Глобальная атмосферная осцилляция в тропосфере и нижней стратосфере

от

И.В. Серых, Д.М. Сонечкин, В.И. Бышев, В.Г. Нейман, Ю.А. Романов

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, г. Москва, Нахимовский проспект, 36

E-mails: iserykh@ocean.ru, dsonech@yandex.ru, byshev.v@mail.ru, vneiman2007@yandex.ru,
romanov@ocean.ru

DOI: 10.33075/2220-5861-2018-3-70-77

УДК 551.465

Реферат:

   В работе исследуется трёхмерная структура аномалий геопотенциала в тропосфере и нижней стратосфере, возникающих при Глобальной Атмосферной Осцилляции (ГАО), ранее обнаруженной в приземных полях температуры и давления.

   Статистически значимые различия между противоположными фазами ГАО в поле температуры на уровне 1000 гПа оказываются весьма похожими на те, что ранее были выявлены в поле приземной температуры. Область наибольших по модулю разностей температуры (от 1°С и до более чем 2°С) выявляется на востоке и в центре приэкваториальной зоны Тихого океана, т.е. в каноническом районе Эль-Ниньо. Аномалии геопотенциала на уровне 1000 гПа образуют Х-образную структуру, ветви которой распространяются на умеренные и высокие широты Тихого и Атлантического океанов и замыкаются над Евразией и югом Индийского океана. При этом они охватывают обширную область над акваториями тропиков Индийского и Атлантического океанов, а также Африкой, архипелагом Индонезии, Австралией и прилегающей акваторией Тихого океана в пределах ±30° широты.

   Для уровня 800 гПа пространственная структура поля средней разности геопотенциала остается, в целом, похожей на характерную для уровня 1000 гПа. Однако центр Х-образной структуры на этом уровне уже начинает разрушаться. С другой стороны, несколько увеличиваются значения разности геопотенциала и соответствующие им значения вероятностей на востоке Индийского океана и в регионе Индонезии. Очаги разностей также несколько усиливаются в приэкваториальной Атлантике, на севере Канады и на юго-востоке Тихого океана.

   На уровне 500 гПа глобальная структура среднего поля разности становится почти зональной. Во всем тропическом поясе средняя разность геопотенциала превосходит 10 геопотенциальных метров, а значения её вероятностей превосходят 99%. Вне тропического пояса на севере и юге Тихого океана обнаруживаются очаги очень больших разностей геопотенциала (до 30 м по модулю) с высоким уровнем статистической значимости (более 99%). Ветви Х-образной структуры, вытянутые на север и юг Атлантики, также видны, но уже не являются целиком статистически значимыми. Зато очаги положительных средних разностей, соответствующие антициклонам на крайнем юге Тихого океана, на Аляске и в Канаде, стали еще более мощными и статистически значимыми. Таким образом, сказывается уменьшение влияния расположения океанов и континентов на пространственную структуру ГАО. Мы полагаем, что на этих высотах атмосферный полюсный прилив, вызываемый чандлеровским колебанием полюсов Земли и лунно-солнечной нутацией, почти беспрепятственно огибает Землю, испытывая лишь небольшое топографическое воздействие от континентов.

   Зональная структура поля средней разности геопотенциала для уровня 100 гПа выражена еще более резко, чем для уровня 500 гПа. В тропическом поясе разности геопотенциала превосходят 30 м. Усилились по модулю и все прочие очаги значительных разностей геопотенциала. Однако, в связи с гораздо большей изменчивостью самого поля геопотенциала для уровня 100 гПа по сравнению с полем для уровня 500 гПа, значения соответствующих вероятностей несколько уменьшились, хотя довольно высокая статистическая значимость некоторых очагов наибольших значений разности геопотенциала в высоких широтах сохранилась.

   Таким образом, установлено, что свойственная ГАО структура аномалий геопотенциала захватывает всю тропосферу и нижнюю стратосферу (до 30 гПа). Отметим, что с высотой она приобретает все более зональный характер. При этом выявленная высокая статистическая значимость этих аномалий может служить формальным свидетельством их реальности.

Ключевые слова: Эль-Ниньо – Южное колебание, Глобальная Атмосферная Осцилляция, геопотенциальные высоты, свободная атмосфера.

Полный текст в формате PDF

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Ropelewski C.F., Halpert M.S. Precipitation Patterns Associated with the High Index Phase of the Southern Oscillation // J. Climate. 1989. V. 2. P. 268–284.
  2. Glantz M.H., Katz R.W., Nicholls N. Teleconnections Linking Worldwide Climate Anomalies, 535 pp., Cambridge Univ. Press, New York, 1991.
  3. Воскресенская Е.Н., Михайлова Н.В. Классификация событий Эль-Ниньо и погодно-климатические аномалии в Черноморском регионе // Доп. НАН України. 2010. № 3. С. 124–130.
  4. Коваленко О.Ю., Воскресенская Е.Н. Экстремальные температурные аномалии в Черноморском регионе, обусловленные событиями Эль-Ниньо и Ла-Нинья // Системы контроля окружающей среды. 2017. Вып. 9 (29). С. 89–94.
  5. Марчукова О.В., Воскресенская Е.Н., Лубков А.С. Проявление разных типов Ла-Нинья в Черноморском регионе // Системы контроля окружающей среды. 2017. Вып. 8 (28). С. 79–85.
  6. Trenberth K.E., Caron J.M. The Southern Oscillation revisited: sea level pressures, surface temperatures, and precipitation // J. Climate. 2000. V. 13. P. 4358–4365.
  7. Эль-Ниньо как следствие глобальной осцилляции в динамике климатической системы Земли / В.И. Бышев, В.Г. Нейман, Ю.А. Романов [и др.] // Доклады Академии наук. 2012. Т. 446. № 1. С. 89–94.
  8. О влиянии событий Эль-Ниньо на климатические характеристики Индоокеанского региона / В.И. Бышев, В.Г. Нейман, Ю.А. Романов [и др.] // Океанология. 2012. Т. 52. № 2. С. 165–175.
  9. О статистической значимости и климатической роли Глобальной атмосферной осцилляции / В.И. Бышев, В.Г. Нейман, Ю.А. Романов [и др.] // Океанология. 2016. Т. 56. № 2. С. 179–185.
  10. Sugihara G., May R., Ye H. Detecting causality in complex systems // Science. 2012. V. 338. P. 496–500.
  11. Compo G.P., Whitaker J.S., Sardeshmukh P.D. The Twentieth Century Reanalysis Project // Quarterly J. Roy. Meteorol. Soc. 2011. V. 137. P. 1–28.
  12. Stickler A., Brönnimann S., Valente M.A. ERA-CLIM: Historical Surface and Upper-Air Data for Future Reanalyses // Bull. Amer. Meteor. Soc. 2014. V. 95. No. 9. P. 1419–1430.
  13. Kalnay E., Kanamitsu M., Kistler R. The NCEP / NCAR 40-year reanalysis project // Bull. Amer. Meteor. Soc. 1996. V. 77. P. 437–471.
  14. Brands S. Which ENSO teleconnections are robust to internal atmospheric variability // Geophys. Res. Lett. 2017. V. 44. Issue 3. P. 1483–1493.
  15. Серых И.В., Сонечкин Д.М. О влиянии полюсного прилива на Эль-Ниньо // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 2. С. 44–52.
  16. Серых И.В., Сонечкин Д.М. О проявлениях движений полюсов Земли в ритмах Эль-Ниньо – Южного колебания // Доклады Академии наук. 2017. Т. 472. № 6. С. 716–719.
  17. Серых И.В., Сонечкин Д.М. Хаос и порядок в атмосферной динамике. Часть 2. Междугодовые ритмы Эль-Ниньо – Южного колебания // Известия высших учебных заведений. Прикладная нелинейная динамика. 2017. Т. 25. № 5. С. 5–25.

Loading