Пространственно-временная изменчивость адвекции тепла и влаги из океанов Северного полушария в Северную Евразию тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.29, кандидат наук Морару Евгения Ивановна

• Морару Евгения Ивановна
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Морару Евгения Ивановна

Список условных обозначений

Введение

Глава 1. Современное состояние исследований тепло- и влагопереноса в атмосфере в период происходящих климатических изменений

1.1. Изменение климата в конце ХХ-начале XXI вв

1.2. Особенности теплообмена на границе океан-атмосфера в Северном полушарии в ХХ-ХХ1 вв

1.3. Влияние процессов атмосферной циркуляции на изменчивость климатических величин в Северной Евразии

Глава 2. Характеристика используемых данных и методы исследования

2.1. Исходные данные

2.2. Методы исследования

2.2.1. Методы оценки адвекции воздушных масс над океанами

2.2.2. Метод оценки адвекции воздушных масс из океанических областей интенсивного выноса тепла в регионы Северной Евразии

Глава 3. Пространственно-временная изменчивость характеристик теплового состояния деятельного слоя океана и турбулентного теплообмена на границе океан-атмосфера в Северном полушарии

3.1. Особенности пространственного распределения характеристик за период 1979-2018 гг

3.2. Временная изменчивость характеристик за период 1979-2018 гг

3.2.1. Изменчивость температуры поверхности океана и теплосодержания деятельного слоя океана

3.2.2. Изменчивость турбулентного теплообмена на границе океан-атмосфера

Глава 4. Особенности тепло- и влагопереноса в атмосфере над акваториями Северного полушария

4.1. Пространственное распределение адвекции воздушных масс над океанами Северного полушария за период 1979-2018 гг

4.2. Анализ адвекции тепла и влаги в областях интенсивного тепло- и влагопереноса над океанами Северного полушария

Глава 5. Оценка величины адвекции воздушных масс с океанов на территорию Северной Евразии и её связь с изменчивостью температуры и влажности в регионах

5.1. Адвекция воздушных масс из районов Атлантического, Тихого и Северного Ледовитого океанов в регионы Северной Евразии

5.2. Временная изменчивость адвекции воздушных масс из океанов Северного полушария в регионы Северной Евразии

5.3. Оценка связи адвекции воздушных масс из Баренцева моря с изменением температуры и влажности воздуха в регионах Северной Евразии

Заключение

Список литературы

Приложения

Приложение А. Пространственное распределение характеристик тепло- и

влагопереноса над океанами Северного полушария в летний сезон

Приложение Б. Пространственное распределение адвекции влажного и сухого воздуха из океана в регионы Северной Евразии

Список условных обозначений

СЛО - Северный Ледовитый океан ТПО - температура поверхности океана ЭАО - энергоактивные области океана LE - поток скрытого тепла SH - поток явного тепла

NAO - индекс Северо-Атлантического колебания

PDO - индекс Северо-Тихоокеанского колебания

ЭНЮК - Эль-Ниньо - Южное колебание

ВМ - воздушная масса

ФНЧ - фильтр низких частот

ЦДА - центры действия атмосферы

EOF - эмпирическая ортогональная функция

in, out- индексы, обозначающие входящий в район поток, и выходящий из него, соответственно

ЕТР - Европейская территория России ЗС - Западная Сибирь ВС - Восточная Сибирь ДВ - Дальний Восток

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Пространственно-временная изменчивость адвекции тепла и влаги из океанов Северного полушария в Северную Евразию»

Введение

Актуальность темы. Увеличение средней глобальной температуры воздуха с середины XIX в., по данным 1РСС, составило 1,1 °С, что свидетельствует о потеплении климата [1]. Наблюдаемое потепление происходило в различных регионах Северного полушарии, при этом после 1976 г. этот процесс стал более интенсивным [1, 2]. Наибольшие изменения отмечались в регионах Северной Евразии: юг Сибирского региона, Приморье, высокие широты Евразии, Забайкалье, юг Европейской территории России [3].

Основным естественным климатообразующим фактором является солнечная радиация, которая нагревает поверхность суши и океана [4]. Вследствие теплообмена между атмосферой и подстилающей поверхностью происходит нагрев приземной атмосферы. Мировым океаном аккумулируется более 90 % энергии [5], распределение которой в слоях океана и на его поверхности неравномерно. Это приводит к формированию областей повышенного тепло- и влагообмена между поверхностью океана и атмосферой, которые принято считать энергоактивными зонами океана [6]. Наиболее интенсивные из этих областей, как правило, располагаются в северо-западных районах Атлантического и Тихого океанов.

В начале XXI в. существенно возросло внимание исследователей в изучении изменчивости теплового режима в арктических широтах [7, 8]. Особенное внимание направлено на Баренцево море вследствие повышенного выделения тепла над акваторией в последние десятилетия [9]. Указанные изменения вызваны ускоренным потеплением, наблюдающимся в высоких широтах [10].

Важным климатообразующим фактором, влияющим на изменчивость регионального климата, является атмосферная циркуляция, в частности, адвективный перенос. Воздушные массы, проходящие над областями интенсивного тепло- и влагообмена, трансформируются и переносят тепло и

влагу в Северную Евразию, влияя на изменчивость климата. Роль адвекции в изменение климатических величин в регионах может достигать 50 % [11].

В ведущих российских и зарубежных научных центрах проводятся исследования характеристик атмосферной циркуляции, связанные в основном с выделением источников тепла/влаги [12, 13], с оценкой переноса тепла\влаги в атмосфере, как зонального, так и меридионального [8, 14, 15], с оценкой связи циркуляции с изменчивостью регионального климата на континентах [16, 17, 18].

Однако до сих пор актуальны задачи, связанные с получением количественных оценок тепло- и влагопереноса. Исследование в данном направлении позволит определить сколько тепла/влаги выходит из источника над океанами, сколько тепла/влаги «теряется» на различных участках траектории движения воздушных масс, какова величина притока тепла/влаги из источника в регионы Северной Евразии. Их решение позволит оценить роль притока тепла и влаги из океанов Северного полушария в изменение регионального климата Северной Евразии.

Цель работы. Исследование пространственно-временной изменчивости теплообмена между океаном и атмосферой, а также атмосферного тепло- и влагопереноса над океанами Северного полушария, и получение оценки связи переноса тепла/влаги с изменчивостью температуры и влажности воздуха в регионах Северной Евразии.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Выявить особенности пространственно-временной изменчивости характеристик теплообмена между океаном и атмосферой в Северном полушарии за период 1979-2018 гг.

2. Исследовать пространственно-временную изменчивость адвекции тепла и влаги в Северном полушарии, а также выявить области притока и выноса тепла/влаги с учётом элементов атмосферной циркуляции.

3. Определить изменчивость преобладающего направления адвекции воздушных масс из океанов Северного полушария в Северную Евразию.

4. Оценить связь адвекции воздушных масс из Баренцева моря с изменением температуры и влажности воздуха в регионах Северной Евразии.

Исходные данные и методы исследования.

Результаты диссертационной работы получены на основе данных современных реанализов и судовых наблюдений. Адвекция тепла и влаги рассчитывалась по уравнению притока тепла/влаги. Для оценки адвекции тепла и влаги из океана в регионы Северной Евразии применялось моделирование, построенное на основе метода статистических испытаний, реализованного для схемы двумерных случайных блужданий. Оценка связи между исследуемыми величинами проводилась с помощью корреляционно-регрессионного анализа.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. В первые два десятилетия XXI в. уменьшение турбулентных потоков тепла происходило преимущественно в средних и высоких широтах океанов Северного полушария, а их увеличение - в низких. При этом, максимальный рост потоков тепла наблюдался зимой в субтропическом круговороте Тихого океана и сопровождался увеличением в 3 раза вклада меридиональной составляющей скорости ветра и уменьшением в 2 раза вклада зональной составляющей, по сравнению с концом XX в.

2. Установлено, что максимальное увеличение адвекции воздушных масс в Северном полушарии в начале XXI в. происходит в средней тропосфере Тихого океана зимой. По сравнению с интервалом 1979-1998 гг., в высоких широтах приток тепла увеличился на 73%, приток влаги - на 96%; в средних широтах вынос тепла увеличился на 26%, вынос влаги - на 71%. Выявленные изменения являются следствием усиления меридиональной составляющей тепло- и влагопереноса.

3. За период 1979-2018 гг. адвекция холодного воздуха из Баренцева моря на Европейскую территорию России и север Западной Сибири максимальна в весенний сезон. Вследствие изменения теплообмена на поверхности Баренцева моря, в начале XXI в. на 20% возрастает приток холодных

воздушных масс из акватории в эти регионы, что приводит к увеличению в 2 раза вклада адвекции в изменение регионального температурно-влажностного режима.

Научная новизна работы:

1. Впервые установлено изменение соотношения вкладов горизонтальных составляющих скорости ветра в изменчивость турбулентных потоков тепла на поверхности океанов Северного полушария в начале XXI в., по сравнению с концом XX в.

2. Впервые получены количественные оценки изменчивости интенсивности притока и выноса тепла/влаги в областях их максимальных значений над океанами Северного полушария.

3. Впервые получены количественные оценки изменчивости адвекции воздушных масс из океанов Северного полушарии в регионы Северной Евразии.

4. Впервые установлена доля вклада горизонтальной адвекции воздушных масс из Баренцева моря в регионы Северной Евразии в изменение температурно-влажностного режима в регионах.

Научная и практическая значимость.

Выявленные в диссертационной работе знания о механизмах тепло- и влагопереноса в атмосфере имеют как фундаментальное, так и прикладное значение. Полученные в работе новые результаты, алгоритмы и программные продукты можно рекомендовать к внедрению в научные организации, ведущие работы по моделированию различных климатических параметров, а также использовать в процессе подготовки кадров высшей квалификации, специализирующихся в этой области. В Роспатенте зарегистрирована программа «Calc_Heat_Flux_box» №2021681759, позволяющая рассчитывать величины адвекции тепла и влаги, проходящей через границу выбранного района.

Обоснованность и достоверность полученных в работе результатов обусловлена использованием физически обоснованных методов и большим

объемом данных, на основе которого сделаны основные выводы работы, и статистической надежностью расчётов. Часть результатов диссертационной работы согласуется с результатами исследований других авторов в пересекающихся областях. Результаты работы апробированы на российских и международных конференциях.

Личный вклад автора заключался в составлении плана, выборе методов исследования, в проведении расчётов и анализе полученных результатов. Цель и задачи исследования поставлены совместно с научным руководителем. Основные результаты получены лично автором работы. Совместно с научным руководителем написан комплекс алгоритмов и программных продуктов, необходимых для проведения расчётов.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Работа соответствует пунктам 1, 2, 8 и 9 паспорту научной специальности 25.00.29 -физика атмосферы и гидросферы в области изучения феноменологии и физики процессов, происходящих в земной атмосфере и гидросфере.

Апробация основных результатов работы. Результаты диссертационной работы апробированы на следующих конференциях: «Состав атмосферы. Атмосферное электричество. Климатические эффекты» (Звенигород, 2012; Туапсе, 2015); Школа молодых учёных и международная конференция по вычислительно-информационным технологиям для наук об окружающей среде «CITES» (Петрозаводск, 2013; Томск, 2015; Москва, 2019); «Сибирское совещание по климато-экологическому мониторингу» (Томск, 2015, 2017, 2019); XX Международный симпозиум «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы» (Новосибирск, 2014, 2019, 2020); VI школа-конференция молодых учёных «Изменения климата и окружающей среды Северной Евразии: анализ, прогноз, адаптация» (Кисловодск, 2014); Международная конференция и школа молодых учёных по измерениям, моделированию и информационным системам для изучения окружающей среды «ENVIROMIS» (Томск, 2014, 2018, 2020); Международный симпозиум «Атмосферная радиация и динамика» (Санкт-

Петербург, 2017, 2019); Всероссийская конференция «Изменения климата: причины, риски, последствия, проблемы адаптации и регулирования» (Москва, 2019).

Результаты работы применялись в следующих НИР:

1. Проект ФНИ СО РАН 11.2. «Региональный мониторинг климатических, экосистемных и литосферных динамических процессов как факторов опасных природных явлений» (2013-2017 гг.).

2. Проект ФНИ IX. 135.1. «Закономерности природно-климатических изменений на Азиатской территории России» (2017-2020 гг.).

3. Проект Министерства науки и высшего образования № 121031300154-1 «Закономерности изменения и взаимодействия основных компонентов климатической системы Азиатской территории России» РФ (2021-2025 гг.).

4. Проект РФФИ № 18-45-703014 р_мол_а «Климатология и тенденции опасных метеорологических явлений в Томской области на фоне глобальных климатических изменений» (2018-2019 гг.).

5. Проект Министерства науки и высшего образования РФ № 075-15-2020-787 «Фундаментальные основы, методы и технологии цифрового мониторинга и прогнозирования экологической обстановки Байкальской природной территории» (2020-2022 гг.)

Публикации. Результаты диссертационной работы опубликованы в 37 научных работах, из которых 7 в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, который включает 165 литературных источников. В работе содержится 1 35 страниц текста, 39 рисунков, 9 таблиц, 30 формул.

Автор работы выражает признательность за ценные рекомендации и полезные замечания научному руководителю к.ф.-м.н. в.н.с. ЛФКС ИМКЭС СО РАН С.В. Логинову, а также к.ф.-м.н. с.н.с. Е.В. Харюткиной.

Глава 1. Современное состояние исследований тепло- и влагопереноса в атмосфере в период происходящих климатических изменений

1.1. Изменение климата в конце XX-начале XXI вв.

Увеличение средней глобальной температуры воздуха с середины XIX в., по данным Ш^, составило 1,1 ^ что свидетельствует о потеплении климата [1]. Наблюдаемое потепление происходило в различных регионах Северного полушарии, при этом после 1976 г. этот процесс стал более интенсивным [1, 2].

Изменение глобальной температуры воздуха в последние два десятилетия XX-начале XXI вв. можно разделить на следующие периоды. Период интенсивного потепления происходил с 1976 г. до конца XX в. [19]. В первые два десятилетия XXI в. произошли заметные изменения климата, при этом, до 2012 г. происходило замедление потепления климата [20], а после этого рост глобальной температуры воздуха продолжился ускоренными темпами [21]. Согласно оценкам Всемирной метеорологической организации [21] и Российской гидрометеорологической службы [22], 2020 г. стал самым тёплым годом в истории наблюдений во все сезоны, кроме летнего.

Изменение температуры воздуха происходит в большинстве регионов Северного полушария. В России скорость роста средней годовой температуры за период 1976-2019 гг. составила 0,47°С/10 лет [23]. При этом, наибольшие темпы потепления характерны для весенних месяцев (0,63°С/10 лет), особенно в южной части Сибирского региона, на Европейской территории России, в Дальневосточном федеральном округе. Особенности современных изменений климатических величин на территории России также описаны в [24].

Наибольшие темпы роста температуры воздуха происходят в высоких широтах Северного полушария [1], в частности над морями чукотского и атлантического секторов. Существенный вклад в этот процесс вносит изменение атмосферной циркуляции с интенсивной адвекцией тепла в высокие широты, которая определяет около 90 % тренда температуры в Арктике [10].

Потепление арктического региона, наряду с другими процессами, является одной из причин происходящего таяния морского льда [25]. Так в [26] показано, что с 1970 по 2012 гг. наблюдается устойчивое сокращение площади морского льда. При этом в первое десятилетие XXI в. скорость его уменьшения в 4,5 раза больше, по сравнению с концом XX в. А после 2007 г. ледяной покров на большей части Северного Ледовитого океана (СЛО) становится сезонным [27]. Площадь морского льда в Баренцевом море, среди всех морей СЛО, уменьшается с наибольшей скоростью [28], особенно на северо-востоке акватории [25].

Потепление атмосферы и океана в последние десятилетия [29] также сопровождается ускоренным уменьшением массы ледников, в частности в Гренландии [30], что способствует повышению уровня океана [1, 31].

Проведённый анализ современных климатических изменений показал, что существенную роль в этом процессе играет Мировой океан. В настоящее время установлено [32], что современные изменения климата во второй половине XX в. были обусловлены концентрацией большого количества тепла в верхних слоях океана. Вследствие последующего распространения этого тепла в более глубокие слои океана в первом десятилетии XXI в. произошло некоторое замедление темпов глобального потепления.

1.2. Особенности теплообмена на границе океан-атмосфера в Северном

полушарии в XX-XXI вв.

Воздействие океана на климат, согласно [4], может характеризоваться следующими особенностями. Во-первых, океан играет роль источника влаги в гидрологическом цикле. Во-вторых, океан обладает огромной термической инерцией: летом океан запасает тепло вследствие поглощения солнечной радиации, а затем круглый год отдаёт это тепло посредством теплового излучения, турбулентного теплообмена и затрат тепла на испарение. В-третьих, океан осуществляет горизонтальный перенос тепла течениями, который определяет формирование градиента температуры между полюсом и экватором.

Изменение климата в масштабе десятилетий обусловлено взаимодействием атмосферы и океана, под которым понимается трансформация и перераспределение энергии, а также обмен свойствами между двумя средами [33, 34]. Атмосфера влияет на характеристики океанической поверхности за счёт воздействия ветра, и изменения облачности, модулирующие радиационный баланс на поверхности океана [35]. Влияние океана на атмосферу происходит через турбулентные потоки тепла и влаги, тепловое длинноволновое излучение, альбедо, испарение с поверхности.

Основными величинами, характеризующими теплообмен на границе океан/атмосфера, являются: температура поверхности океана (ТПО), теплосодержание деятельного слоя океана, и потоки скрытого и явного тепла.

Районы Мирового океана с интенсивным теплообменом между океаном и атмосферой часто определяются как энергоактивные области океана (ЭАО). Это акватории наибольших контрастов между тепловыми и влажностными полями деятельного слоя океана и пограничного слоя атмосферы [33, 36]. Именно в этих областях наблюдаются максимальные изменения потоков скрытого и явного тепла, то есть ЭАО являются наиболее информативными районами для оценки состояния климатической системы. В 70-80-х гг. XX в. Марчук Г.И. сформулировал концепцию ЭАО, которая стала основой программы «Разрезы» [36, 37]. В рамках программы проводилось исследование аномалий ТПО и оценка их влияния на крупномасштабные атмосферные процессы [4]. По результатам программы «Разрезы» в Мировом океане было выделено несколько ЭАО. Наиболее известными из них считаются акватории течений Куросио и Гольфстрим, Ньюфаундлендская ЭАО, районы Канарского и Перуанского апвеллингов, акватории Норвежского, Гренландского и Берингово морей.

Температура поверхности океана представляет собой важный индикатор энергетики взаимодействия океана и атмосферы, который вносит преобладающий вклад в развитие крупномасштабных процессов, ответственных за изменения погоды и климата [4]. ТПО определяется различными факторами:

приходящей солнечной энергией, поступлением тепла из более глубоких слоёв океана, океанической циркуляцией, а также теплообменом между океаном и атмосферой [38]. При этом, изменчивость ТПО на годовых масштабах вызывается воздействием атмосферы [35], тогда как на больших временных масштабах она связана с изменчивостью характеристик океана.

В изменении аномалий ТПО в XX-XXI вв. можно выделить несколько периодов роста температуры [39, 40]: 1910-1940 гг. и 1976-1998 гг., а также период уменьшения ТПО: 1940-1970 гг. В интервале с 1998 г. по 2012 гг. наблюдалось замедление роста как глобальной ТПО, так и ТПО в отдельных акваториях Северного полушария [41]. В последние годы, по аналогии с глобальной температурой воздуха, отмечается положительная тенденция ТПО [31]. В [42], показано, что за период 1976-2018 гг. в Северном полушарии наблюдается увеличение ТПО, как в среднем за год (0,185°С/10 лет), так и во все сезоны, с максимальным трендом летом (0,216°С/10 лет).

При исследовании теплообмена на поверхности океана учитывается величина теплосодержания деятельного слоя океана, которая является важнейшим показателем изменения климата. Потепление океана проявляется в увеличении теплосодержания [1, 43, 44]. Так, величина теплосодержания в слое 0-2000 м Мирового океана с 1955 по 2010 гг. увеличилась на 24±1,9-1022 Дж, а в слое 0-700 м за тот же период на 16,7±1,6-1022 Дж. После 1998 г. произошёл существенный рост теплосодержания в слое 0-2000 м, при этом максимальный вклад в эти изменения вносит Атлантический океана (до 31 %).

Одним из основных механизмов обмена теплом между атмосферой и океаном является турбулентный перенос [45]. Количественно процессы теплообмена на границе двух сред характеризуются турбулентными потоками явного и скрытого тепла, которые зависят от скорости ветра, градиентов температуры и влажности, а также интенсивности турбулентности в тонких слоях воды и воздуха вблизи границы раздела. Поток явного тепла ^И)

характеризует контактный обмен теплом океана с атмосферой [46], а поток скрытого тепла (ЬБ) определяет фазовые переходы воды на поверхности океана.

Существуют разные методы определения турбулентных потоков тепла. К ним относятся прямые методы, основанные на измерениях атмосферной турбулентности; параметрические, которые применяют данные наблюдений на метеорологических станциях; а также полуэмпирические, основанные на модельных расчётах [45]. При численном моделировании, как правило, турбулентные потоки тепла рассчитываются по измеренным метеопараметрам на основе известных аэродинамических балк-формул [47]:

ЬЕ = раЬСеУг(ц5 - цг),

(1)

БН = раСрСъуг(Т5 - Тг),

где ра - плотность воздуха; Ь - скрытая теплота испарения; Се и Сн -безразмерные коэффициенты турбулентного обмена - числа Дальтона и Стентона, соответственно; Ср - удельная теплоёмкость воздуха при постоянном давлении; Уг - горизонтальная составляющая скорости ветра на высоте г; Т5 и - температура и удельная влажность воздуха у поверхности океана, соответственно; Т2 и - температура и удельная влажность воздуха на высоте г, соответственно. При определении турбулентных потоков тепла, высота 2 соответствует стандартной высоте измерений метеопараметров 10 м.

В последующем в диссертационной работе используются следующие обозначения:

М3-а = Т3- Тг, Ад3-а = ц3- (2)

Достоинством применения балк-формул является то, что они позволяют использовать данные судовых наблюдений, однако этот метод даёт большие ошибки из-за неопределённости зависимости Се и от скорости ветра,

параметра шероховатости, стратификации атмосферы. Дополнительные неопределённости при расчётах Се и вносят ошибки измерения ТПО, поэтому часто вместо неё используют температуру верхнего перемешанного слоя [45].

Одним из наиболее известных алгоритмов вычисления потоков явного и скрытого тепла, применяемых в реанализах и модельных расчётах, является алгоритм COARE [34, 47]. Расчёт потоков в данном случае осуществляется по данным наблюдений, приведённых в реанализах.

Пространственно-временное распределение турбулентных потоков за различные временные интервалы отражено во многих исследованиях [40, 48, 49].

В Северной Атлантике во второй половине XX в. и первом десятилетии XXI в. в целом отмечался рост потока скрытого тепла, что в разных исследованиях подтверждается различными данными. Так, например, в [40] потоки тепла рассчитывались по балк-формулам, а в [48] применялись данные спутникового мониторинга. Особенно выражено увеличение потоков тепла у северо-восточного побережья США и у западного побережья Скандинавии за период 1948-1972 г., и вблизи течения Гольфстрим за период 1988-2008 гг.

В северной части Тихого океана, по аналогии с Северной Атлантикой, во второй половине XX в. и в первом десятилетии XXI в. в целом потоки тепла, полученные по данным реанализа, также увеличиваются. Максимальный рост потоков отмечается в юго-западной части океана, в том числе в районе течения Куросио [49]. Исключение составляют тропические широты и алеутский район Тихого океана, где LE и SH уменьшаются во второй половине XX в.

В Северном Ледовитом океане процессы теплообмена между океаном и атмосферой представлены в наиболее сложном виде, так как морской лёд на поверхности океана препятствует обмену теплом между двумя средами [46]. Ледяной покров оказывает существенное влияние на альбедо, турбулентные потоки тепла и влаги, а также на динамическое взаимодействие между океаном и атмосферой [50]. Небольшое поступление тепла из океана через слой льда, и радиационное выхолаживание атмосферы надо льдом приводит к тому, что

температура поверхности морского льда меньше, чем температура окружающего воздуха. Эти особенности определяют устойчивую стратификацию атмосферы надо льдом, а также направление SH из атмосферы к поверхности морского льда, то есть происходит выхолаживание приземной атмосферы. Вклад LE в тепловой баланс зимой незначителен вследствие небольшой влажности в прилёдном слое.

При наличии участков открытой воды в полыньях (разрывы льда) формируются другие условия теплообмена на границе двух сред: возникают большие градиенты температуры, изменяется направление SH от поверхности океана в атмосферу и резко увеличиваются составляющие теплового баланса [50]. Разница температур между водой и воздухом в этих местах может достигать 20-40°С, что существенно усиливает теплообмен на поверхности океана [51, 52].

В начале XXI в., вследствие ускоренных темпов роста температуры воздуха в арктических широтах, усиливается аномальное выделение тепла над поверхностью СЛО, особенно над свободной ото льда поверхностью Баренцева моря [7, 9], что значительно влияет на климатические изменения в регионах Северной Евразии [18, 53].

Изменчивость турбулентных потоков тепла определяется типом циркуляции атмосферы. В [54] на примере Ньюфаундлендской ЭАО показано, что при зональном типе циркуляции в условиях циклонической ситуации SH и LE малы даже при высоких скоростях ветра, а в антициклонических ситуациях, наоборот, даже при слабых скоростях, наблюдается интенсивная теплоотдача из океана в атмосферу. В условиях меридиональной циркуляции наблюдается увеличение SH и LE как за счёт высоких скоростей ветра, так и вследствие экстремальных градиентов на границе океан-атмосфера.

В [17] установлены взаимосвязи SH и LE с индексом Североатлантического колебания. Показано, что при увеличении потоков тепла в районе Исландского минимума наблюдается усиление циклогенеза и зональной циркуляции, что соответствует положительной фазе этого индекса.

При отрицательной фазе индекса Североатлантического колебания происходит ослабление процессов циклогенеза и сохранение меридиональной циркуляции.

В результате, теплообмен между океаном и атмосферой вносит значительный вклад в современные изменения климата, поскольку он формирует аномалии атмосферной циркуляции, оказывает влияние на образование и распространение циклонов в атмосфере и формирует аномалии климатических величин на континентах.

1.3. Влияние процессов атмосферной циркуляции на изменчивость климатических величин в Северной Евразии

Солнечная радиация является основным источником тепловой энергии, определяющим радиационный и тепловой баланс атмосферы и Мирового океана. Изменение климата в разных регионах земного шара определяется, прежде всего, количеством солнечной радиации, получаемой подстилающей поверхностью [55]. Особенности пространственно-временной изменчивости составляющих радиационного баланса описаны в [4, 56]. За счёт неравномерного нагрева подстилающей поверхности формируется межширотный перенос энергии, который осуществляется посредством атмосферной и океанической циркуляции, и поддерживает климатическое распределение температуры на планете [57].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Морару Евгения Ивановна, 2022 год

Список используемой литературы

1. IPCC, 2021: Summary for Policymakers. In: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S.L. Connors, C. Pean, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M.I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T.K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekfi, R. Yu, and B. Zhou (eds.)]. In Press.

2. Полонский А.Б. Глобальное потепление, крупномасштабные процессы в системе океан-атмосфера, термохалинная катастрофа и их влияние на климат Атлантико-Европейского региона / А.Б. Полонский // Морской гидрофизический институт НАН Украины. Серия Современные проблемы океанологии. - 2008. - 45 с.

3. Попопа В.В. Современные изменения климата на севере Евразии как проявление вариаций крупномасштабной атмосферной циркуляции /

B.В. Попова // Фундаментальная и прикладная климатология. - 2018. - Т.1.

C. 84 - 111.

4. Кондратьев К.Я. Аномалии радиационного баланса Земли и теплосодержание деятельного слоя океана как проявления энергоактивных зон. Итоги науки и техники. Атмосфера, океан, космос. Программа «Разрезы» / К.Я. Кондратьев, В.В. Козодеров, 1984. -. М.: ВИНИТИ. - Т.4. - 278 с.

5. МГЭИК: Резюме для политиков. Содержится в: Специальный доклад МГЭИК об океане и криосфере в условиях изменяющегося климата [Х.-О. Пёртнер, Д.К. Робертс, В. Массон-Дельмотт, П. Чжай, M. Тигнор, Э. Положанска, K. Минтенбек, M. Николаи, Н.М. Вейер (ред.)], 2019. - 33 с.

6. Марчук Г.И. Радиационный баланс Земли: ключевые аспекты / Г.И. Марчук, К.Я. Кондратьев, В.В. Козодеров, 1988. - М: Наука. - 224 с.

7. Калавиччи А.А. К механизму положительной обратной связи долгосрочной изменчивости конвергенции океанических и атмосферных потоков тепла и площади ледяного покрова в Баренцевом море / А.А. Калавиччи, И.Л. Башмачников // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. - 2019. Т. 55, № 6. - С. 171 - 181.

8. Алексеев Г.В. Влияние атмосферных переносов тепла и влаги на усиление потепления в Арктике в зимний период / Г.В. Алексеев, С.И. Кузьмина, А.В. Уразгильдеева, Л.П. Бобылев // Фундаментальная и прикладная климатология. -2016. - Т. 1. - C. 43 - 63.

9. Курганский М.В. Отклик атмосферной циркуляции на аномалии притоков тепла в двумерной бароклинной модели атмосферы / М.В. Курганский // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. - 2020. Т. 56, № 1. - С. 43-54.

10. Алексеев Г.В. Арктическое измерение глобального потепления / Г.В. Алексеев // Лёд и Снег. - 2014. - Т. 54, № 2. - C. 53 - 68.

11. Каримов К.А. Роль различных физических факторов в долгопериодных изменениях приземной температуры / Р.Д. Гайнутдинова // Труды Гидрометцентра России. - 2017. - Вып. 366. - С. 121 - 136.

12. Рождественский А.Е. К оценке источников и стоков тепла в атмосфере Северного полушария / А.Е. Рождественский, Г.А. Малышев // Метеорология. Учёные записки. 2016 - № 45. - С. 142 - 150.

13. Yanai M. Seasonal and Interannual Variability of Atmospheric Heat Sources and Moisture Sinks as Determined from NCEP-NCAR Reanalysis / M. Yanai, T. Tomita // Journal of Climate. - 1998. - Vol. 11. - P. 463 - 482.

14. Сорокина С.А., Эзау И.Н. Меридиональный поток энергии в Арктике по данным архива радиозондирования IGRA / С.А. Сорокина, И.Н. Эзау // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. - 2011 .-Т. 47,№ 5.-С. 622 - 633.

15. Ермаков Д.М. Циркуляция скрытого тепла в атмосфере Земли: анализ 15 лет радиотепловых спутниковых измерений / Д.М. Ермаков, Е.А. Шарков, А.П.

Чернушич // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. - 2017. - Т. 14, № 6. - С. 9 - 27.

16. Лубков А.С. Температурные аномалии в Европе в холодный период в связи с ЭНЮК / Е.Н. Воскресенская, О.В. Марчукова // Системы контроля окружающей среды. -2019. - № 36. - С. 73 - 80.

17. Нестеров Е.С. Североатлантическое колебание: атмосфера и океан / Е.С. Нестеров, 2013. - М.: Триада. - 144 с.

18. Семёнов В.А. Связь аномально холодных зимних режимов на территории России с уменьшением площади морских льдов в Баренцевом море / В.А. Семёнов // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. - 2016. Т. 52, № 3. - С. 257 - 266.

19. Груза Г.В. Наблюдаемые и ожидаемые изменения климата Российской Федерации: температура воздуха / Г.В. Груза, Э.Я. Ранькова //. - Обнинск: ФГУБ «ВНИИГМИ-МЦД», 2012. - 194 с.

20. Дианский Н.А. Моделирование процесса изменения климата и современного замедления глобального потепления с помощью модели ШМОМ / Н.А. Дианский, Гусев А.В. // Фундаментальная и прикладная климатология. - 2015. - Т. 1. - С. 96 - 118.

21. Заявление ВМО о состоянии глобального климата в 2019 году. - ВМО, 2020. - № 1248. - 35 с.

22. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2020. - М.: Росгидромет, 2021. - 97 с.

23. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2019. - М.: Росгидромет, 2020. - 97 с.

24. Говоркова В. А., Катцов В. М., Мелешко В. П., Павлова Т. В., Школьник И. М. Климат России в XXI веке. Часть 2. Оценка пригодности моделей общей циркуляции атмосферы и океана СМ1Р3 для расчётов будущих изменений климата России // Метеорология и гидрология. - 2008. - С. 5 - 19.

25. Михайлова Н.В. Пространственно-временная структура полей сплоченности морского льда в Баренцевом море по спутниковым данным / Н.В. Михайлова, А.В. Юровский // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. - Т. 14, № 3. - С. 246 - 254.

26. Иванов В.В. Арктический ледяной покров становится сезонным? /

B.В. Иванов, В.А. Алексеев, Т.А. Алексеева, Н.В. Колдунов, И.А. Репина, А.В. Смирнов // Исследование земли из космоса. - 2013. - № 4. - с. 50 - 65.

27. Kwok R. Thinning and volume loss of the Arctic Ocean sea ice cover: 2003-2008 / R. Kwok, G.F. Cunningham, M. Wensnahan, I. Rigor, H.J. Zwally, D. Yi // J. Geophys. Res. - 2009. - V. 114, № C07005. - P. 1 - 16.

28. Cavalieri D.J. Arctic sea ice variability and trends, 1979-2010 / D.J. Cavalieri,

C.L. Parkinson // Cryosphere. - 2012. - V. - 6 (4). - P. 881 - 889.

29. Domingues C.M. Improved estimates of upper-ocean warming and multi-decadal sea-level rise / C.M. Domingues et al. // Nature.-2008.-Vol. 453. - P. 1090-1095.

30. Цатуров Ю.С., Клепиков А.В. Современное изменение климата Арктики: результаты нового оценочного доклада Арктического совета / Ю.С. Цатуров, А.В. Клепиков // Арктика: экология и экономика. - 2012. -№4(8). - C. 76 - 81.

31. IPCC: Climate Change, 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, and P.M. Midgley (eds.)]. Cambridge University Press. - Cambridge, United Kingdom and New York. NY. USA, 2013. 1535 p.

32. Chen X. Varying planetary heat sink led to global-warming slowdown and acceleration / X. Chen, K.K. Tung // Science. - Vol. 345. - P. 897-903.

33. Лаппо С.С. Крупномасштабное тепловое взаимодействие в системе океан -атмосфера и энергоактивные области мирового океана / С.С. Лаппо, С. К. Гулёв С.К., А.Е. Рождественский, 1990. - Л.: Гидрометеоиздать. - 336 с.

34. Репина И.А., Артамонов А.Ю., Варенцов М.И., Хавина Е.М. Взаимодействие атмосферы и океана в Северном Ледовитом океане по данным измерений в летнее-осенний период / И.А. Репина,

A.Ю. Артамонов, М.И. Варенцов, Е.М. Хавина // Морской лёд «Российская Арктика». - 2019. - №7. - С. 49 - 61.

35. Bjerknes J. Atlantic al r-sea interaction / J. Bjerknes, 1964. - Environmental Science. - 82p.

36. Марчук Г.И. Энергоактивные зоны: концептуальные основы. Серия: Атмосфера, океан, космос — программа «Разрезы» / Г.И. Марчук, К.Я. Кондратьев, В.В. Козодеров, С.С. Лаппо, А.С. Саркисян,

B.И. Хворостьянов. -М.: ВИНИТИ, 1989. - 368 с.

37. Малинин В.Н. Изменчивость энергоактивных зон океана в Северной Атлантике / В.Н. Малинин, В.Ю. Шмакова // Фундаментальная и прикладная климатология. - 2018. - Т.4. С. 55 - 70.

38. Покровский О.М., Бушкова В.Ю. Влияние распределения температуры поверхностных вод Северной Атлантики на формирование атмосферной циркуляции на территории Евразии / О.М. Покровский, В.Ю. Бушкова // Труды главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова. - 2013. - №2 568. - С. 98 - 112.

39. Kushnir Y. Interdecadal Variations in North Atlantic Sea Surface Temperature and Associated Atmospheric Conditions / Y. Kushnir // Journal of Climate. -1994. - T. 7, № 1. - C. 141 - 157.

40. Bunker A.F. Trends of Variables and Energy Fluxes over the Atlantic Ocean from 1948 to 1972 / A.F. Bunker // Monthly Weather Review. - 1980. - T. 108, № 6. - C. 720 - 732.

41. Wang G. Consensuses and discrepancies of basin-scale ocean heat content changes in different ocean analyses / G. Wang, L. Cheng, Li C. Abraham J.// Climate Dynamics. - 2018. -Vol. 50.- P. 2471 - 248.

42. Груза Г.В. Особенности температурного режима у поверхности земного шара в 2018 году / Г.В. Груза, Э.Я. Ранькова, И.А. Корнева, О.Ф. Самохина, М.В. Щенин // Фундаментальная и прикладная климатология. - 2019. - Т. 1. - С. 97 - 127.

43. Cheng L. Improved estimates of ocean heat content from 1960 to 2015 / L. Cheng, K.E. Trenberth, J. Fasullo // Science Advances. - 2017. - Vol. P. - e1601545.

44. Levitus S. World ocean heat content and thermosteric sea level change (0-2000 m), 1955-2010 / S. Levitus et al. // Geophysical Research Letters. - 2012. - Vol. 39. - P. L10603.

45. Репина И.А. Методы определения турбулентных потоков над морской поверхностью / И.А. Репина. - М.: Институт космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН), 2007. - 36 с.

46. Варенцов М.И. Экспериментальные исследования энергообмена и динамики атмосферного пограничного в Арктике в летний период / М.И. Варенцов, И.А. Репина // Труды гидрометеорологического научно-исследовательского центра Российской Федерации.-2016 -№ 361.-С. 95-27.

47. Fairall C.W. Bulk parameterization of air-sea fluxes: updates and verification for the COARE algorithm / C.W. Fairall, E.F. Bradley, A.A. Grachev, J.B. Edson // Journal of Climate. - 2003. - V. 16, - P. 571 - 91.

48. Gao S. Trends and variations of ocean surface latent heat flux: Results from GSSTF2c data set / S. Gao, L.S. Chiu, C.L. Shie // Geophysical research letters. - 2013. - Vol. 40. - P. 380 - 385.

49. Пономарёв В.И. Климатическая изменчивость составляющих теплового баланса поверхности Северной части Тихого океана / В.И. Пономарёв, В.А. Петрова, Е.В. Дмитриева // Известия Тихоокеанского научно-исследовательского рыбохозяйственного центра. - 2012. - T. 169. -C. 67-76.

50. Макштас А.П. Тепловой баланс арктических льдов в зимний период / А.П. Макштас. - Л.: Гидрометеоиздат, 1984 г. - 68 с.

51. Smedsrud L.H. The role of the Barents sea in the Arctic climate system / L.H. Smedsrud et al. // Reviews of geophysics. - 2013. - Vol. 51, № 3. - P. 415 - 449.

52. Репина И.А. Влияние полыней и разводий в Арктике на структуру атмосферного пограничного слоя / И.А. Репина, Д.Г. Чечин // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. - 2012. - Т. 9, №4. - C. 162 - 170.

53. Семёнов В.А., Мохов И.И., Латиф М. Роль границ морского льда и температуры поверхности океана на изменение регионального климата в Евразии за последние десятилетия / В.А. Алек, И.И. Мохов, М. Латиф // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. - 2012. T. 48., № 4. - C. 1 - 18.

54. Гулев С.К. Синоптическое взаимодействие океана и атмосферы в средних широтах / С.К. Гулев, А.В. Калинко, С.С. Лаппо, 1994. - СПб: Гидрометеоиздат. - 1994. - 320 с.

55. Шерстюков Б. Г. Региональные и сезонные закономерности изменений современного климата / Б. Г. Шерстюков, 2008. - Обнинск: ГУ ВНИИГМИ-МЦД - 246 с.

56. Stanhill G. Global dimming: A review of the evidence for a widespread and significant reduction in global radiation with discussion of its probable causes and possible agricultural consequences / G. Stanhill, S. Cohen // Agricultural and Forest Meteorology. - 2001. - Vol. 107. - P. 255 - 278.

57. Кириченко К.Е. Проявление солнечной активности в температуре поверхности Мирового океана / К.Е. Кириченко, В.А. Коваленко, С.И. Молодых // Оптика атмосферы и океана. - 2014. - №2. - С. 154 - 157.

58. Хайруллина Г.Р. Элементы общей циркуляции и распределение влагозапаса атмосферы Земли / Г.Р. Хайруллина, Н.М. Астафьева, 2008. - М.: РАН.-34с.

59. Задорожная Т.Н. Влияние термического режима в приэкваториальной зоне земного шара на глобальный режим средней месячной температуры воздуха

Северного полушария / Т.Н. Задорожная // Гелиогеофизические исследования. -2015. - С. 1 - 7.

60. Bjerknes J. Atmospheric teleconnections from the equatorial Pacific / J. Bjerknes // Monthly weather review. - 1969. - Vol. 97. - P. 163 - 172.

61. Wang C. Atlantic climate variability and its associated atmospheric circulation cells / C. Wang // Journal of Climate. - 2002. - Vol. 15., № 13. - P. 1516 - 1536.

62. Huang F.Z., England M.H. Atmospheric Circulation Associated with Anomalous Variations in North Pacific Wintertime Blocking / F.Z. Huang, M.H. England // Monthly weather review. - 2004. - Vol. 132., № 5. - C. 1049 - 1064.

63. Schwendike J. Trends in the local Hadley and local Walker circulations / J. Schwendike, G.J.Berry, M.J. Reeder, C. Jakob, P. Govekar, R. Wardle // Journal of geophysical research. - 2015. - Vol. 120, № 15. - P. 7599 - 7618.

64. Семёнов Е.К. Вертикальная циркуляция в тропической атмосфере в периоды экстремальных событий явления Эль-Ниньо - южное колебание / Е.К. Семенов, Е.В. Соколихина, Н.Н. Соколихина // Метеорология и гидрология. - 2008. - №7. - С. 17 - 28.

65. Larkin N.K. On the definition of El Niño and associated seasonal average U. S. weather anomalies / N.K. Larkin, D.E. Harrison // Geophysical Research Letters.

- 2005. - Vol. 32. - P. L13705.

66. Железнова И.В., Гущина Д.Ю. Аномалии циркуляции в ячейках Уокера и Хэдли в период развития двух типов Эль-Ниньо / И.В. Железнова, Д.Ю. Гущина // Метеорология и гидрология. - № 10, С. 8 - 21.

67. Осипов А.М., Гущина Д.Ю. Эль-Ниньо 2015-2016 гг.: эволюция, механизмы, сопутствующие удаленные аномалии / А.М. Осипов, Д.Ю. Гущина // Фундаментальная и прикладная климатология. - 2018. - №3.

- С. 54 - 81.

68. Oort A.H. On the observed annual cycle in the ocean—atmosphere heat balance over the Northern hemisphere / A.H. Oort, Т.Н. Vonder Haar // Journal of physical oceanography. - 1976. - Vol. 6, № 6. - P. 781 - 800.

69. Латышева И.В. Современные особенности распределения потоков влаги на территории Евразии / И.В. Латышева, Е.П. Белоусова, С.В. Олемской, С.В. Латышев, К.А. Лощенко // Известия Иркутского государственного университета. Серия «Науки о земле». - 2010. - Т. 3, № 1. - С. 62 - 79.

70. Langen P.L. Polar amplification as a preferred response in an aquaplanet GCM / P.L. Langen, V.A. Alexeev // Climate Dynamics. 2007. V.29. N2-3. P. 305317.16.

71. Boning C.W. Decadal variability of subpolar gure transport and its reverberation in the North Atlantic overturning / C.W. Boning, M. Scheinert, J. Dengg, A. Biastoch, A. Funk // Geophysical Research Letters. - 2006. - Vol. 33. - P. L. 21S01.

72. Будыко И.М. Тепловой баланс земной поверхности / И.М. Будыко, 1956. -Л.: Гидрометеорологическое издание. - 256 с.

73. Sellers W.D. A global climatic model based on energy balance of the Earth-atmosphere system / W.D. Sellers // Journal of Applied Meteorology. - 1969. -Vol. 8. - P. 392 - 400.

74. Лаппо С.С. Среднеширотные динамические процессы океана, возбуждаемые атмосферой / С.С. Лаппо. - М.: Наука, 1979. - 181 с.

75. Аверьянова Е.А. Моделирование особенностей современной термохалинной циркуляции Северной Атлантики с использованием боксовой модели / Е.А. Аверьянова, А.Б. Полонский, В.Ф. Санников // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. - 2017. - Т. 53, № 3.-С.406-414.

76. Полонский А.Б. О механизме десятилетних колебаний в системе океан -атмосфера / А.Б. Полонский // Морской гидрофизический журнал. - 2002. -№ 1. - С. 25 - 34.

77. Griffies S.M., Tziperman E. A linear thermohaline oscillator driven by stochastic atmospheric forcing // J. Climate. - 1995. - V. 8. - № 43. - P. 2440 - 2453.

78. Полонский А.Б. Оценка составляющих теплового баланса верхнего квазиоднородного слоя в Северной Атлантике / А.Б. Полонский,

П.А. Сухонос // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. - 2016. - T. 52, № 6. - C. 729 - 739.

79. Smedsrud L.H. Heat in the Barents Sea: transport, storage, and surface fluxes / L.H. Smedsrud, R. Ingvaldsen, J. E. Nilsen et al. // Ocean Science. - Vol. 6, № 1.

- С. 219 - 234.

80. Алексеев Г.В. Влияние атмосферных переносов тепла и влаги на летнее потепление в Арктике / Г.В. Алексеев, С.И. Кузьмина, Л.П. Бобылев, А.В. Уразгильдеева, Н.В. Гнатюк // Проблемы Арктики и Антарктики. -2017. - №3. - С. 67 - 77.

81. Ермаков Д.М. Глобальная циркуляция скрытого тепла в атмосфере земли по данным спутникового радиотепловидения / Д.М. Ермаков // Исследование земли из космоса. - 2018. - № 3. - С. 3 - 28.

82. Рождественский А.Е. Крупномасштабный теплообмен между океаном и атмосферой в годовом цикле / А.Е. Рождественский, С.С. Лаппо // Доклады академии наук. - 1989. - Т. 307, №1. - С. 88-91.

83. Рождественский А.Е. Изменения климата и экологии северного полушария, включая Арктику, при ограниченном применении ядерного оружия / Е.А. Рождественский // Мир (Модернизация. Инновации. Развитие). - 2016.

- Т. 7, № 3. - С. 18 - 25.

84. Хлевина С.Е. Пространственно-временной анализ индикаторов засух в широколиственно-лесной зоне правобережья волги / С.Е. Хлевина // Проблемы региональной экологии. - 2012. - №1. - С. 111- 117.

85. Нестеров Е.С. О влиянии температуры воды и потоков тепла на поверхности океана в Северной Атлантике на циркуляцию атмосферы / Е.С. Нестеров // Метеорология и гидрология. - 2009. - № 1. - C. 39 - 46.

86. Пономарёв В.И. Изменчивость теплообмена северной внетропической части Тихого океана с атмосферой / В.И. Пономарёв, В.А. Петрова, А.Н. Манько // Вестник ДВО РАН. - 2010. - T. 1. - C. 30 - 37.

87. Соколов А.А. Изменение адвекции тепла в Баренцевом море / А.А. Соколов // Российская Арктика. - 2019. - №4. - С. 34 - 44.

88. Уразгильдеева А.В. Ледовитость Арктики и перенос водяного пара на Евразию / А.В. Уразгильдеева, И.Н. Русин // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. - 2015. - № 7. С. 16 - 20.

89. Barnston A.G. Classification, seasonality, and persistence of low-frequency atmospheric circulation patterns / A.G. Barnston, R.E. Livezey // Monthly weather review. - 1987. - № 6. - P. 1083 - 1126.

90. Hurrell J.W. An overview of the North Atlantic Oscillation: The North Atlantic Oscillation: Climatic Significance and Environmental Impact / J.W. Hurrell, Y. Kushir, G. Ottersen, M. Visbeck // Geophysical Monograph Series. - 2003. -Vol. 134. - P. 1-35.

91. Попова В.В. Влияние северо-атлантического колебания на многолетний гидротермический режим Северной Евразии. I. Статистический анализ данных наблюдений / В.В. Попова, А.Б. Шмакин // Метеорология и гидрология. - 2003. - № 5. - С. 62 - 74.

92. Институт океанологии Ширшова [Электронный ресурс]: URL: https://ocean.ru/index.php/scientific-directions/fizicheskoe-napravlenie/item/324-kratkoe-opisanie-rabot-laboratorii (Дата обращения: 13.02.2021).

93. Кононова Н.К. Особенности циркуляции атмосферы Северного полушария в конце ХХ - начале XXI века и их отражение в климате / Н.К. Кононова // Сложные системы. - 2014. - №2(11). - С. 11 - 35.

94. Dee D.P. The ERA-Interim reanalysis: configuration and performance of the data assimilation system / Dee D.P. et al. // Quarterly journal of the royal meteorological society. - 2011. - Vol. 137, №.656. - P. 553 - 597.

95. Saha S. The NCEP climate forecast system reanalysis / S. Saha et al. // Bulletin of the American Meteorological Society - 2010. - Vol. 91, №. 8. - P. 1015 -1057.

96. Hersbach H. The ERA5 global reanalysis // H. Hersbach et al. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. - 2020. - Vol. 146, № 730. - P. 1999 -2049.

97. Kobayashi S. JRA-55 Reanalysis: General Specifications and Basic Characteristics / S. Kobayashi, Y. Ota, Y. Harada, A. Ebita, M. Moriya, H. Onoda // Journal of the meteorological society of japan. Ser. II. - 2015. - Vol. 93, № 1.

- P. 5 - 48.

98. Freeman E. ICOADS Release 3.0: A major update to the historical marine climate record / E. Freeman // International Journal of Climatology. - 2017. - № 37. -2211 - 2237.

99. Логинов С.В. Пространственно-временная изменчивость климата Азиатской территории России: автореферат диссертации канд. физ.-мат. наук: 25.00.29/Логинов Сергей Владимирович. - Томск, 2012. - 23 с.

100. Гранкина Т.Б. Верификация данных реанализа ERA-Interim в Азово-Черноморском бассейне / Т.Б. Гранкина, В.А. Ибраев, П.А. Могильников // Морской гидрофизический журнал. - 2019. - Т. 35, № 3. - С. 261 - 272.

101. Платонов В.С. Оценка качества воспроизведения современными реанализами экстремальных метеорологических характеристик в регионе Карского моря / В.С. Платонов Е.В. Новикова // в сборнике Тезисы конференции к 100-летию со дня рождения М.А. Петросянца «М.А. Петросянц и отечественная метеорология», 2019. - М.: Тирекс. -С.48.

102. Кокорев В.А., Шерстюков А.Б. О метеорологических данных для изучения современных и будущих изменений климата на территории России / В.А. Кокорев, А.Б. Шерстюков // - Арктика. XXI век. Естественные науки.

- 2015. - № 2. - С. 5 - 23.

103. Худякова Т.А. Исследование качества воспроизведения интенсивности сибирского антициклона по данным различных реанализов / Т.А. Худякова, Ю.В. Мартынова // в сборнике тезисов международной конференции по измерениям, моделированию и информационным системам для изучения

окружающей среды «ENVIR0MIS-2016», 2016. - Томск: Издательство Томского ЦНТИ. - С. 67 - 71.

104. Репина И.А. Исследование взаимодействия атмосферы и океана методами дистанционного зондирования Земли из космоса [Электронный ресурс]: URL: http://d33.infospace.ru/d33_conf/tarusa2018/21.pdf (Дата обращения: 18.03.2022).

105. Drijfhout S.S. Surface warming hiatus caused by increased heat uptake across multiple ocean basins / S.S. Drijfhout et al // Geophysical research letters. - 2014. - Vol. 41, №. 22. - P. 7868 - 7874.

106. Чернокульский А.В. Атлантическая циркуляция. Замерзнет ли Европа без Гольфстрима? [Электронный ресурс]: URL: https://nplus1.ru/material/2021/03/26/gulfstream-and-freezing-europe. (Дата обращения: 26.09.2021).

107. von Storch H. Statistical analysis in climate research. / H. von Storch, F.W. Zwiers. - Cambridge: Cambridge University Press, 2003. - 484 p.

108. Дженкинс Г. Спектральный анализ и его приложения. Выпуск 1 / Г. Дженкинс, Д. Ваттс. - М.: «МРИ», 1971. - 320 с.

109. Дрейпер Н. Прикладной регрессионный анализ / Н. Дрейпер, Г. Смит. - М.: Издательский дом «Вильямс», 2007. - 912 с.

110. Lin J. Empirical orthogonal function (EOF) analysis and modeling of the ionospheric peak height during the years 2002-2011/ J. Lin et al. // GR: Space Physics. - 2014. - Vol. 119, № 5. - P. 3915 - 3929.

111. Гилл А. Динамика атмосферы и океана/ Гилл А. - М.: Мир, 1986.-Т. 1 .-399с.

112. Физическая энциклопедия / Под ред. А.М. Прохорова. - М: Советская энциклопедия, 1988. - Т. 5. - 691 с.

113. Глок Н.И. Изменения теплосодержания Мирового океана в период 19552009 гг. / Н.И. Глок, В.Н. Малинин // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. - 2013. - Т. 6, № 1. - С. 32 - 39.

114. Доронин Ю.П. Физика океана / Ю.П. Доронин. - Л.: Гидрометеоиздат, 1978.

- 294 с.

115. Залогин Б.С. Моря / Б.С. Залогин, А.Н. Косарев. - М: Мысль,1999. - 400 c.

116. Матвеев Л.Т. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы / Л.Т. Матвеев.

- Л.: Гидрометеоиздать, 1984. - 752 с.

117. Martin J.E. Mid-latitude atmospheric dynamics: a first cource / J.E. Martin. -New-York: John Wiley & Sons, 2006. - 324 p.

118. Китайгородский С.А. Физика взаимодействия атмосферы и океана / С.А. Китайгородский. - Л.: Гидрометеоиздат, 1978. - 280 с.

119. Воронцов П. А. Турбулентность и вертикальные токи в пограничном слое атмосферы / П.А. Воронцов. - Л.: Гидрометеоиздат, 1966, 296 с.

120. Горелик А.Г. Некоторые результаты радиолокационного исследования структуры поля ветра на высоте 50 - 700 м / А. Г. Горелик, А. А. Черников -М.:«Тр ЦАО», 1964, вып. 57. - С. 3 - 19.

121. Капегешева О.Ф. Динамика структуры температурной и ветровой турбулентности в нижних слоях атмосферы по результатам акустического зондирования / О.Ф. Капегешева, Н.П. Красненко, П.Г. Стафеев, Л.Г. Шаманаева // Известия высших учебных заведений. Физики. - 2012. -Т. 55, № 9/2. - С. 228 - 232.

122. Petoukhov V. On statistics of the free-troposphere synoptic component: an evaluation of skewnesses and mixed third-order moments contribution to the synoptic-scale dynamics and fluxes of heat and humidity / V. Petoukhov,

A.V. Eliseev, R. Klein, H. Oesterle // Tellus. - 2008, - V. 60A, P. 11 - 31.

123. Михайлов Г.А. Численное статистическое моделирование, методы Монте-Карло: учебное пособие для вузов / Г.А. Михайлов, А.В. Войтишек. - М.: Издательский центр «Академия», 2006. - 368 с.

124. Кузнецов В.Ф. Решение задач теплопроводности методом Монте-Карло /

B.Ф. Кузнецов. - М., 1973. - 19 с.

125. Марчук Г.И. Метод Монте-Карло в атмосферной физике / Г.И. Марчук. -Новосибирск: Наука, 1976. - 283 с.

126. Zhuravleva T. Monte Carlo simulation of thermal radiative transfer in spatially inhomogeneous clouds taking into account the atmospheric sphericity / T. Zhuravleva, I. Nasrtdinov, T. Chesnokova, I. Ptashnik // Journal of quantitative spectroscopy and radiative transfer. - 2019. - T. 236. - P. 106602.

127. Демьянов В.В. Разработка модели переноса радиоактивной примеси в атмосфере на основе метода Монте-Карло / В.В. Демьянов, М.Ф. Каневский.

- М.: ИБРАЭ, 1994. - 40 с.

128. Морару Е.И. Изменчивость температуры поверхности океана и тепловых потоков в Северной Атлантике в 1975 - 2011 гг. / Е.И. Морару, С.В. Логинов, И.И. Ипполитов // Вестник Томского государственного университета. - 2014. - T. 385. - C. 187 - 196.

129. Cayan D.R. Latent and Sensible Heat Flux Anomalies over the Northern Oceans: Driving the Sea Surface Temperature / D.R. Cayan // Journal of Physical Oceanography. - 1992. - T. 22, № 8. - C. 859 - 881.

130. Wu R. Surface latent heat flux and its relationship with sea surface temperature in the National Centers for Environmental Prediction Climate Forecast System simulations and retrospective forecasts / R. Wu, B.P. Kirtman, K..Pegion // Geophysical Research Letters. - 2007. - Vol. 34, № 17. - P. L17712 - L17721.

131. Варгин П.Н. Исследование шторм-треков Северного полушария / П.Н. Варгин, Ю.В. Мартынова, Е.М. Володин, С.В. Кострыкин // Экология. Экономика. Информатика. Серия: системный анализ и моделирование экономических и экологических систем. - 2019. - Т4, №4. - P. 145 - 152.

132. Lisan Yu. Global Variations in Oceanic Evaporation (1958-2005): The Role of the Changing Wind Speed / Yu. Lisan // Journal of Climate.-2007.-№20.-P.5376.

133. Семёнов В.А. Влияние океанического притока тепла в Баренцево море на изменчивость климата в Арктике / В.А. Семёнов // Доклады академии наук.

- 2008. - Т. 418, № 1. - С. 106 - 109.

134. Bengtsson L. The changing atmospheric water cycle in Polar Regions in a warmer climate / L. Bengtsson, K.I. Hodges, S. Koumoutsaris, M. Zahn, N. Keenlyside // Tellus Series A: Dynamic Meteorology and Oceanography. - 2011. - Vol. 63. №. 5. P. 907-920.

135. Chou S.H. Surface turbulent heat and momentum fluxes over global oceans based on the Goddard Satellite retrievals, version 2 (GSSTF-2) / S.H. Chou, , E. Nelkin, J. Ardizzone, R.M. Atlas, C.L. Shie // Journal of Climate. - 2003. - P. 3256-3273.

136. Berry D.I. A New Air-sea interaction gridded dataset from ICOADS with uncertainty estimates / D.I. Berry, E.C. Kent // Bulletin of the American meteorological society. - 2009. - T. 90, № 5. - P. 645 - 656.

137. Kumar P.B. Latent Heat Flux Sensitivity to Sea Surface Temperature: Regional Perspectives / P.B. Kumar, M.F. Crovin // Journal of Climate. - 2017. - Vol.30. - P. 129 - 143.

138. Duchez A. Drivers of exceptionally cold North Atlantic Ocean temperatures and their link to the 2015 European heat wave / A. Duchez et al. // Environmental Research Letters. - 2016. - № 11. - P. 074004.

139. Word glacier monitoring service [Электронный ресурс]: URL: https://wgms.ch. (Дата обращения: 13.02.2022).

140. Zemp M. Historically unprecedented global glacier decline in the early 21st century / M. Zemp et al. // Journal of Glaciology - 2015. - Vol. 61, № 228. - P. 745 - 762.

141. Caesar L. Current Atlantic Meridional Overturning Circulation weakest in last millennium / L. Caesar, G.D. McCarthy, D.J.R. Thornalley, N. Cahill, S. Rahmstorf // Nature Geoscience. - 2021. - V. 14. - P. 118 - 120.

142. Rahmstorf S. Exceptional twentieth-century slowdown in Atlantic Ocean overturning circulation / S. Rahmstorf, J.E. Box, G. Feulner, M.E. Mann, A. Robinson, S. Rutherford, E.J. Schaffernicht // Nature Climate Change. - 2015. -V. 5. - P. 475 - 480.

143. Семёнов В.А. Влияние атлантического долгопериодного колебания на формирование аномальных климатических режимов в регионах Северной Евразии по модельным расчётам / В.А. Семенов, Е.А. Шелехова, И.И. Мохов, В.В. Зуев, К.П. Колтерманн // Доклады академии наук. - 2014. - Т. 459, № 6. - С. 742 - 745.

144. Tesdal1 J.E. Salinity Trends within the Upper Layers of the Subpolar North Atlantic / J.E. Tesdal, R.P. Abernathey, J.I. Goes, A.L. Gordon, T.W.N. Haine // Journal of Climat. - 2018. - Vol. 31, № 7. - P. 2675-2698.

145. Ростов И.Д. Климатические изменения термических условий в тихоокеанской субарктике в условиях современного глобального потепления / И.Д. Ростов, Е.В. Дмитриева, Н.И. Рудых // Морской гидрофизический журнал. - 2021. - Т.37. - №2. - С. 162 - 178.

146. Мохов И.И., Чернокульский А.В., Осипов А.М. Центры действия атмосферы Северного и Южного полушарий: особенности и изменчивость // Метеорология и гидрология. 2020. № 11. С. 5-23.

147. Climate Indices: Monthly Atmospheric and Ocean Time-Series [Электронный ресурс]: URL: https://psl.noaa.gov/data/climateindices/list/ (Дата обращения: 8.02.2022).

148. Liu C.. Unrealistic increases in wind speed explain reduced eastern Pacific heat flux in reanalyses / C. Liu, R.P. Allan // Journal of Climate. - 2018. - Vol. 31. -P. 2918 - 2993.

149. Хен Г.В. Основные климатические индексы для северной части Тихого океана: природа и история (литературный обзор) / Г.В. Хен, Е.И. Устинова, Ю.Д. Сорокин // Изв. ТИНРО. - 2019. - Т. 197. - С. 166 - 181.

150. Lu J. Expansion of the Hadley cell under global warming / J. Lu, G.A. Vecchi, T. Reichler // Geophysical Research Letters. - 2007. - Vol. 34. - P. L06805.

151. Tamarin T. The poleward shift of storm tracks under global warming: a Lagrangian perspective / T. Tamarin, Y. Kaspi // Geophysical Research Letters. - 2017. - Vol. 44. - P. 10666 - 10674.

152. Колесникова М.А. Изменение прогнозирования Эль-Ниньо в последнее десятилетие / М.А. Колесникова // Материалы конференции «Ломоносов 2018». - 2018. - С. 1.

153. Блютген И. География климатов/И.Блютген.-М.: Прогресс,1973.-Т.2.-402с.

154. Мартынова Ю.В. О некоторых особенностях динамики общей циркуляции атмосферы в условиях глобального изменения климата / Ю.В. Мартынова,

B.Н. Крупчатников // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. - 2015. -Т. 51, № 3. - С. 346 - 357.

155. Усова (Морару) Е.И. Влияние изменчивости потоков тепла в районе Баренцева моря на температурный режим Западной Сибири в зимний период / Е.И. Усова (Морару), С.В. Логинов, Е.В. Харюткина // Оптика атмосферы и океана. 2018. - Т. 31, № 08. - С. 652 - 659.

156. Логинов С.В. Связь ячеек тропосферной циркуляции с изменчивостью меридиональных потоков тепла над территорией Сибири / С.В. Логинов, Е.И. Морару, Е.В. Харюткина // Оптика атмосферы и океана. - 2016. - Т. 29, № 8. - С. 640 - 646.

157. Морару Е.И. Особенности пространственно-временной изменчивости адвективного потока тепла в тропосфере над Тихим и Атлантическим океанами в Северном полушарии за период 1979-2018 гг. / Е.И. Морару,

C.В. Логинов, Е.В. Харюткина // Известия РАН. Физики атмосферы и океана. - 2021. - Т. 57, №. 6, С. 693 - 700. / Moraru E.I. Features of the spatiotemporal variability of the advective heat transfer in the troposphere over the Pacific and Atlantic oceans in the Northern Hemisphere for 1979-2018 / E.I. Moraru, S.V. Loginov, E.V. Kharyutkina // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. - 2021. V. 57, №. 6, P. 606-613.

158. Полонский А.Б. Пространственно-временная изменчивость меридиональных переносов тепла в Северной Атлантике / А.Б. Полонский, С.Б. Крашенинникова // Морской гидрофизический журнал. - 2010. - № 6. - С. 24 - 41.

159. Харюткина Е.В. Тенденции изменения экстремальности климата Западной Сибири в конце XX - начале XXI веков / Е.В. Харюткина, С.В. Логинов, Е.И. Усова (Морару), Ю.В. Мартынова, К.Н. Пустовалов // Фундаментальная и прикладная климатология. -2019. - Т. 2. - С. 45 - 65.

160. Харюткина Е.В. Динамика характеристик экстремальности климата и тенденции опасных метеорологических явлений на территории Западной Сибири / Харюткина Е.В., Логинов С.В., Морару Е.И., Пустовалов К.Н., Мартынова Ю.В. // Оптика атмосферы и океана. - 2022. - Т. 2, № 32. - С. 136 - 142.

161. Ипполитов И.И. Изменчивость климата азиатской территории России в период 1975 - 2012 года / И.И. Ипполитов, С.В. Логинов, Е.В. Харюткина, Е.И. Морару // География и природные ресурсы. - 2014. - № 4. - С.13 - 21.

162. Лучицкая И.О., Белая Н.И. Режим сильных ветров и риски ущерба от их воздействия на территории юго-востока Западной Сибири // Труды Сибирского регионального научно-исследовательского гидрометеорологического института /под ред. В.Н. Крупчатникова, О.В. Климова. - Новосибирск, Изд-во СО РАН, 2011. - Вып. 106. - с. 64 - 89.

163. Вологжина С. Ж. Динамика азиатского антициклона и его влияние на климат и экологию Байкальского региона / С.Ж. Вологжина, И.В. Латышева // Вестник Забайкальского государственного университета. - 2019. - Т. 25, № 3. - С. 4 - 11.

164. Чижова Ю.Н. Влияние арктических воздушных масс на климатические условия периода снегонакопления в центре ЕТР / Ю.Н. Чижова // Арктика и Антарктика. - 2021. - № 1. - С. 16 - 25.

165. Дубинина Е.О. Формирование изотопных (5D, 518О, ё) параметров ледников и водного стока с Северного острова архипелага Новая Земля / Е.О. Дубинина, Ю.Н. Чижова, С.А. Коссова, А.С. Авдеенко // Океанология. - 2020. - Т.60, №2. - С.200 - 215.

Приложения

Приложение А. Пространственное распределение характеристик тепло- и влагопереноса над океанами Северного полушария в летний сезон

О 0,2 0,4 0,6 0,8

Рис. А.1 - Пространственное распределение потока тепла (а) и потока влаги (б) в атмосфере Северного полушария в слое 1000-850 гПа (левая панель) и 850-500 гПа (правая панель) за период 1979-2018 гг. летом

Рис. А.2 - Пространственное распределение (а) и (б) в слоях 1000-850 гПа (левая панель) и 850-500 гПа (правая панель) за период 1979-2018 гг. летом

Рис. А.3 - Пространственное распределение АQa(а) и А(б) в слоях 1000-850 гПа (левая панель) и 850-500 гПа (правая панель) за период 1979-2018 гг. летом Положительные значения соответствуют

области выноса тепла/влаги, отрицательные - области притока тепла/влаги

Рис. А.4 - Пространственное распределение АQш (а) и А(б) в слоях

1000-850 гПа (левая панель) и 850-500 гПа (правая панель) за период 1979-2018 гг. летом . Положительные значения соответствуют

нисходящим движениям воздуха, отрицательные - восходящим

Приложение Б. Пространственное распределение адвекции влажного и сухого воздуха из океана в регионы Северной Евразии

<11 кг/С

10" 105 106 107 108 109 Рис. Б.1 - ег (а, б) и Шйгу (в, г) из области выноса тепла и влаги Северной

Атлантики (чёрный прямоугольник) в слое 1000-850 гПа за период 1979-2018 гг. зимой (левая панель) и летом (правая панель)

<11 кг/С

10" 105 106 107 108 109 Рис. Б.2 - ег (а, б) и Шйгу (в, г) из области выноса тепла и влаги северной

части Тихого окена (чёрный прямоугольник) в слое 1000-850 гПа за период 1979-2018 гг. зимой (левая панель) и летом (правая панель)

а)

в)

10* Ю5 106 107 108 109

Рис. Б.3 - ег (а, б) и Шйгу (в, г) из акватории течения Куросио (чёрный прямоугольник) в слое 1000-850 гПа за период 1979-2018 гг. зимой (левая панель) и летом (правая панель)

Рис. Б.4 - ег (а, б) и Шйгу (в, г) из акватории Баренцева моря (чёрный прямоугольник) в слое 1000-850 гПа за период 1979-2018 гг. зимой (левая панель) и летом (правая панель)