Архив
Том 20, 2023
Том 19, 2022
Том 18, 2021
Том 17, 2020
Том 16, 2019 г.
Том 15, 2018 г.
Том 14, 2017 г.
Том 13, 2016 г.
Том 12, 2015 г.
Том 11, 2014 г.
Том 10, 2013 г.
Том 9, 2012 г.
Том 8, 2011 г.
Том 7, 2010 г.
Выпуск 6, 2009 г.
Выпуск 5, 2008 г.
Выпуск 4, 2007 г.
Выпуск 3, 2006 г.
Выпуск 2, 2005 г.
Выпуск 1, 2004 г.
Поиск
Найти:
Подписка/отписка
на рассылку новостей
ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 3. С. 9-25

Тренды компонент влагообмена в системе «океан – атмосфера» в условиях глобального потепления по данным архива Reanalysis-2

В.Н. Малинин 1 , П.А. Вайновский 2 
1 Российский государственный гидрометеорологический университет, Санкт-Петербург, Россия
2 ООО «Прогноз», Санкт-Петербург, Россия
Одобрена к печати: 31.03.2021
DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-3-9-25
Приводятся результаты расчёта компонент вертикального влагообмена (испарение, осадки, влагосодержание атмосферы), а также приповерхностной температуры воздуха и температуры поверхности океана в системе «океан – атмосфера» за период 1979–2019 гг. по данным архива Reanalysis-2. Показано, что безразмерные тренды IТР годовых значений компонент влагообмена, особенно осадков, значительно выше аналогичных трендов температуры воздуха и температуры поверхности океана. С учётом скрытой теплоты вклад тренда осадков в радиационный форсинг равен 0,32 Вт/м2, что составляет 43 % от форсинга СО2. Установлено, что формирование тренда в испарении и осадках начинается на 10 лет раньше, чем в температуре воздуха и температуре поверхности океана. Выявлено принципиальное расхождение в меридиональном распределении трендов температуры воздуха и компонент влагообмена для 10-градусных широтных зон Мирового океана. Если максимальный тренд температуры приурочен к северной полярной области, то экстремально высокий тренд в осадках отмечается в северной экваториальной зоне (0–10° с. ш.) и обусловлен мощным усилением интенсивности внутритропической зоны конвергенции. Наиболее высокие тренды испарения наблюдаются в широтной области 40° с. ш. – 20° ю. ш. Максимальные тренды влагосодержания атмосферы отмечаются в зоне 0−20° с. ш. и затем медленно уменьшаются по направлению к северным широтам. Выявлено, что изменение годовых значений влагосодержания атмосферы над Мировым океаном при изменении температуры на 1 °С для промежутка времени 1979–1993 гг. составляет 3,1 мм, или 11,0 %, а для промежутка 1994–2019 гг. — 2,3 мм, или 8,2 %. Это не соответствует уравнению Клаузиуса – Клапейрона, согласно которому влагосодержание должно увеличиваться на 6,5 % при повышении температуры на 1 °С. Показано, что доминирующим фактором формирования максимальных значений парникового эффекта, которые отмечаются в экваториальной зоне, является водяной пар, причём рост парникового эффекта идёт прежде всего при ясном небе.
Ключевые слова: гидрологический цикл, влагообмен в системе «океан – атмосфера», тренды, парниковый эффект, глобальное потепление, уравнение Клаузиуса – Клапейрона
Полный текст

Список литературы:

  1. Елисеев А. В. Глобальный цикл CO2: основные процессы и взаимодействие с климатом // Фундаментальная и прикладная климатология. 2017. № 4. С. 5–27.
  2. Кондратьев К. Я., Донченко В. К. Экодинамика и геополитика. Глобальные проблемы. СПб.: НИЦЭБ РАН – СПб ФИЦ РАН, 1999. Т. 1. 1040 с.
  3. Малинин В. Н. Влагообмен в системе океан-атмосфера. Л.: Гидрометеоиздат, 1994. 197 с.
  4. Малинин В. Н. Уровень океана: настоящее и будущее. СПб.: Изд-во РГГМУ, 2012. 260 с.
  5. Малинин В. Н., Гордеева С. М. Изменчивость влагосодержания над океаном по спутниковым данным // Исслед. Земли из космоса. 2015. № 1. С. 3–11.
  6. Малинин В. Н., Гордеева С. М., Наумов Л. М. Влагосодержание атмосферы как климатообразующий фактор // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 3. С. 243–251. DOI: 10.21046/2070-7401-2018-15-3-243-251.
  7. Мохов И. И., Смирнов Д. А. (2018а) Вклад радиационного воздействия парниковых газов и атлантической мультидесятилетней осцилляции в тренды приповерхностной температуры // Метеорология и гидрология. 2018. № 9. С. 5–13.
  8. Мохов И. И., Смирнов Д. А. (2018б) Оценки вклада атлантической мультидекадной осцилляции и изменений атмосферного содержания парниковых газов в тренды приповерхностной температуры воздуха по данным наблюдений // Докл. Акад. наук. 2018. Т. 480. № 1. С. 97–102. DOI: 10.7868/S0869565218130200.
  9. Adler R. F., Gu G., Wang J.-J., Huffman G. J., Curtis S., Bolvin D. Relationships between global precipitation and surface temperature on interannual and longer timescales (1979–2006) // J. Geophysical Research. 2008. V. 113. Art. No. D22104. DOI: 10.1029/2008JD010536.
  10. AR4 Climate Change 2007: The Physical Science Basis. IPCC Report. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / eds. S. Solomon, D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K. B. Averyt, M. Tignor, H. L. Miller, Cambridge; N. Y.: Cambridge University Press, 2007. 996 p.
  11. AR5 Climate Change 2013: The Physical Science Basis. IPCC Report. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / eds. T. F. Stocker, D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S. K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex, P. M. Midgley. Cambridge; N. Y.: Cambridge University Press, 2013. 1535 p.
  12. Beranger K., Barnier B., Gulev S., Crepon M. Comparing 20 years of precipitation estimates from different sources over the world ocean // Ocean Dynamics. 2006. V. 56(2). P. 104–138.
  13. Boer G. Climate Change and the regulation of the surface moisture and energy budgets // Climate Dynamics. 1993. V. 8. P. 225–239.
  14. Bosilovich М. G., Robertson F. R., Takacs L., Molod A., Mocko D. Atmospheric Water Balance and Variability in the MERRA-2 Reanalysis // J. Climate. 2017. V. 30. P. 1177–1196. DOI: 10.1175/JCLI-D-16-0338.1.
  15. Brutsaert W. Global land surface evaporation trend during the past half century: Corroboration by Clausius-Clapeyron scaling // Advances in Water Resources. 2017. V. 106. P. 3–5.
  16. Byrne M. P., Pendergrass A. G., Rapp A. D., Wodzicki K. R. Response of the Intertropical Convergence Zone to Climate Change: Location, Width, and Strength // Current Climate Change Reports. 2018. V. 4. P. 355–370. URL: https://doi.org/10.1007/s40641-018-0110-5.
  17. Climate Change 1990: The IPCC Scientific Assessment. Report prepared for IPCC by Working Group I / eds. J. T. Houghton, G. J. Jenkins, J. J. Ephraums. Cambridge; N. Y.; Melbourne: Cambridge University Press, 1990. 410 p.
  18. Gutenstein M., Fennig K., Schröder M., Trent T., Bakan S., Roberts J. B., Robertson F. R. Intercomparison of freshwater fluxes over ocean and investigations into water budget closure // EGU. 2020. 35 p. URL: https://doi.org/10.5194/hess-2020-317.
  19. Hilburn K. A. The Passive Microwave Water Cycle Product. REMSS Technical Report 072409. 2009. 30 p.
  20. Hu Y., Fu Q. Observed poleward expansion of the Hadley circulation since 1979 // Atmospheric Chemistry and Physics. 2007. V. 7. P. 5229–5236. DOI: 10.5194/acp-7-5229-2007.
  21. Kanamitsu M., Ebisuzaki W., Woollen J., Yang S-K., Hnilo J. J., Fiorino M., Potter G. L. NCEP–DOE AMIP-II reanalysis (R-2) // Bul. American Meteorological Society. 2002. V. 83(11). P. 1631–1643.
  22. Liu C., Liao X., Qiu J., Yang Y., Feng X., Allan R. P., Cao N., Long J., Xu J. Observed variability of intertropical convergence zone over 1998–2018 //Environmental Research Letters. 2020. V. 15. Art. No. 104011. URL: https://doi.org/10.1088/1748-9326/aba033.
  23. Long S. Chiu, Gao S., Shie Ch.-L. Oceanic Evaporation: Trends and Variability // Remote Sensing — Applications. 2012. 20 p. URL: https://cdn.intechopen.com/pdfs/37538/InTech-Oceanic_evaporation_trends_and_variability.pdf.
  24. Lu J., Deser C., Reichler T. Cause of the widening of the tropical belt since 1958 // Geophysical Research Letters. 2009. V. 36. Art. No. L03803. DOI: 10.1029/2008GL036076.
  25. Malinin V. N., Gordeeva S. M. Variability of Evaporation and Precipitation over the Ocean from Satellite Data // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2017. V. 53. No. 9. P. 934–944. DOI: 10.1134/S0001433817090195/.
  26. Malinin V. N., Gordeeva S., Naumov L., Ershova A., Averkiev A. To the evaluation of trends in the components of ocean-atmosphere moisture exchange // Fundamentalnaya i Prikladnaya Gidrofizika. 2018. V. 11(4). P. 28–33. DOI: 10.7868/S2073667318040044.
  27. Manabe S. Role of greenhouse gas in climate change // Tellus A: Dynamic Meteorology and Oceanography. 2019. V. 71(1). Art. No. 1620078. DOI: 10.1080/16000870.2019.1620078.
  28. O’Gorman P. A., Muller C. J. How closely do changes in surface and column water vapor follow Clausius-Clapeyron scaling in climate change simulations? // Environmental Research Letters. 2010. V. 5. No. 2. Art. No. 025207.
  29. Philander S. G. H., Gu D., Lambert G., Li T., Halpern D., Lau N. C., Pacanowski R. C. Why the ITCZ is mostly north of the equator // J. Climate. 1996. V. 9(12). P. 2958–2972.
  30. Raval A., Ramanathan V. Observational determination of the greenhouse effect // Nature. 1989. V. 342. P. 758–761.
  31. Robertson F. R., Bosilovich M. G., Roberts J. B., Reichle R. H., Adler R., Ricciardulli L., Berg W., Huffman G. Consistency of Estimated Global Water Cycle Variations over the Satellite Era // J. Climate. 2014. V. 27(16). P. 6135–6154. DOI: 10.1175/JCLI-D-13-00384.1.
  32. Schmidt G. A., Ruedy R. A., Miller R. L., Lacis A. A. Attribution of the present-day total greenhouse effect // J. Geophysical Research. 2010. V. 115. Iss. D20. P. 2156–2202.
  33. Seidel D. J., Fu Q., Randel J. W., Reichler T. J. Widening of the tropical belt in a changing climate // Nature Geoscience. 2008. V. 1(1). P. 21–24.
  34. Song J., Wang Y., Tang J. A Hiatus of the Greenhouse Effect // Scientific Reports. 2016. V. 6(1). Art. No. 33315. DOI: 10.1038/srep33315.
  35. Trenberth K. E., Fasullo J. T., Mackaro J. Atmospheric moisture transports from ocean to land and global energy flows in reanalyses // J. Climate. 2011. V. 24. P. 4907–4924.
  36. Webb M. J., Slingo A., Stephens G. L. Seasonal variations of the clear-sky green-house effect: the role of changes in atmospheric temperatures and humidities // Climate Change. 1993. V. 9. No. 3. P. 117–130.
  37. Wild M., Folini D., Hakuba M. Z., Schär C., Seneviratne S. I., Kato S., Rutan D., Ammann C., Wood E. F., König-Langlo G. The energy balance over land and oceans: an assessment based on direct observations and CMIP5 climate models // Climate Dynamics. 2015. V. 44. No. 11–12. Р. 3393–3429.
  38. Yu L., Jin X., Josey S., Lee T., Kumar A., Wen C., Xue Y. The Global Ocean Water Cycle in Atmospheric Reanalysis, Satellite, and Ocean Salinity // J. Climate. 2017. V. 30. Р. 3829–3852. DOI: 10.1175/JCLI-D-16-0479.1.
  39. Zhou Y. P., Xu K.‐M., Sud Y. C., Betts A. K. Recent trends of the tropical hydrological cycle inferred from Global Precipitation Climatology Project and International Satellite Cloud Climatology Project data // J. Geophysical Research. 2011. V. 116. Art. No. D09101. DOI: 10.1029/2010JD015197.