Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Центры ... атмосферы Северного полушария и их роль в формировании аномалий погоды Дальнего Востока

ВАК РФ 11.00.09, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Центры ... атмосферы Северного полушария и их роль в формировании аномалий погоды Дальнего Востока"

РГБ ОД

3 U fVI;,;i 113 .. гч Ч;.,|И1 и

sn 3 " :

СМОЛЯНIJ 1МД ТАТЬЯНА ВЛАДИСЛАВОВНА

Ц{ i: IГМ JicZc: ■■à-.-.л АТМОСФЕРЫ СЕВЕРНОГО ЧГ- 1УЩАРИЯ И H'í 3¥ • Р НОРМИРОВАНИЕ АНОМАЛИЙ ПО! СНЫ Л Л Л:.МЕГО BOC'TGIÍ \

1 ия. кл имаго:;.

д ... X - ----

> I. (c^/w^u-

чм-ссргси'рш на c>'í rK.if'"'' - •¡.•i")*! <TeiieHii uuii^jiAara icau-4iiri.-v;c.i"; нате

.....vr.Tv' !

Работа выполнена в Дальневосточном государственном унивсрсшае

Научные руководители:

Доктор географических наук, профессор Кандидат технических наук, профессор

Дашко Н.Л Малявин Е.Н.

Официальные оппоненты:

Доктор географических наук Кандидат географических наук ,

Павлов Н.И

Вильфанд P.M.

Ведущая организация - Сахалинское межрегиональное территориальное З'пра-лсиж по гидрометеорологии и мониторингу окружающей сре ды (г. Южно-Сахалинск)

Защита гостошея на заседании специапгоировакцого совета Д064.58.04 в Да-1 jнсбос- очном государственном университете 9 июня 200U у. ни адресу: г. Владивосток, ул. Мордовцева, 12 ауд. 221.

Отзывы просим присылать но адресу:

690000 г. Владивосток, ул. Суханова, 8, ДВГУ, Институт окружающей среды, кафедра метеорологии, климатологии и окраны атмосферы, Ученому секретарю отеиктля ¡ирсрачного совета Д 064.58.04 Тел/факс: (4232) 515-327, E-mail: hlohina@meteo.dvgu.ru С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Дальневосточного государственного университета.

Автореферат разослан 29 апреля 2O0G г.

Ученый секретарь диссери

дио иного/сойетз г

njmsw*L

Блохи; В.И.

с£)д (ls>sir/2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследовании. Изменение климата в последние годи является объектом пристального внимания ученых всех стран. Потепление, отмечаемое рядом авторов, в последние годы на Земле, порождает большое число дискуссий о его причинах. Поэтому значшелыюс место п исследованиях последних лет уделяется анализу пространственно-временной изменчивости индикаторов климатической системы. К одному из таких индикаторов относят центры действия атмосферы (ЦДЛ).

Поскольку ЦДЛ на климатологических картах отражают результат преобладания в определенных районах реальных барических систем одного знака, то понятен шперес к ним, как к системам, определяющим погодно-кличатические особенности того или иного района. Особенности смещения центров и изменения их интенсивности влияют на распределение планетарных воздушных TÄTfmii и отражаются в изменении климатического режима как масштабов всего северного полушария, так и отдельных регионов.

Идеи о связи характеристик, погоды н интенсивности ЦДА, были высказаны известнейшими учеными еще в конце прошлого-илчале нашего века - Тейсераном де Бортом (Teisserenc de Dortd L.), Б.П. Мультановским, Т. Бержероном и др., В. Мейнардусом (\V. Meinardus), В. Визе, Дж. Т. Уокером (G. Т. Walker) и др. Дальнейшее развитие исследования получили п 40-61 годы п работах С.П. Хромова, Р.Д. Эллиота (R.D. Elliot), Блиновой E.H.. X., И.А. Баумана, O.K. Ильинского и др., в 70-90 годы - в работах А.И. Соркшюй, Д.П. Пешкова A.A. Гирса, М.Х. Байдала, А И. Неушкина, К. Такахаши (К. Takahashi), Т. Асакуры (Т. Asakura), Р. Конпши (R. Konislii). Т. OKiUibi (Т. Okawa) и др.

Признавая несомненную важность исследований, нронеденных ранее другими авторами и явившимися основой для понимания особенностей крупномасштабных циркуляционных процессов над океанами и их климатообразующей роли в различных регионах, отметим, что изучение характеристик ЦДА на современном материале является по-прежнему .актуальным с точки зрения долгосрочного прогнозирования и решения многих прикладных задач метеорологии. Здесь важным представляется исследование аномалий давления, широты и долготы центров и их внутригодовую и межгодовую изменчивость, а также выявление долговременных составляющих п

•.„•риоднчсских колебаний характеристик ЦДЛ. В практическом плане истает вопрос о разработке комплексною показателя, об ье линяющего несколько характеристик ЦДЛ.

Целью диссертационной работы является статистико-климатолошчсское исследование интенсивности н гсофафического положения восьми основных ЦДЛ северного полушария на материале ¡947-1994 гг., их долгопериодной изменчивости, особенностей взаимодействия и слияния на погодио-климатпческие характеристики Дам ь исвосточ! юго регион а.

Задачами исследования в соответствии с поставленной целью являются:

• изучить основные климатические особенности постоянных и сезонных ЦДА северною полушария, провести статистический анализ и дать сравнительную характеристику их внутритодовои интенсивности и гсофафического положения;

• выявить аномалии давления, широты и долготы центров п исследовать долговременные составляющие и межгодовую изменчивость аномалий;

• исследовать зависимости между давлением, широтой и долготой для отдельных центров, а также связь между давлением и координатами пар центров;

• выделить периодические колебания для характеристик ЦДА;

• в целях усовершенствования использования параметров ЦДЛ разработать комплексный показатель состояния ЦДА;

• рассмотреть влияние ЦДА на логодно-кллматическле особенности Дальнего Востока применительно к гидрометеорологическому обеспечению -отраслей экономики, в том число, проведению промысловых операций на морских акваториях.

Методика исследования. Исходной выборкой служили среднемесячные значения характеристик ЦДА северного полушария: сепсрсткхооксаиского антициклона, алеутской депрессии, азорского антициклона, исландской депрессии, зимнею азиашеого антициклона, летней азиатской депрессии, зимнего североамериканского зшгнциклона, летней калифорнийской депрессии за 19-17-¡994 гг. В работе тает« использовался архив средних месячных температур воздуха и сумм осадков по станциям. Восточной Сибири и Дальнего Востока опта а долюероч-и.! прогнозов погоды Дальневосточного репюнального иау-шо-нсследоьагельского гидрометеорологического инегтшута (ДВНПГМИ). Изучена: циркуляционных особенностей над Дальневосточным регионом осуществлялось с иа'ющыо средн.чл месячных попей приземного давления нал северным но,-упчрием

i архивам ДВНИГМИ и кафедры метеорологии, климатологии и охраны атмосферы »льневссточного государственного университета (ДВГУ). Для решения прикладных дач для рыбопромысловой отрасли использованы Лаборатории промысловой какографии Тихоокеанского института рыбного хозяйства и океанографии ИНРО-центр).

Метод исследования -- сшюптико-статистическнй. При решении поставленных дач использовался комплекс известных статистических показателей. Уровень ачимости на всех этапах работы принимался равным а=95%, что япляется статочным для климатологического исследования и целей долгосрочного прогноза, работе исследованы синхронные и асинхронные связи мегклу характеристиками ЦА северного полушария, их долгопериодные колебания и изменчивость, проведен :ализ трендовых составляющих, рассмотрена корреляционная связь между !тенсивностьк> и координатами положения центров, а также связь между давлением координатами пар центров. Для каждого ЦДА рассчитаны градации норм, яренных аномалий и значительных аномалий давления, широты и долготы, ссмотрена их повторяемость и внутр!|Годовая изменчивость. Проанализировано ографическое распределение аномалий (в том числе, крупных и экстремальных) влення широты и долготы ОДА, предложен комплексный показатель состояния ЦА северного полушария, выявлены закономерности его межгодовой изменчивости показана связь с аномалиями термического режима на Дальнем Востоке.

Все расчеты, графики, рисунки выполнялись на персональном компьютере с пользованием специального программного обеспечения: Microsoft Word 97, icrosoit I:\cel 97, Statistika for Windows 4, Surfer 6, Corel Draw 9.0 и др.

Научная повнзна.

Впервые проведено комплексное синоптико-статистическое исследование характеристик постоянных и сезонных ЦДА северного полушария с выявлением синхронных и асинхронных связей между ними. Создан электронный каталог данных для ЦДА Аэнатско-Тихоокеанского региона по их среднемесячному к среднееезонному положению за период 1947-1994 гг.'

Выделены градации норм, умеренных и значительных аномалий интенсивности и координат' каждого ЦДА, что позволяет количественно судить о состоянии центров и использовать данные параметры п оперативной и научной практике.

Оценка трендовой составляющей давления воздуха за последние полвека для океанических антициклонов (северогихоокеанский и азорский) и кошттнеитальных

депрессий (азиатская " калифорнийская) показывает уменьшение итекенвноети для лета. Для океанических депрессий (алеутская н исландская) п конпшапальных максимумов (азиатский и североамериканский) имеет место увеличение ж интенсивности зимой.

» Временной ход давления и географических координат ЦДЛ характеризуется наличие« значительных межгодовых изменений н периодов повышения или понижения давления на фоне общей вековой тенденции. С конца 70-х-начапа 80-х годов для всех ЦДЛ в месяцы их наибольшей активности имеет место тенденция, резко обратная вековой, выражающаяся в заполнении алеутской и азиатской депрессий и ослаблении азиатского и ееверогнхооксанского максимумов, как фаза очередного нольема или понижения и волнообразном ходе давления.

« Исследование особенностей пространственно-временного распределения характеристик ЦДЛ северного полушария обнаруживает тенденцию смещения субтропических антициклонов ла север в последние 10-15 лет. Подобное смешение хорошо согласуется с тенденцией потепления, отмечаемой в умеренных широтах некоторыми авторамп.

« Разработан новый комплексный показатель - шц;:кс состояния ЦДЛ, который учитывает интенсивность и пололхнис центров, а так -ас эддиисомладьность их смещения. Показатель моясст служить как для мониторинга ¡сли.мата. так л для целен долгосрочных прогнозов.

* Пиявлсны центры, оказывающие преобладающее влияние на формирование отрицательных и положительных аномалий температуры станций Дальнего Масюка для различных сезонов. Предложена типизация состояния ПДА с «¡.¡делением 5 типов: один характеризуется как нормальный. остальные отражают аномальность состояния ЦДЛ..

Показана пнжкеноегь »сиолкхнаппя индгкеа состояния ПДА нримсишсльно к задачам гидрометсоролш пческого обеспечения рыбопромысловых районе» (па примере вылова сайры).

П:; АГчциту пминеэтея;

1. Оценка нросфансткснно-грспснного • распределения интенснвноста . к географическою положения постоянных и сезонных ЦДЛ северно'о полушария и их аномалии с анализом внутри!одозов и мккгодог.Ьй изменчивое! и,

2. Особенносш полувекового хода интенсивности н географического положения ЦДЛ ссг.гриого полушария я синхронней и асинхронной связи мгж»у их характеристиками.

3. Комплексная количественная оценка степени аномальности интенсивности и смешения ЦДЛ (индекс состояния ИДА).

4. Зависимость между состоянием ЦДЛ Азиатско-Тихоокеанскою региона и аномалиями термического режима с выявлением петров, оказывающих преобладающее влияние на формирование холодных и теплых сезонов нал Дальневосточным регионом.

5. Использование индекса состояния ЦДА ирпменителыю к задачам гидрометеорологического обеспечения рыбопромысловых районов (на примере пмлова сайры).

Прпкпггеская »етнюсп. работы. Впервые проведено сшюптико-сгкпнстичсское исследование харлктерпстнк постоянных и сезонных ИДА северного полушария с выявлением cinг\рочпых и асинхронных связей между ними, 'по представляет интерес в плане разработки долгосрочных нрогнозоп погоди. Выявлены особенное™ связи состояния центров и аномалий среднемесячной температуры воздуха на станциях Дальнего Востока, исследованы положение и шггепсивность ИДА в аномально холодные и аномально теплые сезоны на Дальнем Востоке, что помогает выявить механизм формирования теплых и холодных сезонов н может использоваться для пригития решении при долгосрочном планировании производственных операций.

Предложена комплексная количественная оценка степени аномальности шгтснашносш и смешения ЦЦА (индекс состоять! ЦДА), позволяющий уплывать аномальное состояние ИДА. Исследование зависимостей между- состоянием ЦДЛ Азиатско-Тихоокеанского региона и аномалиями погоды показало наличие значимой сшгхрошгой и асинхронной связи между сезонными индексами состояния 1.ЩЛ и аномалиями температуры воздуха на станциях Дальневосточного региона. Это позволяет использовать индекс состояния ЦДА как для мониторинга климата, так в качестве предиктора для долгосрочных upon юзов погоды.

Результаты исследования используются в отделе долгосрочных прогнозов и климата и отделе инженерной океанологии 'и экологическою проектирования ДВНИГМИ, а также в учебном процессе на мореходном факультете Дальневосточного государственного технического рыбохозяКственного университета.

Личный вклад автора. Создание электронного католога но характеристикам основных ЦДА северного полушария, разработка индекса состояния ЦДЛ (месячного и сезонного разрешения), а так же тапизация положений ЦДЛ, влияющих на погоду

Дальнего Востока. Все виды вычислений, анализ и обработка исходной информации, анализ пространственно-временной изменчивости характеристик ЦДЛ, разработка комплексного показателя состояния ЦДА выполнены автором самостоятельно.

Апробация работы. Основное направление исследований нашло отражение в 11 научных публикациях. Результаты отдельных разделов и выводы работы докладывались на традиционных конференциях преподавателей и студентов ДВГУ (1997, 1998 гг.); на XII Конференции молодых географов Сибири и Дальнего Востока (1997 г., Иркутск); на региональной естественнонаучной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (1997 г., Владивосток), на Дальневосточной региональной конференции молодых ученых "Проблемы экологии и рационального природопользования Дальнего Востока" (1998 г., Владивосток); на рабочем совещании "Global change studies in the Far East" (1999 г., Владивосток); на 8-м ежегодном совещании PICES (1999 г., Владиьосток); на Международном Форуме по проблемам науки, техники и образования (1999 г., Москва, II место в конкурсе молодых ученых); на конференции молодых ученых национальных гидро.метслужб стран СНГ (1999 г., Москва, почетная грамота за участие в конференции). На научных семинарах лаборатории Промысловой океанографии ТИНРО-центра, отдела инженерной океанологии и экологического проектирования, отдела долгосрочных прогнозов погоды и климата ДВНИГМИ, кафедры метеорологии, климатологии и охраны атмосферы ДВГУ (1999 г., Владивосток), отдела долгосрочных прогнозов погоды Гидрометцентра России (1999 г., Москва), лаборатории климатических основ биопродуктивпости и лаборатории морской экологии Всероссийского научно исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии (1999 г., Москва).

Структура и объем работы. Диссертация общим объемом 164 с. состоит и: введения, пят глав, выводов и списка литературы. В основной части работа состой m 129 страниц текста, 50 рисунков, !8 таблиц. Слисок литературы включает 15 наименование, в том числе 25 на иностранных языках.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введсгиги обосновывается актуальность проблемы. Указывается роль ЦДЛ как индикаторов возможных изменений циркуляционного режима, что определяет большой интерес к их изучению в последнее время. Кроме того, оценка текущею состояния и тенденции последующего развития ЦДЛ важна для принятия решений при долгосрочном планировании мероприятий различного характера - от производственной до социальной сферы.

Формулируются задачи исследования, которые необходимо, решить в соответствии с основной целые: синоптико-статистическая характеристика ЦДЛ северного полушария, особенности внутригодовой и межгодовой изменчивости их интенсивности и географического положения, а также связей между отдельными ЦДЛ в различные сезоны. Важным является выработка комплексного критерия, сочетающего показатели как давления в центре, так и его географические широту и долготу, что более удобно в практическом плане.

Во введении также приводятся краткое содержание каждой главы и апробация работы.

В первой главе дается обзор исследований, посвященных исследованию ЦДЛ, выполненных отечественными и зарубежными авторами.

О ЦДЛ стали говорить еще в конце XIX века, а с начала нашего века ЦДЛ являются объектами пристального внимания ученых. На международном совещании по мониторингу климата, который проходил в декабре 1983 г. и Женеве, ЦДЛ были отнесены к параметрам и объектам, нуждающимся в мониторинге.

Исследованию ЦДЛ северного полушария уделено достаточно большое, внимание. Всю литературу, посвященную им, можно разделить на несколько направлений. К первому - относятся исследования синоптических условий формирования и деятельности центров, связь их интенсивности 'с различными формами циркуляции. Ко второму - работа климатического плана, выделение районов дислокации. центров, исследование статистических характеристик параметров ЦДЛ, многолетней изменчивости, выделение периодоЕ. Для третьего направления характерны и^слсдонания, посвященные плчянига центров на погодные условия как северного полушария в целом, так и отдельных райэиов. и даже отдельных пунктов

to

Из всех ЦЦА северного полушария в России, пожалуй, наибольшее внимание уделяется зимнему азиатскому антициклону (сибирскому максимуму). Исследованию условии и причин формирования этого ueirrpa, его эволюции посвящены работы М.А. Петросянца, Н.М. Калмыковой, Ф.Г. Жиляева, П.Е. Лайдольфа, А.П. йенькова, и др. В ряде работ (B.C. Калачикова, Jl.il. Бордовская и A.II. Кускова) проанализированы синоптические ситуации, приводящие к возникновению и различным состояниям азиатского антициклона.

Значительное количество работ носвящено мноюлепшм изменениям характеристик ИДА (Р.В. Абрамов, A.A. Зверева и В.П. Ульянова, Л.В. Коровины, Р.И. Головин, И.В. Максимов, В.П. Карклнн, М.Х. Баидал, А.П. Неушкин и др.). Большой интерес представляет работа Е.Г. Анаеовон, где исследованы области рассеяния ценгров северного полушария и выявлено, 'по они имеют эллипсоидальную форму.

Исследование постоянных ИДА. северного полушарил проведено группой авторов (IO.II. Переведенцев и др.). Отмечены тенденции смещения и интенсивности ценгров. Предпринята попытка поиска корреляционных связей между характеристиками центров (давлением, широтой и долготой) и между парами центров. Так же в работе оценено влияние атлантических ЦЦА на погоду в локальном пункте (Казань).

Во многих работах исследователи связывают характеристики погоды с шпепеивпостыо и положением ЦЦА. Так, рассмотрено влияние атлантических и тихоокеанских ЦЦА на климатические характеристики над сушей (Т.В. Мартынова). В исследовании В.Ф. Марзазииовон отмечается, что, устойчивость метеорологических процессов во многом определяется состоянием ЦДА. Достаточно большое количество работ посвящено исследованиям влияния ЦЦА на погодные условия отдельных регионов (Б.П. Мультааовек'ий, Г .В. Свинухов, В. Д. Тарасепко и P.A. Ягудии, H.A. Дашко и С.М. Варламов и'др.). Во многих работах японских и китайских ученых отмечается связь сезона баи-у (мей-у) с деятельностью и состоянием ссьерописоокеннского антициклона (Murata Akihiko, Misumi R. и др.;.

Нссмофя на большое число исследований, посвященных ЦДА, работы, где даегел комплексная характеристика постоянных и сезонных ЦДЛ северною на1}шаркя, а основном, относятся к 60-80-м годам. В них. в основном, 'рчеемдгрн&акнея отдельные ирактеристпки ценгров с ограниченным набором

статистических характеристик, и не отражен период времени последних десягиле! когда на всем северном полушарии стали наиболее ярко проявляйся изменения климатической системы. В этой свя ш статистике-климатологическое иссчедоиапие ингенсиппости и гесмрафнческого положения ЦДЛ северного полушария .>; материале 1917-1994 гг., оценка их долгопериодной изменчивости, особенность взаимодействия н влияния па погодпотстнматичсскпе характеристики Да.чьпевосточного региона приобретет особую актуальность и практическую направленность с точки -(рения мониторинга климата и разработки долгосрочных прогнозов погоды.

Во второй главе изложены методика исследования, характеристика используемых материалов, обосночаниц длины ряда, анализ результатов статистической обработки характеристик ЦДЛ и их аномалий. Выявлены занпсимосш интенсивности ненгрон от их местоположения, исследованы синхронные п асинхронные связи между давлением и координатами для каждого ш восьми LUIA, а также связь между характеристиками всех чозможных пар петров.

Исходными материалами для исследования явились средние месячные значения давления, широты и долгой.! каталога параметров атмосферной циркуляции, под! отопленные Всероссийским научно-исследов.'иельским институтом гидрометеорологической информации - Мировым центром данных (ВПППГМИ-МЦД). которые были дополнены с 1985 г. по 1994 г. Для дополнения материалов привлекались архивы кафедры мс1еоролопш, климаюлопш и охраны атмосферы ДВГУ и ДВИПГМП, включая автоматизированный региональный программный комплекс "ДРЛЛПЯ", разработанный в отделе долгосрочных прогнозов погоды ДВИПГМП. Длина рядов, используемых в работе составила 48 лет (1947-1994 гг.).

В процессе исследования использованы также архивы средних месячных нолей атмосферного давления па уровне моря над северным полушарием, температур воздуха и осадков по станциям Восточной Сибнрн и Дальнего Востока отдела долгосрочных прогнозов погоды ДВИИГМИ и кафедры метеорологии, климатологии и охраны атмосферы ДВГУ. Для решения прикладных задач для рыбопромысловой отрасли использованы данные ПШРО-центра.

Дтя опенки изменчивости характеристик ЦДЛ выполнен стандартный статистический анализ параметров восьми постоянных и сезонных ИДЛ северного полушария (рис. П и нх ошибок. Рассчитанные относительные ошибки центральных

•юмешов период) И нгорого порядков не превышают 10 н 15 %. Получешшс .•таг.тетнчеекне опенки можно считать вполне надежными, а исследуемые ряды -епрекнгапшнымн.

■ ■ . • Л . »

> •• -

. . /-','-4-.:.-. • ...л;, ^ ■ . • „-' \ ' . ' • .. ' .

: - ■ V ;

Ч - «. -к •.. «..<., т т «. <Л ». о.'

Рис. 1. Местоположение ЦДЛ:

1- Сепсрошхоокеаиский ¿нпшихлон 2- Алеутская депрессии

3- Азиатский антициклон 4- Азиатская депрессия

5- Азорский антициклон б- Исландская депрессия

7 - Североамериканский а.глщкклои 8 - Калифорнийская депрессия

Сравнение изменчивости по ссзонам для характеристик ЦДЛ покачаю, чю для постоянных и1 пи циклонов отмечается аналогичность распределения нчменчиыхтмсак дтч дарения, так и /тя географических координат цетров. Для ексаничеиак декрет:. (алеутской п исландской) .зтмой и весной ход гаченчшюсш шшошчси. по доя лога'и осени поведение эшх ЦДЛ отличается друг от лрута. Это говорит о рахип..-! услоинЛ существования депрессий в эти сезоны.

Для климатологического исследования большой интерес г,реде1авлян' аномалии величин, которые относятся к числу важнейших климатически-, характеристик. Поэтому в работе была дана характеристика распределения аномалиГ. ПДА северного полушария. На первом этапе была проведена работа по выделении» норм и аномалий характеристик ПДА. Поскольку единые нормы и аномалии давления в центрах и их координат для всех ЦДЛ использовать нецелесообразно, то с учетом того, что распределение давления в центрах удовлетворительно аппроксимируется нормальным законом, а распределения координат положения центров близки к нормальному, и используя среднее и стандартное отклонение, было проведено выделение "норм", "умеренных" и "значительных аномалий". Для каждого центра и для каждого параметра получились спои градации.

Опираясь па Полученные градации, была проанализирована впутригедоная изменчивость норм и аномалий для давления, широты и долготы каждого ЦДЛ за весь исследуемый период. Для постоянных ЦДЛ (севсротихоокеапский и азорекий антициклоны, алеутская в исландская депрессии) устойчивость ншепенвногтн приходится на лето-осень. Для тихоокеанской пары можно отметить небольшое уменьшение числа случаев с нормой в сентябре, что связано с деятельностью тропических циклонов.

Для зимних сезонных антициклонов (азиатского и североамериканского) устойчивость интенсивности приходится на осень и весну. Внутригодовое распределение норм и аномалий континентальных депрессий (азиатской и калифорнийской) отличается друг от друга и имеет несколько максимумов п минимумов.

Внутригодовое распределение норм и аномалий широты и долины для субтропических антициклонов идентично, для остатьпих ЦДЛ отмечаются некоторые различия в годовом ходе этих величин.

Рассмотрены зависимости между интенсивностью ЦДЛ и их положением. Анализ распределения аномалий давления для калсдого ЦДЛ по широте и долготе показал, что при расположении центров постоянных океанических ЦДЛ непосредственно над океаном, отмечаются положительные аномалии давления. При смешении па сушу депрессии углубляются, для антицшеюнов интенсивность уменьшается. Для кошинентальпих антициклонов увеличение интенсивности отмечается при смешении петров в горные районы. Для летних депрессий особенностью являются малшрадиенгпые поля

аномалий давления, поскольку они интенсивны, в основном, в теплое время года и располагаются на материках. В результате исследования, были определены области локализации очагов отрицательных и положительных аномалий давления для ЦДЛ по климатическим сезонам, которые имеют прогностическое значение.

Псоде выявления зависимости интенсивности центров от их расположения, дальнейшим этапом работы стало исследование синхронных и асинхронных связей между давлением и координатами для каждого из восьми ЦДА, а также связь между интенсивностью всех возможных пар центров. Статистически значимые связи между интенсивностью и координатами ЦДА наиболее хорошо выражены для алеутской депрессии, азорского антициклона и калифорний депрессии в отдельные' сезоны. Имеет место статистически значимая связь между интенсивностью отдельных пар ЦДА.

Третья глава посвяшена исследованию многолетней изменчизости характеристик ЦДА и их аномалий.

На первом этапе, для выявления долгопериодных тенденций был проведен трендовый анализ сезонных значений давления, широты и долготы ьсех восьми ЦДА северного полушария. За последние полвека для океанических антициклонов (северотихоокеанского и азорского) и для летних шгпшентальных депрессий (азиатской и калифорнийской) отмечается уменьшение их интенсивности для лета, т.е. в период их наибольшей активности. Для океанических депрессий (алеутской и исландской) и континентальных антициклонов (азиатского и североамериканского) имеет место увеличение их интенсивности в период наибольшей актианости, т.е. зимой. Все исследуемые ЦДА северного полушария имеют тенденцию смещения ив север, за исключением зимнего азиатского максимума, для которого в месяцы наибольшей активности, наоборот, хграктерна тенденция смешения к югу.

При рассмотрении временного хода аномалий . характеристик ЦДА подтвердились отмеченные выше особенности. Можно выделить, несколько периодов с различной тенденцией их изменений. Первый период длился до начала 70-х годов, второй - непосредственно 70-е, и третий - с начала 80-х годов, о го, по-видимому, связано с перестройкой циркуляции северного полушария и началом новой циркуляционной эпохи, которая и приходится на 70-е г ода. Однако, однозначной реакции центров на подобные изменения проследить нг удамся. Для одних центров реакция ярчч проявилась в изменения интенсивности (как например, для азиатского

антициклона), для других в - изменении местоположения (исландская депрессия). Для северотихоокеанского антициклона н алеутской депрессии заметные изменения отмечаются как в ходе давления в центре, так и в географическом положении.

Подобные изменения характеристик ЦДЛ не могут не сказаться на состоянии климатической системы. Возможно, потепление умеренных шнрот, широко обсуждаемое в последнее время, и выраженное не только в положительных трендах температуры воздуха, но и в повышении температуры поверхности океана, уменьшении ледовитости дальневосточных морей, связано именно с изменениями, происходящими в атмосфере, и в частности, со смещением субтропических антициклонов в северном направлении.

По мнишго некоторых авторов, основными причинами такого смещения возможно являются космико-геофизические факторы, такие как, деятельность солнца и количество солнечной энергии, поступаемой на Землю, изменение орбиты Земли и др.. а так же существенный вклад вносят автоколебания климатической системы. Конечно, определенную роль играет и так называемый, "парниковый эффект", вызванный деятельностью человеха, но, исследования, проведенные, например, Ю.П. Казанцевым (1993 г.), А.Н. Смирновым (1998 г.) и др., показывают, что роль этого фактора не является доминирующе!) в происходящих климатических изменениях.

Как отмечается в работе В.В. Клименко (1994 г.), 15-летний мониторинг солнечной постоянной позволил установить непосредственное влияние теплового потока Солнца на климат Земли. По данным В.Ф. Чистякова (1999 г.), на середину 80-х приходитея уменьшение солнечной постоянной, на 90-е гг. - рост, причем, для последнего периода характерно увеличение широтных значений солнечных пятен. По. прогнозам, уменьшение солнечной активности следует ожидать в 20-х годах следующего столетия.

Предварительная оценка межгодовой изменчивости аномалий'характеристик ЦДЛ показывает, что пик смещения субтропических антициклонов в северном направлении прнцется на конец 90-х гг. и затем, ожидается смещение центров в обратном направлении, что, несомненно, скажется на температурном режиме умеренных шнрот северного полупкрия.

Как уже отмечалось, состояние ЦДА может описываться тремя параметрами (давлением в центре, широтой и долготой). На практике трудно работать с таким количеством характеристик, и, как показало исследование пх многолетней

изменчивости, для каждого пестра реакция на изменения климатической системы проявляется не для всех характеристик. Поэтому целесообразно было бы соединить в одном индексе н шггенсивность и местоположение центра. В результате бил разработан комплексный показатель - индекс состояния ЦДЛ, который включает в себя отклонение давления от среднего многолетнего и удаление центра от среднею многолетнего положения. Формула для расчета индекса состояния некгра выглядит следующим образом:

5 = (Р - Р )* '/(</- К,,

где Г,<р,Л ~ среднее многолетнее давление, широта и долгота цсшра, К/.: - коэффициент эллинсоидэлыюсш (рис. 2):

!

-Л'1

соз ¿г

где Ых- Нр - полуоси эллипса, принимаемые как значения норм широты и долготы для каждого центра, а - геометрически!': угол положения центра в декартовой система координат, если принять, что центру системы соответствует среднее многолетнее

положение (рис. 2).

Проведенные исследования с двумя вариантами расчета индекса показали улучшение зависимостей между аномалиями температуры воздуха и индексом, учитывающим эллнпсондалыюсть смещения

центров. При значениях давления в центре меньше нормы индекс будет отрицательным. Значения, близкие к нулю, свидетельствуют о стабильности центра. Поскольку разница между средним многолетним и фактическим давлением в среднем составляет 5 гПа, то наибольший

V.

ЦД»

ни - 7Г /

N. / ^^ ч

/ / / \

<р,и,„ /

мям~ плетне* N1 *

иг»

Рис. 2. Схема параметров к коэффициенту эллннсоцаальнэсти

ьклзд в величину индекса вносит удаленность центра от среднего многолетнею

положения. Полученный индекс хорошо онпсыпаег именно аномальное состояние ЦДЛ. Сравнение индексов по сезонам и для отдельных петров в полной мере соответствует полученной ранее картине межгодового и внутри годового распределения аномалий.

Многолетняя изменчивость как характеристик ПДА, так и индекса состояния имеет волновой характер. Для выявления и оценки возможных периодических составляющих был проведен спектральный анализ. Использовался простой анализ Фурье. Доверительные интервалы спектров определялись при заданном уровне значимости 95%. С| лажнванве спектра производилось с помощью фильтра Парзена.

Сравнение выделенных периодов для значений давления, широты, долготы и индекса показали наличие одинаковых периодичноетей для этих параметров. Поскольку для исследования влияния ЦДЛ на аномалии погоды удобнее пользоваться предложенным индексом состояния, в работе рассмотрены периоды именно этого параметра. Для всех ЦДЛ выделяется кианиту хлетний цикл. Дтя северотихоокеанского и азорского антициклонов отмечены циклы 6-8 лег. Четырех и пятилетние циклы отмечаются для ИДА восточного полушария (северотихоокеанский ашициклон, алеутская депрессия, азиатский антициклон, азиатская депрессия) в зимне-весеннем сезоне. Также для большинства ЦДЛ можно выделить периоды 10-12 лет.

Па основании выделенных циклических колебаний для целей климатологического прогноза в работе были рассчитаны двумерные повторяемости для трех градаций индекса состояния ЦДЛ (норма, .меньше нормы и больше нормы) и проанализированы условные повторяемости для пяти временных сдвигов: 1, 3, 5 и " лег. Рассмотренные выше двумерные и условные повторяемости позволили выявить некоторые особенности поведения индекса состояния ЦДЛ северного полушария дчя отдельных сезонов при различных исходных состояниях каждого центра, хотя, конечно достоверность для циклов 5 и 8 лег недостаточно высока. Как показывает анализ, наиболее информативным являются'экстремальные значения индекса.

Для выявления зависимостей между явлением Эль-Нкньо/Южное колебание (01ПОК) и состоянием IЩА в работе были рассмотрены корреляционные связи между различными индексами ЭШ01С (данные любезно предоставлены 0.0. Трусенковон. Тихоокеанский оке.'.нологическнй институт Дальневосточного Отделения Госсийской Акдлемии Паук) и средними месячными значениями индекса аномального состояния

ЦДЛ. П качестве индексов ЭШОК использовались: SOI (Southern Oscillation Index -разница давления между о. Таити и п. Дарвин) и индекс Nifio3 - аномалии температуры поверхности океана врепюне 5° с. ш. - 50° ю. ш., У0°-150° з. д.

Наиболее хорошая зависимость отмечается с индексами, характеризующими аномалии температуры поверхности океана (Nino3). С индексами, основанными на разнице давления (SOI) связь более слабая. Для ЦДЛ Азиатско-Тихоокеанского региона отклик на явление ЭШОК. выражен гораздо ярче, чем для оста.иных ЦДЛ северного'полушария. Для континентальных ЦДЛ (азиатский антициклон и азиатская депрессия) знак связи положи тельный, что говорит об усилении антициклона и ослаблении депрессии в годы ЭШОК. Для океанической пары связь обратная, что свидетельствует об углублении депрессии и ослабление ееверотихоокеапскш о антициклона б годы ЭШОК. Из четырех исследуемых ОДА наилучший отклик на собьпие ЭШОК характерен для алеутской депрессии, что согласуется с данными некоторых исследователей.

Таким образом, получено еще одно подтверждение отклика атмосферной циркуляции северного полушария на явление ЭНЮК, который проявляется в активизации ПДА умеренных широт северной части Тихого океана, активных зимой и, как следствие, сказывается на климатическом режиме районов, прилегающих к згой области.

В четвертой главе рассмотрены зависимости между индексом состояния ЦДЛ и аномалиями температуры воздуха Дальневосточного региона. Рабочая гипотеза о связи характеристик погоды и климата с состоянием ЦДЛ рассмафнвалась рядом авторов. Она нашла свое подтверждение в выявлении зависимостей между аномалиями погоды и состоянием и положением ЦДЛ (Б.П. Мультановский, Г.В. Свпнухов и др.). Одной из задач настоящей работы явилось исследование связи индекса аномального состояния ЦДЛ ir аномалий средней месячной температуры воздуха и месячных сумм осадков на 27 станций Дальневосточною региона. Корреляционный анализ между гидрометеорологическим параметра,ми и индексом состояния ЦДА показал, чго зависимость аномалий температуры воздуха от состояния ЦДЛ отмечается в некоторых случаях практически для всего Дальневосточного региона, а в других - для отдельных районов (коэффициенты корреляции порядка ¡И = (0.4-0.7J)

Анализ спязи между состоянием ЦДЛ к месячным количеством осадков показал наличие слабой зависимости между этими параметрами. По всей видимости, иоле температуры хорошо согласуется с приземным полем давления, а вот для интерпретации поля осадков, видимо, лучше использовать высотные поля.

Отметив общий характер связи лгежду состоянием ЦЦА и аномалиями температуры для станций Дальневосточного региона, целесообразно проследить, влияние каких ИДА доминирует в тот или иной сезон. Для выделения аномальных по температуре лет были рассчитаны аномалии средней месячной температуры для станций Дальнего Востока но синоптическим сезонам для второго естественного синоптического района, которые разделены по градациям, согласно Наставлению службы прогнозов. Затем анализировались случаи совпадения индекса больше нормы и 'аномалий температуры больше нормы. Норма для индекса состояния ИДА рассчитывалась путем подстановки в формулу для расчета индекса норм давления и координат.

Результаты проведенного исследования показали, что п разные сезоны для одних станций отмечается преобладающее влияние только одного ЦЦА, для других станций - нескольких центров, практически в равной степени. Для первой половины зимы на температурный режим большинства станций Дальнего Востока оказывает дея1елыюсгь алеутской депрессии. Отрицательные аномалии температуры во вторую половину зимы для большинства станций связаны с ослаблением деятельности северотихоокеанского антициклона. В весенний сезон влияние северотихоокеанского антициклона н азиатской депрессии па формирование отрицательных аномалий 1емнера1у'ры воздуха пракшчсски не сказывается. Основной вклад вносят алеутская депрессия и азиатский антициклон, причем, иногда отмечается вклад только одного из них, а чаще - и того и другого поровну. Большинство положительных аномалии весной связано с деятельностью алеутской депрессии. К лету аномалии температур!.! воздуха формируются нее реже, и большинство отрицательных аномалии связано с ,тея1елыюси,ю азиатской депрессии. I! начале осени для мнощх станций региона отрицаю.1ьные аномалии температуры воздуха связаны с углублением азиатской депрессии. Для положительных аномалий температуры во »духа характерно совпадение с положительными индексами состояния азиатского антициклона и азиатской депрессии. Г} предзимье активизируется алеутская депрессия, и для

большинства станций района отрицательные аномалии температуры воздуха связаны именно с ее деятельностью.

На основе выявленной связи между положением и интенсивностью ЦДЛ и аномалиями температуры на станциях Дальнего Востока, были сделаны попытки отыскания закономерностей в положении и интенсивности центров в аномально холодные и аномально теплые сезоны. Выделено 5 типов местоположения ЦЦА: норма, восточное, северное, западное и южное. Затем определялась аномальность удаления цешра от среднего многолетнего положения. Учитывая, что смещение ЦДЛ носит эллипсоидальный характер для каждого центра был выделен ' эллипс нормального положения. С использованием уравнения эллипса определялись "нормальность" либо "аномальность" удаления точки с координатами (А., <р) от среднего многолегнего (табл. 1, рис. 3).

Таблица 1

Типы положения центров действия атмосферы

№ сектора Название Диапазон сектора

0 Норма -

1 Восточный 45°<х£ 135

2 Северный 315 <х£360 и 0 <х£45°

3 Западный 225° <х<;315°

4 Южный 135°<хй225

Рис.3. Схема типизации местоположения ЦДЛ

В результате был создан каталог местоположения четырех ЦДЛ, влияющих на погоду Дальневосточного региона, за период с 1949 по 1990 гг. для сезонов второго естественного синоптического района. Местоположение центров характеризуется одним числом, по которому хорошо видно, был ли центр около среднего многолетнего положения или имело место аномальное его смещение. Дополнительно к тину положения знаком "+", "-" и "0" добавлялась информация о знаке аномалии интенсивности центра ("0" соответствует норме).

Исследование положения ЦДЛ за сезон перед аномальными в температурном отношении показало, что и аномальные но температуре воздуха сезоны положение ЦДЛ может быть аномально, но встречаются ситуации, когда аномальное смещение отмечается лить для одного центра. Более того, в ряде случаев осе цешры находились в нормальном положении, но при аномальной интенсивности. Наиболее часто перед аномальными по температуре воздуха сезонами центры находятся и положении "норма". Сложность выявления закономерностей обусловлена, в том числе, и многообразием взаиморасположения центров. За весь исследуемый период одинаковое сочетание расположения центров отмечалось всего лишь п двух случаях.

При анализе полей приземного давления можно отмстить, что для процессов холодного полугодия п аномально теплые сезоны и за сезон перед ними, отечаекя взаимодействие, трех ИДА ■ сепсротихооксанского антициклона, алеутской депрессии

и азиатского антициклона, тогда как для аномально холодных лет отмечается ослабление деятельности северотнхоокеанского антициклона, он становится "отрезанным" от дальневосточного побережья. Для процессов теплого полугодия в аномально холодные сезоны и за сезон перед ними отмечается усиление интенсивности азиатского антициклона, тогда как на картах приземного давления для аномально теплых лет он выражен очень слабо.

В целом, наиболее характерным является следующее: все случаи смешения северотнхоокеанского антициклона в северном направлении в предзимье совпадают с аномально холодным следующим сезоном (первая половина зимы), что происходит, но всей видимости, за счет увеличения термических контрастов. Перед аномально холодными первой половиной зимы и предзимьем для северотнхоокеанского антициклона большая доля приходится как на западное, так и на восточное смещение. Алеутская депрессия перед аномально теплой второй половиной зимы характеризуется ослаблением интенсивности, п положением возле среднего многолетнего. Азиатский антициклон обычно перед аномальными по температуре сезонами находится в положении норма. Для азиатской депрессии характерна нестабильность положения перед аномальными по температуре сезонами.

В пятой главе рассмотрена возможность практического использования параметров ЦДЛ для рыбопромысловой отрасли: исследуется связь между индексом состояния ЦДЛ Азиатско-Тихоокеанского региона и промысловыми характеристиками и состоянием рыбных запасов (на примере сайры).

Одной из характеристик состояния среды обитания промысловых рыб является температура воды. Температура поверхности океана является информативным фактором как для определения сроков начала и окончания промысла сайры, так и для отражения распределения сайры и величины вылова (Т.А. Шатилина, В.П. Ппвлычсп И др.).

Выявлена взаимосвязь между условиями среды обитания сайры в районе Южно-Курильских островов (основной район промысла сайры) и состоянием ЦДА, которое проявляется в свою очередь через аномалии температуры поверхности океана. Существует синхронная и асинхронная зависимость между состоянием ЦДА и аномалиями температуры поверхности океана в районах нереста и нагупа сайры. Из четырех рассмотренных ЦДА Азиатско-Тихоокеанского региона наиболее

значительное плшпше окаэмпиет азиатская депрессия и сеиерогихооксачек;., am шшклон.

Дальнейшим этапом в работе било псследспанпе связи между параметрами 11ДЛ и некоторыми промысловыми характеристиками сайры. 13 качество промысловых характеристик использовались: годовой вылов сайры (1959-1990 ¡т.), вылов на од пи судосуткп. вылов на один подъем ловушки (1969-1994 гг.), сроки начала и окончания промысла (¡959-1933 гг.). Данные по пилону сайры любезно прсдосчавлены Т.Л. Шатнлнной и D.H. Филатов],im (ТШ1РО-ueirip) Для исследования зависимости мел;ду состоянием ЦДЛ и состоянием сайры исподьзовхтпсь данные повторяемости сайры различных размеров в уловах за шош>-декабрь 1955-1994 гг. (данные любезно предоставлены D.O. Филатовым, ТИШ'О-цепгр). Рассматривалась акватория, ограниченная квадратом: 42е - 47е с. Pi. - 145е -150' в. д.

Выполненное исследование позволило выявить некоторые закономерности нлнчнпя ЦДЛ на динамику вылова п состояние сайры. Наибольшее влияние оказывают ЦДЛ. активные в лешее время - ссверотихоокеанекнй антициклон, азиатская депрессия, отмечается связь состояния этих центров со всеми исследуемт тми хапактсриетикачи вылепа и состояния сайры. Подобные зависимости iricior место и для ойтадышч ЦДЛ. - алеутской депрессии и азиатского аипншкяотп, но у:ке с отдельными характеристиками яылопа и состоит« сайры. Тякнг запономерносгл, на наш взгляд. открывают возможности привлечения информации о центрах деистпн'л атмосферы для прогноза промысла сайры.

В пыводлх сформулированы основные результаты поведенного исслсдогаиия. 13 результате проведенного климатологического нсследпвзння восьми основных ЦДЛ северного полу шлрня за текуитн полувековой период:

1. 1 кследоманы статистические характеристики и дана срапшггельнап оценка интенсивности н гесфафического полол,-сипл посто'ишых и сезонных ЦДЛ северного полушария, рассмотрены зависимости псжцу тггепсппюсгш ь положением 1ЭДЛ.

2. Выделены и опенены данопериолныетенденции многолетней изменчивости как

самих характеристик ЦДЛ. так и их аномалии.

3. Предложены количественные оценки изменчивости шггенсисностн и положения пентрои, л.о дает возможность более широкого примет ichiw денных о ЦДЛ в оперативной практн'"с.

4. Предложен комплексный показатель - индекс состояния ЦДЛ, который учитывает интенсивность и положение ЦДЛ, он может использоваться не только для научно-исследовательских . целей, но и применительно к гидрометеорологическому обеспечению отраслей экономики.

5. Разработана типизация положения ЦДЛ Азиатско-Тихоокеанского региона, рассмотрены' зависимости температурного режима Дальневосточного региона и характеристик ЦДЛ (работа выполнена для синоптических' сезонов второго естественного синоптического района).

6. Выявлены особенности шпшния ЦДЛ на погодио-климатические особенности Дальнею Востока применительно к гидрометеорологическому обеспечению отраслей экономики, в том числе, проведению промысловых операций на морских акваториях (на примере сайры).

По материалам диссертации опубликованы работы:

1. Временная изменчивость аномалий интенсивности и географического положения центров действия атмосферы северного полушария за полувековой период // Тезисы конференции молодых ученых национальных гидрометслужб стран СНГ-6-8декабря, 1999.-М.: Изд-ио ВНИГМИ-МЦД, 1999-С.4-5.

2. Долговременные составляющие интенсивности и географического положения центров действия атмосферы Азиатско-Тихоокеанского региона // Тезисы научной конференции студентов и аспирантов - апрель, 1998. - Владивосток: Изд-воДВГУ.-С. 102-103.

3. Комплексный показатель состояния центров действия атмосферы II Материалы международной научной конференции "Исследования молодых ученых -рыбной отрасли XXI века", 1-2 декабря, 1999. - Владивосток: Изд-во Дальневосточного государственного технического рыбохозяйст ненного университета, 1999 - С. 3-4.

4. Корреляционный анализ центров действия атмосферы Азиатско-Тихоокеанского 'региона // Тезисы Региональной естественнонаучной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых - 3-5-декабря, 1997. -Владивосток: Изд-во ДВГУ, 1997 - С. 118.

5. Многолетняя изменчивость аномалий давления, широты и долготы центров действия атмосферы Азиатско-Тихоокеанского , региона // Гидрометеорологические процессы на шельфе: Оценка воздействия на

морскую среду - Тематический выпуск ДВНИГМИ: Владивосток, ичд-ж> "Дальнаука", 1999. -Вып. 2.-С. 10-16.

6. Многолетняя изменчивость географического положения нейтрон действия атмосферы северного полушария И Тезисы Дальневосточной региональной конференции молодых ученых "Проблемы экологии и рационального природопользования Дальнего Востока" - 17-1S ноября, 1998. - Владивосток: Изд-во ВГУЭС, 1998-С. 131-133.

7. Особенности полувековых изменений интенсивности и географического положения центров действия атмосферы северного полушария ,'/ Деп. в ВППГМИ-МЦД, 1999 - № 12!2-гм99. - !4 с.

8. Пространственно-временная изменчивость центров действия атмосферы северного полушария // Труды Международного Форума по проблемам пауки, техники и образования - 6-10 декабря, 1999. - М.: Академия паут, о Земле, 1999. - с. 85-86.

9. Центры действия атмосферы северного полушария // Тезисы XII конференции молодых географов-Сибири и Дальнего Востока - 15-17 мая, ¡997. - Иркутск: Институт географии СО РАН, 1997 - С. 41-42.

10. Multiycar variability of pressure, latitude and longitude anomalies of atmospheiie action ccr.tcrg the Asian-Pacific region // Abstracts of workshop "Global change studies in the Fat East" September 7-9, 1999. - Vladivostok: 1MB FEP RAS, 1999 -P. 45 (англ.).

11. Peculiar s'cmi-cemennial variability of intensity and geographic position anomalies of atmospheric action cer.tcvs in the Asir-n P?cific rejicn // Abso-act of PICES 8 Annual . Meeting October 3-17, 1999. - Vladivostok, 1999. - P. 5-6 (англ.).