Модификация Эль-Ниньо в условиях меняющегося климата : мониторинг, причины, удаленный отклик

• Автор: Гущина, Дарья Юрьевна
• Шифр специальности: 25.00.30
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 433 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
Глава 1. Эль-Ниньо - Южное колебание и внутрисезонная тропическая изменчивость: мониторинг и механизмы формирования

1.1. Аномалии климата в тропиках Тихого океана,

явление Эль-Ниньо - Южное колебание (ЭНЮК)

1.2. Два типа Эль-Ниньо: каноническое и Модоки

1.3. Внутрисезонная тропическая изменчивость

1.4. Взаимодействие между ВТИ и ЭНЮК

Глава 2. Материалы и методы исследования динамики

явления Эль-Ниньо - Южное колебание, его взаимодействия

С ВНУТРИСЕЗОННОЙ ТРОПИЧЕСКОЙ ИЗМЕНЧИВОСТЬЮ
И УДАЛЕННОГО ОТКЛИКА В ТРОПИЧЕСКИХ И УМЕРЕННЫХ ШИРОТАХ
2.1. Данные
2.2. Интегральный индекс циркуляции как средство описания крупномасштабных особенностей циркуляции атмосферы
2.3. Объединенная модель тропического океана-атмосферы промежуточной степени сложности LODCA-QTCM
2.4. Метод выделения компонент
ВНУТРИСЕЗОННОЙ тропической изменчивости
2.5. Методы выделения двух типов Эль-Ниньо
2.6. Метод анализа вертикальной циркуляции в тропиках
2.7. Краткое описание моделей общей циркуляции атмосферы и океана, используемых в работе
Содержание

Глава 3. Взаимосвязи между колебаниями Маддена-Джулиана,
ЭКВАТОРИАЛЬНЫМИ ВОЛНАМИ КЕЛЬВИНА И РОССБИ
И ЭНЮК ПО ДАННЫМ НАБЛЮДЕНИЙ И МОДЕЛИРОВАНИЯ
3.1. Характеристики внутрисезонной тропической изменчивости
3.2. Сезонное взаимодействие между ВТИ и ЭНЮК
Глава 4. Эволюция, изменчивость и механизмы формирования
двух типов Эль-Ниньо
4.1. Аномалии в системе океан-атмосфера
в период Канонического Эль-Ниньо и Эль-Ниньо Модоки
4.2. Роль возмущений внутрисезонного масштаба
в формировании двух типов Эль-Ниньо
Глава 5. Эль-Ниньо в условиях потепления климата
5.1. Изменение повторяемости двух типов Эль-Ниньо
в условиях меняющегося климата
5.2. Характеристики двух типов Эль-Ниньо
в условиях глобального потепления (сценарий А2)
5.3. Оценка изменения вклада компонент ВТИ
в механизм формирования Эль-Ниньо при потеплении климата
Глава 6. Дальние связи явления Эль-Ниньо - Южное колебание
6.1. Вклад удаленного воздействия Эль-Ниньо
и локального взаимодействия океана-атмосферы
в формирование аномалий метеополей в тропиках
6.2. Региональные проявления удаленного воздействия
Эль-Ниньо в тропиках
6.3. Отклик глобальной циркуляции на два типа Эль-Ниньо
Заключение
Список литературы
Содержание

ВВЕДЕНИЕ Актуальность работы
Эль-Ниньо - Южное колебание (ЭНЮК) является наиболее ярким примером короткопериодной изменчивости климата (на межгодовых масштабах). Его социально-экономические последствия беспрецедентны (засухи, наводнения, сокращение рыбных уловов, потери урожая, увеличение числа тропических циклонов, гибель кораллов). Изучение механизмов этого природного феномена является ключом к пониманию и прогнозированию экстремальных погодных явлений, а также расширяет возможности приспособления общества к климатическим флуктуациям.
Задача прогноза столь масштабного феномена сопряжена с серьезными трудностями [The TOGA Decade, 1998]. Одной из главных проблем является нерегулярность его возникновения и изменение характеристик (амплитуды, частоты) от события к событию.
На настоящий момент существует два подхода для объяснения изменчивости явления Эль-Ниньо. В рамках первого подхода изменчивость ЭНЮК рассматривается как следствие крупномасштабных низкочастотных процессов протекающих как в океане, так и в атмосфере, таких как изменение характеристик теплосодержания океана, термохалинная циркуляция, а также постепенное изменение структуры общей циркуляции атмосферы. Изменения этих характеристик на масштабах десятилетий способны вызывать изменение среднего состояния системы океан-атмосфера, которое может благоприятствовать возникновению Эль-Ниньо или наоборот [Dewitte and Gushchina, 2010]. Однако учет только долгопериодной изменчивости не всегда позволяет объяснить формирование в тропиках условий, благоприятных для развития Эль-Ниньо. Поэтому появилась вторая группа теорий, которая базируется на предположении, что нерегулярность ЭНЮК может определяться неустойчивым взаимодействием тропического океана и атмосферы на временных масштабах значительно меньших, чем само Эль-Ниньо (с периодом от нескольких дней до сезона), так называемой внутрисезон-ной тропической изменчивостью (ВТИ). Данный подход, по сути, является одним из частных случаев теории стохастического воздействия на крупномасштабные процессы, широко используемого во многих науках, в том числе в геофизике [Hasselman, 1976; Демченко и Кислов, 2010]. ВТИ является ключевым элементом климатической системы тропического Тихого океана. С одной стороны, она может зарождаться в других районах тропиков и, таким образом играть роль удаленного внешнего воздействия
Введение

Необходимо отметить, что взаимосвязи между ЭНЮК и муссоном испытывают значительные изменения на масштабах десятилетий. Так, например, до 1920 года корреляция между всеиндийскими осадками и ТПО в экваториальном Тихом океане составляла -0,8, а в период с 1920 по 1960 гг. межгодовая изменчивость как в ряду всеиндий-ских осадков, так и в ряду ТПО была очень незначительной, и коэффициент корреляции между рядами упал до -0,2. В последнее десятилетие отмечается ослабление взаимосвязей между муссоном и ЭНЮК, однако остается неясным, является ли такое уменьшение взаимодействия между Индийским и Тихим океанами характеристикой только последнего десятилетия или оно наблюдалось и раньше в климатической системе. В недавнем исследовании Мохов с соавторами [Мокіїоу Щ а1., 2011; Мохов и др., 2012] показали, что за период с 1871 по 2003 гг. наблюдалась последовательная смена режимов, при которых преобладали положительные или отрицательные корреляционные связи между интенсивностью осадков в Индийском муссоне и явлением Эль-Ниньо.
Несмотря на неоднозначность взаимосвязей между ЭНЮК и Индийским муссоном было показано, что существует взаимосвязь между ЭНЮК и засухами в Индии. Действительно, в годы с Эль-Ниньо (кроме 1997-1998 гг.) в Индийском районе наблюдались засухи. Правда, не все засухи в этом регионе наблюдались в годы с Эль-Ниньо, но из 22-х Эль-Ниньо, наблюдавшихся с 1870 по 1991 гг., только два сопровождались осадками выше нормы. Напротив, явление Ла-Ниньа, как правило, сопровождается более интенсивными осадками в последующий летний сезон: за весь период наблюдений только два Ла-Ниньа сопровождались слабыми осадками. Однако значительное число влажных лет не ассоциировались с Ла-Ниньа. Хотя взаимосвязи ЭНЮК и муссона не являются идеальными, тем не менее очевидно, что эти два явления связаны посредством некоего базового механизма. Похожие взаимосвязи существуют и между Австралийским муссоном и ЭНЮК [например, Гущина и др., 1995; Полонский и Давыдов, 1996].
В Атлантическом океане известны два основных колебания на межгодовых масштабах. Первое получило название межполушарной моды изменчивости ТПО в тропической Атлантике или Атлантического диполя [Ииіг-Ваггасіаз Л а!., 2000]. Структура данной моды характеризуется наличием ТПО выше нормы в тропиках Северного полушария и ТПО ниже нормы в тропиках Южного полушария (и наоборот), причем максимальный градиент отмечается в районе термического экватора. Именно поэтому данная мода носит название межполушарной.
Эль-Ниньо - Южное колебание и внутрисезонная тропическая изменчивость..,
Глава