Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Сезонная и межгодовая изменчивость термобарических полей в тропосфере Северного полушария

ВАК РФ 11.00.08, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Сезонная и межгодовая изменчивость термобарических полей в тропосфере Северного полушария"

КОМИТЕТ ПО ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ И МОНИТОРИНГУ

ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ МИНИСТЕРСТВА ЭКОЛОГИИ И ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ РОССИЙСКОЙ ФЕДЁРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОКЕАНОГРАФИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ЗВЕРЯЕВ Игорь Иванович

СЕЗОННАЯ И МЕЖГОДОВАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ТЕРМОБАРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ В ТРОПОСФЕРЕ СЕВЕРНОГО ПОЛУШАРИЯ

11.00.08 - океанология 11.00.09 - метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических паук

М о с к в а - 1992 г.

Работа выполнена в Государственном океанографическом

институте.

Научные руководители - доктор физико-математических наук, профессор С.СЛашга кандидат физико-математических наук С.К.Гулев

Официальные оппоненты - доктор географических наук профессор М,В.Петросянц кандидат физяко-математнческих наук П.Ф.Демчеяко

Ведущая организация - Институт глобального климата и экологии

Защита диссертации состоится " .(."^^.^1992 г. в час. на заседании специализированного совета К 024.02.01 в Государственном океанографическом институте (119836, ГСП, Москва, Г-34, Кропоткинский пер., 6).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного океанографического института.

Автореферат разослан и.т.

1992 г.

У'. ный секретарь специализированного / ■

со ета, кандидат физико-математических наук/ уЮ.А.Рева

ч , . . , , j Вt'i Бñ i".vVúuA ОБЩАЯ-ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Работа посвящена исследованию климатической (главным образом сезонной) изменчивости термобарических полей в тропосфере северного полушария. В работе рассмотрены пространственно-временная структура климатической

------изменчивости и характеристики регулярного сезонного хода

температуры, давления и геопотенциала над океанами и материками северного полушария, а также исследовании отдельные обратные связи в значительной степени определяющие климатическую изменчивость термобарических полей при их взаимодействии с океаном и сушей.

В проблеме исследования климатической системы Земли большая роль отводится изучению короткопериодных колебаний климата, под которыми подразумеваются изменения климатических характеристик в диапазоне от нескольких месяцев до нескольких лет. В этом диапазоне важнейшую роль играет регулярный сезонный ход. Не случайно в целом ряде национальных и международных исследовательских программ, таких как "Разрезы", TOCA, WOCE, CLIVAR, особое место занимает изучение сезонных процессов в системе океан-атмосфера-материки.

Несмотря на большое внимание, которое уделяется исследованию сезонных колебаний параметров климатической системы, следует признать, что они изучены недостаточно. В , первую очередь это относится к количественным оценкам как относительной роли сезонных колебаний- в климатической изменчивости, так и амплитудно-фазовых характеристик годовых и полугодовых колебаний. Большинство имеющихся в настоящее время оценок этих характеристик основано нд выделении

среднего многолетнего сезонного хода и аномалий. При таком подходе оказываются неразделенными крупномасштабные межгодовые и меньшие по масштабу внутрисезонные аномалии, существенно снижается качество оценок фазовых характеристик. Недостаточно изученными остаются характеристики взаимодействия полей давления и температуры,, специфика этого взаимодействия над океанами и материками, обратные связи его определяющие. Зто . ^ерживает работы по математическому моделированию климата атмосферы из-за отсутствия возможности сопоставления результатов модельных экспериментов с реально наблюдаемым состоянием климатической системы по важнейшим параметрам.

Все выше сказанное определяет актуальность темы и дальнейшее исследование регулярного сезонного хода параметров климатической системы представляется крайне насущной задачей.

Целью работы является изучение особенностей климатической изменчивости термобарических полей над океанами и материками северного полушария, исследование отдельных обратных связей определяющих формирование различий в крупномасштабных колебаниях температуры и давления над океаническими и материковыми областями.

В соответствии с этим в работе были поставлены следующие задачи.

1. На основе массива многолетних ежемесячных рядов температуры, давления и геопотенциала на стандартных изобарических поверхностях в тропосфере северного полушария получить сопоставимые энергетические оценки регулярного сезонного ходе, межгодовой и нерегулярной вкутригодовой изменчивости термобарических полей, выявить основные

структурные особенности каждого из трех компонентов общей изменчивости.

2. На основе современной технологии обработки многолетних климатических радов получить количественные оценхи амплитуд и фаз годовых и полугодовых колебаний термобарических полей и определить их вклад в формирование регулярного сезонного хода, исследовать особенности вертикальной эволюции амплитудно-фазовых характеристик над океанами и материками.

3. Исследовать специфику отдельных обратных связей управляющих климатическими изменениями термобарических полей над океанами и материками, а также характер экспериментальной зависимости между, ключевыми параметрами для процессов различных пространственно-временных масштабов.

4. Исследовать взаимодействие полей термических и барических градиентов, как основных параметров природных тепловых машин, ■ выделить регионы играющие ключевую роль в формировании наблюдаемой картины климатической изменчивости.

Научная новизна. В работе на основе единого подхода к рассмотрению климатической изменчивости температуры воздуха и давления в тропосфере северного полушария в масштабах от нескольких месяцев до нескольких лет получены сопоставимые оценки роли регулярного сезонного хода, межгодовой и нерегулярной внутригодовой изменчивости в формировании суммарной дисперсии давления и температуры.

Рассчитаны статистически достоверные величины амплитуд и фаз гармоник сезонного хода. Показано, что у поверхности Земли годовые и полугодовые температурные колебания распространяются преимущественно в противоположных направлениях. Исследованы характеристики взаил одействия полей давления и температуры.

и

Впервые предложено параметрическое описание вертикальной эволюции амплитуд годовой гармоники температуры, учитывающее различия для океанических и материковых областей. Выделены области наиболее интенсивного обмена энергией между океанами и материками, высокими и иизкими широтами.

Показано, что при положительной для северного полушария в целом обратной связи между вертикальным градиентом температуры н приповерхностной температурой, в сезонном ходе в средних широтах над океанами формируются области, характеризующиеся отрицательной обратной связью.

Практическая ценность. Результаты выполненного в работе эмпирического анализа, в первую очередь полученные оценки амплитуд и фаз годовых и полугодовых гармоник давление и температуры, могут быть использованы в эмпирических и модельных исследованиях колебаний климата и крупномасштабного взаимодействия океана и атмосферы, в частности, для создания малопараметрических и тестирования глобальных моделей взаимодействия океана и атмосферы. Предложенные в работе параметризации и результаты анализа обратных связей могут быть использованы и уже используются при построения малопараметрических моделей климата.

Исходный материал. Основным материалом исследования послужили массивы ВНИИГМИ-МЦД среднемесячных значений температуры воздуха, давления и геопотенциала на стандартных изобарических поверхностях в тропосфере северного полушария за 1957-1971 гг. в узлах регулярной сетки с разрешением 5*по широте и 10°п( долготе.

Апробация )..боты. Результаты работы докладывались на VI Всесоюзном »вещании по проблемам изменения климата и мониторингу глимата и атмосферы (Ленинград, 1990); на IV

Всесоюзной научной конференции по программе "Разрезы" (Одесса, 1990); на XVII Генеральной Ассамблее европейского геофизического сообщества (Эдинбург, 1992); на семинарах кафедры метеорологии МГУ им. Ломоносова (1992), отдела взаимодействия океана и атмосферы ААНИИ (1992); в Институте глобального климата и экологии (1992); на семинарах отдела океанографии Государственного океанографического института (1986-1992).

По теме диссертации опубликовано пять работ.

Структура и об'ем диссертации. Диссертация об'емом страниц состоит из введения, четырех глав, заключения,' списка литературы (ИРнаименований), содержит ^рисунков И 3 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дан сжатый обзор современного состояния исследований климата и его колебанйй, обоснована

актуальность темы, сформулированы цели я задачи исследования, изложены основные положения, которые выносятся на защиту.

В первой главе рассмотрен подход х статистическому анализу многолетних рядов гидрометеорологических параметров^ основанный на разделении изменчивости на три составляющие: регулярные сезонные колебания, внутри- и межгодовую изменчивость. В рамках этой схемы используется следующая статистическая модель временных рядов среднемесячных ежеквдных значений:

Х(0 - Р(«> + Б«) +£<«,

(1)

и

где Х(0 - значения исследуемой характеристики в моменты

времени 11,.....и - длина временного ряда в месяцах;

БСО.ЕШ н Р(0 - соответственно регулярный сезонный ход, внутри- и межгодовая изменчивость. В данном случае термин "регулярный" указывает на то, что количественные характеристики сезонного хода $(0 не меняются во времени. 8(1) представляется в виде:

и

Б (0 ^05(^1 (2)

где и - число кратных году гармоник, А ¡_ их

амплитуды, частоты и фазы. Межгодовая изменчивость Р(1) представляется суммой поляномальных компонентов и низкочастотных гармоник с периодами до нескольких лет, а внутрнгодовая нерегулярная изменчивость £(0 представляет собой стационарный случайный процесс с нулевым средним М£г О и известной корреляционной функцией И^О) - М£ (0 £0+1). Представление (1), (2) использует гипотезу стационарности £(0 и независимости друг от друга отдельных членов (1).

Алгоритм расчетов по статистической модели (1) предполагает фильтрацию исходных рядов для выделения межгодовой изменчивости Р(Й, расчет параметров гармоник регулярного сезонного хода (2) и получение нерегулярной изменчивости £(0 как остаточной. В работе использовался фильтр скользящего среднего с периодом осреднения 12 месяцев. Расчет параметров сезонного хода (2) по расширенному набору гармоник с периодами *£> 2, 2.4, 3, 4, б, 12 месяцев. Значимость тех или иных гармоник оценивалась по дисперсии остатка, после чего незначимые гармоники

исключались из расчетов.

. Оценивание параметров гармоник сезонного хода проводилось с помощью метода наименьших квадратов. Для всех показателей строились доверительные характеристики - эмпирические дисперсии оценок. В результате такого подхода удается получить статистически достоверные оценки количественных характеристик исследуемых процессов.

Вклад регулярных сезонных колебаний в климатическую изменчивость температуры и геопотенциала как над материками, так и над океанами яа всех высотах является преобладающим (см. табл. 1). Величины средних квадратических отклонений (СКО) регулярных сезонных колебаний температуры над сушей в 1,4-2,2 раза выше, чем над океанами, причем максимальные различия проявляются на высотах 500-300 мб. Относительный л клад регулярного сезонного хода в общую дисперсию температуры над сушей выше, чем над океанами на 15-15/. Для геопотенциала над сушей по сравнению с океанами отмечено повышение СКО регулярной сезонной составляющей на 5-20г, а относительного вклада - на 3-15/, причем основные различия формируются в слое 500-100 мб. Интенсивность межгодопой и нерегулярной внутригодовой изменчивости температуры над океанами в пограничном слое 1000-850 мб ниже, чем: над сушей, а в свободной атмосфере отмечается одинаковый уровень F и над океанами и материками. Для геопотенциала интенсивность F и £ над океаном на 15-20: выше, чем над сушей.

Наиболее характерной чертой зонально осредненной структуры климатической изменчивости температуры и геопотенциала является резхое уменьшение относительной роли регулярного сезонного хода к югу от ЗО'с.ш. С нысотой роль ■ регулярного сезонного хода в изменчивости температуры

а ?

!

У V

Ii

'о»

~ Is

US

i si

S Ж »

fíe S "

V

I

W V о.

HI Iii

i Г:

S|3

и я **

I

I S

в с

i о

К ь.

V О

«о £

1

8 в; s

ь. Я

II

O jrí te ¿ft «Dp o SpjUr alo O lo O lo -r» i О «и 1© lo cí lo •

I о с г к» ^12 «¡2 «ISS . о 1 o o i о cid" ~ 1 о —'lo rí'o

S ч и ois mis мIS «IS "15 "IS •-.¡s rilo -lo eo lo «olo* -lo' S lo £lo

и • o J*^ r» IR «a oJ2 r-» o'lo" ojo ©1© ©lo OJO o'o

1 Ч. пЛ -*Jr. «P. «Л «Л O lo ció* O i 9 Ô i© © lo © I & ©' '©"

и lo to líT> {«O t-1* IM <ei© Vio «lo rilo cíio cflo

!• К а 1 I 3 к * • «И «sfê -M© «и» O wlo filo" <4 lo

II. s « э с 5* о' 2 « © о - Ii-» "1 In". о -lo* —* 2 с. О ci M о

M Ч «al-? с <з — lo CI le» O О tû о — ^ о-о г = 2 rj о ' « о — s о

5 ■— с. t с. I * ÍO i- o o olo o vr _ f} Ю о о «с о о «т СО о о Й о О тГ о

ft. Cí o* s « о о* — |1Л ** г" о о* lo' о* чч чг о" о 5 л о olo* о' <о ©

w f» ffs К ©15 «C rí lo rilo* e-í 3 » о* ci M «О rt о fi г» Л Cl О «г- 3 в||Я о —''lo*

ч в » 1 О. ъ г " 3 * « en jfT_ t--olo" o" rt с» xl^ "^í^i «И** cj о о* о lo »-lo Ci tô о

ft. to •Í* «« en o o o о olo о* m о о ^ О N % о

H Я Vf S »л О -и ff» to о filo" «о 05 t- f- Vf - ÍO -UÎ> »(«o » о - eo - -о So ii|o ~lo

? f L 01 1 С 1 « » o Л too JO »л Irl О О lo" oí о" о о ■rt m о о ^ ЬЙ О! о о (о о о M о

«¡5 «3 „К «12 o lo* o'o" ©lo ©lo o 2 ^р, о olo olo

' «Г t- 3 ой п jâ «с о ci о rilo Г»1о fr Ö »л о> W о *гГ|о «HÍO

11 m 1 g % § • 1 i I

уменьшается почти вдвое, а в колебаниях геопотенциала возрастает на 30-80*. Эти изменения происходят, главным образом, за счет нерегулярных внутригодовьгх флуктуации, вклад которых с высотой уменьшается для геопотенциала и увеличивается для температуры при почти не меняющейся относительной роли межгодовой изменчивости.

Особенностями пространственной структуры климатической изменчивости термобарических полей (в работе приведены карты рассматриваемых характеристик) являются хорошо выраженные максимумы СКО регулярного сезонного хода температуры над северными областями материков. Такие же максимумы для давления приурочены к севере - западным районам Тихого и Атлантического океанов. В распределении СКО нерегулярных внутригодовых и мехгодовых колебаний геопотенциала формируются максимумы в северных частях Тихого и Атлантического океанов.

Во второй главе выполнен анализ амплитудно-фазовых

*

характеристик сезонного хода температуры и давления, а также характеристик взаимодействия полей давления и температуры в > широком диапазоне частот.

Анализ остаточной относительной дисперсии регулярного сезонного хода давления и температуры после удаления из рядов годовой и полугодовой гармоник показал, что па подавляющей части северного полушария, за исключением лохальяых приэкваториальных районов, первые две гармоники описывают 90-9&' дисперсии регулярного сезонного хода. Вклад годовой' гармоники в дисперсию регулярного сезонного хода температуры и давления составляет 65-95г с максимумами над Евроазиатским н Северо-Американским материками я минимумами а экваториально-тропических районах. Значимый вклад

полугодовой гармоники (превышающий 10-15?) отмечается для полей давления в западной части Тихого океана, над Карибским морем и Мексиканским заливом, в субэкваториальных районах Африки, а для температуры - в субэкваториальной Африке и в районе полуострова Индостан и прилегающей акватории Индийского океана.

Амплитуды годовой гармоники температуры уменьшаются с высотой примерно в 1,7-2,3 раза над океанами и в 3-3,5 раза над сушей (см. табл. 2). Значительные различия амплитуд • годовой гармоники температуры над океанами и сушей прослеживаются до высот 300 мб, где амплитуды над материками ♦ выше на 40-100х. Величины А<г(Н) возрастают с высотой, а значительные превышения амплитуд годовых колебаний геопотенциала над сушей по отношению к океанам отмечаются в слое выше 500 мб. Полугодовые колебания температуры и геопотенциала также лучше выражены над материками. (

Пространственное распределение амплитуд годовой гармонихи температуры и давления характеризуется двумя максимумами (над материками) для температуры н четырьмя максимумами (над океанами и материками) для давления. Над океанами формируются абсолютные максимумы амплитуд полугодовой гармоники давления.

В результате анализа распределения фаз установлено, что • над материками наблюдается запаздывание (на 25-35 суток) минимума в годовом ходе давления по отношению к максимуму в годовом ходе температуры, а над океанами - примерно такое же опережение максимума в годовом ходе давления по отношению к максимуму в годовом ходе температуры. Сравнительный анализ распределения фаз годовой а полугодовой гармоник температуры показал, что в распространении этих колебаний у поверхности

- _ Таблица 2~

Амплитуды годовой (Л12) и полугодовой (Лб) гармоник температуры Г (К) н геопотенциала (дкм) в тропосфере Северного полушария

Высота. Северное полушарие Океаны Суша •

ыбар

Аи (Г) А, (Г) АаШ) А. № Агг (Г) А. (Г) Аа (Я) А. (Н) А. (Т) А (Г) Аа № А, Ш)

Земля 6,5 0,6 1,8 0,6 '4,1 0,5 2,0 0,5 8,3 0,9 4,1 0,8

850 5,5 0,6 2,1 0,4 .4,1 0,6 2,8 0,4 6,8 0,7 2,0 0,5

700 4,6 0,5 4,7 0,6 3,8 0,5 5,0 0,6 5,4 0,4 4,3 0,7

500 4,4 0,5 9,0 0,9 3,8 0,5 8,8 1,0 4,5 0,6 9,0 0,9

300 3,6 0,6 15;0 1,3 3,0 0,5 14,1 1,4 4,3 0,8 15,8 1,4

200 1,9 0,7 18,3 1,8 1,4 0,6 16,7 1,7 2,6 0,8 19,8 2,1

100 2,5 0,5 20,2 2,1 2,6 0,6 18,2 2,0 2,5 0,6 22,0 2,3

Земли преобладают противоположные тенденции распространение в направлении с материков на океаны и из низких широт в умеренные для первых, и - с океанов на материки и из средних широт в направления к низким для вторых.

Максимумы когерентности годовых колебаний температуры и давления формируются над центральными областями материков и океанов, а локальные минимумы когерентности приурочены к энергоактивным областям океанов. На полугодовой частоте • колебания температуры я давления значимо когерентны в районах интенсивной муссонной деятельности, над Африканским » материком и средними широтами Тихого и Атлантического океанов.

Выполненный анализ амплмтудно-фазовых характеристик позволил построить параметрическое описание распределения амплитуд годовых температурных колебаний в тропосфере северного полушария. При этом учитывались различия вертикальной структуры (см. табл. 2) изменений амплитуд годовой гармоники температуры над океанами и материками, состоящие в том, что максимальные изменения амплитуд над сушей наблюдаются в нижних слояк тропосферы, а над океанами - в слое выше 500 мб. Зависимость амплитуд годовых температурных колебаний от приземной температуры воздуха н

>

• высоты в тропосфере представлялась как

А^(Т,Р> - А^(Тв)-Ут(Р), (3)

где Тв- приземная температура,"]рг(Р) - функция, описывающая изменения амплитуды по вертикали. Зависимость амплитуд го.чоиых температурных колебаний у земной поверхности от

1а

приземной температуры аппроксимировалась сотношениями вида

т. — л.

А1г(Т„) - кТ.+ 1Т„+ ш (4)'

где к,1,ш - коэффициенты, различные для океанических и материковых областей; Тви I*, отвечают зонально осредненным температурам и отклонениям от среднезокальных величин в представлении

т, - тв (V) + (5)

Оптимальными для описания изменения амплитуд годовых температурных колебаний . по вертикали оказались экспоненциально-логарифмические зависимости, которые приводятся в работе в явном виде. Ошибки аппроксимации для этих зависимостей составляют 6-51/, что в 2-2,5 раза ниже, чем для других функций. Кроме того, они хорошо описывают различия в вертикальных распределениях А(1(Т) над океанами в материками.

В третьей главе в рамках подхода (1), (2) рассмотрена климатическая изменчивость полей термических и барических градиентов, являющихся ключевыми параметрами, определяющими крупномасштабный обмен энергией между океанами и материками и высокими и низкими широтами. Исследовании характеристики взаимодействия в полях градиентов Т и Р.

Полученные оценки дисперсий- и относительных вкладов сезонных, нерегулярных внутригодовых и межгодовых колебаний в климатическую изменчивость зональных градиентов давления и температуры позволили установить особенности пространственно-временной структуры природной тепловой

хи

машины (ПТМ) второго рода (Шулейкин, 1947). Ими являются максимумы дисперсий регулярною сезонного хода в переходных областях океан - материк. Установлено, что в этих областях вклад регулярного сезонного хода в суммарную дисперсию зональных градиентов температуры и давления достигает 70а. На остальной части северного полушария относительная роль регулярного сезонного и нерегулярных внутригодовых колебаний примерно одинакова (40-450 при незначительном вкладе межгодовой измечивости. К выделенным областям приурочены к максимумы амплитуд годовой гармоники рассматриваемых параметров. Такая структура климатической изменчивости зональных градиентов температуры и давления сохраняется с высотой при некотором уменьшении абсолютных величин.

Пространственная структура изменчивости меридиональных градиентов давления и температуры, определяющих работу ПТМ второгЬ рода, характеризуется значительной неоднородностью. У поверхности земли максимумы дисперсий регулярного сезонного хода приурочены к береговой линии Аляски и Чукотки, где температурные контрасты между высокими и низкими широтами усиливаются контрастами между океаном и сушей. Средняя тропосфера характеризуется максимумами дисперсий рыулярного сезонного хода меридиональных градиентов геопотенциала и температуры расположенными в

I

западных тропических областях Тихого и Атлантического

океанов и обусловленными, видимо, эффектами бароклинной *

неустойчивости в средней тропосфере. Структура временной изменчивости близка к полученной для зональных градиентов давления и температуры,

В областях отмеченных максимумов дисперсии регулярных сезонных колебаний зональных и меридиональных градиентов

давления и температуры наблюдаются наиболее высокие значения когерентности рассматриваемых характеристик на годовой частоте.

Анализ изменчивости коэффициента П, рассчитанного по формуле, предлагавшейся В.В.Шулейхиным (1968) :

П 9ЯД0( Т <6)

и характеризующего сезонное взаимодействие полей градиентов давления и температуры, показал его высокую устойчивость в межгодовом режиме. Показано, что в зимний и летний сезоны под воздействием ПТМ II рода находится большая часть северного полушария за исключением небольших областей над центральными районами океанов и материков. Весной и осенью под этим воздействием находятся только переходные области океан - материк.

В четвертой главе рассмотрена взаимосвязь между вертикальным температурным градиентом и приповерхностной температурой, являющаяся одной из важнейших среди прямых и обратных связей в земной климатичесхой системе.

Основной вклад в климатическую изменчивость вертикального градиента температуры вносит регулярный сезонный ход. Главной особенностью в распределении его дисперсии являются два хорошо выраженных максимума над Якутией и северными районами Канады. В этих областях относительная роль регулярного сезонного хода составляет 70, на нерегулярную внутригодовую и межгодовую изменчивость приходится, соответственно, 20г и 10 суммарной дисперсии. В этих же областях отмечаются максимумы амплитуд годовой и полугодовой гармоник. Амплитуды годовой гармоники в среднем в пять раз

1и

превышают амплитуды полугодовой гармоники.

Над всем северным полушарием наблюдается довольно высокая когерентность годовых крлебаний вертикальных температурных

градиентов и приземной температуры. Значения когерентности

«

возрастают в направлении от низких широт к средним и высоким и достигают максимальных величин (более 0,9) над материками.

Полученные для северного полушария в целом оценки

¿У

параметра чувствительности *1Т и коэффициента корреляции вертикального градиента температуры с приповерхностной температурой характеризуют положительную обратную связь' как в сезонном ходе, так и в межгодовом режиме и близки к оценкам (Мохов, 1983), полученным по зонально осредненным данным (ОоИ,Яа5тиз5еп,1971). В то хе время в средних широтах над океанами выявлены обширные области, характеризующиеся отрицательной обратной связью между вертикальным температурным градиентом и приповерхностной температурой в сезонном ходе.

■ Наиболее сильные корреляционные связи вертикальных градиентов температуры с приповерхностной температурой наблюдаются зимой при отрицательной приземной температуре.

В заключении сформулированы основные научные результаты работы.

1. На основе анализа многолетних рядов температуры давления и геопотен'циала по методике, позволяющей выделить сезонную, внутри- и межгодовую компоненты климатической изменчивости, исследована ее пространственно-временная структура для термобарических полей над океанами и материками северного полушария. Установлено, что за исключением низких широт, вклад регулярного сезонного хода является преобладавшим (до 80-85*), над океанами он ниже (на

15-250. чем над материками за счет возрастания относительной роли нерегулярных внутригодовых колебаний. В целом структура климатической изменчивости термобарических полей весьма неоднородна по вертикали и существенно меняется при переходе от океанов к материкам.

2. Главный вклад (65-95»-) в регулярную сезонную изменчивость температуры и геопотенциала вносит годовая гармоника, максимальные амплитуды которой наблюдаются в средних и высоких широтах. Амплитуды годовых колебаний температуры над сушей выше (на 40-10(1}), чем над океаном. Анализ распределения фаз показал, что распространений годовых и полугодовых температурных колебаний у поверхности Земли происходит преимущественно в противоположных направлениях.

* 3. В результате анализа параметров взаимодействия полей давления и температуры установлено, что на годовой частоте максимумы -когерентности наблюдаются над центральными областями океанов и материков, а локальные минимумы приурочены к энергоактивным областям океанов. Установлено, что над материками наблюдается отставание (25-35 суток) минимума в годовом ходе давления от максимума в годовом ходе температуры. Над океанами наблюдается такое же опережение

у

максимума в годовом ходе давления по отношению к максимуму в годовом ходе температуры, что, возможно, об'ясняется преобладающей ролью влаги в формировании годового хода давления над океанами.

4. Выявлены районы наиболее интенсивной работы природных тепловых машин первого и второго рода, характеризующиеся максимальными дисперсиями регулярного сезонного хода, максимальными амплитудами годовой гармонихи меридиональных и

зональных градиентов давления и температуры, а также максимумами когерентности годовых колебаний этих параметров.

5. Установлено, что при наблюдающейся как в сезонном ходе, так и в межгодовом режиме над большей частью северного полушария, положительной обратной связи между вертикальным градиентом температуры и приповерхностной температурой, в средних широтах над океанами формируются области характеризующиеся в сезонном ходе отрицательной обратной связью. Наиболее сильные корреляционные связи вертикального градиента температуры с приповерхностной температурой наблюдаются зимой и при отрицательной приземной температуре. Летом более высокая корреляция отмечается' над океанами.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Межгодовая изменчивость некоторых характеристик взаимодействия океана и атмосферы в Ньюфаундлендской энергоактивной области. - В сб.: "Исследование процессов взаимодействия океана и атмосферы" (под ред. С.СЛаппо). -М.: Гидрометеоиздат, 1984, с. 35-44 (совместно с Гулевым С.К.).

2. Характеристики климатической изменчивости

' термобарических полей в тропосфере северного полушария. - В сб.: "Локальное взаимодействие охеана и атмосферы в Ньюфаундлендской энергоактивной области (НЬЮФАЭКС -88)"(под ред. С.СЛаппо). -М.: Гидрометеоиздат, 1990, с. 321-330 (совместно с Гулевым С.К.).

3. Амплитудно-фазовые характеристики термических и барических солей в тропосфере северного полушария. - Изв. АН

СССР. Физика атмосферы и океана. 1990, Т.26, N 5, с. 467-482 (совместно с Гулевым С.К.).

4. Вертикальный температурный градиент в тропосфере в зависимости от приповерхностного температурного режима. -Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1991, Т.27, N 4, с. 419-430 (совместно с Гулевым С.К., Моховым И.И.).

5. Seasonal and interannual variability of the temperature and pressure fields and tropospheric lapse rate in dependence on surface temperature at the same time scales. - Annates Geophysicae. Suppl. II to Vol. 10, Springer International, 1992, P. C258.