Крупномасштабные колебания в системе океан-атмосфера и перспектива сверхдолгосрочного прогноза температуры воды Японского моря Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

2011

Известия ТИНРО

Том 165

УДК 591.1:595.384.2(268.45)+(265.53)

Б.С. Дьяков*

Тихоокеанский научно-исследовательский рыбохозяйственный центр, 690091, г. Владивосток, пер. Шевченко, 4

КРУПНОМАСШТАБНЫЕ КОЛЕБАНИЯ В СИСТЕМЕ ОКЕАН—АТМОСФЕРА И ПЕРСПЕКТИВА СВЕРХДОЛГОСРОЧНОГО ПРОГНОЗА ТЕМПЕРАТУРЫ ВОДЫ ЯПОНСКОГО МОРЯ

Акватория Японского моря разделена на районы по региональным физико-географическим и океанологическим признакам. Основные районы — Татарский пролив (46-52° N), северная часть Японского моря (41-46° N), зона Приморского течения вдоль азиатского материка (41-50о N), район стандартного разреза Сан-гарский, южная часть Японского моря (35-40о N). В этих районах и в целом для Японского моря (35-52о N) за период 1950-2010 гг. рассчитан многолетний ход гидрометеорологических показателей на поверхности моря: атмосферного давления, скорости и направления ветра, относительной влажности воздуха, температуры воды и воздуха. Проведено исследование многолетнего хода этих гидрометеорологических параметров и выявлены основные закономерности их долговременной изменчивости. Показана возможность сверхдолгосрочного прогноза поверхностной температуры воды в физико-географических районах Японского моря компонентно-гармоническим методом на 2011-2015 гг. В прогнозируемый период в северной части Японского моря ожидается тренд понижения температуры воды в зимний, весенний и осенний сезоны, а в летний — тренд ее повышения. Тенденция повышения температуры воды летом в Японском море обусловлена в большей степени снижением интенсивности Азиатской депрессии. Межгодовое развитие площади ледяного покрова Татарского пролива в предсказуемый период будет отличаться трендом его увеличения.

Ключевые слова: Японское море, физико-географические районы, температура воды, атмосферное давление, относительная влажность воздуха, индексы, ледовитость, центры действия атмосферы, компонента ветра, макропроцесс, температура воздуха.

Dyakov B.S. Large-scale fluctuations in the ocean-atmosphere system and prospects of long-term forecasting for water temperature of the Japan Sea // Izv. TINRO. — 2011. — Vol. 165. — P. 231-250.

Long-term variability of meteorological and oceanographic parameters (atmospheric pressure, wind speed and direction, relative humidity, air temperature, and water temperature) at the sea surface is considered for the whole Japan Sea and its five areas in 1950-2010: the Tatar Strait (46-52° N), the northern offshore area (41-46o N), the area of Primorye Current along Asian shore, the area of the standard section ESEward from Vladivostok (40-41o N), and the southern part of the Sea (35-40o N). The atmospheric pressure in summer shows a trend to heightening that is

* Дьяков Борис Степанович, кандидат географических наук, старший научный сотрудник, e-mail: [email protected].

indirect evidence that the Asian Low becomes weaker. Both northern winds in winter and southern winds is summer become weaker that means the monsoon circulation weakening. Humidity has negative trend over the whole sea in all seasons. Winter air temperature has a significant trend to warming, in particularly in January-February, in the northern areas only. SST also has significant increasing in the north only, but in all seasons. Obviously, the stronger SST increasing in the north than in the south means that atmosphere-ocean interaction is more important for the balance of heat than water advection.

Some significant correlations of the atmospheric parameters and climatic indices with SST in certain areas of the Japan Sea are found. The asynchronic links, some of which with the lead-time up to 20 months, allows to predict the SST changes. Besides, they could be predicted by the component-harmonic method. In this forecast for 2011-2015, SST lowering in winter, spring and autumn and its heightening in summer is expected; the summer warming will be caused by the Asian Low weakening. The ice cover in the Tatar Strait will have a tendency to increasing in these years.

Key words: Japan Sea, water temperature, atmospheric pressure, relative humidity, climatic index, ice cover, Asian Low, wind rate, climate change, air temperature.

Введение

В промысловой океанологии наряду с широким знанием особенностей термического состояния моря необходимо заблаговременное предвидение развития гидрометеорологических условий среды. Известно, что океанологические условия в рыбопромысловых районах оказывают существенное влияние на биологическую продуктивность. В связи с этим исследование климатической изменчивости температуры воды в районах обитания промысловых объектов и переход к ее сверхдолгосрочному прогнозу становятся приоритетными. Анализ многочисленных отечественных и зарубежных публикаций по Японскому морю (Лучин и др., 2003, 2007; Пономарёв и др., 2007; Дьяков, 2008) показал, что есть определенные достижения в области выявления климатических тенденций и закономерностей изменчивости температуры воды, их циклов (периодов), связей параметров состояния моря и атмосферы. Но проблема сверхдолгосрочного прогнозирования термических условий Японского моря находится на начальном этапе разработки.

Показать возможные пути осуществления этой актуальной проблемы и стало целью настоящей работы, в которой поставлены и решены следующие задачи:

• исследование многолетнего хода гидрометеорологических параметров на поверхности Японского моря (атмосферного давления, скорости и направления ветра, относительной влажности воздуха, температуры воды и воздуха) и выявление основных закономерностей их долговременной изменчивости — климатических трендов;

• поиск значимых корреляционных связей между системными факторами — метеорологическими параметрами приводного слоя атмосферы, индексами и характеристиками атмосферных макропроцессов и центров действия атмосферы — и температурой воды Японского моря;

• оценка и отбор системных факторов и статистических связей, которые могут быть применимы в прогностических зависимостях (уравнениях) для решения задачи предсказания развития термических условий в Японском море;

• возможность cверхдолгосрочного прогноза поверхностной температуры воды в физико-географических районах Японского моря компонентно-гармоническим методом на 2011-2015 гг.

Материалы и методы

При реализации поставленных задач возникла объективная необходимость обратиться к физико-географическому и океанологическому районированию Японского моря. Первое геоморфологическое районирование Японского моря прово-

дил Н.Л. Зенкевич (1961), который выделил в нем три части: северную (к северу от 44о N), центральную (между 44 и 40о N) и южную (южнее 40о N). Получение новых батиметрических, геофизических и геологических данных позволило исследователям (Васильковский, Деркачёв, 1978; Берсенев, 1987) создать более подробную схему морфоструктурного районирования Японского моря. Попыток районирования Японского моря по другим признакам сравнительно немного, вот некоторые из них. Это климатическое районирование (Филиппов, 1963), районирование по ветро-волновым условиям (Алисимчук, 2003), районирование по Т, S-структурам (Лучин и др., 2003). Перед всеми исследователями стояла задача наряду с физико-географическим положением выделяемого района принять во внимание региональные климатические и океанологические аспекты режима вод. В районировании моря наиболее разумным представляется учет как региональных климатических (метеорологических) факторов, так и океанологических (прежде всего термической структуры и динамики вод). Районирование моря по региональным физико-географическим условиям включает в себя пространственное положение этих районов и региональные термодинамические закономерности, доминирующее воздействие на выделяемые районы атмосферных барических образований. При этом появляется возможность реального понимания степени влияния синоптических условий на состояние вод региональных океанологических районов и в конечном итоге механизма связи атмосфера—море с целью получения прогностических зависимостей. Вместе с тем при региональном физико-географическом районировании количество выделенных районов должно соответствовать принципу разумной достаточности.

С учетом поставленных задач в данной работе выполнено районирование Японского моря по региональным физико-географическим и океанологическим признакам. За основу принято районирование Н.Л. Зенкевича (1961) с внесением собственных изменений и корректив. Так, добавлены такие ключевые районы, как зоны Приморского и Цусимского течений, район Татарского пролива. Район стандартного разреза Сангарский юго-восточнее мыса Поворотного взят дополнительно ввиду его исключительной важности (репрезентативности) для северной части Японского моря.

Районирование акватории Японского моря показано на рис. 1. Гридирован-ные в центры квадратов 1 x 1о (температура воды) и 2,5 x 2,5о (метеорологические элементы) по методу Reynolds с соавторами (2002) данные заимствованы на сайте Центра диагностики климата NOAA (США) http://www.cdc.noaa.gov/cdc/ data.ncep.reanalysis.derived.surface.html. Временной масштаб составил 1 мес. Затем по этим данным вычислялись за каждый месяц средние величины температуры воды и метеорологических элементов по выделенным физико-географическим районам. Таким образом, в этих районах (и по всему Японскому морю в целом) за период 1950-2010 гг. рассчитан многолетний ход гидрометеорологических показателей на поверхности моря: температуры воды, воздуха, приземного атмосферного давления, составляющей скорости ветра V, относительной влажности.

Системные факторы (предсказатели), которые применены в работе при поиске значимых прогностических корреляционных статистических зависимостей с температурой воды Японского моря, приводятся в тексте. В качестве предсказателей — системных факторов, которые определяли термическое состояние Японского моря, также использовались индексы, которые помещены на сайте Интернет-ресурсов http://www.esrl.noaa.gov/psd/data/climateindices/list/#PNA. Эти индексы общеприняты, широко применяются в мировой практике и представляют собой временные ряды параметров, которые показывают крупномасштабные пространственно-временные особенности системы океан — атмосфера — ледяной покров. Информация по характеристикам и индексам центров действия атмосферы Азиатско-Тихоокеанского региона любезно предоставлена Т.В. Богдановской (ТОИ ДВО РАН). Метод расчета индексов изложен в работе Т.В. Смолянкиной (1999).

54535251504948474645 44 43 42 41 40 39 38 37 363534 33 32

I I I I I I I I

"¿L ^ С

3. i

4

i

/

/ • ( r

/

s 4

лл> 2

У 5 "с 1

' гС^. С y-J

й\ f °

7" i

J' к 3 Л

8

™|| V- 1/ .....

J/ Iq J M

Si Li-? О 3 / t /

J [Ar Nj

*f Ш A fy-Y f к/ 1 / 1

_|_I_I_I_L

1-1---Г—rl-1-1-1-1-г

"1--г

Рис. 1. Схема физико-географических районов Японского моря: 1 — Татарский пролив (46-52° N); 2 — северная часть (41-46о N); 3 — южная часть (35-40о N); 4 — зона Приморского течения (41-50о N); 5 — район разреза Сангар-ский; 6 — воды п-ова Корея (35-40о N); 7 — Цусимский пролив (34-35о N); 8 — Цусимское течение (35-48о N)

Fig. 1. Scheme of investigated areas of the Japan Sea: 1 — Tatar Strait (46-52о N); 2 — northern area (41-46о N); 3 — southern area (35-40о N); 4 — Primorye Current (41-50о N); 5 — area of the standard section; 6 — Korean waters (35-40о N); 7 — Tsushima Strait (34-35о N); 8 — Tsushima Current (35-48о N)

126 128 130 132 134 136 138 140 142 144

Ряды наблюдений за площадью ледяного покрова Татарского пролива составлены из литературных данных (Крындин, 1964) в зимы 1950-1959 гг., архивов управлений Гидрометеослужбы (зимы 1959-1992 гг.) и материалов ТИНРО-центра за зимний период 1992-2010 гг. Следует заметить, что в основу исследований ледовых условий Японского моря положены материалы ежедекадных авиаразведок льда в Татарском проливе и зал. Петра Великого, которые выполнялись управлениями Гидрометеослужбы в 1950-1992 гг. Создан архив ежегодных авиаледовых альбомов карт, по которым определялось, в частности, положение кромки льда за декаду и рассчитывалась площадь льда с последующим осреднением за месяц. Средние месячные величины площадей льда в Татарском проливе рассчитаны в процентах от его площади, принятой равной 107 500 км2. Обработка карт авиаледовых наблюдений в учреждениях Гидрометеослужбы позволила сформировать ряды ледовитости Татарского пролива за зимы 1959-1992 гг., которые любезно предоставлены автору. В настоящее время авианаблюдения за ледови-тостью Японского моря не ведутся, их заменили спутниковая информация и материалы Интернет-ресурсов.

Сверхдолгосрочный прогноз поверхностной температуры воды в физико-географических районах Японского моря на 2011-2015 гг. выполнен компонентно-гармоническим методом прогноза макроявлений, который обоснован И.В. Максимовым (1970), а алгоритм и программный комплекс создан в ТОИ ДВО РАН (Плотников, 2002). Алгоритм прогноза приводится ниже.

Прогноз осуществлялся по формуле:

p

Y = X [а Cos((2n/T)X) + b Sin((2n/T )X)]

П=1

где г = 0, 1, ..., N - 1, р — количество выделенных гармоник; а, Ь — коэффициенты Фурье, вычисляемые методом наименьших квадратов (Бахвалов, 1975).

N

ап = 2Ш X ¥^((2к/Т)Х),

N

bn = 2/N X YSm((2n/T)X),

i=1

где п = 3, ..., N, а N — длина ряда.

Амплитуда той или иной гармоники соответственно рассчитывалась:

An = VK + К ).

Все гармоники ранжировались по величине амплитуды. Для дальнейшего анализа и прогноза отбиралась совокупность гармоник, удовлетворяющих условию

А < R(Y - Y . )/100,

v max min' '

где R — доля (в процентах) размаха временного ряда, определяющая количество учитываемых гармоник, т.е. подробность восстановления температуры воды.

Сущность компонентно-гармонического метода прогноза сводится к выявлению основных компонентов, или волн в реальных явлениях природы в прошлом, и предвычислению каждой волны на основе гармонического анализа. Сумма всех компонентов представляет собой прогнозируемую величину. В прогнозе температуры воды компонентно-гармоническим методом принято допущение о том, что фазы и амплитуды выделенных периодов (циклов) равны константе, т.е. не меняются во времени на период прогноза.

Значимость трендов, коэффициентов корреляции между метеорологическими параметрами, индексами и температурой воды оценивалась по критерию Стъю-дента, а критические значения коэффициентов детерминации для различных уровней статистической значимости — по критерию Фишера-Снедекора (Гмурман, 1977). Коэффициент детерминации (R2) — это доля объясненной дисперсии отклонений зависимой переменной от ее среднего значения. Зависимая переменная объясняется (прогнозируется) с помощью функции от объясняющих переменных. В частном случае R2 является квадратом коэффициента корреляции между зависимой переменной и ее прогнозными значениями с помощью объясняющих переменных. R2 показывает, какая доля дисперсии результативного признака объясняется влиянием объясняющих переменных. Формула для вычисления коэффициента детерминации:

2

2

R2 . ! _ X (yi- f )

Xi (yi- y)

где у. — наблюдаемое значение зависимой переменной; / — значение зависимой переменной, предсказанное по уравнению регрессии; у — среднее арифметическое зависимой переменной. Расчет обеспеченности прогноза заложен в алгоритм программы компонентно-гармонического метода и представляет собой проверку

прогноза на зависимом материале. Поскольку прогноз сверхдолгосрочный, то обеспеченность прогноза свыше 50 % считается хорошей.

Результаты и их обсуждение

Тренды многолетнего хода гидрометеорологических параметров

Тренд атмосферного давления. Тренд показал закономерность увеличения атмосферного давления в северной и южной частях Японского моря только в теплое время года — в июне-сентябре — с уровнем значимости от 95,0 до 99,9 % (рис. 2, А). Данное обстоятельство может служить прямым доказательством снижения интенсивности Азиатской депрессии или смещения ее на юго-запад в системе центров действия атмосферы Азиатская депрессия — Северо-Тихооке-анский антициклон. Отмечен значимый отрицательный тренд широты Азиатской депрессии в августе, что свидетельствовало о северной составляющей движения этого барического образования.

Можно напомнить, что Азиатская депрессия — это обширная область низкого давления над Азией на многолетних средних картах летних месяцев с центром над Афганистаном, один из сезонных климатологических центров действия атмосферы. Среднее давление в центре Азиатской депрессии в июле составляет около 995 мбар. Южную часть Азиатской депрессии можно рассматривать как экваториальную (Южноазиатскую) депрессию, которая располагается в тропических широтах материка Азии. Северная часть Азиатской депрессии является результатом преобладания над азиатским материком полярно-фронтовых циклонов. Область северной части Азиатской депрессии, которая расположена над северовосточным Китаем и смежными районами российского Приамурья и Монголии, называют летней Дальневосточной депрессией (Ильинский, 1960). Она имеет особое происхождение и самостоятельное циркуляционное значение, несмотря на объединение с Южноазиатской депрессией летом на средних картах давления. В теплое полугодие летняя Дальневосточная депрессия является одним из основных барических образований в системе циркуляции атмосферы на Дальнем Востоке, а ее деятельность в это время в большей степени определяет климатический режим на обширной территории, включая и Японское море.

Статистические связи между параметрами Азиатской депрессии и температурой воды Японского моря (и северной части моря) показали прямую зависимость: давление, индекс, долгота — температура воды и обратную: широта — температура (Дьяков, 2010). Отмечена сходная связь характеристик Азиатской депрессии с температурой воды зимних месяцев следующего года.

Тренд компоненты ветра V. Компонента ветра V характеризовала северную или южную составляющие скоростей ветра соответственно северных или южных направлений. Смена знака вектора ветра V осуществлялась в апреле и сентябре. В зимний сезон (январь-март), когда господствовали ветры северных направлений, в многолетнем ходе компоненты ветра V тренды выявили уменьшение скорости ветров северных направлений (рис. 2, Б). В теплое время года (май-июль), когда доминировали ветры южных направлений, знаки трендов многолетней изменчивости компоненты ветра V остались прежними. Уровни статистической значимости отрицательных трендов скоростей ветра варьировали в диапазоне 99,0-99,9 %. Уменьшение скоростей ветров как северных, так и южных румбов стало показателем закономерности в изменчивости циркуляционных атмосферных процессов — снижения интенсивности муссонной циркуляции.

Тренд температуры воздуха. Обнаружена многолетняя тенденция повышения температуры воздуха над Японским морем в январе-феврале (положи-

~I I I I I I f I I I П I T f I I 1 I I 1 T~I I I I T I I I I-1 I I 1 I I 1 I T~l I I I I I I T П 1 I I I I I 1 I I

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2009

5.0 -г

4.5 -

о 4.0 -

TS 3.5 -

со 3.0 -

3. % 2.5 -

О. а 7 0 -

с

£ 1.5 -

1.0 -

0.5 -

0.0 4

Т"ГТПГПП~Г~ГППППГ~ГПГГПГ~ГППГПГТ I I 1 I I П^ТП~1ПГ^ПГГППГ^ПГПП~ГТППППГ^ГППГПГП^Г'ГПГ~ГПГТ

1960

1970

1980

1990

2000

I I t Т Г I I I Г Г ГТ'ТТП TTT"

I I I I I г

I I I * I I I I * ТГГП I I I 1 1 I I I I 1 1 T Г I I

Рис. 2. Долговременные изменения атмосферного давления (1) в августе (А), компоненты ветра V (2) и температуры воды (3) в феврале (Б), температуры воздуха (4) в январе (В) в северной части Японского моря в 1950-2010 гг.

Fig. 2. Long-term variability of atmospheric pressure (1) in August (A), meridional component of wind velocity (2) and SST (3) in February (Б), air temperature (4) in January (B) for the northern area in 1950-2010

тельный тренд с уровнем значимости 95 %) (рис. 2, В). При этом главный вклад вносила температура воздушных масс северной части Японского моря (41о30'-52о00' N), где у тренда коэффициент детерминации больше, а уровень значимости выше — 99,0 %. В конце зимы, в марте, тренд температуры воздуха приближался к статистически значимому. В мае и июле тренд температуры воздуха над Японским морем был отрицательным (уровень значимости 95,0 %). При этом

доминирующий вклад в тенденцию понижения температуры воздуха над Японским морем такой: в мае это температура воздушных масс над северной частью моря, а в июле — над южной частью. Тренд температуры воздуха над Японским морем был положительным в сентябре (95,0 %) и октябре (99,0 %), причем в первом случае основной вклад внесла тенденция повышения температуры воздуха северной части моря (41о30'-52о00' а во втором — тенденция повышения температуры воздуха южной части моря (35-40° Уровень значимости в обоих случаях равнялся 99,0 %. Таким образом, при анализе многолетнего хода температуры воздуха над Японским морем обнаружилось, что положительные тренды изменчивости наблюдались главным образом в осенне-зимнее время, а отрицательные в весенне-летнее. Направленность процессов определялась в одних случаях за счет решающего вклада многолетней тенденции хода температуры воздуха над северной частью Японского моря (январь, февраль, сентябрь), а в других — над южной (июль, октябрь).

Тренд влажности воздуха. Известно, что относительная влажность воздуха является функцией температуры воды и термобарического состояния воздушных масс над морем, или барических образований. Относительная влажность воздуха (далее влажность воздуха) является наиболее информативным системным фактором (предсказателем). Тренд влажности воздуха над Японским морем в исследуемый период был отрицательным и значимым во все месяцы года (рис. 3, А). Уровень значимости был наиболее высок в зимний сезон (январь-март, 99,9 %), когда доминировала тенденция снижения влажности воздуха в южной части моря (35-40о которая вносила существенный вклад в суммарную влажность воздуха Японского моря также в ноябре-декабре. Уровень значимости отрицательного тренда влажности воздуха был меньше летом (июль-август, 95,0 %). Следует заметить, что в эти месяцы уровень значимости тренда влажности воздуха над Японским морем определялся влажностью воздуха над северной частью моря, где уровень значимости выше 99,0 %; в южной части моря тренда не было (коэффициент детерминации равен нулю). Коэффициент детерминации был равен нулю в южной части моря и в сентябре. Таким образом, в южной части Японского моря (35-40о N тренда нет и в летний сезон — в июле-сентябре. В целом можно констатировать, что коэффициент детерминации отрицательного тренда влажности воздуха был высок зимой в Японском море за счет главного "вклада влажности" южной части моря. Летом коэффициент детерминации в этой части моря был равен нулю, а уровень значимости тренда влажности воздуха над Японским морем достигался высоким коэффициентом детерминации тренда влажности воздуха над северной частью Японского моря. Весной и осенью (кроме декабря) направленность и коэффициенты детерминации трендов влажности воздуха в северной и южной частях Японского моря примерно сходны.

Тренды температуры воды Японского моря и региональных физико-географических районов. Анализ направленности и коэффициентов детерминации трендов поверхностной температуры Японского моря позволил выявить закономерности ее повышения и особенности этого процесса. В зимний сезон, январь-март (см. рис. 2, Б), наблюдались самые высокие коэффициенты детерминации (уровень значимости 99,9 %). Весной и осенью уровень значимости был ниже этой величины, а в мае и ноябре он приближался к 95,0 %. Летом (июль-сентябрь) статистически значимые тренды отсутствовали, а в августе коэффициент детерминации равнялся нулю. Тем не менее в многолетнем ходе температуры воды в северной части Японского моря (41-46о и в Татарском проливе (46-52о N обнаружены значимые тренды повышения температуры во все месяцы года, кроме августа (рис. 3, А). В зоне Приморского течения (41-50о N тренд повышения температуры воды был значим и в этом месяце (95,0 %). В южной

Рис. 3. Долговременные изменения температуры воды (/) и относительной влажности воздуха (2) в северной части Японского моря в июле (А) и среднезимней ледови-тости (3) Татарского пролива (Б) в 1950-2010 гг.

Fig. 3. Long-term variability of SST (1) and relative humidity (2) in the northern area in July (A) and mean ice cover (3) in the Tatar Strait (Б) in 1950-2010

части Японского моря (35-40° N) тренды температуры в своем большинстве незначимы, за исключением февраля и октября (95,0 %), а в мае, июле и сентябре они приближались к нулю. Все это свидетельствовало в пользу решающего вклада в теплосодержание Японского моря тепловых и климатических процессов в северной части Японского моря. Рост теплового состояния вод северной части Японского моря (повышение температуры воды) осуществлялся в большей степени за счет термобарических процессов и теплообмена между морем и атмосферой. Тренды многолетнего хода температуры воды в зоне Цусимского течения (35-48о N) с уровнем значимости 99,0-99,9 % показали многолетнюю тенденцию ее повышения в зимний сезон (январь-март). Тренды были статистически значимы также в апреле, июне и октябре (95,0-99,0 %). В остальные месяцы (их 6) тренды долговременной изменчивости температуры воды в зоне Цусимского течения статистически незначимы. Все это явилось дополнительным аргументом в пользу климатических причин повышения температуры воды в Японском море.

Тренд ледовитости Татарского пролива. Известно, что ледовитость — это важный режимный показатель моря, который вычисляется как отношение площади покрытия моря льдом, независимо от вида, формы и других характеристик самого льда, к площади бассейна в процентах. Ледяной покров достигал своего максимального развития в феврале. Ледовитость в этом месяце вносила основной вклад в среднезимнюю ледовитость. В многолетнем плане площадь льда в Татарском проливе изменялась с отрицательным трендом во все месяцы ледового сезона, среди которых коэффициент детерминации самый высокий в апреле. Кроме декабря, все тренды ледовитости Татарского пролива были значимы. Многолетний ход среднезимней ледовитости Татарского пролива представлен на рис. 3 (Б).

Корреляционные (прогностические) зависимости между системными факторами и температурой воды

Системные факторы, которые применялись для выявления статистических (прогностических) зависимостей с температурой воды Японского моря и региональных физико-географических районов, следующие:

• AO — Arctic Oscillation (арктическая осцилляция), AOIa (арктическая

осцилляция — зима), BEST — Bivariate ENSO Timeseries, EP/NP — East

Pacific/North Pacific Oscillation, MEI — Multivariate ENSO Index, MEI (юж' ' ' w 4

ная осцилляция), NAO — North Atlantic Oscillation (Северо-Атлантическое колебание), NOI — Northern Oscillation Index, Nino-3 — Eastern Tropical Pacific SST, Nino-4 — Central Tropical Pacific SST, North Pacific Index (северотихоокеанский индекс), ONI — Oceanic Nino Index, PNA — Pacific North American Index; TSA — Tropical Southern Atlantic Index, WHWP — Western Hemisphere warm pool, WP — Western Pacific Index (западнотихоокеанский индекс);

• AT500 — расчетные значения геопотенциала изобарической поверхности 500 мбар (от уровня моря) по данным ГМС Харбин, Владивосток, Александровск-Сахалинский, Николаевск-на-Амуре, Охотск, Пусан, Вайя-ма, Татено;

• макропроцесс W — западная форма циркуляции атмосферы, макропроцесс Е — восточная форма циркуляции атмосферы, макропроцессы 3 и М2 — зональная и меридиональная формы атмосферной циркуляции в тихоокеанско-американском секторе северного полушария;

• индексы, давление, широта и долгота Сибирского и Северо-Тихоокеанско-го антициклонов, Алеутской и Азиатской депрессий;

• компонента ветра V, влажность воздуха (относительная), температура воды южной части Японского моря (35-40° N) и Цусимского течения (35-48° N), температура воздуха северной части моря (41о30'-52о00' N), ледовитость Татарского пролива.

Проведен поиск значимых статистических (корреляционных) зависимостей системных факторов с температурой воды Японского моря (35-52о N) и пяти его районов: Татарского пролива (46-52о N), северной части (41-46о N), южной части (35-40о N), Приморского течения (41-50о N), стандартного разреза Сан-гарский. Все значимые корреляционные связи между системными факторами (предсказателями) и температурой (предсказуемое) указанных районов занесены в таблицы (Дьяков, 2010), одна из них будет приведена далее.

Японское море (35-52° N). Большая часть коэффициентов корреляции, характеризующих значимые статистические связи, приходилась на первое полугодие, т.е. на зимний и весенний сезоны (Дьяков, 2010). Заблаговременность корреляционной прогностической зависимости системных факторов с температурой воды составляла несколько месяцев в случае корреляции в текущем году

Значимые коэффициенты корреляции системных факторов с температурой воды Приморского течения Significant coefficients of correlation between meteorological parameters and SST in the Primorye Current area

Месяц Системные факторы (предсказатели) 1 2 3 4 5 Месяц 6 7 8 9 10 11 12

1 Влажность Северная часть Японского моря, 41°30'—52°00' N -0,59* -0,57* -0,55* -0,38 -0,52* -0,25*

Компонента ветра V +0,33 Северная часть Японского моря, 41°30'-52°00' N +0,39* +0,34 +0,30* +0,26 +0,35* +0,28 +0,35* +0,25*

Лед Татарского пролива -0,31 -0,38 -0,34 -0,31 -0,46 -0,41 -0,25 -0,25

ШНШР-индекс +0,27

АТ500 (Александровск-Сахалинский) +0,27 +0,36

АТ500 (Охотск) +0,30 +0,30 +0,43 +0,28

Форма-Е -0,31

NAO-индeкc +0,35* +0,29* +0,31 +0,27* +0,28 +0,39 +0,28 +0,33 +0,28

2 Влажность Северная часть Японского моря, 41°30'—52°00' N -0,62* -0,59* -0,57* -0,57* -0,31* -0,37 -0,29* -0,33*

Компонента ветра V Северная часть Японского моря, 41°30'—52°00' N +0,26* +0,27* +0,30* +0,32* +0,31* +0,26*

Лед Татарского пролива -0,31 -0,34 -0,30 -0,34 -0,35

Температура воды Южная часть Японского моря, 35-40° N +0,32* +0,41 +0,35* +0,35 +0,31* +0,25 +0,37* +0,25 +0,31* +0,28*

ШНШР-индекс +0,25

Форма-Ш +0,45

NAO-индeкc +0,35* +0,44* +0,43* +0,41 +0,52* +0,40* +0,38 +0,31 +0,30* +0,33* +0,29

3 Влажность Северная часть Японского моря, 41°30'-52°00/ N -0,51* -0,50* -0,57* -0,55* -0,40 -0,26* -0,31*

Влажность Южная часть Японского моря, 35-40° N -0,47 -0,40 -0,45* -0,46 -0,43 -0,26*

Лед Татарского пролива -0,50 -0,42 -0,41 -0,43 -0,36

NAO-индекс +0,52* +0,45* +0,35* +0,45* +0,26*

Окончание таблицы Table finished

Месяц

Системные факторы (предсказатели)

Месяц 6 7

10 11

12

4 Влажность Северная часть Японского моря, 41°30'—52°00' N -0,37*

Температура воды Южная часть Японского моря, 35-40° N +0,33 +0,32 +0,26

5 Влажность -0,50* Северная часть Японского моря, 41°30'-52°00/ N -0,54* -0,52* -0,45*

ШР-индекс -0,29 -0,32

6 Влажность Северная часть Японского моря, 41°30'-52°00/ N -0,45* -0,30

ШНШР-индекс +0,34

7 Влажность Северная часть Японского моря, 41°30'-52°00/ N -0,32* -0,33*

ШНШР-индекс +0,34 +0,47 +0,35

АТ500 (Владивосток) +0,27

8 Влажность Северная часть Японского моря, 41°30'-52°00/ N -0,29*

Компонента ветра V Северная часть Японского моря, 41°30'-52°00/ N -0,38* -0,40* -0,45* -0,49* -0,25*

Температура воздуха Северная часть Японского моря, 41°30'-52°00/ N +0,44

ШНШР-индекс +0,33 +0,49 +0,35

МЕЬиндекс +0,30*

9 Влажность Северная часть Японского моря, 41°30'-52°00/ N -0,37* -0,37* -0,35* -0,36* -0,29* -0,27*

ШНШР-индекс +0,33 +0,49 +0,34

10 Влажность Северная часть Японского моря, 41°30'-52°00/ N -0,43* -0,36* -0,41* -0,36* -0,27*

ШНШР-индекс +0,52 +0,45

LO

I

ъ

го

§

о к о 1= к

J3

н о

то у

к та

а

■а

н и о

X

а«

Ч Ш

оа о

* CD СО

<5 +

* см

<5 1

* CD СМ

<5 1

* О го

<5 1

* ОТ го * CD СО * CD СМ

<5 1 <5 1 <Э +

* ■cf * LO СМ

<5 1 <Э +

* CD СО * LO СМ

<5 1 <Э +

* со * см

<5 1 <Э +

Oi LO

I

ъ

co

§

о к о 1= к

J3

н о

то у

к та

а

■а

н и о

X

Ч ш

оа о

LO

I

ъ

со

> §

н ° ^ к

И UN

_. л

rt н

н о X

S

оо

LO

го

С5 +

л

4 то а са си

ьЪ

а

о

то «

си

К

5 ^

К Ч

4

5 ^

О

о

К

ТО «

О

си у

S

— н

о *

О а

< <

о о

3 н к

си

S ^

S

СП

о «

4 о

си

S3 «

си н

д

4 о са

= S о

а

^

н то а си с

5 си н

си

a 2

К К

s з

g =к

S °

я а

£ £

си то а а а си

0 с a S

1 ш

о

S

« оа

^г о

о ^

4 2

СО Н

си «

са то

со

СО

X

\о 2 к

3 S н <и К н <U о S S Я" о к s ^ к

Э" СП R О t-

X си a

о

СО X

а со

3 о

« у

о ч

со си са

(например, компонента ветра V, макропроцесс W и температура воды, заб-лаговременность 5 мес). Заблаговре-менность значимой корреляционной зависимости существенно увеличивалась при корреляции с месяцем следующего года (например, индекс TSA, давление в центре Азиатской депрессии, заблаговременность 10-12 мес). Индексы BEST, WP, MEI, Nino-3, Nino-4, ONI представляли группу предсказателей температуры воды Японского моря в августе. Среди информативных предсказателей температуры воды Японского моря можно выделить следующие: компонента ветра V, макропроцесс W, индексы Азиатской депрессии и Сибирского антициклона, индексы WHWP, TSA. Каждый предсказатель вносил больший или меньший вклад в корреляционную прогностическую зависимость.

Татарский пролив (46-52° N). Количество значимых корреляционных связей системных факторов с температурой воды Татарского пролива в летнее время (июль-сентябрь) было невелико (Дьяков, 2010). Таких связей существенно больше для весеннего периода (апрель-июнь). Заблаговременность прогностической зависимости в этом случае достигала 15 мес (например, предсказатель — влажность воздуха северной части Японского моря 41о30'-52о00' N). Обнаружена важная особенность: ледовитость Татарского пролива и индексы Арктической осцилляции (AO, AOIa) хорошо коррелировались с температурой воды в этом проливе в апреле-июле. Такая закономерность физически обоснована: температура воды Татарского пролива сохраняла черты (суровость) и климатические особенности прошедшей зимы. Заблагов-ременность корреляционной прогностической зависимости в этом случае составляла 5 мес. Необходимо отметить следующий очень важный информативный предсказатель — температуру воды Цусимского течения, этому есть физическое объяснение: северная ветвь Цусимского течения проникала в Татарский пролив, и ее теплосодержание, на-

ряду с синоптическими условиями, формировало режим вод Татарского пролива. Заблаговременность корреляционной (прогностической) зависимости температуры воды Цусимского течения в марте текущего года с температурой воды Татарского пролива в апреле-ноябре следующего года составила 20 мес.

Северная часть Японского моря (41-46° N). Значительная часть корреляционных зависимостей между системными факторами и температурой воды прослеживалась в первое полугодие (Дьяков, 2010). Заблаговременность прогностической зависимости в некоторых случаях достигала 16 мес. Корреляция между предсказателями в феврале и температурой воды в другие месяцы выявила самое большое количество значимых статистических связей. В феврале наблюдалось достаточно большое количество предсказателей, которые обусловливали значимые корреляционные связи с температурой воды. Корреляционная прогностическая зависимость между влажностью воздуха северной части Японского моря (41о30'-52о00' N) и температурой воды этой части моря оказалась с отрицательным знаком: увеличение влажности воздуха влекло за собой понижение температуры воды поверхности моря и наоборот. Предполагается, что при повышении влажности воздуха интенсивность поглощения атмосферой солнечной радиации увеличивалась, что вызывало охлаждение поверхности моря. Заблаговременность корреляционной (прогностической) зависимости достигала 17 мес. В основном влажность воздуха текущего года коррелировалась с температурой воды следующего года и по большей части в холодное время — январе-апреле (частично — в июне-июле). В мае значимой корреляции почти не было. Уровень значимости изменялся от 99,0 до 99,9 %. Следует указать на основные предсказатели, при которых заблаговременность прогностической корреляционной зависимости достигала 15-16 мес, а именно: с февраля текущего года просматривалась значимая корреляционная зависимость системных факторов с температурой воды северной части Японского моря в июне-июле. Эти предсказатели — влажность воздуха, индекс NAO, компонента ветра V в северной части моря, температура воды в южной части моря (35-40о N). Достаточно высокий коэффициент корреляции отмечался при статистической связи влажности воздуха над северной частью Японского моря (41о30'-52о00' N) в феврале текущего года с температурой воды в северной части моря (41-46° N) в январе-июле следующего года. Необходимо отметить, что некоторые предсказатели становились "информативными", т.е. дающими значимые корреляционные связи с предсказуемым параметром (в данном случае с температурой воды), в определенном месяце года. Например, предсказатель — давление в центре Сибирского антициклона — информативен в июне (как и его смещение по широте и долготе в этом месяце), тогда как в феврале этого года информативны только широта и долгота Сибирского антициклона. Значимая корреляционная статистическая связь между каким-либо предсказателем и предсказуемым большого района (например, температурой воды северной части Японского моря, 41-46о N или 41о30'-52о00' N) еще не означала наличия такой же статистической связи этого же предсказателя с температурой воды локального района (например, Татарского пролива, 46-52о N, Приморского течения, 41-50о N, района стандартного разреза Сангарский).

Южная часть Японского моря (35-40° N). Наиболее информативными предсказателями являлись компонента ветра V (январь-февраль) и смещение по широте Сибирского антициклона в декабре (Дьяков, 2010). Заблаговремен-ность корреляционной прогностической зависимости в таких случаях составляла 5-6 мес. Статистическая связь между смещением Сибирского антициклона по широте и температурой воды в южной части моря (35-40о N) отрицательная: увеличение широты дислокации Сибирского антициклона в декабре (окон-

чание осени в Японском море) текущего года вызывало (или могло вызывать) понижение температуры воды в южной части моря в январе-июне (зимой-весной) следующего года. Такая статистическая зависимость требовала определенной физической интерпретации. При следующем сценарии, Алеутская депрессия (предсказатель) — температура воды (предсказуемое) южной части Японского моря, корреляционная зависимость положительная: увеличение широты дислокации Алеутской депрессии в декабре текущего года предполагало повышение температуры воды в южной части Японского моря в январе-апреле следующего года. Тем не менее выявленная статистическая связь не являлась однозначной, поскольку корреляция широты Алеутской депрессии в июле текущего года с температурой воды в южной части Японского моря в январе-марте (зимой) следующего года оказалась отрицательной. Данному обстоятельству необходимо физическое объяснение. Можно предположить, что различие в знаках корреляции обусловлено степенью интенсивности (глубины) Алеутской депрессии в июле и декабре и сезонностью. В последнем месяце ее интенсивность достаточно высока.

Зона Приморского течения (41-50° Ы). Среди информативных предсказателей температуры воды Приморского течения в текущем году оказалась прежде всего ледовитость Татарского пролива в январе и марте (см. таблицу). За-благовременность корреляционной (прогностической) зависимости площади ледяного покрова Татарского пролива с температурой воды Приморского течения в этом случае составила 7 мес. В группе информативных предсказателей температуры воды Приморского течения на следующий год (долгосрочную перспективу) отмечены такие, как влажность воздуха и компонента ветра V над северной частью Японского моря (41о30'-52о00' температура воды южной части моря (35-40° Заблаговременность корреляционной (прогностической) зависимости при таких информативных предсказателях равнялась 16 мес. Самая высокая степень корреляционной зависимости наблюдалась между влажностью воздуха в январе-феврале и температурой воды в зоне Приморского течения в последующие месяцы.

Район разреза Сангарский. Следует кратко остановиться на вопросе преемственности (статистической связи) поверхностных температур северной части Японского моря и района стандартного разреза Сангарский. Коэффициент корреляции между температурой воды северной части Японского моря и района разреза Сангарский составил в феврале +0,93, августе — +0,91, мае — +0,70 и ноябре — +0,86, что соответствовало статистическому уровню значимости 99,9 %. Отсюда вытекал вывод, что все статистические связи значимы, а термические условия поверхностных вод на разрезе Сангарский являются репрезентативными для северной части Японского моря. Самым информативным предсказателем для температуры воды на разрезе Сангарский являлась температура воды южной части Японского моря в феврале (Дьяков, 2010). В подобном случае заблаговременность корреляционной (прогностической) зависимости равнялась 16 мес. Заблаговременность корреляционной (прогностической) связи влажности воздуха, компоненты ветра V в январе в северной части Японского моря с температурой воды в районе разреза Сангарский приближалась к 14 мес.

Некоторые значимые корреляционные зависимости между системными факторами и ледовитостью Татарского пролива. Информативным предсказателем оказалось положение широты Алеутской депрессии в октябре, а ее долготы — в ноябре, что позволило получить отрицательную корреляционную зависимость с площадью ледяного покрова Татарского пролива в декабре, январе-апреле и в среднем за зиму (Дьяков, 2010). Таким образом, смещение Алеутской депрессии на север (увеличение широты) или на восток (увеличение долготы)

предполагало снижение ледовитости Татарского пролива. Можно допустить, что в этом случае уменьшался барический градиент в атмосферной градиентной зоне между Сибирским антициклоном и Алеутской депрессией (атмосферная градиентная зона предположительно направлена на акваторию Татарского пролива или проходила через эту акваторию).

Корреляция между системными факторами и температурой воды Японского моря и его физико-географических районов выявила определенные закономерности. Так, уровень значимости коэффициентов корреляции варьировал от 95,0 до 99,9 %. Значимая статистическая зависимость отмечалась при корреляции системных факторов с температурой Японского моря и его физико-географических районов. Например, корреляция влажности воздуха с температурой воды Японского моря могла быть значима так же, как и корреляция влажности воздуха с температурой воды Приморского течения и т.д. Примечательно, что статистическая зависимость температуры воды северной части Японского моря от системного фактора предполагала значимую корреляцию этого системного фактора с температурой какого-либо физико-географического района этой части моря (например, зоны Приморского течения), но корреляция с температурой воды Татарского пролива могла быть незначимой. Такой принцип соблюдался и в южной части Японского моря. Корреляция определенного системного фактора с температурой воды южной части свидетельствовала о значимой корреляции системного фактора с температурой воды какого-либо регионального района (но опять же с температурой не всех районов) южной части Японского моря. Например, с температурой вод п-ова Корея (35-40о или Цусимского пролива (35-36о или Цусимского течения (35-48о Таким образом, значимая корреляционная зависимость между системным фактором и температурой Японского моря еще не являлась признаком подобной зависимости между этим системным фактором и температурой воды регионального физико-географического района моря. Для определения прогностических тенденций и получения корреляционных прогностических зависимостей представлялся наиболее разумным следующий подход: соотнесение (корреляция) определенного системного фактора с температурой конкретного регионального физико-географического района Японского моря.

В дальнейшем полученные корреляционные связи после их апробации в прогностических уравнениях планируется использовать в долгосрочном прогнозе. В настоящей работе первоочередной задачей стал поиск и выявление скрытых периодичностей в самом прогнозируемом процессе, возможность осуществления экстраполяции этого процесса компонентно-гармоническим методом и получения прогноза большой заблаговременности.

Сверхдолгосрочный прогноз поверхностной температуры воды (п ледовптостп) в региональных физико-географических районах

Японского моря

Сверхдолгосрочные океанологические прогнозы имеют заблаговременность от 6 мес до нескольких лет. При составлении сверхдолгосрочных прогнозов элементов режима моря, в данном случае температуры воды, приходится основываться не столько на использовании долгосрочных метеорологических прогнозов, сколько на учете различных аспектов изменчивости в самом деятельном слое моря. Всегда существует субъективная необходимость иметь морской прогноз, свободный от метеорологического прогноза. В таких прогнозах основное внимание обращено на исследование изменчивости определяющего фактора (например, температуры воды) и возможности его преобразования в будущем. В основе таких прогнозов — синтез преемственности, инерционности и других закономерностей в развитии океанологических процессов. Эта преемственность

проявляется в том, что будущее преобразование изучаемого явления подготавливается совокупностью различных факторов, изменяющихся за длительный, предшествующий прогнозу период времени на обширных пространствах, т.е. рассматривается история развития физического процесса с момента его зарождения, устанавливаются его закономерности, которые создают условия для возможной трансформации явления в будущем. В многолетних колебаниях температуры воды, ледовитости и других элементов режима вод моря установлены так называемая скрытая периодичность (или цикличность) и связь с внешними воздействиями (Максимов, 1970). Реальность циклических колебаний (или периодов) обусловлена воздействием на океанические и атмосферные процессы сил космического и геофизического происхождения. Многие исследователи отмечали, что периодичности межгодовых колебаний температуры воды в Японском море имеют различную физическую природу.

Так, 2-3-летние циклы обусловлены "внутренними земными причинами", 5-6- и 12-13-летние — солнечной активностью, 8-летние — нутацией оси Земли, 21-летний — многолетними изменениями горизонтальной составляющей приливообразующей силы Земли (Уранов, 1971). В.А. Лучин с соавторами (2007) предположили, что 2-3-летняя периодичность обусловлена взаимодействием основных центров действия атмосферы, 4-6-летняя удовлетворительно согласуется с периодами обращения водных масс в северотихоокеанской системе течений, а также с периодами проявления Эль-Ниньо. По мнению исследователей, 14-16-летняя периодичность, возможно, связана с гелиогеофизическими факторами. Исследование долговременных изменений поверхностной температуры физико-географических районов Японского моря показало, что продолжительность циклов (периодов) в течение года изменялась в широких пределах: от 5,0 года в марте до 27,5 года в июле (Дьяков, 2010). В частности, месяцы одинаковых периодичностей выявлены в августе-сентябре (8 лет) и ноябре-декабре (16 лет). Синхронные 8-летние колебания обнаружены в июне в зонах Приморского и Цусимского течений, Татарском проливе. Межгодовые колебания ледовитости Татарского пролива совершались в декабре и феврале с 8-летним циклом, а в январе и марте — соответственно 15,0 и 16,5-летними. Таким образом, основой метода сверхдолгосрочного прогноза температуры воды послужила концепция цикличности в многолетней изменчивости гидрометеорологических характеристик и ее обусловленности геофизическими силами.

Океанологические события в 2011-2015 гг. могут развиваться по следующему сценарию. В многолетней изменчивости температуры воды Приморского течения зимой, весной и осенью наиболее вероятно присутствие тренда понижения температуры, а летом — тренда ее повышения (рис. 4). Зимой, весной и осенью в ходе температуры воды в северной части Японского моря (41 -46о N виден явный тренд понижения температуры, а летом — тренд ее повышения. В южной части Японского моря (35-40° N в ноябре, декабре, январе в межгодовых колебаниях температуры воды господствует тренд понижения температуры, а в остальные месяцы — с февраля по октябрь включительно — тренд ее повышения. Межгодовые изменения температуры воды в районе разреза Сангарский зимой, весной и осенью совершаются с трендом понижения, а летом — с трендом повышения. В межгодовом ходе температуры воды Японского моря зимой, весной и осенью существует тренд понижения температуры (рис. 5, А), а летом — тренд ее повышения. Ледовитость Татарского пролива будет иметь положительный тренд (рис. 5, Б). Изменчивость температуры воды Татарского пролива летом имеет тренд повышения, а зимой, весной и осенью — тренд понижения. Обеспеченность всех прогнозов варьировала от 60 до 85 %.

I I I I I I I I I I I ГТГП L I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I III II Lll II II III 13 I I I I I I I

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

О

о ^_^

DC

Л ГО

ч: * о " oü a)

Q. I—

^ О

te 0

й I

22

21.5

о

21

ci о m 'оГ ГО X о 20.5

го . а) т 20

> s

н н

го . ^ го 19.5

s 4—' 19

£

1— 18.5

18

23.0

21.0 О

Обеспеченность прогноза 73 % Коэффициент корреляции 0.76

19 0

17.0

15.0

13.0

к

-0 пз

ч: *

5 о

оз а)

го s

Q. I—

^ О

te °

5 i

I III M 1 I I I I I 1111 111I I II I I ГI 11 И I I I M I Г 11 I I I I I I 111 II11 I II I I II 11II 11 11.0

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2015

Рис. 4. Долговременные изменения температуры воды в зоне Приморского течения в феврале (А) и северной части Японского моря в августе (Б) 1950-2015 гг.: 1 — исходный ряд температуры; 2 — прогностическая кривая температуры

Fig. 4. Long-term variability of SST in the Primorye Current area in February (A) and in the northern area in August (Б) in 1950-2015: 1 — observed data; 2 — predicted data

Выводы

Многолетние колебания атмосферного давления над Японским морем показали тренд повышения этой характеристики в теплое время года, что может служить показателем как снижения интенсивности Дальневосточной депрессии, так и ее смещения в направлении на юго-запад.

Многолетние колебания компоненты ветра V над Японским морем выявили тренд снижения скоростей ветров как северных, так и южных направлений соответственно в холодный и теплый периоды года, что свидетельствовало о снижении интенсивности муссонной циркуляции.

В многолетних колебаниях температуры воздуха над Японским морем тренды повышения температуры воздуха существовали главным образом в осенне-зимнее время, а тренды понижения — в весенне-летнее. Значимый тренд повышения температуры воздуха проявлялся зимой только в северной части Японского моря.

В многолетних колебаниях влажности воздуха над Японским морем присутствовал тренд ее уменьшения во все месяцы года с наиболее высоким коэффициентом детерминации зимой.

В многолетних колебаниях поверхностной температуры Японского моря во все сезоны проявились значимые тренды ее повышения в северной части моря (в том числе и Татарском проливе, зоне Приморского течения и районе стандартно-

о

о. пз

с

s

70

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6

in I ми inn гтitt'j'i'f тттжт'Тттмгтттп ггчптгттпггт птптпТ! 5

950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2015

90

- 80

70

Обеспеченность прогноза 71 % Коэффициент корреляции 0.70

I £ & «

о? -&

Обеспеченность прогноза 65 % Коэффициент корреляции 0.70

О

о ^_^

_- ос

-О пз

ч: *

ci о

m а)

го s

Ci н

^ о

0

1 ^

о

CL

с

- 60

- 50

- 40

- 30

к

пз ^

о а) т s н о

0

1

о

CL

с

ГГГГТТТТТТ1Т'П1'ГТГТТТТТТГТТТ"ГТТ1Т'ПТГ'ПТТТТТГ

1951 1959 1967 1975 1983 1991 1999 2007 2015

Рис. 5. Долговременные изменения температуры воды в Японском море в ноябре (А) и ледовитости Татарского пролива в феврале (Б) 1950-2015 гг.: 1, 2 — исходные ряды температуры и ледовитости; 3, 4 — прогностические кривые температуры и ледо-витости

Fig. 5. Long-term variability of SST averaged for the whole Japan Sea in November (A) and ice cover in the Tatar Strait in February (Б) in 1950-2015: 1, 2 — observed data; 3, 4 — predicted data

го разреза Сангарский), что означало решающий вклад в теплосодержание Японского моря тепловых и климатических процессов северной части моря.

Определены значимые корреляционные связи между системными факторами: метеорологическими параметрами приводного слоя атмосферы, индексами и характеристиками атмосферных макропроцессов, центров действия атмосферы — и температурой воды на поверхности Японского моря и его физико-географических районов. Заблаговременность корреляционных прогностических зависимостей между системными факторами и температурой воды достигала 20 мес. Физико-статистические связи, которые получены в настоящем исследовании, могут быть применимы в прогностических уравнениях, на основании которых можно предсказывать развитие термических условий в Японском море.

В 2011-2015 гг. на поверхности Японского моря и его физико-географических районов северной части ожидается тренд понижения температуры воды в зимний, весенний и осенний сезоны, а в летний — тренд ее повышения. Тенденция повышения температуры воды летом в Японском море обусловлена в большей степени снижением интенсивности Дальневосточной депрессии. В южной части Японского моря предполагается тренд понижения температуры воды в ноябре, декабре и январе, а с февраля по октябрь включительно — тренд ее повышения. Ледовитость Татарского пролива в прогнозируемый период будет отличаться трендом ее увеличения.

Выражаю глубокую благодарность за помощь в работе и критические замечания: Е.О. Басюку, старшему научному сотруднику лаборатории промысловой океанографии ФГУП "ТИНРО-центр"; В.В. Плотникову, профессору, доктору географических наук, заведующему лабораторией ледовых исследований дальневосточных морей ТОИ ДВО РАН; В.А. Лучину, доктору географических наук, ведущему научному сотруднику лаборатории гидрологических процессов и климата ТОИ ДВО РАН.

Список литературы

Алисимчук Н.Г. Ветровое волнение. Гидрометеорология и гидрохимия морей. Т. 8 : Японское море, вып. 1 : Гидрометеорологические условия, ч. 8. — СПб., 2003. — С. 327-346.

Бахвалов Н.С. Численные методы : монография. — М. : Наука, 1975. — 632 с.

Берсенев И.И. Морфоструктурное районирование дна Японского моря // Геология дна Японского моря. — Владивосток, 1987. — С. 7-10.

Васильковский Н.П., Деркачёв А.Н. Главные элементы шельфа дна и морфоструктурное районирование // Основные черты геологического строения дна Японского моря. — М. : Наука, 1978. — С. 6-9.

Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика : учебник. — М. : Высш. шк., 1977. — 480 с.

Дьяков Б.С. Пространственно-временные изменения гидрологических условий в Японском море : дис. ... канд. геогр. наук. — Владивосток, 2008. — 152 с.

Дьяков Б.С. Тенденции долговременной изменчивости гидрометеорологических условий Японского моря и возможность прогноза температуры воды // Пространственно-временная изменчивость гидрометеорологических условий дальневосточных морей в связи с промыслом, миграцией и воспроизводством гидробионтов : отчет о НИР / ТИНРО-центр. № 26961. — Владивосток, 2010. — С. 163-212.

Зенкевич Н.Л. Рельеф дна // Основные черты геологии и гидрологии Японского моря. — М. : АН СССР, 1961. — С. 5-22.

Ильинский O.K. Летняя дальневосточная депрессия // Тр. ДВНИГМИ. — Л. : Гидрометеоиздат, 1960. — Вып. 11. — С. 3-53.

Крындин А.Н. Сезонные и межгодовые изменения ледовитости и положения кромки льда на дальневосточных морях в связи с особенностями атмосферной циркуляции // Тр. ГОИН. — 1964. — Вып. 71. — С. 5-82.

Лучин В.А., Манько А.Н., Мосягина С.Ю. и др. Гидрология вод. Гидрометеорология и гидрохимия морей. Т. 8: Японское море, вып. 1: Гидрометеорологические условия, ч. 4. — СПб., 2003. — С. 157-162.

Лучин В.А., Соколов О.В., Плотников В.В. Межгодовая изменчивость температуры воды в деятельном слое Японского моря и возможность ее прогноза // Динамика морских экосистем и современные проблемы сохранения биологического потенциала морей России. — Владивосток : Дальнаука, 2007. — С. 14-33.

Максимов И.В. Геофизические силы и воды океана : монография. — Л. : Гидро-метеоиздат, 1970. — 447 с.

Плотников В.В. Изменчивость ледовых условий дальневосточных морей России и их прогноз : монография. — Владивосток : Дальнаука, 2002. — 172 с.

Пономарёв В.И., Каплуненко Д.Д., Дмитриева Е.В. и др. Климатические изменения в северной части Азиатско-Тихоокеанского региона // Дальневосточные моря России. Кн. 1 : Океанологические исследования. — М. : Наука, 2007. — С. 17-48.

Смолянкина Т.В. Многолетняя изменчивость аномалий давления, широты и долготы центров действия атмосферы Азиатско-Тихоокеанского региона // Гидрометеорологические и экологические условия дальневосточных морей: оценка воздействия на морскую среду : Тематич. вып. ДВНИГМИ. — 1999. — № 2. — С. 10-16.

Уранов Е.Н. Прогнозирование межгодовых колебаний термического режима вод у юго-западного берега Сахалина // Из. ТИНРО. — 1971. — Т. 75. — С. 103-105.

Филиппов В.В. О климатическом районировании Японского моря // Тр. НИИ аэроклиматологии. — 1963. — Вып. 20. — С. 76-85.

Reynolds R.W., Rayner N.A., Smith T.M. et al. An Improved In Situ and Satellite SST Analisys for Climate // J. Climate. — 2002. — Vol. 15. — P. 1609-1625.

Поступила в редакцию 24.02.11 г.