ОБЩАЯ ОЦЕНКА СТАТИСТИЧЕСКОЙ ЗНАЧИМОСТИ И КЛИМАТИЧЕСКОЙ РОЛИ ГЛОБАЛЬНЫХ АТМОСФЕРНЫХ И ОКЕАНИЧЕСКИХ ОСЦИЛЛЯЦИЙ

  • Ю. А. Романов Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
  • В. Г. Нейман Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
  • В. И. Бышев Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
  • И. В. Серых Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
  • Д. М. Сонечкин Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
  • А. В. Гусев 1.Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН; 2.Институт вычислительной математики им. Г.И. Марчука РАН
  • Н. К. Кононова Институт географии РАН
  • В. И. Пономарев Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН
  • А. Н. Сидорова Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
  • А. Л. Фигуркин Тихоокеанский научно-исследовательский рыбохозяйственный центр
  • М. В. Анисимов Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
DOI 10.29006/1564-2291.JOR-2019.47(2).6
Ключевые слова океан, атмосфера, климат, температура, соленость, межгодовая глобальная атмосферная осцилляция, мультидекадная глобальная атмосферная осцилляция, верхний деятельный слой, теплосодержание, междекадная осцилляция теплосодержания океана

Аннотация

Обширный ряд известных разномасштабных процессов, характеризующих изменчивость глобальной климатической системы, пополнился в XXI веке открытием глобальных атмосферной и океанической осцилляций. Межгодовая глобальная атмосферная осцилляция (ГАО) была обнаружена в процессе исследования физического механизма и поиска реальных индикаторов известных событий Эль-Ниньо (Бышев и др., 2012). Первое сообщение о междекадной осцилляции теплосодержания верхнего деятельного слоя в океане (МОСТОК) было опубликовано в 2016 г. (Бышев, Нейман, Романов, 2016). Последующие исследования этих крупномасштабных природных процессов в атмосфере и в океане позволили сформулировать реальный новый подход к развитию общей теории и методики прогнозирования изменчивости современного климата (Byshev et al., 2017; Бышев и др. 2018; Serykh et al., 2019). В настоящей статье приводится краткий аннотированный обзор соответствующих публикаций, посвященных обоснованию и аналитическому описанию основных представлений о короткопериодной изменчивости современного климата, связанной с глобальными эффектами межгодовой и мультидекадной атмосферными осцилляциями (ГАО) и междекадной осцилляцией теплосодержания верхнего деятельного слоя Мирового океана (МОСТОК).

Литература


  1. Анисимов М.В., Бышев В.И., Залесный В.Б., Мошонкин С.Н. Мультидекадная изменчивость термической структуры вод Северной Атлантики и ее климатическая значимость // ДАН. 2012. Т. 443. № 3. C. 372–376.

  2. Анисимов М.В., Бышев В.И., Залесный В.Б., Нейман В.Г., Сидорова А.Н. Влияние глобальной атмосферной осцилляции на гидрофизический режим вод Северной Атлантики // ДАН. 2014. Т. 454. № 1. С. 92–96.

  3. Антонов Д.И. Современные климатические изменения вертикальной термической структуры северных частей Атлантического и Тихого океанов // Метеорология и гидрология. 1990. № 4. С. 78–87.

  4. 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 // ДАН. 2008. Т. 418. № 3. С. 391–396.

  5. Бышев В.И., Кононова Н.К., Нейман В.Г., Романов Ю.А. Особенности динамики климата Северного полушария в ХХ столетии // ДАН. 2002. Т. 384. № 4. С. 674–681.

  6. Бышев В.И., Кононова Н.К., Нейман В.Г., Романов Ю.А. Количественная оценка параметров климатической изменчивости системы океан-атмосфера // Океанология. 2004. Т. 44. № 3. С. 324–334.

  7. Бышев В.И., Кооль Л.И., Снопков В.Г. Энергообмен океана и атмосферы по данным эксперимента «МЕГАПОЛИГОН» // В кн. «Эксперимент МЕГАПОЛИГОН». М.: Наука, 1992. C. 200–222.

  8. Бышев В.И., Копрова Л.И., Навроцкая С.Е., Позднякова Т.Г., Романов Ю.А. Аномальное состояние Ньюфаундлендской энегоактивной зоны в 1990 г. // ДАН. 1993. Т. 331. № 6. С. 735–738.

  9. Бышев В.И., Копрова Л.И., Романов Ю.А. О формировании Аномалий ТПО в районе Ньюфаундлендской энергоактивной зоны в мае-июне 1990 г. // Метеорология и гидрология. 1996. № 7. С. 78–87.

  10. Бышев В.И., Нейман В.Г. Отклик Баренцева моря на события Эль-Ниньо // ДАН. 2000. Т. 373. № 6. С. 826–829.

  11. Бышев В.И., Нейман В.Г., Позднякова Т.Г., Романов Ю.А. Новые данные о термодинамическом режиме климатической системы в Северном полушарии // ДАН 2001. Т. 381. № 4. С. 539–544.

  12. Бышев В.И., Нейман В.Г., Пономарев В.И., Романов Ю.А., Серых И.В., Цурикова Т.В. Роль Глобальной Атмосферной Осцилляции в формировании климатических аномалий Дальневосточного региона России // ДАН. 2014. Т. 458. № 1. С. 92–96.

  13. Бышев В.И., Нейман В.Г., Романов Ю.А. Климатические ритмы теплового режима Мирового океана. Природа. 2016а. № 8. С. 26–33.

  14. Бышев В.И., Нейман В.Г., Романов Ю.А. О разнонаправленности изменений глобального климата на материках и океанах // ДАН. 2005. Т. 400. № 1. С. 98–104.

  15. Бышев В.И., Нейман В.Г., Романов Ю.А. О существенных различиях крупномасштабных изменений приземной температуры над океанами и материками // Океанология. 2006. Т. 46. № 2. С. 165–177.

  16. Бышев В.И., Нейман В.Г., Романов Ю.А., Серых И.В. Глобальные атмосферные осцилляции в динамике современного климата // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. № 1. C. 89–94.

  17. Бышев В.И., Нейман В.Г., Романов Ю.А., Серых И.В. Значение и роль Индийского океана в глобальной климатической системе // В кн. Физические, геологические и биологические исследования океанов и морей. М.: Научный мир, 2010. С. 35–47.

  18. Бышев В.И., Нейман В.Г., Романов Ю.А., Серых И.В. О пространственной неоднородности некоторых параметров глобальной изменчивости современного климата // ДАН. 2009. Т. 426. № 4. С. 543–548.

  19. Бышев В.И., Нейман В.Г., Романов Ю.А., Серых И.В. О фазовой изменчивости некоторых характеристик современного климата в регионе Северной Атлантики // ДАН. 2011. Т. 438. № 6. C. 817–822.

  20. Бышев В.И., Нейман В.Г., Романов Ю.А., Серых И.В. Эль-Ниньо как следствие глобальной осцилляции в динамике климатической системы Земли // ДАН. 2012. Т. 446. № 1. С. 89–94.

  21. Бышев В.И., Нейман В.Г., Романов Ю.А., Серых И.В., Сонечкин Д.М. О статистической значимости и климатической роли глобальной атмосферной осцилляции // Океанология. 2016. Т. 56. № 2. С. 179–185.

  22. Бышев В.И., Серых И.В., Сидорова А.Н., Скляров В.Е., Анисимов М.В. Океанический фактор мультидекадной изменчивости современного климата и перспективы её мониторинга // Океанологические исследования. 2018. Т. 46. № 3. С. 5–19. DOI:10.2.29006/1564-2291.JOR-2018(3).

  23. Бышев В.И., Снопков В.Г. О формировании поля температуры воды поверхности океана в энергоактивной зоне северо-западной части Тихого океана на примере полигона «МЕГАПОЛИГОН» // Метеорология и гидрология. 1990. № 11. C. 70–77.

  24. Бышев В.И., Усыченко И.Г. Тепловое состояние вод в дельте Гольфстрима в мае-июне 1990 г. // ДАН. 1995. Т. 341. № 4. С. 542–544.

  25. Вебстер П. Крупномасштабная структура тропической атмосферы. В кн. Крупномасштабные динамические процессы в атмосфере. М., «Мир», 1988, С. 261–905.

  26. Вязилова Н.А. Крупномасштабный влагообмен в тропиках Индийского и Тихого океанов в годы с явлением Эль-Ниньо — Южное колебание // Метеорология и гидрология. 2008. № 2. С. 20–33.

  27. Глобальный климат / Под ред. Дж. Хотона. Л: Гидрометеоиздат, 1987. 502 с.

  28. Дийкстра Х. Нелинейная физическая океанография. Применение теории динамических систем к крупномасштабной циркуляции океана и Эль-Ниньо. М.: 2007. 680 с.

  29. Динамика климата / Под ред. Манабе С. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 575 с.

  30. Динамика погоды / Под ред. Манабе С. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 421 с.

  31. Изменение климата / Под ред. Дж. Гриббина. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 360 с.

  32. Козленко С.С., Мохов И.И., Смирнов Д.А. Анализ причинно-следственных связей между Эль-Ниньо в Тихом океане и его аналогом в экваториальной Атлантике. Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2009. Т. 45. № 6. С. 754–763.

  33. Кондратьев К.Я. Глобальный климат. СПб.: Наука, 1992. 359 с.

  34. Кононова Н.К. Классификация циркуляционных механизмов Северного полушария по Б.Л. Дзердзеевскому. М.: Воентехиниздат, 2009. 372 с.

  35. Монин А.С. Роль океанов в климатических моделях // В кн. Физические основы теории климата и его моделирования. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. С. 206–209.

  36. Монин А.С., Сонечкин Д.М. Колебания климата по данным наблюдений: тройной солнечный и другие циклы. М.: Наука., 2005. 191 с.

  37. Монин А.С., Шишков Ю.А. История климата. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. 408 с.

  38. Мошонкин С.Н., Дианский Н.А., Эйдинов Д.А., Багно А.В. Модель циркуляции Северной Атлантики и Северного Ледовитого океана // Океанология. 2004. Т. 44. № 6. С. 811–825.

  39. Пальмен Э., Ньютон Ч. Циркуляционные системы атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. 616 с.

  40. Панин Г.Н. Об изменении климата в полярных зонах Земли в ХХ и ХХI столетиях // ДАН. 2009. Т. 427. № 3. С. 397–402.

  41. Панин Г.Н., Выручалкина Т.Ю., Соломонова Н.В. Климатические изменения в Арктике, Северной Атлантике, районе Каспия и их взаимосвязь // Фундаментальная и прикладная климатология. 2015. № 1. С. 183–210.

  42. Петросянц М.А., Семёнов Е.К., Гущина Д.Ю., Соколихина Е.В., Соколихина Н.Н. Циркуляция атмосферы в тропиках: климат и изменчивость. М.: Макс Пресс, 2005. 640 с.

  43. Современные глобальные изменения природной среды. Т. 4. Факторы глобальных изменений. М.: Научный мир, 2012. 540 с.

  44. Уоллес Дж., Блэкман М. Наблюдаемая низкочастотная изменчивость атмосферы. Крупномасштабные динамические процессы в атмосфере. М.: Мир, 1988. С. 66–109.

  45. Эксперимент МЕГАПОЛИГОН. Гидрофизические исследования в северо-западной части Тихого океана. М.: Наука, 1992. 416 с.

  46. Akasofu S.-I. On the recovery from the Little Ice Age // Natural Science. 2010. Vol. 2. No. 11. P. 1211–1224. DOI: 10.4236/ns.2010.211149.

  47. Allan R.J., Ansell T.J. A new globally complete monthly historical gridded mean sea level pressure dataset (HadSLP2): 1850–2004 // J. Climate. 2006.Vol. 19. P. 5816–5842.

  48. Anderson D. Extremes in the Indian Ocean // Nature. 1999. Vol. 401. P. 337–339.

  49. Atlas POLYMODE. Woods Hole, USA, 1986, 375 p.

  50. Blanke B., Neelin J.D., Gutzler D. Estimating the effect of stochastic wind stress forcing on ENSO irregularity // J.Climate, 1997. Vol. 10. 1473–1486.

  51. Brohan P., Kennedy J.J., Harris I.S., Tett F.B., Jones P.D. Uncertainty estimates in regional and global observed temperature changes: A new data set from 1850 // J. Geophys. Res. 2006. Vol. 111. P. D12106, DOI:10.1029/2005JD006548.

  52. Bronnimann S. Impact of El Niño Southern Oscillation on European climate // Revs. Geophys. 2007. Vol. 45. RG 3003. DOI 10.1029/2006RG0001999.

  53. Bronnimann S., Sticher A., Griesser T., Fischer A.M., Grant A., Ewen T., Zhou T., Schraner M., Rozanov E., Peter T. Varibility of large-scale atmospheric circulation indices for the Northern hemisphere during the past 100 years // Meteorol. Zeitschr. 2009. Vol. 18. No. 4. P. 379–396.

  54. Byshev V.I., Neiman V.G., Anisimov M.V., Gusev A.V., Serykh I.V., Sidorova A.N., Figurkin A.L., Anisimov I.M. Multi-decadal oscillations of the ocean active upper-layer heat content // Pure and Applied Geophysics. 2017. Vol. 174. No. 7. P. 2863–2878. DOI: 10.1007/s00024-017-1557-3.

  55. Chiang J.C.H., Kushnir Yu. Interdecadal changes in eastern Pacific ITCZ variability and its influence on the Atlantic ITCZ // Geoph. Res. Lett. 2000. Vol. 27. No. 22. P. 3687–3690.

  56. Climate Diagnostic Bulletin, Wash. (D. C.), 1989/2006.

  57. Ding R., Li J., Tseng Y. The impact of South Pacific extratropical forcing on ENSO and comparisons with the North Pacific. Clim. Dyn. 2015. Vol. 44. 2017. https://doi.org/10.1007/s00382-014-2303-5.

  58. Emanuel K. A simple model of multiple climate regimes // J. Geophys. Res. 2002. Vol. 107. No. D 9. P. ACL 4-1–ACL-4-11.

  59. Gulev S.K., Latif M., Keenlyside N., Park W., Koltermann K.P. North Atlantic Ocean control on surface heat flux on multidecadal timescales // Nature. 2013. Vol. 499. P. 464–468. DOI:10.1038/ nature 12268.

  60. Hasselmann K., Frankignoul C. Stochastic climate models. Part II. Application to sea surface temperature anomalies and thermocline variability // Tellus. 1977. Vol. 29. No. 4. P. 289–305.

  61. IPCC. Climate Change 1995. The Science of Climate Change / Eds. Houghton J.T. et al. N.Y.: Cambridge Univ. Press, 1996. 572 p.

  62. IPCC. Climate Change 2001. The Scientific Basis Contribution of WG1 to the YI Assessment Report of the IPCC / Eds. Houghton J.T., Ding Y. et al. Cambridge, UK and New York, NY, USA: Cambridge University Press, 2001. 892 p.

  63. IPCC. Climate Change 2007. The Physical Science Basis. Contribution of WG1 to the IV Assessment Report of the IPCC / Eds. Solomon S. et al. Cambridge, UK and New York, NY, USA: Cambridge University Press, 2007. 996 p.

  64. IPCC. Climate Change 2013. The Physical Science Basis // In Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovermental Panel on Climate Change / Eds. Stocker T.F., Qin D., Plattner G.-K., Tignor M., Allen S.K., Boschung J., Nauels A., Xia Y., Bex V., Midgley P.M. Cambridge, UK and New York, NY, USA: Cambridge University Press, 2013. 1535 p.

  65. Latif M. Tropical Pacific/Atlantic Ocean Interactions at Multi-Decadal Time Scales // Geoph. Res. Lett. 2001. Vol. 28. No. 3. P. 539–542.

  66. Lee T., McPhaden M.J. Decadal phase change in large-scale sea level and winds in the IndoPacific region at the end of the 20- th Century // Geophys. Res. Lett. 2008. Vol. 35. P. L01605. DOI: 10.1029/2007 GL032419.

  67. Lee T., McPhaden M.J. Increasing intensity of El Niño in the central-equatorial Pacific // Geophys. Res. Lett. 2010. Vol. 37. L14603. DOI:10.1029/2010GL044007.

  68. Levitus S., Antonov J.I., Boyer T.P., Locarnini R.A. , Garcia H.E. Global ocean heat content 1955–2008 in light of recently revealed instrumentation problems // Geophys. Res. Lett. 2009. Vol. 36. P. L07608. DOI: 10.1029/2008 GL037155.

  69. Liman J.M., Good S.A., Gouretski V.V. et al. Robust warming of the global upper ocean // Nature. Vol. 465. 20 May 2010. DOI:10.1038/nature09043.

  70. Lorenz E. Climatic predictability // The physical basis of climate modelling. GARP Publ. Series. 1975. No. 16. P. 132–136.

  71. Lu J., Vecchi G.A., Reichler T. Expansion of the Hadley cell under global warming// Geoph. Res. Lett. 2007. Vol. 34. P. L06805. DOI: 10.1029/2006GL028443, 2007.

  72. McPhaden M.J., Busalacchi A.J., Cheney R. et al. The tropical Ocean Global Atmosphere observing system: A decade of progress // J. Geophys. Res. 1998. Vol. 103. No. C7. P. 14169–14240.

  73. Minobe S.A. 50–70 year climatic oscillation over the North Pacific and North America // Geophys. Res. Lett. 1997. Vol. 24. P. 683–686.

  74. Minobe S.A. Resonance in bidecadal and pentadecadal climate oscillation over the North Pacific: role in climatic regime shift // Geophys. Res. Lett. 1999. Vol. 26. P. 855–858.

  75. Mo K.C., Hakkinen S. Decadal Variations in the Tropical South Atlantic and Linkages to the Pacific // Geoph. Res. Lett. 2001. Vol. 28. No. 10. P. 2065–2068.

  76. Nakamura M. Greenland Sea Surface Temperature Change and Accompanying Changes in the North Hemispheric Climate // J. of Climate. 2013. Vol. 26. P. 8576–8596. DOI: 10.1175/JCLI-D-12-00435.1.

  77. Neelin J.D., Battisti D.S., Hirst A.S., Jin F.-F., Wakata Y., Yamagata T., Zebiak S.E. ENSO theory // J. Geophys. Res. 1998. Vol. 103. No. C7. P. 14261–14290.

  78. Ponomarev V.I., Kaplunenko D.D., Ishida H. Centennial and semisentennial Climatic Tendencies in the Asian continental and Pacific marginal areas // Bulletin of Japan Sea Research Institute. 2001. No. 32. P. 7790.

  79. Power S.B., Smith I.N. Weakining of the Walker circulation and apparent dominance of El-Niño both reach record levels, but has ENSO really changed // Geoph. Res. Lett. 2007. Vol. 34. P. L18792. DOI: 10.1029/2007GL030854.

  80. Roemmich D., Gilson J. The global ocean imprint of ENSO // Geophys. Res. Lett. Vol. 2011. Vol. 38. L13606. DOI: 10.1029/2011GL047992.

  81. Saji N.H., Goswami B.N., Vinayachandran P.N., Yamagata T. A dipolemode in the tropical Indian Ocean // Nature. 1999. Vol. 401. P. 360–363.

  82. Serykh I.V., Sonechkin D.M., Byshev V.I., Neiman V.G., Romanov Yu.A. Global Atmospheric Oscillation: An Integrity of ENSO and Extratropical Teleconnections // Pure and Applied Geophysics. 2019. https://doi.org/10.1007/s00024-019-02182-8

  83. Stephens C., Levitus S., Antonov J., Boyer T.P. On the Pacific Ocean regime shift // Geophys. Res. Lett. 2001. Vol. 28. No. 19. P. 3721–3724.

  84. Swanson K.L., Tsonis A.A. Has the climate recently shifted? // Geophys. Res. Lett. 2009. Vol. 36. P. L06711. DOI: 10.1029/2008 GL037022.

  85. Terray P. Southern Hemisphere extra-tropical forcing: a new paradigm for El Niño—Southern Oscillation. Clim Dyn. 2011. Vol. 36. P. 2171–2199.

  86. Tsonis A.A., Swanson K., Kravtsov S. A new dynamical mechanism for major climate shifts // Geophys. Res. Lett. 2007. Vol. 34. P. L13705. DOI: 10.1029/2007 GL030288.

  87. Wang G., Swanson K.L., Tsonis A.A. The pacemaker of major climate shifts // Geophys. Res. Let. 2009. Vol. 36. P. L07708. DOI: 10.1029/2008 GL036874.

  88. Webster P.J., Moore A.M., Loschnigg J.P., Leben R.R. Coupled oceanatmosphere dynamics in the Indian Ocean during 1997-98. Nature, 1999. Vol. 401. P. 356–360.

  89. Yamasaki S., Nanawa K. Regimes shift found in the Northern Hemisphere SST field // Met. Soc. Japan. 2002. Vol. 80. No. 1. P. 119–135.
Опубликован
2019-07-10
Выпуск
Том 47 № 2 (2019): Океанологические исследования
Раздел
Посвящается 90-летию Ю.А. Иванова. Физика океана

Передача авторских прав происходит на основании лицензионного договора между Автором и Федеральным государственным бюджетным учреждением науки Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук (ИО РАН)

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

1 2 3 > >>