Введение ВВЕДЕНИЕ Актуальность. Проблема изучения межгодовой климатической изменчивости и
advertisement
Введение ВВЕДЕНИЕ Актуальность. Проблема изучения межгодовой климатической изменчивости и глобальных климатических аномалий, метеорологические последствия которых сказываются на условиях погоды всего земного шара, является актуальной и важной как для усовершенствования долгосрочных прогнозов погоды, так и для использования в моделях экономического и социального развития современного общества. Наиболее яркий пример глобальных климатических аномалий - явление Эль Ниньо - Южное Колебание (ЭНЮК) в системе океан - атмосфера. Исследования отклика на ЭНЮК показывают, что наиболее значительные аномалии осадков, температуры воздуха и поверхности океана, траекторий циклонов наблюдаются в тропической зоне, однако, влияние ЭНЮК прослеживается и в более высоких широтах. В исследованиях природы ЭНЮК наибольший интерес представляет изучение факторов, определяющих переход от одной фазы ЭНЮК к другой (от теплой к холодной, и наоборот). Непосредственной причиной развития аномалий ТПО в центральной экваториальной части Тихого океана, согласно многочисленным исследованиям, является динамический дисбаланс между полем приземного ветра и положением термоклина в океане. Однако, развитие этого аномального явления происходит не изолировано, а тесно связано с процессами вне данного региона, и прежде всего, с муссонной циркуляцией в Индийском и западной части Тихого океана. Взаимодействие между муссонной циркуляцией и ЭНЮК неоднозначно, до сих пор связь между Азиатским муссоном и ЭНЮК недостаточно ясна. Не случайно исследование связи между этими основными составляющими тропической циркуляции является одной из основных задач современной международной программы изучения изменения климата CLIVAR (Climat Variability). В ряде зарубежных работ (Мила [121, 122], Ясунари [209, 210], Лау и Янга [110]) выдвинута гипотеза о ведущей роли годового цикла смещения максимума конвекции из одного полушария в другое, обусловленное годовым циклом смещения максимума солнечной радиации, в обеспечении взаимодействия между муссонной циркуляцией в бассейне Индийского океана и ЭНЮК в Тихом океане. Согласно этой гипотезе, интенсивность летнего индийского муссона, летнего максимума конвекции и осадков, определяет аномалии в тропическом регионе Индийского и Тихого океанов в течение года. Согласно указанной концепции, в годы ослабления относительно нормы летних осадков над Индией в соответствии с годовым смещением вслед за ослабленным летним максимумом конвекции и осадков наблюдается ослабление и осеннего, и зимнего максимума, и тенденция к развитию положительных аномалий температуры поверхности океана (ТПО) в центральной части Тихого океана. В годы усиления летних осадков над Индией — усиление и осеннего, и зимнего сезонного максимума конвекции и развитие холодных аномалий ТПО. Максимум конвекции, проявляющийся интенсивными осадками, в тропиках генетически связан с Внутритропической Зоной Конвергенции (ВЗК). Согласно определению, ВЗК это область сходимости влажных потоков в нижнем слое атмосферы. Можно предположить, что аномалии сезонного максимума конвекции и осадков в течение годового цикла в регионе исследования в значительной степени определяются аномалиями крупномасштабного влагообмена в нижнем слое атмосферы. Известно, что в тропическом регионе конденсация водяного пара в районах осадков является основным источником тепла в атмосфере. Аномалии в поле источников и стоков тепла в тропическом регионе приводят к развитию аномалий крупномасштабной циркуляции атмосферы. Цель работы - качественное и количественное описание особенностей годового цикла развития аномалий климатической системы океан-атмосфера в тропическом регионе Индийского и Тихого океанов и роли крупномасштабного влагообмена в этом развитии. Основные задачи исследования : 1. Выделить так называемые "сухие" и "влажные" годы, наблюдавшиеся за период исследования с 1950 по 1999 гг. и отличившиеся, с одной стороны, ослаблением и усилением интенсивности максимума конвекции в летний сезон (северного полушария), а с другой, развитием, соответственно, теплой и холодной фазы ЭНЮК в последующие осенние и зимние месяцы. 2. Проанализировать особенности изменения горизонтальной структуры аномалий различных составляющих климатической системы океан-атмосфера, в том числе параметров крупномасштабного влагообмена, в тропическом регионе Индийского и западной части Тихого океана в течение годового цикла отдельно для выбранных сухих и влажных лет на основе композиционных аномалий. 3. Показать особенности изменения вертикальной структуры аномалий зональной составляющей скорости ветра, удельной влажности и потенциальной температуры воздуха в экваториальном регионе Индийского и Тихого океанов в течение сухих и влажных лет. 4. На основе анализа горизонтальной и вертикальной структуры аномалий построить схему (сценарий) годового цикла развития аномалий климатической системы для сухих и влажных лет в исследуемом регионе и выделить в этой схеме роль крупномасштабного влагообмена. 5. Выделить годы с развитием теплой фазы ЭНЮК в осенние и зимние месяцы, но существенно отличающихся интенсивностью максимума конвекции в предшествующий летний период (с нормальной интенсивностью, ослабленной и повышенной относительно нормы). Показать особенности эволюции горизонтальной и вертикальной структуры аномалий климатической системы в течение этих экстремальных лет. На защиту выносятся: • оценки пространственного горизонтального распределения аномалий развития климатической системы океан-атмосфера, в том числе параметров крупномасштабного влагооборота, в течение годового цикла в выбранные так называемые "сухие" и "влажные" годы, отличившиеся, соответственно, развитием теплой и холодной фазы ЭНЮК в осенние и зимние месяцы; • основные особенности изменения вертикальной структуры зональной составляющей скорости ветра, удельной влажности и потенциальной температуры воздуха в тропосфере экваториального региона в сухие и влажные годы; • результаты сравнения изменений пространственной горизонтальной и вертикальной структуры аномалий различных составляющих климатической системы в течение 1987,1994 и 1997 гг. с развитием теплой фазы ЭНЮК в осенние и последующие зимние месяцы (северного полушария), но существенно отличающиеся интенсивностью максимума конвекции в предшествующий летний период. Научная новизна выполненной работы состоит в том, что впервые получены оценки аномалий параметров крупномасштабного влагообмена в тропическом регионе Индийского и Тихого океанов для календарных сезонов сухих и влажных лет, отличившихся и значительньми аномалиями летней муссонной циркуляции в Индийском океане, и развитием ЭНЮК в Тихом океане, за период с 1950 по 1999 гг. Впервые сценарий развития аномалий в течение годового цикла представлен для целого комплекса параметров климатической системы океан - атмосфера, как в горизонтальном, так и вертикальном сечении для всего слоя тропосферы в экваториальном регионе Индийского и Тихого океанов. Впервые на основе эмпирических данных продемонстрирована активная роль крупномасштабного влагообмена в развитии аномалий климатической системы океанатмосфера в течение годового цикла в тропическом регионе Индийского и Тихого океанов. Впервые на основе сравнения отдельных экстремальных лет продемонстрировано взаимодействие и взаимовлияние аномалий крупномасштабной циркуляции в экваториальном регионе Индийского океана и аномалий зональной циркуляции в Тихом океане. Практическая значимость. Полученные эмпирические оценки аномалий крупномасштабной циркуляции и крупномасштабного влагообмена в тропическом регионе могут быть использованы для дальнейшего усовершенствования моделей обработки оперативных данных и прогноза изменения климата. Использованные соискателем методы обработки данных реанализа способствуют практическому внедрению современных информационных технологий (ГИС, WEB — ресурсов, ON-LINE баз данных) в исследования крупномасштабных процессов. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. В первой главе представлен анализ современных исследований, посвященных проблеме взаимосвязи муссонной циркуляции в тропическом регионе Индийского и западной части Тихого океана с развитием теплых и холодных фаз ЭНЮК и роли крупномасштабного влагообмена в этой взаимосвязи. Во второй главе дано общее описание реанализа NCAR/NCEP США (база входных данных, модель ассимиляции, структура выходного модуля) и данных реанализа, использованных в работе. Представлены критерии отбора лет для формирования выборок сухих и влажных лет, методика вычисления характеристик влагообмена и анализа данных. В третьей главе представлены результаты анализа горизонтального распределения композиционных аномалий, полученных для различных календарных сезонов выбранных сухих и влажных лет для параметров крупномасштабного влагообмена (количества осажденной воды, зональной и меридиональной составляющих результирующего переноса влаги и влажной дивергенции в нижнем слое тропосферы), а также уходящей длинноволновой радиации на верхней границе атмосферы, как основного индикатора интенсивности конвекции в тропическом регионе, динамических характеристик крупномасштабной циркуляции и температуры поверхности океана. Представлены оценки вертикального распределения аномалий (долгота, высота) удельной влажности, зональной скорости ветра и потенциальной температуры в экваториальной зоне. В четвертой главе показаны особенности эволюции горизонтальной и вертикальной структуры аномалий различных составляющих климатической системы в регионе исследования в отдельные экстремальные годы. Для сравнения были выбраны 1987 г., отличившийся экстремальным дефицитом осадков над Индией в период летнего муссона, 1994 г. с экстремально интенсивными осадками, и 1997 г. с количеством осадков около нормы. Несмотря на существенное различие в интенсивности летнего максимума конвекции, в эти годы в последующие осенние и зимние месяцы наблюдалась теплая фаза ЭНЮК. Общий объем работы составляет 169 страниц, 4 таблицы и 36 рисунков. Список литературы состоит из 212 наименований. Глава 1. МУССОННАЯ ЦИРКУЛЯЦИЯ И ЭНЮК В ИНДИЙСКОМ И ТИХОМ ОКЕАНАХ Эль Ниньо - Южное Колебание (ЭНЮК) - наиболее яркий пример глобальных климатических аномалий в системе океан - атмосфера. Многочисленные исследования явления ЭНЮК можно условно разделить на две группы. К первой относятся исследования по изучению природы самого явления, моделированию и прогнозу его возникновения и развития, ко второй - исследования глобального отклика на ЭНЮК. В исследовании природы явления наибольший интерес представляют физические механизмы, приводящие к переходам от теплой фазы ЭНЮК (Эль Ниньо) к холодной (Ла Нинья), и наоборот. Несмотря на пристальное внимание к этому вопросу ученых различных стран, вопрос перехода от события одного знака к другому до сих пор остается наиболее проблематичным. 1.1. Эль-Ниньо - Южное Колебание. Основные характеристики теплой и холодной фазы Исследования показывают, что с интервалом от двух до десяти лет в экваториальной части Тихого океана наблюдается аномальное повышение температуры поверхности океана, которое получило название Эль-Ниньо, при этом под названием Эль-Ниньо часто рассматривают также и аномальные крупномасштабные процессы в атмосфере, непосредственно связанные с потеплением океана. В период Эль-Ниньо в восточных районах Тихого океана наблюдается пониженное по сравнению с нормой приземное давление, а в районе Индонезии и северной Австралии устанавливается область повышенного давления. Такие условия характеризуют теплую (отрицательную) фазу Южного Колебания. Бьеркнесом [48] была сформулирована концепция Южного колебания и Эль-Ниньо как единого явления, включающего флуктуации в климатической системе океан-атмосфера-Эль-Ниньо/Южное Колебание - ЭНЮК. Чаще всего для выделения различных фаз этого явления используется один параметр, либо температура воды в Тихом океане, либо индекс Южного Колебания, так как считается, что их значения связаны между собой. Индекс Южного Колебания (SOI) рассчитывается, как стандартизированная разность нормированных аномалий давления на ст. Таити и ст. Дарвин [62]. Ропелевски и Джонс ввели в использование 10 текущее среднее значение основного индекса (SOI) за пять месяцев, которое используется для характеристики сезонов [154]. Что касается использования данных о температуре поверхности океана (ТПО), то наиболее распространенным является расчет ее средних значений для экваториальных районов Тихого океана, в научной литературе их обозначают как Nino 1+2, Nino 3, Nino 4, Nino 3-4 [46]. В начале 80-годов на базе имеющихся данных Рассмусеном и Карпентером [147] была построена обобщенная схема эволюции теплой фазы явления, получившая название канонического Эль-Ниньо. Рассмусон и Карпентер на основе приземных морских наблюдений, спутниковых и станционных данных приземного давления и осадков за период с 1950 по 1975 гг. описали изменения ТПО и приземного ветра над тропическим регионом Тихого океана, наблюдающиеся в период развития Эль Ниньо. Исследование проведено для шести теплых эпизодов, наблюдавшихся вдоль побережья Перу, выделенных в ряду наблюдений на основе индекса SOI. Ключевой особенностью развития теплых эпизодов в исследуемый период, как подчеркивали Рассмусон и Карпентер, является довольно постоянная эволюция явления от одного сезона к другому. Согласно данному исследованию теплые эпизоды канонического Эль-Ниньо обычно продолжаются от 12 до 18 месяцев, вслед за которыми начинается холодный период. Анализ композитных аномалий показал, что широкомасштабное потепление в экваториальном регионе Тихого океана, начинаясь в августе, достигало максимального развития к концу года и сопровождалось формированием аномальной зоны конвергенции и появлением аномальных западных ветров в западной части Тихого океана. Исследование показало, что за несколько месяцев до наступления теплой фазы у берегов Южной Америки к западу от линии смены дат резко усиливаются восточные ветры. Исследование Рассмусона и Карпентера содержало ограниченную информацию о приземном давлении и аномалиях осадков, наблюдавшихся в период теплых эпизодов. Их анализ давления опирался на станционные островные данные в юго-восточной части Тихого океана и на станции Дарвин в Австралии. Исследования Рассмусона и Карпентера были продолжены другими учеными. Десер и Валлас [66] используя судовые данные по температуре поверхности океана, приземного ветра и давления за период с 1946 по 1985 гг, а также спутниковые данные уходящей длинноволновой радиации в качестве индикатора интенсивности тропической конвекции, исследовали особенности атмосферной циркуляции в период развития Эль Ниньо на основе построения полей регрессии, разделяя теплые эпизоды 11 на две группы — теплые эпизоды вдоль побережья Перу (каноническое Эль-Ниньо) и широкомасштабные потепления в экваториальном регионе Тихого океана, связанные с Южным Колебанием, с целью получить новый, обобщенный сценарий развития ЭНЮК. Кроме теплых эпизодов, Десер и Вилис провели исследование особенностей атмосферной циркуляции в различных регионах Тихого океана в период холодных эпизодов ЭНЮК. Основной вывод работы — в период широко - масштабных теплых эпизодов основным изменением в крупномасштабной циркуляции атмосферы является сдвиг на восток основных конвективных зон, как в северном, так и южном полушарии. При этом наблюдается и усиление обеих конвективных зон, что проявляется в аномальной сходимости меридиональной составляющей приземного ветра и усилении осадков в данном регионе. Митчелом и Валласом [123] на основе данных COADS с 1950 по 1992 гг. приземного давления, ветра и температуры поверхности океана, подготовленных в Американском Диагностическом Климатическом Центре, проведено исследование особенностей атмосферной циркуляции в тропическом регионе Тихого океана в период развития теплых фаз Южного Колебания. Анализ проводился отдельно для двух периодов: с 1950 по 1978 гг. и с 1979 по 1992 гг. Во второй период, в отличие от первого, вошли спутниковые данные по уходящей длинноволновой радиации, позволяющие более точно по сравнению с аэрологическими наблюдениями определять расположение областей интенсивной конвекции, а следовательно и областей осадков. Анализ особенностей циркуляции показал, что несмотря на существенную разницу в начальной стадии развития и времени протекании теплых фаз ЭНЮК, вошедших в разные группы исследования, в распределении аномалий исследуемых параметров циркуляции (среднемесячных значений ТПО, приземного давления, приземного ветра, количества осадков и средней температуры тропосферы) отмечено много общего с основными особенностями канонического Эль Ниньо. Ванг с соавторами [188], исследуя особенности развития теплых и холодных событий ЭНЮК в Тихом океане на основе данных COADS с 1950 по 1992 гг. по температуре поверхности океана, приземному давлению и ветру, а также данным уходящей длинноволновой радиации с 1974 по 1992 гг., подчеркивали, что в период кульминации теплой фазы на западе Тихого океана формируются условия для развития крупномасштабной циркуляции, соответствующей холодной фазе ЭНЮК. Как указывалось выше в качестве основного индикатора для выделения теплых и холодных фаз ЭНЮК в подавляющем количестве исследований использовались или 12 индекс SOI или средняя температура поверхности океана в каком-нибудь районе экваториальной части Тихого океана. Однако индекс Южного Колебания, представляющий разность двух давлений в двух фиксированных точках акватории Тихого океана, не отражает всей динамики процессов взаимодействия в системе океан атмосфера. В качестве динамических характеристик для анализа особенностей атмосферной циркуляции в период развития теплых и холодных фаз ЭНЮК используются значения зональной и меридиональной составляющих скорости ветра на различных изобарических поверхностях атмосферы. Дополнительно рассчитываются потенциал скорости дивергентного ветра, функция тока и аналог вертикальной скорости. Именно эти динамические характеристики легли в основу построения Гущиной с соавторами [14, 15] нового обобщенного сценария развития явления ЭНЮК, путем осреднения характеристик нескольких циклов ЭНЮК за период наблюдения с 1982 по 1991 год. В нем представлена эмпирическая модель циркуляции атмосферы в тропиках с выделением фаз ЭНЮК на основе анализа изменений локализации и интенсивности экваториальной зоны западных ветров над Тихим океаном. Коренным отличием предлагаемого метода разбиения эволюции ЭНЮК на фазы от некоторых, существующих ранее, является его независимость от конкретных месяцев года. Преимуществом предлагаемой схемы является возможность ее использования для любого явления ЭНЮК независимо от времени его начала, так как разбиение его на фазы происходит на основе целого набора объективных данных, не связанных с сезонами года. Однако она не позволяет описывать и исследовать аномалии развития циркуляционных систем, имеющих четкий сезонный ход, таких, как индийский муссон. В последнее время все чаще в исследованиях используется комбинированный индекс развития Эль Ниньо, разработанный в Климатическом Диагностическом Центре США Волтером и Тимлином [195], комплексно учитывающий аномалии приземного давления, зональной и меридиональной составляющих приземной скорости ветра, приземной температуры воздуха, температуры поверхности океана, облачности. Значения индекса ежемесячно публикуются на сайте Климатического Диагностического Центра - CDC (США). Положительные значения стандартизированного отклонения комбинированного индекса соответствуют теплой фазе ЭНЮК (Эль Ниньо), отрицательные - холодной фазе (Ла Ниньо). Анализ мониторинга Эль Ниньо показывает, что обычный цикл Эль Ниньо продолжается более года: в первый год наблюдается развитие и постепенное усиление Эль Ниньо, 13 что соответствует росту положительных значений индекса, в конце первого года -начале второго года цикла (зимой северного полушария) наблюдаются максимальные значения индекса, что соответствует кульминации в развитии Эль Ниньо, в течение второго года происходит постепенное ослабление положительных значений индекса, что соответствует ослаблению Эль Ниньо и переход к отрицательным значениям. Следует отметить, что как само понятие ЭНЮК, так и его основные индексы и схемы развития, рассмотренные в данном параграфе, подразумевают процессы в регине Тихого океана, без учета крупномасштабной циркуляции в сопредельных регионах. Однако, в настоящее время в исследованиях ряда ученых выдвинуто предположение, что основным фактором в совместной системе океан-атмосфера в тропическом регионе Индийского и Тихого океанов является муссонная циркуляция, и более того, изменчивость муссона может предшествовать изменению индексов ЭНЮК, и даже сам муссон может форсировать фазу и амплитуду ЭНЮК. До сих пор связь между Азиатским муссоном и ЭНЮК недостаточно ясна. 1.2. Межгодовая изменчивость муссонной циркуляции и ЭНЮК Согласно исследованиям Барнета, Верма, Ропелевски,Торенса и др. [43, 44, 121, 122, 154, 156, 176, 197], в межгодовой изменчивости климатической системы океан -атмосфера в тропическом регионе Индийского и Тихого океанов основными являются две моды квази-двухгодичная изменчивость, связанная с тропическим двухгодичным колебанием и низкочастотная изменчивость от 4 до 6 лет. Эти две моды обнаружены в широком спектре параметров, включающих осадки, приземное давление, приземный ветер, температуру поверхности океана. Низкочастотная изменчивость, с периодом в 4-6 лет, явно выражена только в экваториальном регионе Тихого океана, основном районе ЭНЮК, что подтверждают исследования межгодовой изменчивости основных индексов ЭНЮК, в том числе, ТПО в районе Эль-Ниньо-3 и зональной составляющей ветра на поверхности 850 гПа в западной части Тихого океана [154,197]. В тропическом регионе Индийского океана в исследованиях Торенса [177], Тренберта [178], Барнета [43, 44], Харрисона [85], Мила [121, 122], Киладиза и ван Луна [98], Ропелевски, [156], в межгодовой изменчивости приземных параметров в качестве основной выделена двухгодичная изменчивость. Выявив по станционным данным двухгодичную изменчивость в поле приземного ветра, давления и осадков, 14 Барнет показал, что двухгодичная изменчивость в регионе Индийского и Тихого океанов связана между собой, смещаясь с запада, из региона Индийского океана, на восток, в регион Тихого океана, район развития ЭНКЖ, что послужило основанием автору исследования выдвинуть гипотезу о том, что Индийский океан играет фундаментальную роль в развитии ЭНЮК. Если двухгодичная изменчивость приземного ветра, согласно исследованиям Барнета, Мила, Киладиза [43, 44, 98, 121, 122], относительно сильна как в Индийском, так и в западной части Тихого океана, то двухгодичная изменчивость ТПО значительна только в западной части Тихого океана. Это означает, что двухгодичный временной масштаб изменчивости может быть следствием взаимодействия между океаном и атмосферой над обоими океанами. Связь между бассейнами океанов может быть выражена в виде крупномасштабной конвекции над островами Индонезийского арх-га, Филиппинами и Новой Гвинеей. В исследовании количества осадков, проведенного Ропелевски и Халпертом по данным с 1945 г. для Индонезии и Новой Гвинеи [153], двухгодичная составляющая выражена довольно сильно, особенно для периода с июля по ноябрь. Однако, несмотря на то, что двухгодичная изменчивость приземного зонального ветра и осадков над Индонезией физически дополняют друг друга, полного объяснения, почему эта изменчивость имеет двухгодичный масштаб, до сих пор не найдено. В развитии двухгодичной изменчивости приземных параметров в тропическом регионе Индийского и Тихого океанов Барнетт, Мил, Киладиз, ван Лун, Лау, Шен, Моханти и др. [43, 44, 98, 109, 121, 122, 126], в качестве фундаментальной выделяют роль годового цикла. Известно, что основными системами циркуляции в тропической зоне являются муссонная и пассатная. Именно взаимодействие муссонной и пассатной ветровых систем определяет адвекцию потоков влаги и положение внутритропических зон конвергенции, от которых зависит количество влаги, выпадающей в муссонных регионах. Барнетт [43, 44] в своих исследованиях показал, что эти две ветровые системы в приземном слое атмосферы связаны во всем тропическом поясе от Африки до берегов Южной Америки. Эта связь определяется годовым циклом и более всего выражена к западу от линии смены дат. Барнетом на примере одного экстремального явления ЭНЮК 1982-83гг. было показано, что аномалии в поле приземного давления имеют волновой характер и проявляются сначала в Индийском океане в июне-августе, а затем в декабре-феврале медленно продвигаются на восток до Южной Америки. Подобная картина отмечена и в поле приземного ветра (в виде западных зональных 15 аномалий в районе Индонезии) и осадков. Барнетт выдвинул гипотезу, что обнаруженная им экваториальная волна в приземном поле ветра может быть крупномасштабным сигналом, который формирует волну Кельвина. Механизмом, который двигает эту волну может быть скрытое тепло, которое выделяется в атмосферу в областях аномальных осадков, двигающихся вместе с областями аномалий приземного ветра. Согласно гипотезе Мила [121, 122], индийский муссон более тесно связан с Тропическим Тропосферным Двухгодичным Колебанием, чем с ЭНЮК, то есть, чередование лет интенсивного и ослабленного индийского муссона, по существу, есть проявление Тропического Двухгодичного Колебания. Анализ, проведенный Милом [121, 122] по станционным данным, показал, что пространственное распределение композитных аномалий в приземных полях давления, ветра, осадков, температуры поверхности океана в тропическом регионе Индийского и Тихого океанов, рассчитанных для сухих и влажных лет индийского муссона, с учетом развития теплой и холодной фазы ЭНЮК, совпадает с пространственным распределением аномалий в сухие и влажные годы индийского муссона, выбранные без учета развития фаз ЭНЮК, однако интенсивность аномалий в первом случае оказалась значительно сильнее, чем во втором (рис. 1). На основании полученных результатов автор предложил модель двухгодичной изменчивости климатической системы, в основе которой лежит годовой цикл смещения максимума конвекции и динамическое взаимодействие между океаном и атмосферой, учитывающее физический механизм накопления, потери и сохранения тепла океаном. Согласно модели Мила, интенсивность сезонного максимума конвекции при его продвижении из региона Юго-Восточной Азии в район Австралии и Южно-Тихоокеанской Зоны Конвергенции определяется локальными аномалиями ТПО. Автором предложен механизм влияния аномалий ТПО на интенсивность максимума конвекции, согласно которому, в год с положительными аномалиями ТПО, теплые воды связаны с сильным испарением и значительной влажной конвергенцией в нижних слоях атмосферы, а следовательно, с сильно развитой конвекцией. В результате сильной конвекции происходит усиление ветра в приземном слое атмосферы, что способствует потере тепла верхним слоем океана и его охлаждению. К концу сезона конвекция смещается из района и на ее месте остаются более холодные воды, которые таковыми остаются до следующего года. Через год в этом районе благодаря пониженным температурам поверхности океана отмечаются пониженные испарение, конвекция и влажная конвергенция, что препятствует развитию сильных а) »о'\» то-* г) 30-N so** ro*w Рис. 1. Пространственное распределение композитных аномалий ТПО в январе (а, в) и июле (б, г) для влажных лет, отличившихся повышенным количеством осадков над Индией (а, б) и влажных лет, отличившихся и повышенным количеством осадков над Индией, и развитием холодной фазы Южного Колебания (в, г). (MeehlG. Л. 1987) 17 ветров в приземном слое атмосферы и способствует в конечном итоге нагреванию верхнего слоя океана. Таким образом, согласно гипотезе Мила, пониженное приземное давление, интенсивные осадки и положительные аномалии ТПО во многих случаях связаны с сезонным приходом в конкретный район региона максимума конвекции, интенсивность которого год от года меняется по механизму, описанному выше, имеющему, фактически, двухгодичный цикл. Как, подчеркивает автор, пульсации продолжаются бесконечно, и этот непрерывный процесс характеризуется то одной модой, то другой, а экстремумы этого колебания совпадают с теплой и холодной фазой ЭНЮК. Следует отметить, что в модели Мила основное внимание уделено роли океана в годовом цикле смещения максимума конвекции и развитии двухгодичной изменчивости в системе океан-атмосфера. В работе Киладиза и ван Луна [98] исследование особенностей годового цикла в пространственном распределении температуры поверхности океана, приземных полей давления и осадков в экваториальном регионе Индийского и западной части Тихого океанов проведено на основе станционных данных NCAR за период с 1877 по 1982 гг. отдельно для лет с Эль Ниньо и Ла Нинья. Формирование выборок лет, в отличие от работы Мила [121], основано на основном индексе Южного Колебания, то есть,, стандартизированной разности приземного давления между станциями Дарвин и Таити. В исследовании на основе композитных аномалий для теплых и холодных лет Южного Колебания и сравнения с аномалиями в годы, предшествующие, соответственно, Эль Ниньо и Ла Нинья, показано явное проявление двухгодичной изменчивости в полях выше перечисленных приземных параметров и подчеркнуты основные особенности в их годовом цикле. Во-первых, это зональное распространение аномалий с запада на восток в течение годового цикла, как в годы развития теплых, так и холодных событий. Отмечено, что в годы развития Эль Ниньо зональное смещение проявляется в продвижении к востоку зон пониженного приземного давления из района Австралии в регион Внутритропической Зоны Конвергенции и Южно-Тихоокеанской Зоны Конвергенции. Важной особенностью годового цикла является сценарий развития аномалий, согласно которому аномалии, развивающиеся в системе океан-атмосфера в течение одного года, фактически подготавливают условия для развития в следующем году аномалий противоположного знака, то есть перехода системы из одной фазы колебания в противоположную. Следует отметить, что в данном исследовании Киладиза и ван Луна, вследствие включения в анализ данных станций с различным периодом наблюдений, оценивался только знак аномалий. Список литературы