Журнал

О журнале Новости Редколлегия Информация для авторов и рецензентов Публикационная этика Дискуссия Контакты ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:
отправка и рецензирование статей
Архив
Том 21, 2024
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5
Том 20, 2023
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6
Том 19, 2022
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6
Том 18, 2021
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6
Том 17, 2020
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6 Номер 7
Том 16, 2019 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6
Том 15, 2018 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6 Номер 7
Том 14, 2017 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6 Номер 7
Том 13, 2016 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6
Том 12, 2015 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6
Том 11, 2014 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4
Том 10, 2013 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4
Том 9, 2012 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5
Том 8, 2011 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4
Том 7, 2010 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4
Выпуск 6, 2009 г.
Том 1 Том 2
Выпуск 5, 2008 г.
Том 1 Том 2
Выпуск 4, 2007 г.
Том 1 Том 2
Выпуск 3, 2006 г.
Том 1 Том 2
Выпуск 2, 2005 г.
Том 1 Том 2
Выпуск 1, 2004 г.
Том 1
Поиск
Найти:
Подписка/отписка
на рассылку новостей
Ваш e-mail:
подписаться отписаться
English version
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. 2024. Т. 21. № 3. С. 269-291

Меридиональная изменчивость параметров климатической системы Атлантического океана

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: 17.04.2024
DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-3-269-291
Рассматривается межгодовая изменчивость и особенности взаимосвязи различных параметров климатической системы Атлантического океана (АО) от 40° ю. ш. до 60° с. ш. С этой целью выполнены расчёты компонентов тепло- и влагообмена между океаном и атмосферой и радиационных индексов Ga и Gs, характеризующих парниковый эффект, за 40-летний период (1979–2018) для 10-градусных широтных зон АО по данным архива реанализа NCEP/DOE AMIP-II (англ. National Centers for Environmental Prediction/Department of Energy Atmospheric Model Intercomparison Project). Показано, что в условиях общего потепления вод АО в большинстве его широтных зон отмечаются положительные тренды параметров, исключая приток коротковолновой радиации. Рекордные темпы роста отмечаются в количестве осадков, безразмерные тренды которых в большинстве широтных зон почти на порядок превышают аналогичные тренды температуры поверхности океана (ТПО) и радиационных индексов. Безразмерные положительные тренды в испарении в 2–6 раз выше аналогичных трендов в ТПО и радиационных индексах. Выявлена значительно более высокая межгодовая изменчивость компонент влагообмена. Для большинства широтных зон оценки коэффициента вариации компонент влагообмена примерно на порядок превышают их значения для компонент радиационного баланса и ТПО, причём более высокие коэффициенты вариации соответствуют в основном зонам с более высокими значениями тренда. Показано, что межгодовая изменчивость характеристик тепло- и влагообмена зависит в основном от внутренних процессов в климатической системе АО. Установлено, что влагосодержание атмосферы представляет собой важный климатообразующий фактор, который через парниковый эффект, с одной стороны, влияет на температуру воздуха и ТПО, а с другой — на осадки. При этом образование осадков, особенно во внутритропической зоне конвергенции, сопровождается выделением огромного количества тепла, которое расходуется на поддержание общей циркуляции и потепление атмосферы.
Ключевые слова: Атлантический океан, меридиональная изменчивость характеристик климата, парниковый эффект, тренды
Полный текст

Список литературы:

  1. Алексеев Г. В. Потепление климата Арктики: расхождения между глобальными моделями климата и наблюдениями и возможные причины // Гидрометеорология и экология. 2023. № 71. С. 207–230. DOI: 1033933/2713-3001-2023-71-207-230.
  2. Бекряев Р. В. Изменения потоков нисходящей длинноволновой радиации и эффективного излучения подстилающей поверхности в высоких широтах // Фундам. и приклад. климатология. 2015. № 1. С. 27–48.
  3. Захаров В. Ф., Малинин В. Н., Морские льды и климат. СПб.: Гидрометеоиздат, 2000. 92 с.
  4. Иванов В. В. Современные изменения гидрометеорологических условий в Северном Ледовитом океане, связанные с сокращением морского ледяного покрова // Гидрометеорология и экология. 2021. № 64. С. 407–434. DOI: 10.33933/2713-3001-2021-64-407-434.
  5. Крашенинникова С. Б. Водные массы и переносы тепла в Северной Атлантике. Симферополь: ИТ «АРИАЛ», 2019. 124 с.
  6. Лаппо С. С. К вопросу о причинах адвекции тепла на север через экватор в Атлантическом океане // Исслед. процессов взаимодействия океана и атмосферы: сб. / Ред. С. С. Лаппо. М.: Московское отд-ние Гидрометеоиздата, 1984. С. 125–129.
  7. Лаппо С. С., Гулев С. К., Рождественский А. Е. Крупномасштабное тепловое взаимодействие в системе океан – атмосфера и энергоактивные области Мирового океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 335 c.
  8. Логинов В. Ф., Лысенко С. А. Современные изменения глобального и регионального климата. Минск: Беларуская навука, 2019. 318 с.
  9. Малинин В. Н. Общая океанология. Ч. 1. Физические процессы. СПб.: Изд-во РГГМУ, 1998. 342 с.
  10. Малинин В. Н. Уровень океана: настоящее и будущее. СПб.: Изд-во РГГМУ, 2012. 260 с.
  11. Малинин В. Н., Вайновский П. А. (2021а) Влагообмен между океаном и атмосферой во внутритропической зоне конвергенции // Гидрометеорология и экология. № 63. С. 255–278. DOI: 10.33933/2713-3001-2021-63-255-278.
  12. Малинин В. Н., Вайновский П. А. (2021б) Тренды компонент влагообмена в системе «океан – атмосфера» в условиях глобального потепления по данным архива Reanalysis-2 // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. Т. 18. № 3. С. 9–25. DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-3-9-25.
  13. Малинин В. Н., Вайновский П. А. О межгодовой изменчивости наиболее интенсивных очагов источников и стока СО2 в океане на основе данных наблюдений // Гидрометеорология и экология. 2022. № 66. С. 51–70. DOI: 10.33933/2713-3001-2022-66-51-70.
  14. Малинин В. Н., Гордеева С. М. Изменчивость влагосодержания атмосферы над океаном по спутниковым данным // Исслед. Земли из космоса. 2015. № 1. С. 3–11. DOI: 10.7868/S0205961415010042.
  15. Малинин В. Н., Гордеева С. М. Влияние влагообмена в Северной Атлантике на увлажнение Европейской части России и годовой сток Волги // Водные ресурсы. 2019. Т. 46. № 3. С. 318–332. DOI: 10.31857/S0321-0596463318-332.
  16. Малинин В. Н., Шмакова В. Ю. Изменчивость энергоактивных зон океана в Северной Атлантике // Фундам. и приклад. климатология. 2018. № 4. С. 55–70. DOI: 10.21513/2410-8758-2018-4-55-70.
  17. 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.
  18. Малинин В. Н., Вайновский П. А., Гордеева С. М. О взаимосвязи межгодовой изменчивости параметров тепло- и влагообмена системы «океан – атмосфера» во внутритропической зоне конвергенции зоне конвергенции // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 4. С. 281–296. DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-4-281-296.
  19. Матвеев Л. Т. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 751 с.
  20. Матвеев Ю. Л., Матвеев Л. Т., Солдатенко С. А. Глобальное поле облачности / Под ред. Л. Т. Матвеева. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 278 с.
  21. Морозов Е. Г., Фрей Д. И., Тараканов Р. Ю. Поток антарктической донной воды через восточную часть прохода Филипп в море Уэдделла // Океанология. 2020. Т. 60. № 5. С. 680–684. DOI: 10.31857/S0030157420050160.
  22. Семенов В. А. Влияние океанического притока в Баренцево море на изменчивость климата в Арктике // Докл. Акад. наук. 2008. Т. 418. № 1. С. 106–109.
  23. Семенов В. А., Мохов И. И., Полонский А. Б. Моделирование влияния естественной долгопериодной изменчивости в Северной Атлантике на формирование аномалий климата в Северном полушарии // Морской гидрофиз. журн. 2014. № 4. С. 14–27.
  24. Федоров А. М., Башмачников И. Л., Белоненко Т. В. Локализация областей глубокой конвекции в морях Северо-Европейского бассейна, Лабрадор и Ирмингера // Вестн. СПбГУ. Науки о Земле. 2018. Т. 63. № 3. С. 354–362. DOI: 10.21638/spbu07.2018.306.
  25. Adler R. F., Gu G., Wang J.-J. et al. Relationships between global precipitation and surface temperature on interannual and longer timescales (1979–2006) // J. Geophysical Research. 2008. V. 113. Article D22104. DOI: 10.1029/2008JD010536.
  26. Alekseev G., Kuzmina S., Bobylev L., Urazgildeeva A., Gnatiuk N. Impact of atmospheric heat and moisture transport on the Arctic warming // Intern. J. Climatology. 2019. V. 39. No. 8. P. 3582–3592. https://doi.org/10.1002/joc.6040.
  27. Alekseev G. V., Smirnov A. V., Pnyushkov A. V. et al. Changes of fresh water content in the upper layer of the Arctic Basin in the 1950s–2010s // Fundamental and Applied Hydrophysics. 2021. No. 4. P. 25–38. DOI: 10.7868/S2073667321040031.
  28. 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 et al. Cambridge; N. Y.: Cambridge University Press, 2007. 996 p.
  29. 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 et al. Cambridge; N. Y.: Cambridge Univ. Press, 2013. 1535 p.
  30. AR6 Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / Eds. V. Masson-Delmotte, P. Zhai, A. Pirani et al. Cambridge; N. Y.: Cambridge Univ. Press, 2021. 2204 p.
  31. Bailey D. A., Rhines P. B., Hakkinen S. Formation and pathways of North Atlantic deep water in a coupled ice–ocean model of the Arctic–North Atlantic Oceans // Climate Dynamics. 2005. V. 25. P. 497–516. DOI: 10.1007/s00382-005-0050-3/.
  32. Basconcillo J., Moon Il-Ju., Wang B., Mistry M. Possible influence of the warm pool ITCZ on compound climate extremes during the boreal summer // Environmental Research Letters. 2022. V. 16. Article 114039. https://doi.org/10.1088/1748-9326/ac30f8.
  33. Boer G. J. Climate change and the regulation of the surface moisture and energy budgets // Climate Dynamics. 1993. V. 8. No. 5. P. 225–239. DOI: 10.1007/BF00198617.
  34. Broecker W. S. The great ocean conveyor // Oceanography. 1991. V. 4. No. 2. P. 79–89. https://doi.org/10.5670/oceanog.191.07.
  35. 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. https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2016.08.014.
  36. Dewitte S., Clerbaux N. Decadal Changes of Earth’s Outgoing Longwave Radiation // Remote Sensor. 2018. V. 10. No. 10. Article 1539. https://doi.org/10.3390/rs10101539.
  37. Dong B., Sutton R. T., Wilcox L. J. Decadal trends in surface solar radiation and cloud cover over the North Atlantic sector during the last four decades: drivers and physical processes // Climate Dynamics. 2023. V. 60. P. 2533–2546. https://doi.org/10.1007/s00382-022-06438-3.
  38. Dübal H.-R., Vahrenholt F. Radiative energy flux variation from 2001–2020 // Atmosphere. 2021. V. 12. Article 1297. https://doi.org/10.3390/atmos12101297.
  39. Foster M. J., Heidinger A. PATMOS-x: Results from a diurnally corrected 30-yr satellite cloud climatology // J. Climate. 2013. V. 26. P. 414–425. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-11-00666.1.
  40. Friedlingstein P., Jones M. W., O’Sullivan M. et al. Global Carbon Budget. 2021. Earth System Science // Earth System Science Data. 2022. V. 14. P. 1917–2005. https://doi.org/10.5194/essd-14-1917-2022.
  41. Gulev S. K. Long-term variability of sea—air heat transfer in the North Atlantic Ocean // Intern. J. Climatology. 1995. V. 15. P. 825–852. https://doi.org/10.1002/joc.3370150802.
  42. Haine T. W. N., Curry B., Gerdes R. et al. Arctic freshwater export: Status, mechanisms, and prospects // Global and Planetary Change. 2015. V. 125. P. 13–35. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2014.11.013.
  43. Hande L. B., Siems S. T., Manton M. J. Observed trends in wind speed over the Southern Ocean // Geophysical Research Letters. 2012. V. 39. Article L11802. DOI: 10.1029/2012GL051734.
  44. Hastenrath S. On meridional heat transport in the world ocean // J. Physical Oceanography. 1982. V. 12. No. 8. P. 922–927. https://doi.org/10.1175/1520-0485(1982)012<0922:OMHTIT>2.0.CO;2.
  45. Held I. M., Soden R. J. Robust responses of the hydrological cycle to global warming // J. Climate. 2006. V. 19. P. 5686–5699. https://doi.org/10.1175/JCLI3990.1.
  46. Kalnay E., Kanamitsu M., Kistler R. et al. The NCEP/NCAR 40-year Reanalysis project // Bull. American Meteorological Society. 1996. V. 77. P. 437–471. https://doi.org/10.1175/1520-0477(1996)077<0437:TNYRP>2.0.CO;2.
  47. Kanamitsu M. Description of the NMC global data assimilation and forecast system // Weather and Forecasting. 1989. V. 4. No. 3. P. 335–342. DOI: 10.1175/15200434(1989)004<0335:DOTNGD>2.0.CO;2.
  48. Kanamitsu M., Ebisuzaki W., Woollen J. et al. NCEP – DOE AMIP-II Reanalysis (R-2) // Bull. American Meteorological Society. 2002. V. 83. No. 11. P. 1631–1644. DOI: 10.1175/BAMS-83-11-1631.
  49. Kistler R., Kalnay E., Collins W. et al. The NCEP-NCAR 50-Year Reanalysis: Monthly means CD-ROM and documentation // Bull. American Meteorological Society. 2001. V. 82. P. 247–267. https://doi.org/10.1175/1520-0477(2001)082<0247:TNNYRM>2.3.CO;2.
  50. Long S., Xie S., Zheng X., Liu Q. Fast and slow responses to global warming: Sea surface temperature and precipitation patterns // J. Climate. 2014. V. 27. P. 285–299. https://doi.org/10.1175/JCLI‐D‐13‐00297.1.
  51. Malinin V. N., Gordeeva S., Naumov L. et al. To the evaluation of trends in the components of ocean–atmosphere moisture exchange // Fundamental and Applied Hydrophysics. 2018. V. 11. No. 4. P. 28–33. DOI: 10.7868/S2073667318040044.
  52. Mayer J., Haimberger L. Mayer M. A quantitative assessment of air–sea heat flux trends from ERA5 since 1950 in the North Atlantic basin // Earth System Dynamics, 2023. V. 14. P. 1085–1105. https://doi.org/10.5194/esd-14-1085-2023.
  53. Manabe S. Role of greenhouse gas in climate change // Tellus A: Dynamic Meteorology and Oceanography. 2019. V. 71. No. 1. Article 1620078. DOI: 10.1080/16000870.2019.1620078.
  54. Naveira Garabato A. C., McDonagh E. L., Stevens D. P. et al. On the export of Antarctic bottom water from the Weddell Sea // Deep-Sea Research II. 2002. V. 49. P. 4715–4742. https://doi.org/10.1016/S0967-0645(02)00156-X.
  55. 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. Article 025207. DOI: 10.1088/1748-9326/5/2/025207.
  56. Orsi A. H., Johnsson G. C., Bullister J. L. Circulation, mixing, and production of Antarctic bottom water // Progress in Oceanography. 1999. V. 43. P. 55–109. https://doi.org/10.1016/S0079-6611(99)00004-X.
  57. Palter J. B. The Role of the Gulf Stream in European Climate // Annual Review of Marine Science. 2015. V. 7. P. 113–137. DOI: 10.1146/annurev-marine-010814-015656.
  58. Raval A., Ramanathan V. Observational determination of the greenhouse effect // Nature. 1989. V. 342. Article 6251. P. 758–761. DOI: 10.1038/342758a0.
  59. Rhein M., Kieke D., Steinfeldt R. Advection of North Atlantic deep water from the Labrador Sea to the Southern Hemisphere // J. Geophysical Research. 2015. V. 120. No. 4. P. 2471–2487. https://doi.org/10.1002/2014JC010605.
  60. 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. https://doi.org/10.1029/2010JD014287.
  61. Serreze M. C., Barrett A. P., Slater A. G. et al. The large-scale freshwater cycle of the Arctic // J. Geophysical Research: Ocean. 2006. V. 111. Iss. C11. Article C11010. 19 p. https://doi.org/10.1029/2005JC003424.
  62. Spreen G., Steur L., De Divine D. et al. Arctic Sea Ice volume export through Fram Strait from 1992 to 2014 // J. Geophysical Research: Ocean. 2020. V. 125. No. 6. Article e2019JC016039. https://doi.org/10.1029/2019JC016039.
  63. Song J., Wang Y., Tang J. A hiatus of the greenhouse effect // Scientific Reports. 2016. V. 6. No. 1. Article 33315. DOI: 10.1038/srep33315.
  64. Thomas B. R., Kent E. C., Swail V. R., Berry D. I. Trends in ship wind speeds adjusted for observation method and height // Intern. J. Climatology. 2008. V. 28. P. 747–763. https://doi.org/10.1002/joc.1570.
  65. Trenberth K. E., Caron J. M. Estimates of meridional atmosphere and ocean heat transports // J. Climate. 2001. V. 14. No. 16. P. 3433–3443. https://doi.org/10.1175/1520-0442(2001)014<3433:EOMAAO>2.0.CO;2.
  66. Trenberth K. E., Fasullo J., Smith L. Trends and variability in column integrated atmospheric water-vapor // Climate Dynamics. 2005. V. 24. P. 741–758. DOI: 10.1007/s00382-005-0017-4.
  67. Trenberth K. E., Fasullo J. T., Kiehl J. Earth’s global energy budget // Bull. American Meteorological Society. 2009. V. 90. No. 3. P. 311–324. DOI: 10.1175/2008bams2634.1.
  68. Webb M. J., Slingol A., Stephens G. L. Seasonal variations of the clear-sky greenhouse effect: the role of changes in atmospheric temperatures and humidities // Climate Dynamics. 1993. V. 9. No. 3. P. 117–129. DOI: 10.1007/BF00209749.
  69. Wild M., Folini D., Hakuba M. Z. et al. The energy balance over land and oceans: an assessment based on direct observations and CMIP5 climate models // Climate Dynamics. 2015. V. 44. P. 3393–3429. DOI: 10.1007/s00382-014-2430-z.
  70. Xie S.‐P. Ocean warming pattern effect on global and regional climate change // AGU Advances. 2020. V. 1. No. 1. Article e2019AV000130. https://doi.org/10.1029/2019AV000130.
  71. Xie S.‐P., Deser C., Vecchi G. A. et al. Global warming pattern formation: Sea surface temperature and rainfall // J. Climate. 2010. V. 23. P. 966–986. https://doi.org/10.1175/2009JCLI3329.1.
  72. Young I. R., Ribal A. Multiplatform evaluation of global trends in wind speed and wave height // Science. 2019. V. 364. No. 6440. P. 548–552. DOI: 10.1126/science.aav9527.
  73. Zheng C. W., Li C. Y., Li X. Recent Decadal Trend in the North Atlantic Wind Energy Resources // Advances in Meteorology. 2017. V. 2017. Article 7257492. 8 p. https:doi.org/10.1155/2017/7257492.
  74. Zhou C., Zelinka M. D., Klein S. A. Impact of decadal cloud variations on the Earth’s energy budget // Nature Geoscience. 2016. V. 9. No. 16. P. 871–874. https://doi.org/10.1038/ngeo2828.