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 > >>