbreitung des monsuns. Nova asta leopoldina. - 1953. - N. 12 - P. 43 - 61.

269. Schweiger A. J., Key J. R. Arctic cloudiness: comparison of ISCCP-C2 and Nimbus-7 satellite-derived cloud products with a surface-based climatology. // J. Climate. 1992. - V. 5.

270. Shankar-Rao M. and Sachidananda S.V. On global summer monsoon drought mechanics. // Proc. Indian Acad, of Sci. Earth and Planetary Sci. JJS. Bangalore. 1987. - P. 27 - 39.

271. Shankar-Rao M., Lykossov V.N., Degtiarev A.I. et al. Relationships between the global circulation and Indian summer monsoon // Advances in Atmospheric Sciences. 1991. - N. 2. - P. 137 - 148.

272. Shukla J., Fennessy M. Simulation and predictability of monsoons -International conference on monsoon variability and prediction. // WCRP-84, WMO/TD. — 1994-N. 619-P. 75-84.

273. Shul Is C. The semigeostrophic weir: a simple model of flow over mountain barriers. // J. Atmos. Sci. 1987 - V. 44.

274. Shutts G.J. Parameterization of sub-grid scale gravity wave momentum transfer and its influence in forecast climate models. Physical parameterization for numerical models of the atmosphere. ECMWF seminar - 1985. - V. 2.

275. Smith I. N. A GCM simulation of global climate interannual variability: 1950-1988 // J. Climate. 1995. - V. 8.

276. Shukla J. Fennessy M.J. Some idealized numerical experiments to diagnose the simulated Asian monsoon circulation and rainfall. Simulation of interannual and intraseasonal monsoon variability. // WCRP — 68. WMO/TD — 1992. -N. 470. - P. 2.153 - 2.158.

277. Simulation of interannual and intraseasonal monsoon variability. -WCRP 68, WMO/TD - 1992. - N. 470. - 2.184 p.

278. S lingo J. Report on a study of the EC radiation scheme. — ECMWF -Technical memorandum. 1982. - N. 61. - 63 p.

279. Slingo J., Ritter B. Cloud prediction in the ECMWF model. — ECMWF. Tech. Rep. 1985. - N. 46. - 61 p.

280. Smagorinsky J. General circulation experiments with the primitive equations. I. The basis experiment. // Mon. Wea. Rev. 1963. - V. 91, N. 3.

281. Thomas G., Henderson-Sellers A. Global and continental water balance in a GCM. // Clim. Change. 1992. - V. 20.

282. Thomas B. et al. Sensitivity of Asian summer monsoon and tropical circulations to 1987 and 1988 sea surface temperature anomalies. — Atmosfera. Mexico.-2000.-V. 13,N.3.-P. 147-166.

283. Thompson S. L., Polland D. A global climate model (GENESIS) with a land-surface transfer scheme (LSX). Part 1: present climate simulation. // J. Climate.- 1995. V.8.

284. Tian L., Curry J. A. Cloud overlap statistics. // J. Geophys. Res. — 1989 V. 94, N. 7.

285. Tibaldi S., Buzzi A. Orographic influences on Mediterranean sea cyclogenesis and European blocking in a global numerical model. — ECMWF. Tech. Rep. 1982. - N. 29. - 64 p.

286. Tiedke M. The parameterization scheme of the ECMWF grid point model. — The parameterization of the physical processes in the free atmosphere. Seminars ECMWF. 1977. - 72 p.

287. Wallace J.M., Tibaldi S., Simmons A.J. Reduction of systematic forecast errors in the ECMWF model through the introduction of an envelope orography. // Quart. J. Roy. Meteorol. Soc. 1983. - V. 109, N. 10.

288. Wallace J.M., Bretherton C.S. Singular value of wintertime sea surface temperature and 500-mb height anomalies. // J. Climate. 1992. - V 5. - P. 57 -70.

289. WCRP-4. JSC/CCCO TOGA numerical experimentation group. -WMO/TD. 1987 - N. 204. - 43 p.

290. WCRP-33. TOGA monsoon climate research. WMO/TD. - 1989. - N. 349.-49 p.

291. WCRP-49. TOGA monsoon climate research. Report of the second session of the monsoon numerical experimentation group. - 1990.

292. WCRP-58. An intercomparison of the climates simulated by 14 atmospheric general circulation models. WMO/TD. — 1991. - N. 425. — 37 p.

293. WCRP-68. Simulation of interannual and intraseasonal monsoon variability. Report of workshop NCAR. - 1992. - 2.181 p.

294. WCRP -89. A study of climate variability and predictability. Science plan WMO/TD. - 1995. - N. 690 - 157 p.

295. WCRP-109. Second WCRP international conference on reanalysis. -WMO/TD. 2000. - N. 985. - 452 p.

296. Webster P. The monsoon: structure, properties and role in interannual variability. — International conference on monsoon variability and prediction. WCRP-84. WMO/TD. 1998. - N. 619. - 822 p.

297. Xue Y., Shukla J. Model simulation of the influence of global SST anomalies on Sahel rainfall. // Mon. Wea. Rev. 1998. - V. 126, N. U.

298. Yamasaki K. Impact of sea surface temperature anomalies on the summer atmospheric circulation. Modelling the sensitivity and variations of the ocean - atmosphere system. - WCRP-15, WMO/TD. - 1988. - N. 254 - P. 91 -102.

299. Yasunari Т., Yatagai A., Masuda K. Time-space characteristics of atmospheric water balance in monsoon areas based on ECMWF reanalysis data

300. Second WCRP international conference on reanalysis. WCRP-109. WMO/TD. -2000. -N. 985. -.P. 261 -264.

301. Yasunari J. Influence of southern hemisphere circulations on the active-break cycle of the Indian summer, monsoon. — Met. Nat. Japan Polar Res. — 1981. -N. 19.-P. 67-71.

Информация о работе

Дегтярев, Александр Иосифович
доктора физико-математических наук
Москва, 2004
ВАК 25.00.30

Диссертация

Муссоны в системе глобальной циркуляции атмосферы: диагностика и моделирование - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы