Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Реакция гидрофизического режима Индийского океана на события Эль-Ниньо
ВАК РФ 25.00.28, Океанология
Автореферат диссертации по теме "Реакция гидрофизического режима Индийского океана на события Эль-Ниньо"
□03481501 На правах рукописи
Серых Илья Викторович
Реакция гидрофизического режима Индийского океана на события Эль-Ниньо
25.00.28 - Океанология
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук
о л1--......п
МОСКВА 2009
003481501
Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте океанологии им. П.П. Ширшова РАН
Научный руководитель: доктор физико-математических наук, доцент
Владимир Ильич Бышев
Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, доцент
Николай Сергеевич Сидоренков ГУ Гидрометеорологический научно-исследовательский центр РФ
кандидат географических наук, доцент Игорь Иванович Зверяев Учреждение РАН Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
Ведущая организация: Тихоокеанский океанологический институт им.
В.И.Ильичева, Дальневосточное отделение РАН
Защита состоится 24 ноября 2009 г. в 14 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 002.239.02 при Учреждении Российской академии наук Институте океанологии имени П.П. Ширшова РАН по адресу: 117997, г. Москва, Нахимовский пр., 36
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИО РАН. Автореферат разослан « 20 »¿№^¿2009 г.
Учёный секретарь диссертационного совета ----,
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Среди источников короткопериодной климатической изменчивости одно из важных мест занимает процесс Эль-Ниньо [Neelin et al., 1998; 1РСС, 2007; Бышев, Лебедев, 2000; Кошляков и др., 1998]. Природа этого явления многими исследователями связывается исключительно с тихоокеанской климатической системой [Dijkstra, 2006; Sokolikhina et al., 2006; Семенов и др., 2008]. В то же время существуют свидетельства того, что во время Эль-Ниньо в Индийском океане также наблюдаются характерные аномалии гидрофизических характеристик [Вязилова, 2008; Бышев и др. 2008].
Существенная трудность идентификации проявления Эль-Ниньо в тропической области Индийского океана обусловлена тем, что возбуждаемое им возмущение атмосферной циркуляции происходит на фоне мощного регулярного муссонного сигнала, обладающего годовой цикличностью. Вследствие суперпозиции вынуждающих сил вклад сигнала Эль-Ниньо в суммарную энергию циркуляции атмосферы, как относительно более слабый по сравнению с муссонным, весьма сложно обнаружить. Его выделение стало возможным благодаря применению нового подхода, потребовавшего создания специальных алгоритмов обработки данных наблюдений.
Особый интерес представляет выявление физической взаимосвязи Индийского муссона и Эль-Ниньо [Ashok et al., 2004]. Известно, что до середины 70-х годов прошлого столетия в годы Эль-Ниньо над Индостаном наблюдались перебои летнего муссона, сопровождавшиеся аномальными засухами и, как следствие, катастрофическими неурожаями зерновых [Wang, An, 2001]. В последующий период ситуация изменилась: в соответствующее время катастрофических засух над Индостаном уже не наблюдалось, что позволило некоторым исследователям [Torrence, Webster, 1999; Hendor et al., 1999; Slingo et al., 1999] усомниться в наличии связи между двумя указанными событиями. До настоящего времени этот принципиальный вопрос остаётся открытым.
Одной из наименее изученных сторон проблемы изменчивости современной климатической системы является характер влияния термодинамических условий Индоокеанского региона на планетарную структуру общей циркуляции атмосферы и перераспределение глобальных потоков тепла [Understanding the role of the Indian..., 2006]. Актуальность этого вопроса обусловлена, с одной стороны, необходимостью более полной оценки влияния Индийского океана на формирование глобального климата, а, с другой - относительно слабой изученностью динамики его региональной климатической подсистемы.
Научная новизна. Получены новые научные знания об Индийском муссоне, роли Индийского океана в глобальной климатической системе и изменчивости его гидрофизического режима в связи с событиями Эль-Ниньо.
Количественно оценена реакция гидрометеорологических полей Индийского океана на события Эль-Ниньо. Установлено, что в Индоокеанском регионе аномалии гидрометеорологических полей развиваются квазисинхронно с соответствующими, характерными для Эль-Ниньо, аномалиями Тихоокеанского региона.
Определена причина различного характера взаимосвязи Индийского муссона и Эль-Ниньо до и после середины 70-х годов XX столетия в регионе полуострова Индостан и прилегающих к нему районах.
Впервые рассчитаны и построены глобальные поля дисперсии возмущений приповерхностной температуры (температуры поверхности океана и приземного воздуха над континентами) и атмосферного давления на уровне моря для отдельных частотных диапазонов, а также оценена скорость изменений этих характеристик в периоды событий Эль-Ниньо.
На основе анализа функций спектральной плотности возмущений приповерхностной температуры и атмосферного давления на уровне моря уточнена частота возникновения событий Эль-Ниньо в системе Индопацифики.
Анализ скорости и ускорения деформации глобальных полей приповерхностной температуры и атмосферного давления на уровне моря при Эль-Ниньо позволил определить регионы (в частности, Северная Америка и Европа), где заметно сказывается его влияние.
Установлено, что в районе Сомалийского течения Индийский муссон генерирует циркуляционные структуры в океане и атмосфере, абсолютные характеристики которых в летний и зимний сезоны в первом приближении равновелики, но имеют антициклоническую завихренность в первом случае и циклоническую во втором.
На основе анализа инструментальных наблюдений произведена количественная оценка фоновой циркуляции в системе Сомалийского течения, которая подобно западным пограничным течениям Гольфстрим и Куросио имеет антициклоническую завихренность.
Объект исследования. Предмет исследования в диссертации - оценка роли Индийского океана в глобальной климатической системе, а также изменчивости и отклика его гидрофизического режима на события Эль-Ниньо.
Рассматривая процессы, связанные с Эль-Ниньо и его антиподом Ла-Ниньа, мы придерживались общепризнанного определения этих событий. Эль-Ниньо и Ла-Ниньа воспринимаются как длительные крупномасштабные аномалии ТПО, величиной превышающей 0,5 °С в центре и на востоке экваториально-тропической части Тихого океана. При продолжительности существования такой положительной (отрицательной) аномалии до пяти месяцев, она рассматривается как признак возможного появления Эль-Ниньо (Ла-Ниньа). Если аномалия сохраняется на протяжении пяти месяцев или дольше, то она классифицируется как эпизод Эль-Ниньо (Ла-Ниньа) [NOAA's Climate Prediction Center]. Последнее происходит квазипериодично с нерегулярными промежутками в 3-7 лет и, обычно, продолжается один - два года.
При изучении Индийского океана мы уделяли основное внимание его северной и центральной частям, поскольку именно эти регионы в наибольшей степени подвержены влиянию Индийского муссона, а также из-за ограничений в данных измерений.
Методы исследования. Многообразие климатообразующих процессов, как правило, вынуждает ограничиваться наблюдением лишь за их результирующим проявлением в исследуемой системе. Проблема состоит в выборе наиболее репрезентативных элементов климатической изменчивости для более глубокого и детального их исследования.
Естественным подходом при исследовании изменчивости климатической системы и отдельных её звеньев является разложение наблюдаемых процессов на их квазистационарную и нестационарную составляющие.
При изучении нестационарных процессов часто применяются спектральный подход, метод фильтрации, дисперсионный анализ, статистическая оценка. В работе использован каждый из названных приемов, что потребовало создания пакета специальных программ для обработки временных полей и их фильтрации. Существующие методы, позволяющие оптимизировать подобные вычисления, зачастую не адаптированы к данной сфере исследования. Для создания нового пакета программ нами выбран язык программирования С, который является системным языком низкого уровня, то есть он ближе к Ассемблеру, чем высокоуровневые языки. Это позволило полнее контролировать вычисления, хотя несколько увеличило сложность программирования.
Для исследования реакции гидрофизического режима Индийского океана на события Эль-Ниньо, изучения взаимосвязи Эль-Ниньо и муссона, а также причины её изменений, произошедших несколько десятилетий тому назад, обработан большой объем информации за 1900-2008 гг. и выполнен ряд специальных вычислений. Автоматизация соответствующих расчетов и применение современного программного обеспечения способствовали
решению этих задач и получению количественных оценок соответствующих изменений атмосферного давления на уровне моря и приповерхностной температуры.
Цели и задачи диссертации. Целью диссертации является определение реакции гидрофизического режима Индийского океана на события Эль-Ниньо и оценка роли этого фактора в изменчивости глобальной климатической системы. Достижение этой цели предполагает решение следующих задач:
1. Исследовать реакцию гидрофизических полей Индийского океана на события Эль-Ниньо.
2. Выделить фоновую, летнюю и зимнюю моды циркуляции вод в системе Сомалийского течения, как яркого примера внутригодовой муссонной изменчивости.
3. Изучить взаимосвязь Индийского муссона и Эль-Ниньо.
4. Оценить роль Индийского океана в изменчивости современной климатической системы.
Решение поставленных задач потребовало методологических разработок, для учёта отдельных факторов, влияющих на происходящие в природе явления, применения различных методов математической обработки данных, их статистического анализа и создания пакета специальных программ для количественных оценок основных характеристик гидрометеорологических полей.
Достоверность научных положений. Достоверность полученных в работе результатов обеспечена значительным объемом и высоким качеством использованной современной информации. При анализе поля течений Индийского океана, например, исследовались наиболее полные ряды инструментальных наблюдений международного проекта №ОСЕ. При выделении характерных режимов циркуляции атмосферы использовались ансамбли среднемесячных полей атмосферного давления на уровне моря и приповерхностной температуры, подготовленные и размещённые в
Интернете американским Центром прогноза климата и английским Центром Met Office Hadley. Эти данные широко используются многими учеными во всём мире, в том числе и Международной комиссией по оценке изменчивости климата (IPCC). При рассмотрении отдельных среднемесячных значений гидрофизических характеристик в качестве случайных величин в работе для ряда статистических выводов даны оценки доверительных пределов. Работа опирается на анализ и обобщение более чем векового массива глобальных эмпирических данных.
Научные положения, выносимые на защиту.
1. Получены количественные оценки реакции гидрометеорологических полей Индийского океана на события Эль-Ниньо. Обнаружено, что вызванные Эль-Ниньо аномалии приповерхностной температуры и атмосферного давления на уровне моря развиваются квазисинхронно в приэкваториальной области всей Индопацифики. Это даёт основания полагать, что в контексте явления Эль-Ниньо общая климатическая подсистема Индопацифики может рассматриваться как единый природный объект.
2. Установлено, что различия в характере влияния Эль-Ниньо на летний Индийский муссон до и после середины 70-х годов прошлого столетия связаны с глобальной перестройкой поля атмосферного давления,
3. Обосновано, что существенная интенсификация циркуляции вод в Сомалийском регионе в летнюю фазу муссона есть результат суперпозиции фоновой и муссонной составляющих, обладающих одинаковой антициклонической завихренностью.
4. Показано, что Индоокеанская региональная климатическая подсистема в определенной степени ответственна за наблюдавшееся в последней четверти XX столетия потепление центральных районов Евразии.
Практическая ценность результатов. Полученные количественные оценки изменчивости гидрофизического режима Индоокеанского региона имеют важное практическое значение. Рассчитанные фоновая, летняя и
зимняя моды циркуляции вод в системе Сомалийского течения могут использоваться при проверке моделей динамики течений Индийского океана. Количественные оценки возникающих при Эль-Ниньо аномалий гидрометеорологических характеристик можно применять при распространении теории этого явления на регион Индийского океана, а также для прогноза осадков и рыбопромысловой обстановки в его пределах. Диагностические оценки гидрометеорологических полей, выполненные в работе, полезно использовать для проверки качества современных гидротермодинамических моделей. С помощью предложенных в работе алгоритмов анализа можно решать различные практические задачи обработки соответствующих эмпирических данных.
Область применения результатов. Фундаментальная и прикладная океанология. Климатология. Гидрометеорология.
Личный вклад автора. Все научные результаты, представленные в работе, получены с личным участием автора. Автору принадлежит ведущая роль в выполнении расчётов и равная роль в постановке основных научных задач, а также в интерпретации и анализе результатов расчётов.
Список публикаций с участием диссертанта. Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в четырёх научных статьях в рецензируемых журналах: Доклады Российской Академии Наук (3) и Метеорология и гидрология (1). Список публикаций представлен в приложении 1.
Апробация и внедрение результатов. Работа в целом или отдельные её результаты обсуждались на научных конференциях, семинарах, ученых советах: Ученый совет Института океанологии РАН (2009); Русское Географическое Общество (Московский центр, Отделение метеорологии и климатологии) (2009); Объединенный семинар в Тихоокеанском океанологическом институте им. В.И.Ильичева Дальневосточного отделения РАН (2008, 2009); Итоговая конференция по результатам реализации Программы фундаментальных исследований Президиума РАН
"Фундаментальные проблемы океанологии: физика, геология, биология, экология", Москва, Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН (2008); Second EGU Alexander von Humbolt International conference on "The Role of Geophysics in Natural Disaster Prevention", Lima/Peru (2007).
Работа прошла экспертную оценку и поддержана грантами РФФИ 0605-63646, 06-05-64634, 06-05-65210, 07-05-00024, 08-05-00120, а также Федеральной Целевой Программой «Мировой океан» (Государственный контракт 01.420.1.20001).
Для количественной оценки основных климатообразующих факторов и анализа соответствующих данных создан пакет программ. Он внедрен и используется для практической работы в Лаборатории крупномасштабной изменчивости гидрофизических полей Института океанологии имени П.П.Ширшова РАН.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из 5 глав, 17 разделов/параграфов и 16 подразделов. Общий объем диссертации составляет 218 страниц, включая 80 рисунков/иллюстраций и 11 таблиц. В работе имеются два приложения, содержащие дополнительные рисунки и листинг основных программ, разработанных для компьютерного расчета исследуемых параметров. Список использованной литературы состоит из 187 наименований.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность и важность исследуемой проблемы, сформулированы цель и задачи диссертационной работы, перечислены полученные в диссертации новые результаты, их практическая ценность, представлены выносимые на защиту положения и кратко изложено содержание диссертации.
В первой главе проанализировано состояние исследований по изучению разномасштабных возмущений гидрофизического режима Индийского океана. Рассматриваются средние поля гидрофизических характеристик, изученность их муссонной и внутрисезонной изменчивости.
Дан краткий обзор современного состояния исследований взаимосвязи явления Эль-Ниньо и гидрометеорологических процессов в регионе Индийского океана. Рассмотрены межгодовые и междекадные изменения температуры вод Индийского океана. На основании анализа современного состояния проблемы сформулированы основные задачи, решение которых составляет содержание представленной диссертации. В заключение главы сделаны выводы, обосновывающие выбор цели и задач диссертационной работы.
Во второй главе дано описание используемых в диссертационной работе данных, и рассмотрен вопрос о качестве и полноте исходной информации (параграф 2.1). Далее (параграф 2.2), описаны основные методы обработки данных, использованные в работе, которые включают в себя спектральный и взаимный спектральный анализ.
Кратко остановимся на применённой в работе нетривиальной технологии расчёта спектральной плотности дисперсии случайной функции. При описании её алгоритма использованы общепринятые обозначения.
Рассмотрим ситуацию, при которой на временном интервале (70Л) выполнен ряд измерений некоторого случайного процесса {*(*)} с дискретностью по времени д/: {*(/,) = *(/<, + й ■ /), / = 0,1,2,..., N -1}.
Для случайной функции *(/,), заданной на дискретном множестве, можно определить её среднее значение
х = 0)
и автокорреляционную функцию на интервале [О, М <И] в предположении, что случайный процесс является стационарным и г=0,1,2,...,Л/
«ДО=тг—:^(О-ЗЙО-*)- (2)
** Г * 1=0
Поскольку с увеличением Т случайные колебания автокорреляционной функции значительно возрастают, то с целью ослабления их влияния использована весовая функция Тьюки:
11
7ГГ
1 + cos-
M
где
й(г) = _
Z
Оценочная функция спектральной плотности имеет вид: 2 м
sx К) = - а А (Ф(т) cos{conT Л/) ^л = 2я"/п, w = 0,1,2,,
(3)
(4)
(5)
1
ат ~ при г = 0 и ах = 1 при г ^ 0.
В работе также выполнены оценки линейного и нелинейного (второго порядка) , трендов изменчивости приповерхностной температуры и атмосферного давления на уровне моря; выделение их регулярного сезонного хода (Рис. 1) и возмущений; расчет геострофического ветра по полю давления, нормирование, центрирование и сглаживание рядов.
Рис. 1. Спектры ТПО в регионе 5°с.ш.-5°ю.ш., 170°-120°з.д. (Niño 3.4) за 1900-2008 гг. Спектр до удаления регулярного сезонного хода обозначен прерывистой линией, сплошной - после. Пунктирной линией выделены пики 5 лет и 3,6 года, относящиеся к Эль-Ниньо. Слева внизу приведён 80% o í доверительный интервал.
На Рис. 1 в спектре до удаления регулярного сезонного хода отчетливо видны пики годовой, полугодовой к гармоник более высокого порядка. После удаления регулярного сезонного хода они исчезают, однако, пики, характеризующие межгодовые (от 1 года до 10 лет) и междекадные (более 10 лет) возмущения, остаются без изменения. Как видно, использованная
12
процедура позволяет эффективно разделить регулярный сезонный ход и нерегулярные внутригодовые, межгодовые и междекадные изменения.
Третья глава посвящена целенаправленному развитию исследований влияния муссона на гидрофизический режим северо-западной части Индийского океана. Длительные серии инструментальных наблюдений, выполненных по проекту \VOCE (параграф 3.1), позволили оценить фоновую циркуляцию вод (Рис. 2) этого региона и выделить нестационарную, муссонную составляющую суммарного поля скорости.
Рис. 2. Фоновая циркуляция вод в северо-западной части Индийского океана. Указаны номера станций.
Анализ ансамбля векторных диаграмм скорости течений, графически представленных для всех принятых в обработку буйковых станций Сомалийского региона на горизонтах от поверхности до дна океана, показал, что для верхнего 200 метрового слоя характерно усиление идущего на север основного течения летом, ослабление в переходные фазы и обращение вспять зимой.
Рассчитанная фоновая циркуляция в рассматриваемом регионе (Рис. 2) имеет антициклонический характер среднего (стационарного) поля скорости, что предопределяет неизменность северного направления средней многолетней моды скорости Сомалийского течения. Для расчёта фоновых течений применялись два разных способа: осреднение данных за календарный год и осреднение за переходные фазы муссонного цикла (весну и осень). Полученные количественные оценки во многом схожи. В обоих случаях циркуляция вод в регионе Сомалийского течения имеет антициклоническую структуру. Следовательно, можно сделать вывод о том,
13
что в переходные фазы, когда муссонный ветер ослабевает, циркуляция в верхнем слое океана близка к фоновой.
Параграф 3.2 посвящён анализу полученных количественных оценок летней и зимней муссонных составляющих системы циркуляции. Выяснено, что составляющие течения, вызванные летним и зимним муссонами, практически равновелики по модулю, но различные по характеру завихренности: антициклонической в первом случае и циклонической во втором. Их суперпозиция с фоновой составляющей заметно усиливает летнюю циркуляцию и «подавляет» зимнюю.
В параграфе 3.3 приведены полученные количественные оценки пространственной (<р, Л, z) и временной (/) изменчивости кинетической энергии скользящих среднемесячных значений (ut,vt) скорости течений
Ек (<р, Л, г, 0 = pV [u¡((p, Л, z, t) + v¡(<p, Л, z, /)]/2 (Рис. 3), где р - плотность
морской воды, V - объём. На Рис. 3 видно, что наибольшие значения энергии приходятся на летние месяцы.
Рис. 3. Пространственная и временная изменчивость кинетической энергии (г см2Ve2) скользящих среднемесячных значений скорости течений на АБС №10 (а), 13(6), 11 (в), 12 (г), 13 (д), 14 (е), 15 (ж), 16 (з), 17 (и), 18 (к), 19 (л) и 20 (м). Цифры у кривых — горизонты измерений (м).
Анализ экспериментальных данных показал, что основная особенность крупномасштабной динамики вод системы западного пограничного течения
Индийского океана определяется суперпозицией фоновой антициклонической циркуляции и её муссонной знакопеременной составляющей. Результат такой суперпозиции объясняет причину сезонной интенсификации Сомалийского течения, возникающей в период юго-западного муссона, когда фоновая и нестационарная компоненты скорости однозначны. В фазу зимнего муссона, с изменением знака завихренности регионального поля приземного ветра, это течение постепенно ослабевает и местами поворачивает вспять, повторяя данный свой цикл с годовой периодичностью.
Таким образом, на примере системы Сомалийского течения показана роль муссонного фактора в изменчивости региональной циркуляции вод северо-западной части Индийского океана. Количественная оценка этого фактора, позволила отфильтровать его воздействие на поля гидрофизических характеристик, что дало возможность приступить к исследованию сигнала Эль-Ниньо в Индийском океане в «чистом» виде, чему и посвящена Четвертая глава.
Как известно, основная трудность идентификации сигнала Эль-Ниньо в тропической области Индийского океана заключается в том, что возбуждаемое им возмущение атмосферной циркуляции происходит здесь на фоне сильного регулярного муссонного сигнала, обладающего годовой цикличностью. Тем не менее, исходя из результатов исследования особенностей муссонной изменчивости системы Сомалийского течения (Глава 3), поставленная задача по идентификации сигнала Эль-Ниньо успешно решена. Эффект Эль-Ниньо в Индийском океане обнаружен в полях гидрометеорологических характеристик в периоды межфазовых состояний, когда основной муссонный сигнал в полях океана и атмосферы практически отсутствует, и системы их циркуляции соответствуют квазистационарному фоновому типу.
В параграфе 4.1 приведены полученные количественные оценки аномалий, возникающих при Эль-Ниньо в полях приповерхностной температуры и атмосферного давления на уровне моря (Рис. 4). Исследованы
гПа
возникающие в регионе Индийского океана соответствующие аномалии уровня поверхности океана, напряжения трения ветра, векторов скорости ветра на геопотенциальных поверхностях 850 и 200 гПа. а „с Рис. 4. Возмущение
' полей приповерхностной
температуры (а), ' атмосферного давления
на уровне моря и | геострофического ветра в нижней тропосфере (б) гПа при Эль-Ниньо (разности между Эль-Ниньо и Ла-Ниньа). Использованы ансамбли событий за 1900-2008 гг.: 12 эпизодов Эль-Ниньо и 12 эпизодов Ла-Ниньа.
В параграфе 4.2 дана количественная оценка характеристик изменчивости при Эль-Ниньо глобальных полей приповерхностной температуры и атмосферного давления на уровне моря.
Параграф 4.3 посвящен анализу полученных количественных оценок пространственно-временной изменчивости приповерхностной температуры и атмосферного давления на уровне моря в планетарном экваториальном поясе. Особое внимание обращено на дисперсии возмущений этих характеристик. Локальные максимумы дисперсии атмосферного давления (Рис. 5) соответствуют местоположению восходящих и нисходящих ветвей экваториальной циркуляции Уокера, которая претерпевает изменения при эпизодически возникающих событиях Эль-Ниньо. Более высокий уровень дисперсии в период 1975-1999 гг. свидетельствует об интенсификации Эль-Ниньо в последней четверти XX столетия по сравнению с 1950-1974 гг.
Рис. 5. Дисперсия возмущений атмосферного давления на уровне моря в экваториальном поясе (10°с.ш.-10°ю.ш.) за периоды: 1900-2008 гг. (сплошная линия), 1950-1974 гг. (пунктирная), 1975-1999 гг. Л0. (прерывистая).
Выполнен спектральный и взаимный спектральный анализ (параграф 4.4) некоторых параметров региональной климатической системы Индопацифики (Рис. 6).
а давление <
температура
давление
температура
Рис. 6.
Спектральные (а, б) и взаимные спектральные (в, г) функции зональных разностей атмосферного " давления на уровне моря и
приповерхностной " температуры в I Индийском и I Тихом океанах на экваторе (10°с.ш.-10°ю.ш.) за период " ' —" ' " ~ " ' 1900-2008 гг.
Индийский океан (сплошная линия): разность между 50°-60°в.д. и 90°-100°в.д. Тихий океан (пунктирная): разность между 120°-130°в.д. и 90°-80°з.д. Когерентность - сплошная линия, фазовые соотношения - пунктирная.
Результаты анализа показали, что при Эль-Ниньо в Индийском и Тихом океанах квазизональные диполи приповерхностной температуры и атмосферного давления на уровне моря зеркально симметричны относительно региона Индонезии. Диполи появляются квазисинхронно на периодах от 6 до 5 лет, 4.3 и 3.6 года. Для этих периодов рассчитаны глобальные распределения дисперсии возмущений указанных характеристик. Полученные результаты подтвердили предположение, что в рассматриваемые периоды значительные колебания характеристик происходят как в Тихом, так и в Индийском океанах.
В параграфе 4.5 рассмотрены основы физико-эмпирической модели реакции гидрофизического режима экваториально-тропической области Индийского океана на события Эль-Ниньо.
Пятая глава посвящена исследованию влияния Индийского океана на глобальную климатическую систему. Для оценки относительной роли Индийского океана в изменчивости глобальной климатической системы мы рассчитали ансамбли спектров возмущений атмосферного давления на уровне моря и приповерхностной температуры для всего Земного шара с использованием доступной исходной информации за последнее столетие (Параграф 5.1). Анализ спектров позволил получить представление о временной и пространственной изменчивости глобальных полей соответствующих характеристик в период с 1900-го по 2008-ой год. Используя полученные спектры, мы рассчитали поля распределения дисперсии изменений атмосферного давления на уровне моря и приповерхностной температуры для внутригодовых, межгодовых и междекадных временных масштабов.
Особенности рассчитанных за период 1950-2008 гг. средних полей атмосферного давления на уровне моря и приповерхностной температуры показали, что в силу своего специфического географического положения Индийский океан играет значительную роль в термодинамическом режиме глобальной климатической системы. Особое значение имеет соседство этого
океана на востоке с областью планетарной атмосферной конвекции. Данный фактор в совокупности с наличием материкового массива суши на северной границе океана приводит к созданию в рассматриваемом регионе исключительных по характеристикам своей изменчивости гидродинамических условий в океане и атмосфере. Существование здесь знакопеременных меридиональных потоков тепла на внутригодовых, межгодовых и более крупных временных масштабах приводит к возникновению заметных климатических колебаний не только в Индоокеанском регионе, но и на большей части южной области Азиатского материка.
Особая роль Индийского океана проявляется в периоды интенсификации южных меридиональных составляющих циркуляции атмосферы. Это, в частности, наиболее рельефно наблюдалось в последней четверти XX столетия, когда возмущения средних многолетних полей ветра (Рис. 7), возможно, стали одной из причин формирования положительной аномалии приповерхностной температуры на значительной площади Евроазиатского континента.
гПа
Рис. 7. Изменения среднего поля атмосферного давления на уровне моря и геострофического ветра в нижней тропосфере между периодами 1975-1999 гг. и 1950-1974 гг.
120 1.5 м/сек
На Рис. 7 прослеживается южный меридиональный перенос в северном районе Индийского океана, над полуостровом Индостан и центральными районами азиатского континента. Примечательно, что в этих же регионах наблюдаются относительно высокие величины дисперсии межгодовых и междекадных колебаний, рассмотренные в Параграфе 5.1.
Проведенное исследование изменения реакции летнего Индийского муссона на Эль-Ниньо в середине 1970-х (параграф 5.2) показало, что в этот период произошло качественное изменение суперпозиции их эффектов (Рис. 8). Аномалии поля геострофического ветра при Эль-Ниньо до середины 70-х годов в период летних муссонных дождей блокировали перенос на Индостан влажных воздушных масс из Аравийского моря, что приводило там к дефициту осадков по сравнению со средней многолетней нормой. После 70-х годов, в результате глобальной перестройки в поле атмосферного давления, при Эль-Ниньо, аномалии скорости геострофического ветра имели совпадающую с муссонной западную составляющую переноса, что способствовало переносу влажных морских воздушных масс на материк. Именно с этим фактором связано качественное изменение режима сезонных осадков в Индии и прилегающих регионах при Эль-Ниньо до и после середины 70-х годов XX столетия.
гП-5
Рис. 8. Поля
60 9 м/с«к \ 120
(м/сек) для летнего
-1.4 периодами 1975-2008 и
атмосферного давления
"б муссона (июнь-сентябрь)
разности аномалий
на уровне моря (гПа) и
геострофического ветра
в нижней тропосфере
при Эль-Ниньо между
1950-1974 гг.
В заключении сформулированы основные выводы диссертационной работы:
1. С помощью совместного анализа полей гидрометеорологических характеристик за период 1900-2008 гг. показано, что явление Эль-Ниньо, наиболее ярко представленное в тихоокеанском регионе, проявляется также в гидрофизическом режиме Индийского океана и в соответствующей структуре циркуляции атмосферы. Более того, установлена принципиальная квазисинхронность и идентичность проявления феномена Эль-Ниньо в Тихом и Индийском океанах: наличие зеркальной симметрии гидрофизических диполей в системе океан-атмосфера Индопацифики в невозмущенном и в возмущенном (при Эль-Ниньо) состояниях со сменой их полярности во втором случае. Это доказывает, что вся экваториально-тропическая область Индопацифики в отношении Эль-Ниньо выступает как единый природный объект региональной климатической системы.
2. Исследование особенностей взаимосвязи Индийского муссона и Эль-Ниньо за периоды 1950-74 гг. и 197.5-2008 гг. показало, что внезапная глобальная перестройка в поле давления в середине 1970-х годов привела к качественным изменениям региональной циркуляции атмосферы при событиях Эль-Ниньо. Если в первый период аномалии антициклонического образования на севере Аравийского моря и циклонического на севере Бенгальского залива при Эль-Ниньо блокировали юго-западный меридиональный перенос на Индостан влажных воздушных масс с океана, то во второй период, после глобальной перестройки поля атмосферного давления, воздействие аномалий этих циркуляционных образований было в значительной степени ослаблено: аномалия антициклонического образования смещалась к западу — на Аравийский полуостров, а аномалия циклонического - к северу.
3. Впервые на основе продолжительных инструментальных наблюдений получены оценки фоновой циркуляции вод в системе Сомалийского течения, и выделены нестационарные «чисто» муссонные
составляющие поля скорости этого региона. Установлено, что своеобразие крупномасштабной динамики вод этой области океана определяется суперпозицией антициклонической фоновой циркуляции и знакопеременной муссонной составляющей. Показано, что феномен Сомалийского течения, заключающийся в его резкой интенсификации в летнюю фазу муссона, объясняется сложением однонаправленных фоновой циркуляции и нестационарной муссонной составляющей. Зимой, с изменением знака завихренности регионального поля приземного ветра с антициклонической на циклоническую, меняется на противоположное и направление муссонных составляющих поля течений. В результате их суперпозиции с фоновой составляющей, возникает ослабление циркуляции вод всей системы Сомалийского течения.
4. Обнаружены признаки возможного влияния Индийского океана на повышение температуры в центральной Сибири в 1975-1999 гг. Обращено внимание на формирование в этот период, характерных для южного меридионального переноса, возмущений полей атмосферного давления на уровне моря и геострофического ветра в нижней тропосфере на севере Индийского океана, над полуостровом Индостан и в центральных районах азиатского континента. Существование циркуляционной атмосферной связи между положительной аномалией приповерхностной температуры в центральном районе Евроазиатского континента и термодинамическим состоянием соответствующих океанических акваторий позволяет более адекватно определить место и роль Индийского океана в глобальной климатической системе.
Приложение 1
По теме диссертации опубликованы работы:
1. Бышев В.И., Нейман В.Г., Романов Ю.А., Серых И.В. О пространственной неоднородности некоторых параметров глобальной изменчивости современного климата. Доклады РАН. 2009. Т. 426. № 4. С. 543-548.
2. Бышев В.И., Иванов Ю.А., Нейман В.Г., Романов Ю.А., Серых И.В., Скляров В.Е., Щербинин А.Д. О проявлении эффекта Эль-Ниньо в Индийском океане. Доклады РАН. 2008. Т. 419. №3. С. 391-396.
3. Бышев В.И., Нейман В.Г., Серых И.В., Щербинин А.Д. О роли муссонного фактора в изменчивости течений Индийского океана. Метеорология и гидрология. 2007. № 3. С. 54-68.
4. Бышев В.И., Нейман В.Г., Серых И.В., Щербинин А.Д. Новые данные о системе течений в Сомалийском районе Индийского океана. Доклады РАН. 2006. Т.409. № 2. С. 250-255.
Подписано в печать:
19.10.2009
Заказ № 2764 Тираж - 100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru
Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Серых, Илья Викторович
Оглавление.
Список сокращений и буквенных обозначений в формулах.
Введение.
Глава 1. Современное состояние изученности гидрофизического режима Индийского океана.
1.1 Средние поля.
1.2 Муссонная изменчивость гидрофизических полей Индийского океана.
1.3 Внутрисезонная изменчивость.
1.4 Зональная дипольная мода ТПО Индийского океана и Эль-Ниньо - Южное Колебание.
1.5 Межгодовые и междекадные изменения температуры поверхности Индийского океана.
Глава 2. Методы исследования, используемые данные.
2.1 Используемые данные.
2.2 Методы обработки.
2.2.1 Спектральный анализ.
2.2.2 Взаимный спектральный анализ.
2.2.3 Расчет первой и второй производных.
2.2.4 Разделение регулярного сезонного хода и нерегулярных возмущений.
2.2.4 Расчет геострофического ветра по давлению.
Глава 3. Влияние муссонного фактора на изменчивость течений Индийского океана.
3.1 Пространственная и временная структура течений по данным измерений.
3.1.1 Фаза летнего муссона 1995 г.
3.1.2 Фаза зимнего муссона 1995—1996 гг.
3.2 Оценка нестационарных (муссонных) полей скорости течений.
3.3 О глубине распространения муссонного эффекта в океане.
Глава 4. Проявление эффекта Эль-Ниньо в Индийском океане.
4.1 Пространственно-временная изменчивость термодинамических характеристик системы океан-атмосфера в планетарной экваториально-тропической области.
4.1.1 Атмосферное давление на уровне моря.
4.1.2 Уровень поверхности океанов.
4.1.3 Температура поверхности океана (ТПО).
4.1.4 Напряжение трения ветра.
4.1.5 Поля векторов скорости ветра на геопотенциальных поверхностях 850 и 200 гПа.
4.1.6 Экваториально-тропические диполи в полях гидрометеорологических характеристик.
4.2 Оценка характеристик изменчивости атмосферного давления на уровне моря и приповерхностной температуры при Эль-Ниньо.
4.3 Анализ пространственно-временной изменчивости приповерхностной температуры и атмосферного давления на уровне моря в экваториальном поясе112 4.4. Взаимный спектральный анализ некоторых параметров региональной климатической системы Индопацифики.
4.5 Некоторые основы физико-эмпирической модели реакции Индийского океана на Эль-Ниньо.
Глава 5. Роль Индийского океана в глобальной климатической системе.
5.1 Результаты анализа эмпирических данных и их интерпретация.
5.1.1 Атмосферное давление на уровне моря и приповерхностная температура за период 1950-2008 гг.
5.1.2 Планетарное распределение дисперсии возмущений атмосферного давления.
5.1.3 Изменчивость приповерхностной температуры.
5.2. Изменение реакции летнего Индийского муссона на Эль-Ниньо в середине 1970-х.
Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Реакция гидрофизического режима Индийского океана на события Эль-Ниньо"
Актуальность темы
Среди источников короткопериодной климатической изменчивости одно из важных мест занимает процесс Эль-Ниньо [Neelin et al., 1998; IPCC, 2007; Бышев, Лебедев, 2000; Кошляков и др., 1998]. Природа этого явления многими исследователями связывается исключительно с тихоокеанской климатической системой [Dijkstra, 2006; Sokolikhina et al., 2006; Семенов и др., 2008]. В то же время существуют свидетельства того, что во время Эль-Ниньо в Индийском океане также наблюдаются характерные аномалии гидрофизических характеристик [Вязилова, 2008; Бышев и др. 2008].
Существенная трудность идентификации проявления Эль-Ниньо в тропической области Индийского океана обусловлена тем, что возбуждаемое им возмущение атмосферной циркуляции происходит на фоне мощного регулярного муссонного сигнала, обладающего годовой цикличностью. Вследствие суперпозиции вынуждающих сил вклад сигнала Эль-Ниньо в суммарную энергию циркуляции атмосферы, как относительно более слабый по сравнению с муссонным, весьма сложно обнаружить. Его выделение стало возможным благодаря применению нового подхода, потребовавшего создания специальных алгоритмов обработки данных наблюдений.
Особый интерес представляет выявление физической взаимосвязи Индийского муссона и Эль-Ниньо [Ashok et al., 2004]. Известно, что до середины 70-х годов прошлого столетия в годы Эль-Ниньо над Индостаном наблюдались перебои летнего муссона, сопровождавшиеся аномальными засухами и, как следствие, катастрофическими неурожаями зерновых [Wang, An, 2001]. В последующий период ситуация изменилась: в соответствующее время катастрофических засух над Индостаном уже не наблюдалось, что позволило некоторым исследователям [Torrence, Webster, 1999; Hendor et al., 1999; Slingo et al., 1999] усомниться в наличии связи между двумя указанными событиями. До настоящего времени этот принципиальный вопрос остаётся открытым.
Одной из наименее изученных сторон проблемы изменчивости современной климатической системы является характер влияния термодинамических условий Индоокеанского региона на планетарную структуру общей циркуляции атмосферы и перераспределение глобальных потоков тепла [Understanding the role of the Indian., 2006]. Актуальность этого вопроса обусловлена, с одной стороны, необходимостью более полной оценки влияния Индийского океана на формирование глобального климата, а, с другой — относительно слабой изученностью динамики его региональной климатической подсистемы.
Научная новизна
Получены новые научные знания об Индийском муссоне, роли Индийского океана в глобальной климатической системе и изменчивости его гидрофизического режима в связи с событиями Эль-Ниньо.
Количественно оценена реакция гидрометеорологических полей Индийского океана на события Эль-Ниньо. Установлено, что в Индоокеанском регионе аномалии гидрометеорологических полей развиваются квазисинхронно с соответствующими, характерными для Эль-Ниньо, аномалиями Тихоокеанского региона.
Определена причина различного характера взаимосвязи Индийского муссона и Эль-Ниньо до и после середины 70-х годов XX столетия в регионе полуострова Индостан и прилегающих к нему районах.
Впервые рассчитаны и построены глобальные поля дисперсии возмущений приповерхностной температуры (температуры поверхности океана и приземного воздуха над континентами) и атмосферного давления на уровне моря для отдельных частотных диапазонов, а также оценена скорость изменений этих характеристик в периоды событий Эль-Ниньо.
На основе анализа функций спектральной плотности возмущений приповерхностной температуры и атмосферного давления на уровне моря уточнена частота возникновения событий Эль-Ниньо в системе Индопацифики.
Анализ скорости и ускорения деформации глобальных полей приповерхностной температуры и атмосферного давления на уровне моря при Эль-Ниньо позволил определить регионы (в частности, Северная Америка и Европа), где заметно сказывается его влияние.
Установлено, что в районе Сомалийского течения Индийский муссон генерирует циркуляционные структуры в океане и атмосфере, абсолютные характеристики которых в летний и зимний сезоны в первом приближении равновелики, но имеют антициклоническую завихренность в первом случае и циклоническую во втором.
На основе анализа инструментальных наблюдений произведена количественная оценка фоновой циркуляции в системе Сомалийского течения, которая подобно западным пограничным течениям Гольфстрим и Куросио имеет антициклоническую завихренность.
Объект исследования
Предмет исследования в диссертации — оценка роли Индийского океана в глобальной климатической системе, а также изменчивости и отклика его гидрофизического режима на события Эль-Ниньо.
Рассматривая процессы, связанные с Эль-Ниньо и его антиподом Jla-Ниньа, мы придерживались общепризнанного определения этих событий. Эль-Ниньо и Ла-Ниньа воспринимаются как длительные крупномасштабные аномалии ТПО, величиной превышающей 0,5 °С в центре и на востоке экваториально-тропической части Тихого океана. При продолжительности существования такой положительной (отрицательной) аномалии до пяти месяцев, она рассматривается как признак возможного появления Эль-Ниньо (Ла-Ниньа). Если аномалия сохраняется на протяжении пяти месяцев или дольше, то она классифицируется как эпизод Эль-Ниньо (Ла-Ниньа) [NOAA's Climate Prediction Center]. Последнее происходит квазипериодично с нерегулярными промежутками в 3-7 лет и, обычно, продолжается один - два года.
При изучении Индийского океана мы уделяли основное внимание его северной и центральной частям, поскольку именно эти регионы в наибольшей степени подвержены влиянию Индийского муссона, а также из-за ограничений в данных измерений.
Методы исследования
Многообразие климатообразующих процессов, как правило, вынуждает ограничиваться наблюдением лишь за их результирующим проявлением в исследуемой системе. Проблема состоит в выборе наиболее репрезентативных элементов климатической изменчивости для более глубокого и детального их исследования.
Естественным подходом при исследовании изменчивости климатической системы и отдельных её звеньев является разложение наблюдаемых процессов на их квазистационарную и нестационарную составляющие.
При изучении нестационарных процессов часто применяются спектральный подход, метод фильтрации, дисперсионный анализ, статистическая оценка. В работе использован каждый из названных приемов, что потребовало создания пакета специальных программ для обработки временных полей и их фильтрации. Существующие методы, позволяющие оптимизировать подобные вычисления, зачастую не адаптированы к данной сфере исследования. Для создания нового пакета программ нами выбран язык программирования С, который является системным языком низкого уровня, то есть он ближе к Ассемблеру, чем высокоуровневые языки. Это позволило полнее контролировать вычисления, хотя несколько увеличило сложность программирования.
Для исследования реакции гидрофизического режима Индийского океана на события Эль-Ниньо, изучения взаимосвязи Эль-Ниньо и муссона, а также причины её изменений, произошедших несколько десятилетий тому назад, обработан большой объем информации за 1900-2008 гг. и выполнен ряд специальных вычислений. Автоматизация соответствующих расчетов и применение современного программного обеспечения способствовали решению этих задач и получению количественных оценок соответствующих изменений атмосферного давления на уровне моря и приповерхностной температуры.
Цели и задачи диссертации
Целью диссертации является определение реакции гидрофизического режима Индийского океана на события Эль-Ниньо и оценка роли этого фактора в изменчивости глобальной климатической системы. Достижение этой цели предполагает решение следующих задач:
1. Исследовать реакцию гидрофизических полей Индийского океана на события Эль-Ниньо.
2. Выделить фоновую, летнюю и зимнюю моды циркуляции вод в системе Сомалийского течения, как яркого примера внутригодовой муссонной изменчивости.
3. Изучить взаимосвязь Индийского муссона и Эль-Ниньо.
4. Оценить роль Индийского океана в изменчивости современной климатической системы.
Решение поставленных задач потребовало методологических разработок, для учёта отдельных факторов, влияющих на происходящие в природе явления, применения различных методов математической обработки данных, их статистического анализа и создания пакета специальных программ для количественных оценок основных характеристик гидрометеорологических полей.
Достоверность научных положений
Достоверность полученных в работе результатов обеспечена значительным объемом и высоким качеством использованной современной информации. При анализе поля течений Индийского океана, например, исследовались наиболее полные ряды инструментальных наблюдений международного проекта WOCE. При выделении характерных режимов циркуляции атмосферы использовались ансамбли среднемесячных полей атмосферного давления на уровне моря и приповерхностной температуры, подготовленные и размещённые в Интернете американским Центром прогноза климата и английским Центром Met Office Hadley. Эти данные широко используются многими учеными во всём мире, в том числе и Международной комиссией по оценке изменчивости климата (IPCC). При рассмотрении отдельных среднемесячных значений гидрофизических характеристик в качестве случайных величин в работе для ряда статистических выводов даны оценки доверительных пределов. Работа опирается на анализ и обобщение более чем векового массива глобальных эмпирических данных. 1
Научные положения, выносимые на защиту
1. Получены количественные оценки реакции гидрометеорологических полей Индийского океана на события Эль-Ниньо. Обнаружено, что вызванные Эль-Ниньо аномалии приповерхностной температуры и атмосферного давления на уровне моря развиваются квазисинхронно в приэкваториальной области всей Индопацифики. Это даёт основания полагать, что в контексте явления Эль-Ниньо общая климатическая подсистема Индопацифики может рассматриваться как единый природный объект.
2. Установлено, что различия в характере влияния Эль-Ниньо на летний Индийский муссон до и после середины 70-х годов прошлого столетия связаны с глобальной перестройкой поля атмосферного давления.
3. Обосновано, что существенная интенсификация циркуляции вод в Сомалийском регионе в летнюю фазу муссона есть результат суперпозиции фоновой и муссонной составляющих, обладающих одинаковой антициклонической завихренностью.
4. Показано, что Индоокеанская региональная климатическая подсистема в определенной степени ответственна за наблюдавшееся в последней четверти XX столетия потепление центральных районов Евразии.
Практическая ценность результатов
Полученные количественные оценки изменчивости гидрофизического режима Индоокеанского региона имеют важное практическое значение. Рассчитанные фоновая, летняя и зимняя моды циркуляции вод в системе Сомалийского течения могут использоваться при проверке моделей динамики течений Индийского океана. Количественные оценки возникающих при Эль-Ниньо аномалий гидрометеорологических характеристик можно применять при распространении теории этого явления на регион Индийского океана, а также для прогноза осадков и рыбопромысловой обстановки в его пределах. Диагностические оценки гидрометеорологических полей, выполненные в работе, полезно использовать для проверки качества современных гидротермодинамических моделей. С помощью предложенных в работе алгоритмов анализа можно решать различные практические задачи обработки соответствующих эмпирических данных.
Область применения результатов
Фундаментальная и прикладная океанология. Климатология. Гидрометеорология.
Личный вклад автора.
Все научные результаты, представленные в работе, получены с личным участием автора. Автору принадлежит ведущая роль в выполнении расчётов и равная роль в постановке основных научных задач, а также в интерпретации и анализе результатов расчётов.
Список публикаций с участием диссертанта
По теме диссертации опубликовано 4 работы в рецензируемых журналах:
1. Бышев В.И., Нейман В.Г., Романов Ю.А., Серых И.В. О пространственной неоднородности некоторых параметров глобальной изменчивости современного климата. Доклады РАН. 2009. Т. 426. № 4. С. 543-548.
2. Бышев В.И., Иванов Ю.А., Нейман В.Г., Романов Ю.А., Серых И.В., Скляров В.Е., Щербинин А.Д. О проявлении эффекта Эль-Ниньо в Индийском океане. Доклады РАН. 2008. Т. 419. №3. С. 391-396.
3. Бышев В.И., Нейман В.Г., Серых И.В., Щербинин А.Д. О роли муссонного фактора в изменчивости течений Индийского океана. Метеорология и гидрология. 2007. № 3. С. 54-68.
4. Бышев В.И., Нейман В.Г., Серых И.В., Щербинин А.Д. Новые данные о системе течений в Сомалийском районе Индийского океана. Доклады
РАН. 2006. Т.409. № 2. С. 250-255. t
Апробация и внедрение результатов
Работа в целом или отдельные её результаты обсуждались на научных конференциях, семинарах, ученых советах: Ученый совет Института океанологии РАН (2009); Русское Географическое Общество (Московский центр, Отделение метеорологии и климатологии) (2009); Объединенный семинар в Тихоокеанском океанологическом институте им. В.И.Ильичева Дальневосточного отделения РАН (2008, 2009); Итоговая конференция по результатам реализации Программы фундаментальных исследований
Президиума РАН "Фундаментальные проблемы океанологии: физика, геология, биология, экология", Москва, Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН (2008); Second EGU Alexander von Humbolt International conference on "The Role of Geophysics in Natural Disaster Prevention", Lima/Peru (2007).
Работа прошла экспертную оценку и поддержана грантами РФФИ 0605-63646, 06-05-64634, 06-05-65210, 07-05-00024, 08-05-00120, а также Федеральной Целевой Программой «Мировой океан» (Государственный контракт 01.420.1.20001).
Для количественной оценки основных климатообразующих факторов и анализа соответствующих данных создан пакет программ. Он внедрен и используется для практической работы в Лаборатории крупномасштабной изменчивости гидрофизических полей Института океанологии имени П.П.Ширшова РАН.
Структура и объем диссертации
Работа состоит из 5 глав, 17 разделов/параграфов и 16 подразделов. Общий объем диссертации составляет 218 страниц, включая 80 рисунков/иллюстраций и 11 таблиц. В работе имеются два приложения, содержащие дополнительные рисунки и листинг основных программ, разработанных для компьютерного расчета исследуемых параметров. Список использованной литературы состоит из 187 наименований.
Заключение Диссертация по теме "Океанология", Серых, Илья Викторович
Заключение
В результате выполненного исследования изменчивости гидрофизического режима Индоокеанского региона с помощью созданного пакета программ решены следующие задачи.
1. С помощью совместного анализа полей гидрометеорологических характеристик за период 1900-2008 гг. показано, что явление Эль-Ниньо, наиболее ярко представленное в тихоокеанском регионе, проявляется также в гидрофизическом режиме Индийского океана и в соответствующей структуре циркуляции атмосферы. Более того, установлена принципиальная квазисинхронность и идентичность проявления феномена Эль-Ниньо в Тихом и Индийском океанах: наличие зеркальной симметрии гидрофизических диполей в системе океан-атмосфера Индопацифики в невозмущенном и в возмущенном (при Эль-Ниньо) состояниях со сменой их полярности во втором случае. Это доказывает, что вся экваториально-тропическая область Индопацифики в отношении Эль-Ниньо выступает как единый природный объект региональной климатической системы.
2. Исследование особенностей взаимосвязи Индийского муссона и Эль-Ниньо за периоды 1950-74 гг. и 1975-2008 гг. показало, что внезапная глобальная перестройка в поле давления в середине 1970-х годов привела к качественным изменениям региональной циркуляции атмосферы при событиях Эль-Ниньо. Если в первый период аномалии антициклонического образования на севере Аравийского моря и циклонического на севере Бенгальского залива при Эль-Ниньо блокировали юго-западный меридиональный перенос на Индостан влажных воздушных масс с океана, то во второй период, после глобальной перестройки поля атмосферного давления, воздействие аномалий этих циркуляционных образований было в значительной степени ослаблено: аномалия антициклонического образования смещалась к западу — на Аравийский полуостров, а аномалия циклонического - к северу.
3. Впервые на основе продолжительных инструментальных наблюдений получены оценки фоновой циркуляции вод в системе Сомалийского течения, и выделены нестационарные «чисто» муссонные составляющие поля скорости этого региона. Установлено, что своеобразие крупномасштабной динамики вод этой области океана определяется суперпозицией антициклонической фоновой циркуляции и знакопеременной муссонной составляющей. Показано, что феномен Сомалийского течения, заключающийся в его резкой интенсификации в летнюю фазу муссона, объясняется сложением однонаправленных фоновой циркуляции и нестационарной муссонной составляющей. Зимой, с изменением знака завихренности регионального поля приземного ветра с антициклонической на циклоническую, меняется на противоположное и направление муссонных составляющих поля течений. В результате их суперпозиции с фоновой составляющей, возникает ослабление циркуляции вод всей системы Сомалийского течения.
4. Обнаружены признаки возможного влияния Индийского океана на повышение температуры в центральной Сибири в 1975-1999 гг. Обращено внимание на формирование в этот период, характерных для южного меридионального переноса, возмущений полей атмосферного давления на уровне моря и геострофического ветра в нижней тропосфере на севере Индийского океана, над полуостровом Индостан и в центральных районах азиатского континента. Существование циркуляционной атмосферной связи между положительной аномалией приповерхностной температуры в центральном районе Евроазиатского континента и термодинамическим состоянием соответствующих океанических акваторий позволяет более адекватно определить место и роль Индийского океана в глобальной климатической системе.
Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Серых, Илья Викторович, Москва
1. Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов. М.1. Мир. 1974. 464 с.
2. Бондаренко А.Л., Жмур В.В. О природе и возможности прогнозированияявления Эль-Ниньо JIa-Нинья // Метеорология и гидрология. 2004. № 11. С.39-49.
3. Бондаренко А.Л. Эль-Ниньо — Ла-Нинья: механизм формирования //
4. Природа. №5. 2006. С. 39 47.
5. Бурков В. А. Общая циркуляция Мирового океана. — Л.,
6. Гидрометеоиздат, 1980, 254 с.
7. Бышев В.И., Лебедев М.М. Вероятностный отклик атмосферы Северногополушария на события Эль-Ниньо. //Океанология. 2000. Т.40. №5. С.673-681.
8. Бышев В. И., Нейман В. Г., Серых И. В., Щербинин А. Д. Новые данныео системе течений в Сомалийском районе Индийского океана. — Доклады РАН, 2006, т. 408, № 2, с. 250—255.
9. Бышев В.И., Нейман В.Г., Серых И.В., Щербинин А.Д. О ролимуссонного фактора в изменчивости течений Индийского океана. //Метеорология и гидрология, 2007. №3. С.54-68.
10. Бышев В.И., Иванов Ю.А., Нейман В.Г., Романов Ю.А., Серых И.В.,
11. Скляров В.Е., Щербинин А.Д. О проявлении эффекта Эль-Ниньо в Индийском океане. Доклады РАН, 2008, т.419, №3, С.391-396.
12. Бышев В.И., Нейман В.Г., Романов Ю.А., Природные факторыглобальной изменчивости современного климата. Изв. РАН. Сер. Геогр. 2009 а. №1, с. 1-7.
13. Бышев В.И., Нейман В.Г., Романов Ю.А., Серых И.В. Опространственной неоднородности некоторых параметровглобальной изменчивости современного климата. Доклады РАН. 2009 б.Т.426. №4.
14. Вебстер П. Крупномасштабная структура тропической атмосферы. В кн.
15. Крупномасштабные динамические процессы в атмосфере. М., «Мир», 1988, С.261-905.
16. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. Изд.2-е, перераб. и доп. М.:1. Физматгиз, 1962. 560 с.
17. Вязилова Н.А. О сценарии развития аномалий в системе океан-атмосферав тропиках Индийского и Тихого океанов в годы Эль-Ниньо. //Метеорология и гидрология. 2006. №8. С. 19-32.
18. Вязилова Н.А. Крупномасштабный влагообмен в тропиках Индийского и
19. Тихого океанов в годы с явлением Эль-Ниньо — южное колебание. //Метеорология и гидрология. 2008. №2. С.20-33.
20. Гидрология Индийского океана / Под ред. В.Г. Корта. М: Наука, 1977.159 с.
21. Гилл А. Динамика атмосферы и океана. М. «Мир», 1986, т.2, 416с.
22. Гинзбург А.И., Костяной А.Г., Делиль Б., Франкиньюль М.
23. Исследование фронтов южной части Индийского океана с помощью спутниковых температурных данных. Исследование Земли из космоса, 2002, №5, с. 1-11
24. Григорьян К.Т., Иванов Ю.А., Лебедев К.В., Саркисян А.С.
25. Среднегодовой климат океана. 1. Циркуляция вод Мирового океана // Изв. РАН. Физ. атм. и океана. 1998. Т.34. №4. С.466-478.
26. Демин Ю. Г., Щербинин А. Д. О муссонной изменчивости Сомалийскоготечения.—Труды ВНИИГМИ-МЦД, 1989, вып. 152, с. 25—32.
27. Дженкинс Г., Ватте Д. Спектральный анализ и его приложения. М. Мир.1971.448 с.
28. Дианский А.Н., Залесный В.Б., Мошонкин С.Н., Русаков А.С.
29. Моделирование муссонной циркуляции Индийского океана с высоким пространственным разрешением. Океанология. 2006. т.46. №4. с.421-442.
30. Динамика климата. // Под ред. С. Манабе. JI. Гидрометеоиздат. 1998. 575с.
31. Иваненков В. Н. Неизменность направления Сомалийского течения прилетнем и зимнем муссонах. /В кн.: Биогидрохимия северо-западной части Индийского океана. — М., Наука, 1981, с. 15—20.
32. Изменение климата. // Под ред. Дж. Гриббина. Л. Гидрометеоиздат.1980. 360 с.
33. Канаев В. Ф., Нейман В. Г., Парин Н. В. Индийский океан. М.: Мысль,1975.
34. Кондратьев К.Я. Глобальный климат. СПб.: Наука, 1992. 360 с.
35. Костяной А.Г., Гинзбург А.И., Лебедев С.А., Франкиньюль М., Делиль
36. Б. Fronts and Mesoscale Variability in the Southern Indian Ocean as Inferred from the TOPEX/POSEIDON and ERS-2 Altimetry Data. Oceanology, Vol. 43, №5, 2003.
37. Кошляков M.H., Галеркин Л.И., Чыонг Динь Хиен. О мезоструктурегеострофических течений открытого океана. Океанология, 1970, т. 10, вып. 5, с. 805-814.
38. Кошляков М.Н., Романов Ю.А., Романов А.А. Эль-Ниньо /Южноеколебание и распределение айсбергов в Тихоокеанской Антарктике. //Океанология. 1998. Т.38. №4. С.485-495.
39. Крупномасштабные динамические процессы в атмосфере. Под ред.
40. Б.Хоскинса, Р.Пирса. М., «Мир»,1986, 431с.
41. Монин А. С., Шишков Ю. А. История климата. Л. Гидрометеоиздат.1979. 408 с.
42. Монин А. С. Теоретические основы геофизической гидродинамики. —
43. Л., Гидрометеоиздат, 1988, 424 с.
44. Монин А. С., Сонечкин Д. М., Колебания климата. М. Наука. 2005. 192 с.
45. Муромцев А. М., Основные черты гидрологии Индийского океана, Л.,1959.
46. Нейман В. Г., Щербинин А. Д. Биогидрохимия северо-западной части
47. Индийского океана. М., Наука, 1981, с. 7-15.
48. Нейман В. Г., Бурков В. А., Щербинин А. Д. Динамика вод Индийскогоокеана. — М., Научный мир, 1997, 231 с.
49. Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях натерритории Российской Федерации. Т.1. Изменения климата. М.Госгидромет. 2008. 228 с.
50. Полонский А.Б., Мейерс Г., Торбинский А.Б. Межгодовая изменчивостьтеплозапаса верхнего слоя экваториальной зоны Индийского океана и индоокеанский диполь. Морск. Гидрофиз. Журнал. 2007. №3, стр. 1527.
51. Романов Ю.А. Некоторые выводы из гармонического анализа полейрезультирующего ветра и давления над Индийским океаном. /В сб.: Океанологические исследования.—М., Наука, 1975, №24,с. 109—138.
52. Романов Ю.А. Особенности атмосферной циркуляции в тропическойзоне океанов. СПб., Гидрометеоиздат, 1994, 288 с.
53. Семенов Е.К., Соколихина Е.В., Соколихина Н.Н. Вертикальнаяциркуляция в тропической атмосфере в периоды экстремальных событий явления Эль-Ниньо — южное колебание. Метеорология и гидрология, 2007, №7, с. 17-28.
54. Сидоренков Н.С. Межгодовые колебания в системе атмосфера-океан
55. Земля //Природа. 1999. №7. С.26-34.
56. Сорохтин О.Г. Жизнь Земли. М.2007. 452 с.
57. Тарасенко В.М. К исследованию Сомалийского течения. /В кн.:
58. Гидрология Индийского океана. — М., Наука, 1977, с. 123—126.
59. Федоров К.Н. Этот капризный младенец «Эль-Ниньо»! // Природа.1984, № 8. С. 36-47.
60. Фихтенгольц Г.М. Курс дифференциального и интегральногоисчисления, (в 3-х тт.). Т.1, ФИЗМАТЛИТ, 2001 г., 680 стр.
61. Штокман В.Б., Кошляков М.Н., Озмидов Р.В., Фомин JI.M. и
62. Ямпольский А.Д. Длительные измерения пространственной и временной изменчивости физических полей на океанских полигонах как новый этап в исследовании океана. Доклады АН СССР, 1969, т. 186, №5, с. 1070-1073.
63. Щербинин А.Д. Структура и циркуляция вод Индийского океана.
64. Гидрометеоиздат. JI. 1976 г. 92 с.
65. Alexander М.А, I Blade, М Newman, JR. Lazante, N-C Lau, JD Scott, 2002:
66. The atmospheric bridge: the influence of ENSO teleconnections on air-sea interaction over the global oceans. J. Clim. 15, 2205-2231.
67. Ali A and MA Chowdhury, 1997: Tropical cyclone risk assessment withspecial reference to Bangladesh. Mausam 48, 305-322.
68. Allan, R. J. and M. R. Haylock, 1993: Circulation Features Associated withthe Winter Rainfall Decrease in Southwestern Australia. Journal of Climate, 6, 1356-1367.
69. Allan RD et al., 2001: Is there an Indian Ocean dipole, and is it independentof the El Nino-Southern Oscillation? CLIVAR Exchanges 21 6(3), 18-22.
70. Allan, R. J. and Ansell, T. J. 2006: A new globally-complete monthlyhistorical gridded mean sea level pressure data set (HadSLP2): 1850-2004, Journal of Climate, 19, 5816-5842.
71. Allen RJ, JA Lindsay, CJC Reason, 1995: Multidecadal variability in theclimate system over Indian Ocean region during austral summer. J. Clim. 8, 1853-1873.
72. Anderson D. Extremes in the Indian Ocean. //Nature. 1999. V.401. p.337-339.
73. Annamalai H, Ж Potemra, R. Murtugudde, JP McCreary, 2005: Effect ofpreconditioning on the extreme climate events in the tropical Indian Ocean. J. Climate, 18, 3450-3469.
74. Ashok K, Z Guan, T Yamagata, 2001: Impact of the Indian Ocean dipole onthe relationship between the Indian monsoon rainfall and ENSO. Geophys. Res. Lett. 28, 4499-4502.
75. Ashok К., Guan Z., Saji N.H., Yamagata T. Individual and combined1.fluences of ENSO and the Indian Ocean Dipole on the Indian Summer Monsoon. //J.Climate. 2004. V.17. p.p.3141-3155.
76. Banks H and N Bindoff, 2003: Comparison of observed temperature andsalinity changes in the Indo-Pacific with results from the coupled climate model HadCM3: processes and mechanisms. J. Clim. 16, 156-166.
77. Bindoff N and T McDougall, 2000: Diagnosing climate change and oceanventilation using hydrographic data. J. Phys. Oceanogr. 30, 1207-1222.
78. Bjerknes J.A. A possible response of the atmospheric Hadley circulation toequatorial anomalies of ocean temperature // Tellus. 1966. Vol. 18. P. 820829.
79. Bjerknes J.A. Atmospheric teleconnections from the equatorial Pacific //
80. Month. Weather Rev. 1969. Vol. 97. P. 162-172.
81. Brohan P., JJ. Kennedy, I. Harris, S.F.B. Tett and P.D. Jones, Uncertaintyestimates in regional and global observed temperature changes: a new dataset from 1850. J. Geophys. Res, 111, D12106, doi: 10.1029/2005JD006548.
82. Bryden H, E McDonagh, В King, 2003: Changes in ocean water massproperties: oscillations or trends? Science 300, 2086-2088.
83. Cai W, HH Hendon, G Meyers, 2005: Indian Ocean dipole-like variability inthe CSIRO Mark 3 coupled climate model. J. Clim. 18, 1449-1468.
84. Chereskin Т.К., Wilson W. D., Bryden H. L., Ffield A., and Morrison J.
85. Observations of the Ekman balance at 8°30'N in the Arabian Sea during the 1995 southwest monsoon. — Geophys. Res. Lett., 1997, vol. 24, No. 21, pp. 2541—2544.
86. Church JA, NJ White, R Coleman, К Lambeck, JX Mitrovica, 2004:
87. Estimates of the regional distribution of sea-level rise over the 1950 to 2000 period. J. Clim. 17, 2609-2625.
88. Clark CO, JE Cole, PJ Webster, 2000: SST and Indian summer rainfall:predictive relationships and their decadal variability. J. Clim. 13, 2503— 2519.
89. Climate Diagnostic Bulletin. Wash. (D.C.), 1989-2006.
90. Colberg F, CJC Reason, К Rodgers, 2004: South Atlantic response to ENSOinduced climate variability in an OGCM. J. Geophys. Res. 109, С12015, doi 10.1029/2004JC002301.
91. Data from Deep Water Current Meter Moorings 1973—2000.—Published bythe OSU Buoy Group Oregon State University, Corvallis, USA, 2002.
92. Deser C, AS Phillips, JW Hurrell, 2004: Pacific interdecadal climatevariability: linkages between the tropics and north Pacific during boreal winter since 1900. J. Clim. 17, 3109-3124.
93. Dijkstra H.A. The ENSO phenomenon: theory and mechanisms. //Advances in
94. Geosciences. V.6. 2006. P.3-15.
95. Du Y, T Qu, G Meyers, Y Masumoto, H Sasaki, 2005: Seasonal heat budgetin the mixed layer of the southeastern tropical Indian Ocean in a high-resolution ocean general circulation model. J. Geophys. Res. 110, C04012, doi: 10.1029/2004JC002845.
96. Duiing W. and Koske P. H. Hydro-graflsche Beobachtungen im Arabischen
97. Meer warhrend der Zeit des Nordostmonsungs 1964/65. — METEOR Forschungsergebnisse, 1967, Reihe A, No. 3, pp. 1—15.
98. Duiing W. and Schott F. Measurements in the source region of the Somali
99. Current during monsoon reversal. — J. Phys. Oceanogr., 1978, vol. 8, pp. 278—289.
100. Duvel JP, R Roca and J Vialard, 2004: Ocean mixed layer temperaturevariations induced by intraseasonal convective perturbations over the IndianOcean. J. Atmos. Sci. 61, 1004-1023.
101. Feng M and G Meyers, 2003: Interannual variability in the tropical Indian
102. Ocean—a two-year time scale in the Indian Ocean dipole. Deep-Sea Res. II 50, 2263-2284.
103. Fieux M., Schott F., and Swallow J. C. Deep boundary currents in the western1.dian Ocean revisited. — Deep-Sea Res., 1986, vol. 33, pp. 415—426.
104. Fischer AS, P Terray, E Guilyardi, S Gualdi, P Delecluse, 2005: Twoindependent triggers for the Indian Ocean Dipole/Zonal Mode in a coupled GCM, Journal of Climate 18(17): 3428.
105. Fox D.N., Teague W.G., Baron C.N., Carnes MR. The Modular Ocean Data
106. Assimilation System (MODAS) //J. Atmosph. and Ocean Technol. 2002. V. 19. P. 240-252.
107. Fu, X, В Wang, T Li, and J McCreary, 2003: Coupling between northwardpropagating boreal summer ISO and Indian Ocean SST: Revealed in an atmosphere-ocean coupled model. J. Atmos. Sci. 60, 1733-1753.
108. Gadgil S and S Sajani, 1998: Monsoon precipitation in the AMIP runs. Clim.1. Dyn. 14, 659-689.
109. Gadgil S, PN Vinayachandran, PA Francis, 2003: Droughts of the summermonsoon: role of clouds over the Indian Ocean. Curr. Science 85, 17131719.
110. Geerts B. and Wheeler M.: The Madden Julian Oscillation, Bureau of1. Meteorology, May 1998.
111. Giannini A, R Saravanan, P Chang, 2003: Oceanic forcing of Sahel rainfall oninterannual to interdecadal time scales. Science 302, 1027-1030.
112. GODAS/ NCEP Global Ocean Data Assimilation System. NOAA/ National
113. Weather Service, Climate Prediction Centerhttp://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/GODAS/
114. Goddard L and NE Graham, 1999: The importance of the Indian Ocean forsimulating rainfall anomalies over eastern and southern Africa. J.Geophys. Res. 104, 19099-19116.
115. Godfrey JS and TJ Golding, 1981: The Sverdrup relation in the Indian Ocean,and the effect of Pacific-Indian Ocean throughflow on Indian Ocean circulation and on the East Australian Current. J. Phys. Oceanogr. 11, 771779.
116. Godfrey JS, A Alexiou, AG Ilahude, DM Legler, ME Luther, JP McCreary,
117. Grodsky S.A., Carton J.A., Murtugudde R. Anomalous surface currents in thetropical Indian Ocean.// Geoph.Res.Letters, 2001. V.28(22), PP. 4207-4210.
118. Gualdi SE et al., 2003: The interannual variability in the tropical Indian Oceanas simulated by a CGCM. Clim. Dyn. 20, 567-582.
119. Guan Z and T Yamagata, 2003: The unusual summer of 1994 in East Asia:
120. D teleconnections, Geophys. Res. Lett. 30, doi:10.1029/2002GL016831.
121. Harrison DE and GA Vecchi, 2001: January 1999 Indian Ocean cooling event.
122. Geophys. Res. Lett. 28(19), 3717-3720.
123. Hastenrath S and P Lamb, 1978: On the dynamics and climatology of surfaceflow over equatorial oceans. Tellus 30, 436-448.
124. Hastenrath S and L Greischar, 1993: The monsoonal heat budget of thehydrosphere-atmosphere system in the Indian Ocean sector. J. Geophys. Res. 98, 6869-6881.
125. Hendon HH, С Zhang, JD Glick, 1999: Interannual variation of the MJOduring austral summer J. Clim. 12 , 2538-2550.
126. Hoerling M, J Hurrell, T Xu, GT Bates, A Phillips, 2004: Twentieth century
127. International CLIVAR Project, 2006: Understanding The Role Of The Indian
128. Ocean In The Climate System — Implementation Plan For Sustained Observations. January. International CLIVAR Project Office, CLIVAR Publication Series No.100.
129. IPCC, 1995: Climate Change, 1995: The Scientific Basis. Contribution of WG1 to the II Assessment Report of the IPCC // Eds. I. T. Houghton, Meira Filho L.G., Callander B. A. et al. Cambridge University Press, 1996. P.572.
130. IPCC, 2001: Climate Change, 2001: The Scientific Basis. Contribution of
131. WG1 to the III Assessment Report of the IPCC // Eds. Houghton I. T. et al. Cambridge University Press, Cambridge. UK. 892 P.
132. IPCC, 2007: Climate Change, 2007: The Scientific Basis. Contribution of
133. WG1 to the IV Assessment Report of the IPCC // Eds. Houghton I. T. et al. Cambridge University Press, Cambridge. UK. 2007. P 811.
134. Kane R.P. Unstable ENSO Relationship with Indian regional rainfall //Intern. J.
135. Climatol. 2006. V. 26. P. 771-783.
136. Kemball-Cook, S, В Wang, and XH Fu, 2002: Simulation of the intraseasonaloscillation in the ECHAM-4 model: The impact of coupling with an ocean model. J. Atmos. Sci. 59, 1433-1453
137. Kessler, W.S., 2001: EOF representations of the Madden-Julian Oscillation and its connection with ENSO. J.Clim. 14, 3055-3061
138. Kessler WS, 2005: Intraseasonal variability in the oceans. In: Intraseasonal Variability in the Atmosphere-Ocean Climate System. WKM Lau and DE Waliser (eds.). Praxis Publishing, 436pp.
139. Kiladis GN and КС Mo, 1998: Interannual and intraseasonal variability in the
140. Southern Hemisphere. Chapter 8 in: Meteorology of the Southern Hemisphere. DJ Karoly and DG Vincent (eds.) American Meteorological Society Monographs, Boston, Mass. pp307-336.
141. Kinter III J.L., Miyakoda K., Yang S. Recent Change in the Connection fromthe Asian Monsoon to ENSO. American Meteorological Society, 2002, p. 1203-1215
142. Kug J.-S., Kang I.-S. Interactive Feedback between ENSO and the Indian Ocean.// J.of Climate. 2006. V.19 (9).PP. 1784-1801.
143. Lareef Z, AS Rao, T Yamagata, 2003: Modulation of Sri Lankan Maharainfall by the Indian Ocean dipole, Geophys. Res. Lett. 30, doi:10.1029/2002GL015639.
144. Lau, WKM, Waliser, DE, (eds.) 2005: Intraseasonal variability in the
145. Atmosphere-Ocean Climate System. Praxis Publishing Ltd. 474 pp.
146. Lee, Т., 2004: Decadal weakening of the shallow overturning circulation inthe South Indian Ocean. Geophys. Res. Lett., 31, LI 8305, doi: 10.1029/2004GL020884.
147. Lee Т., McPhaden M.J. Decadal phase change in large-scale sea level andwinds in the Indo-Pacific region at the end of the 20-th century.//Geoph.Res.Letters. 2008. V.35. L01605 (1-7).
148. Levitus S, J Antonov, T Boyer, 2005: Warming of the world ocean, 19552003. Geophys. Res. Lett. 32, L02604, doi: 10.1029/2004GL021592.
149. Liu Z., Alexander M. Atmospheric Bridge, Oceanic Tunnel and Global
150. Climatic Teleconnections.//Reviews of Geophys. 45. 2007. РР/ 1-34.
151. Lo, F and HH Hendon, 2000: Empirical extended-range prediction of the
152. Madden-Julian oscillation. Mon. Weath. Rev. 128, 2528-2543.
153. Loschnigg J and PJ Webster, 2000: A coupled ocean-atmosphere system of SST modulation for the Indian Ocean. J. Clim. 13, 3342-3360.
154. Lu J., Vecchi G.A., Reichler T. Expansion of the Hadley cell under globalwarming.//Geoph. Res. Letters.2007. V.34. L06805(l-5).
155. Masumoto Y, H Hase, Y Kuroda, H Matsuura, К Takeuchi, 2005: Intraseasonal variability in the upper layer currents observed in the eastern equatorial Indian Ocean. Geophys. Res. Lett. 32, L02607, doi: 10.1029/2004GL021896.
156. Meehl GA, 1997: The south Asian monsoon and the tropospheric biennial oscillation. J. Clim. 10, 1921-1943.
157. Meyers G, 1996: Variation of Indonesian Throughflow and the El Nino
158. Southern Oscillation. J. Geophys. Res. 101, 12,255-12,263.
159. Mo КС and JN Paegle, 2001: The Pacific-South American modes and theirdownstream effects. Int .J. Climatol. 21,1211-1229.
160. Murtugudde RG, JP McCreary, AJ Busalacchi, 2000: Oceanic processes associated with anomalous events in the Indian Ocean with relevance to 1997-1998. J. Geophys. Res. 105, 3295-3306.
161. Neale R., Slingo J. The Meritime Continent and its Role in the Global Climate: A GCM Study. //Jour, of Climate, 2003. V.16. p.p.834-848.
162. Neelin, J. D., D. S. Battisti, A. C. Hirst, F.-F. Jin, Y. Wakata, T. Yamagata, S. Zebiak. ENSO Theory/. Geophys. Res. 1998. 103(C7), 14261-14290.
163. Nicholls N, 1989: Sea surface temperatures and Australian winter rainfall. J. Clim. 2, 965-973.
164. NOAA/CIRES Climate Diagnostics Center, 2003: Kaplan extended SST.http://www.cdc.noaa.gov/cdc/data.kaplansst.html)
165. Oberhuber JM, 1988: An atlas based on the COADS data set: the budgets ofheat, buoyancy and turbulent kinetic energy at the surface of the global ocean. Rep. 15, 20pp., 160 figures, Max-Planck Institut, Hamburg.
166. Power S.B., Smith I.N. Weakining of the Walker Circulation and apparent dominance of El Nino both reach record levels, but has ENSO really changed?// Geoph.Res. Letters.2007 V.34.L 18702 (1-4).
167. Qu, Т., and G. Meyers (2005), Seasonal variation of barrier layer in thesoutheastern tropical Indian Ocean, J. Geophys. Res., 110, CI 1003, doi: 10.1029/2004JC002816.
168. Rajendran K, A Kitoh, О Arakawa, 2004: Monsoon low-frequency intraseasonal oscillation and ocean-atmosphere coupling over the Indian Ocean. Geophys. Res. Lett. 31, L02210 doi: 10.1029/2003GL019031.
169. Rao AS, SK Behera, YMasumoto, T Yamagata, 2002: Interannual variabilityin the subsurface tropical Indian Ocean, Deep-Sea Res. II 49, 1549-1572.
170. Rayner NA et al., 2003: Global analyses of sea surface temperature, sea ice, and night marine air temperature since the late nineteenth century. J. Geophys. Res. 108, 4407.
171. Reason CJC, RJ Allan, JA Lindesay, TJ Ansell, 2000: ENSO and climatic signals across the Indian Ocean basin in the global context. Part I, Interannual composite patterns. Int. J. Climatol. 20, 1285-1327.
172. Reason, C.J.C. and M. Rouault, 2002: ENSO-like decadal patterns and South
173. African rainfall. Geophys. Res. Lett., 29 (13), doi: 10.1029/2002GL014663.
174. Reid G. L. On the total geostrophic circulation of the North Atlantic Ocean: Flow patterns, tracers, and transports. — Progress in Oceanography, 1994, vol. 33, pp. 1—92.
175. Reid G. L. On the total geostrophic circulation of the Pacific Ocean: Flow patterns, tracers, and transports. — Progress in Oceanography, 1997, vol. 39, pp. 263—352.
176. Reid G. L. On the total geostrophic circulation of the Indian Ocean: Flow patterns, tracers, and transports. — Progress in Oceanography, 2003, vol. 56, pp. 137—186.
177. Rial J.A., Pielke Sr.R.A., Beniston M. et al. Nonlinearities feedbacks and critical thresholds within the earth's climate system.// Climatic Change.2004. V. 65. Pp. 11-38.
178. Robinson A.B., Robinson N.E., Soon W. Environmental Effect of Increased
179. Atmospheric Carbon Dioxide.// Americans Physician and Surgeons. 2007. №12. P.79-90.
180. Saji NH, BN Goswami, PN Vinayachandran, T Yamagata, 1999: A dipolemode in the tropical Indian Ocean. Nature 401, 360-363.
181. Saji NH and T Yamagata, 2003: Possible impacts of Indian Ocean dipolemode events on global climate. Clim. Res. 25, 151-169.
182. Saji NH, T Ambrizzi, SET Simone, 2005: Indian Ocean Dipole Mode eventsand austral surface temperature anomalies, Dyn. Atmos. Ocean.
183. Schiller, A and JS Godfrey, 2001: Indian Ocean intraseasonal variability in an
184. Ocean General Circulation Model. J. Clim. 16, 21-31.
185. Schott F. and Quadfasel D. R. Development of the subsurface currents of thenorthern Somali Current gyre from March to July 1979. — Science, 1980, vol. 209, pp. 593—595.
186. Schott F., Swallow J. C, and Fieux M. Deep currents underneath the Somali
187. Current. Deep-Sea Res., 1989, vol. 36, pp. 1191—1199.
188. Schott F., Fischer J., Garternicht U. and Quadfasel D. Summer monsoonresponse of the northern Somali Current, 1995. — Geophys. Res. Lett., 1997, vol. 24, No. 21, pp. 2565—2568.
189. Schott F and JP McCreary, 2001: The monsoon circulation of the Indian
190. Shinoda T, HH Hendon, MA Alexander, 2004: Surface and subsurface dipolevariability in the Indian Ocean and its relation with ENSO. Deep-Sea Res. 51,619-635.
191. Slingo, JM, KR Sperber and 22 others, 1996 : Intraseasonal oscillations in 15atmospheric general circulation models: results from an AMIP Diagnostic Subproject. Clim. Dyn. 12, 325-357.
192. Slingo JM, К Rowell, ICR Sperber, F Nortley, 1999: On the predictability ofthe interannual behaviour of the Madden-Julian Oscillation and its relationship with El Nino. Q. J. R. Meteorol. Soc. 125, 583-609.
193. Smith TM and RW Reynolds, 2004: Improved extended reconstruction of
194. SST (1854-1997). J. Clim. 17, 2466-2477.
195. Sokolikhina E.V., Semenov E.K., Sokolikhina N.N. The atmosphericcirculation on the synoptic scale during the culmulation phase of the El-Nino-Southern Oscillation events (1997-1998). //Advances in Geosciences. 2006. V.6. p.p. 17-21.
196. Sperber KR and TN Palmer, 1996: Interannual tropical rainfall variability ingeneral circulation model simulations associated with the Atmospheric Model Intercomparison Project. J. Clim. 9, 2727-2750.
197. Sperber KR, JM Slingo, H Annamalai, 2000: Predictability and therelationship between sub-seasonal and interannual variability during the Asian summer monsoon. Q. J. R. Meteorol. Soc. 126, 2545-2574.
198. Sverdrup H. U., Martin W. Johnson, Richard H. Fleming The Oceans Their
199. Physics, Chemistry, and General Biology. — New York: Prentice-Hall, Inc., 1942. — 1087 c.
200. Torrence T and PJ Webster, 1999: Interdecadal changes in the ENSO-Monsoon System. J. Clim. 12, 2679-2690.
201. Trenberth K.E. Recent observed interdecadal climate change in the Northern
202. Hemisphere.//American Meteor. Soc. 1990. V. 71. PP. 988-993.
203. Understanding the role of the Indian ocean in the climate systemimplementation plan for Sustained observations. International CLIVAR Project Office, 2006. CLIVAR publication Series, N100. 74 p.
204. Waliser, DE, С Jones, JKE Schemm, and NE Graham, 1999: A statisticalextended-range tropical forecast model based on the slow evolution of the Madden-Julian oscillation. J. Clim. 12, 1918-1939.
205. Waliser, DE, W Stern, S Schubert, and KM Lau, 2003a: Dynamicpredictability of intraseasonal variability associated with the asian summer monsoon. Quart. J. Royal Meteor. Soc. 129, 2897-2925.
206. Waliser, D E, К Jin, IS Kang, WF Stern, SD Schubert, MLC Wu, KM Lau,
207. MI Lee, V Krishnamurthy, A Kitoh, GA Meehl, VY Galin, V Satyan, SK Mandke, G Wu, Y Liu, and CK Park, 2003b: AGCM simulations of intraseasonal variability associated with the Asian summer monsoon. Climate Dynamics 21, 423-446.
208. Waliser DE, R Murtugudde, LE Lucas, 2003c: Indo-Pacific ocean response toatmospheric intraseasonal variability. Part I: Austral summer and the Madden-Julian Oscillation. J. Geophys. Res. 108, 3160, doi. 10.1029/2003JC001620.
209. Waliser, DE, 2005a: Predictability and Forecasting. "Intraseasonal Variabilityof the Atmosphere-Ocean Climate System" WKM Lau and DE Waliser, Eds., Springer, Heidelberg, Germany, 474.
210. Walker G.T. Correlation in seasonal variations of weather, IX. A further studyof world weather. Memoirs of the India Meteorological Department, 1924, vol. 24, (9), pp. 275-333.
211. Wang В., An S.-Il. Why the Properties of El-Nino Changed During the Late1970 s. //Geoph. Res. Letters. 2001. V.28, N19, p.p.3709-3712.
212. Wang B, PJ Webster, H Teng, 2005: Antecedents and self-induction of activebreak south Asian monsoon unraveled by satellites. Geophys. Res. Lett. 32, L04704 10.1029/2004GL020996.
213. Webster PJ, AM Moore, JP Loschnigg, RR Leben, 1999: Coupled oceanatmosphere dynamics in the Indian Ocean during 1997-98. Nature 401, 356360.
214. Webster PJ, EF Bradley, CW Fairall, JS Godfrey, P. Hacker, RA Houze Jr., R1.kas, Y Serra, JM Hummon, TDM Lawrence, CA Russell, MN Ryan, К Sahami, P Zuidema, 2002: The JASMINE Pilot Study. Bull. Amer. Meteorol. Soc. 83, 1603-1630.
215. Weller RA, MF Baumgartner, SA Josey, AS Fisher, J Kindle, 1998:
216. Atmospheric forcing in the Arabian Sea during 1994-1995: observations and comparisons with climatology and models. Deep-Sea Res. II, 45, 19611999.
217. Wheeler, M. and К. M. Weickmann, 2001: Real-time monitoring andprediction of modes of coherent synoptic to intraseasonal tropical variability. Mon. Wea. Rev. 129, 2677-2694.
218. Wijffels S and G Meyers, 2004: An intersection of oceanic waveguides—variability in the Indonesian throughflow region. J. Phys. Oceanogr. 34, 1232-1253.
219. Wu R., Wang B. A Contrast of the East Summer Monsoon ENSO
220. Relationship between 1962-77 and 1978-93. Journal of Climate, American Meteorological Society, 2002, p. 3266-3278
221. Wyrtki K, 1971: Oceanographic Atlas of the International Indian Ocean
222. Expedition. National Science Foundation, Publication OCE/NSF 86-00-001. Washington D.C. 531pp.
223. Wyrtki K, 1973: An equatorial jet in the Indian Ocean. Science 181, 262-264.
224. Xie S-P, H Annamalai, F Schott, JP McCreaiy Jr., 2002: Origin andpredictability of South Indian Ocean climate variability. J. Clim. 15(8), 864874.
225. Xie SP, H Annamalai, FA Schott, JP McCreaiy, 2002: Structure andmechanisms of South Indian Ocean climate variability. J. Clim. 15, 874-878.
226. Yamagata T et al., 2002: The Indian Ocean dipole: a physical entity. CLIVAR1. Exchanges 24 7(2), 15-18.
227. Yu. I.-Yi, Mechoso C.R., McWilliams J.C., Arakawa A. Impacts of the Indianocean on the ENSO cycle.// Geoph.Res.Letters, 2002. V.29.№8.GL014098.
228. Zheng Y, DE Waliser, WF Stern, and С Jones, 2004: The Role of coupled seasurface temperatures in the simulation of the tropical intraseasonal oscillation. J. Clim. 17, 4109-4134.
-
Серых, Илья Викторович
-
кандидата физико-математических наук
-
Москва, 2009
-
ВАК 25.00.28
- Синоптическая и крупномасштабная изменчивость океана и атмосферы
- Отклик в системе океан-атмосфера на каноническое Эль-Ниньо и Эль-Ниньо Модоки
- Влияние процессов меридионального переноса в Южном океане на события Эль-Ниньо
- Крупномасштабная изменчивость термодинамической структуры северо-западной части Тихого океана
- Моделирование циркуляции океана и исследование его реакции на короткопериодные и долгопериодные атмосферные воздействия
