CC BY
165
Вестник ДВО РАН. 2013. № 6
УДК 551.583.13:551.553.21(265.54)
Л.Н. ВАСИЛЕВСКАЯ, О.А. ШКАБЕРДА, Б.Е. ЛАМАШ, В.А. ПЛАТОНОВА, Е.А. КУКАРЕНКО
Особенности
долгопериодной изменчивости температуры, осадков и сроков наступления второй стадии летнего муссона в районе залива Петра Великого
Произведена оценка климатической изменчивости температурно-влажностного режима в районе зал. Петра Великого с 1940 по 2010 г. по календарным сезонам года. Исследованы температурные особенности летнего дальневосточного муссона, выявлены временные закономерности перехода муссона во вторую стадию. Выполнена классификация лет с 1917 по 2010 г. в зависимости от времени наступления второй стадии дальневосточного муссона.
Ключевые слова: изменение климата, летний дальневосточный муссон, температура воздуха, атмосферные осадки, вторая стадия дальневосточного муссона.
Long-period variability of temperature, precipitation and occurrence time of the second stage of summer monsoon around Peter the Great Bay. L.N. VASILEVSKAYA, O.A. SHKABERDA, B.E. LAMASH, V.A. PLATONOVA, E.A. KUKARENKO (Far Eastern Federal University, Vladivostok).
Climatic variability ofseasonal temperature and humidity around Peter the Great Bay is assessed for the period from 1940 to 2010. Properties of air temperature during the Far-East summer monsoon are studied and temporal patterns of monsoon transition to the second stage are revealed. Depending on occurrence time of the second stage of the Far-East monsoon, classification of years has been done for the period from 1917 to 2010.
Key words: climate change, Far-East summer monsoon, air temperature, precipitation, the second stage of the Far-East monsoon.
Общепризнан факт, что современная эпоха - это эпоха изменения климата [7, 17]. Однако определение направления климатических изменений - весьма сложная задача. «Неустойчивость» современного климата выражается во все возрастающей частоте аномальных гидрометеорологических явлений. Главную роль в возникновении аномальных погодных явлений играет циркуляция атмосферы.
В атмосфере над Тихим океаном проявляют себя такие крупные объекты циркуляции, как центры действия атмосферы (ЦДА), пассатная и муссонная составляющие циркуляции, Южная и Северо-Тихоокеанская колебательные структуры (Southern Oscillation,
ВАСИЛЕВСКАЯ Любовь Николаевна - кандидат географических наук, доцент кафедры океанологии и гидрометеорологии, * ШКАБЕРДА Ольга Анатольевна - аспирант, ЛАМАШ Борис Евгеньевич - доктор физико-математических наук, профессор, ПЛАТОНОВА Виктория Александровна - кандидат географических наук, доцент, КУКАРЕНКО Екатерина Андреевна - студентка (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток).
*Е-таП: [email protected]
Исследование выполнено при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (соглашение 14.А18.21.0637 от 10.09.2012 г. «Изменение климата Земли и его влияние на Дальневосточный регион за последние 100 лет»).
North Pacific Oscillation). На восточные районы России указанные циркуляционные объекты воздействуют через интенсивность муссонной циркуляции [16].
Согласно исследованиям многих ученых [2, 10, 11, 13], на Дальнем Востоке четко выделяется область, в которой взаимодействие материка и океана определяет особенности циркуляции атмосферы в приземном слое, - область действия дальневосточного муссона. Летняя фаза дальневосточного муссона длится с апреля по сентябрь, в это время муссон представляет собой сложное воздушное течение. Его сложность выражается в наличии двух стадий развития, определяемых термическими контрастами: в первой стадии мезо-масштабного (окраинные моря - побережье), а во второй - макромасштабного (материк Азия и Тихий океан) уровней. Первая стадия муссона наблюдается с апреля по июль, погода холодная, облачная, ветреная, с туманами и моросью. Такой тип погоды весьма неблагоприятно влияет на здоровье жителей побережья. Вторая стадия начинает проявляться в период достаточно хорошего прогрева умеренных широт Северного полушария, т.е. с июля по сентябрь. Над Тихим океаном в это время устанавливается обширная область высокого давления (гонолульский субтропический антициклон), способствующая мощному выносу с океана воздушных масс, влагосодержание которых значительно выше влаго-содержания воздушных масс муссона первой стадии. Погода также некомфортна, однако температура воздуха существенно выше, чем в первой стадии муссона, так что это время благоприятно для отдыха и восстановления здоровья на морском побережье.
Летний дальневосточный муссон наиболее ярко выражен в зал. Петра Великого (ЗПВ). Здесь хорошо прослеживается главный признак муссонности климата - господствующее направление ветра. Причем как в первой половине летнего муссона (при смещении холодных воздушных масс с северо-востока - с Охотского моря), так и во второй (при смещении теплых воздушных масс с юга и юго-востока - с Тихого океана) господствует юго-восточный ветер, что обусловлено орографией береговой черты ЗПВ. Поэтому смены преобладающего направления ветра при наступлении второй стадии муссона не происходит. Так как вторая стадия летнего муссона отражает макромасштабное тепловое взаимодействие азиатского материка и Тихого океана, очень важно изучить ее характерные особенности на фоне происходящих климатических изменений.
Целью работы явилось исследование изменчивости некоторых климатических характеристик в зал. Петра Великого. Для этого решались следующие задачи: изучение динамики температуры и атмосферных осадков в ЗПВ, оценка особенностей температур-но-влажностного режима летнего дальневосточного муссона, выявление ежегодной даты наступления второй стадии летнего муссона, анализ ее многолетней изменчивости, поиск предсказателей (предикторов) наступления второй стадии муссона.
Материалы и методы исследования
Для решения поставленных задач использовались данные сайта ВНИИГМИ-МЦД (http://www.meteo.ru/) о среднемесячной температуре воздуха (с 1940 по 2010 г.) и месячных суммах осадков (с 1966 по 2010 г.) на трех метеорологических станциях - Владивосток, Преображение и Посьет - и среднесуточной температуре воздуха во Владивостоке с 1917 по 2010 г.
Анализ изменчивости температуры и осадков проводился как по годовым, так и по сезонным данным. Значимость линейных трендов в динамике исследуемых климатических показателей оценивалась по критерию Стьюдента [15].
С помощью спектрального анализа и по графикам накопленных аномалий изучаемых параметров определялись периоды преобладания аномалий того или иного знака, сдвиги в многолетнем ходе аномалий. Кривые аномалий строились следующим образом. Определялась аномалия элемента по сравнению с нормой, вычисленной по всей длине временного ряда. Отклонения от нормы алгебраически суммировались от года к году в течение
всего ряда лет. В те периоды, когда имел место рост кривой, преобладали положительные аномалии, в периоды спада кривой - отрицательные [4].
Аномалии сезонной температуры и осадков классифицировались по трем диапазонам. Осадки класса «выше нормы» превышают многолетнюю норму на 120% и более; «ниже нормы» - составляют 80% и менее от нормы; остальные составили класс «норма». Классификация сезонных температур соответствовала принятым в климатологии критериям: в класс «норма» включены показатели температуры в пределах ± 0,66 с (с - стандартное отклонение), аномалии температуры выше этого предела составили класс «выше нормы», а ниже - класс «ниже нормы».
Поскольку период наблюдений за температурой воздуха наиболее длительный для Владивостока, то особенности температурного режима дальневосточного муссона оценивались по среднесуточным и среднемесячным температурам Владивостока с апреля по сентябрь 1917-2010 гг. Детально анализировался температурный режим июля как месяца, в котором происходит смена стадий летнего муссона.
Определение даты смены стадий муссона производилось первоначально по графикам межсуточных изменений температуры воздуха с мая по август. Резкое увеличение температуры от суток к суткам (в промежуток времени со второй половины июня до конца июля) является четким индикатором наступления второй стадии муссона. Статистические расчеты показали, что датой наступления этой стадии можно считать дату устойчивого перехода средней суточной температуры воздуха через заданный предел /т (/т - температура воздуха с 50%-й интегральной обеспеченностью). Необходимо уточнить, что в качестве даты устойчивого перехода средней суточной температуры через заданный предел /т в сторону повышения температуры воздуха принимается первый день периода, в котором сумма положительных отклонений больше суммы отрицательных отклонений [6]. Температура воздуха с 50%-й обеспеченностью (/ ) определялась с помощью кривой интегрального распределения. Для этого хронологический ряд данных среднесуточной температуры воздуха (за июнь-июль) ранжировался в порядке возрастания. Каждому значению присваивался порядковый номер (ранг), а его обеспеченность (Р) определялась как отношение ранга (т) к общему числу случаев № Р = (т / Щ • 100. Затем по значениям среднесуточной температуры воздуха и соответствующим им повторяемостям строилась кривая интегрального распределения (обеспеченности), позволяющая определить значение температуры воздуха с заданной интегральной вероятностью.
Для оценки вероятности наступления различных классов второй стадии муссона были рассчитаны двумерные условные повторяемости процесса. Двумерная условная повторяемость метеорологического процесса - это повторяемость различных сочетаний значений данной метеорологической величины, разделенных заданным интервалом. Условная повторяемость процесса показывает вероятность различных значений метеорологической величины через т лет при заданных исходных значениях [15].
Результаты и обсуждение
Температура воздуха. Графики многолетнего хода годовых температур по трем станциям побережья ЗПВ показывают положительную динамику, более выраженную на юго-востоке (Преображение) и юго-западе (Посьет) залива (рис. 1). Линейный тренд на всех станциях по критерию Стьюдента статистически значим. Среднегодовые температуры выше на юго-западе и юго-востоке залива по сравнению с Владивостоком, находящимся в центральной части побережья залива. Это превышение температур обусловлено более высокими температурами в холодное полугодие в Посьете (на 1,5-3 °С) и особенно в Преображении (на 2-5 °С). Однако во время летнего муссона - с апреля по сентябрь -в Преображении (особенно в первую стадию муссона) на 1-2 °С прохладнее, нежели во Владивостоке.
1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
Рис. 1. Межгодовая изменчивость среднегодовой температуры воздуха за 1940-2010 гг. Жирная линия - Посьет (Я2 = 0,3363), полужирная - Преображение (Я2 = 0,3094), серая - Владивосток (Я2 = 0,2014)
С начала 1940-х годов вплоть до 1971 г. в зал. Петра Великого наблюдалась тенденция некоторого похолодания, выраженная в преобладании отрицательных аномалий температуры воздуха (рис. 2). С 1972 по 1987 г. среднегодовые температуры были близки к «норме», а с 1988 г. отмечается резкое потепление. С помощью спектрального анализа были определены значимые колебания с периодичностью 2-3, 4-6 и 10-11 лет (табл. 1). Это соответствует периодичностям, выявленным в системе океан-атмосфера другими авторами [14].
Наибольший вклад в увеличение годовых температур в центральной части залива вносит осенне-зимний сезон, а на юго-западе и юго-востоке - зимне-весенний сезон. Этот вывод согласуется с результатами, полученными ранее [3]. Следует отметить, что положительные линейные тренды сезонных температур на всем побережье залива являются значимыми и скорость повышения температуры составляет от 0,02 до 0,05 °С за год.
°с
? / /
/ /
/ Г
V и
\ О * ""х\ г \ 7 / /.................__ /
/
" ^ /
1940 1950 1960 1970 1930 1990 2000 2010
Посьет ---Преображенве Владивосток
Рис. 2. Накопленные аномалии годовой температуры воздуха за 1940-2010 гг.
Значимые максимумы функции спектральной плотности (Т.) характеристик термической структуры и соответствующие им периоды (Т.), годы
Станция Т! ^2 Т2 Т3
Владивосток Преображение Посьет 0,43 3 0,23 4-6 0,11 9-11 0,37 2-3 0,14 5 0,09 10-11 0,39 2 0,18 4-5 0,11 10-11
Атмосферные осадки. Если судить по средним многолетним значениям, то больше всего осадков за год выпадает в центральной части ЗПВ (около 800 мм), меньше - на юго-западе и юго-востоке (на 40 и 70 мм, соответственно). Эти пространственные различия сохраняются во время летнего муссона, а в течение зимнего муссона осадков больше выпадает на юго-востоке, меньше всего - на юго-западе залива.
В отличие от согласованной динамики температуры воздуха, годовые суммы атмосферных осадков на побережье залива за 1966-2010 гг. изменялись неодинаково. Так, на юго-западе и в центральной части побережья в целом отмечается незначительное увеличение годовых сумм осадков, хотя до середины 1980-х годов наблюдался относительно засушливый период, а с 1988 г. - влажный (рис. 3). Наибольший вклад в положительную тенденцию вносит летний сезон, затем весенний и зимний. Меньше всего осадков осенью. На юго-востоке исследуемой территории картина несколько иная. Тренд в ходе годовых осадков отсутствует, однако с 1990 г. отмечается уменьшение осадков. Значительный вклад в это вносит осенний сезон, летние же осадки обнаруживают статистически незначимый положительный тренд.
Осадки летнего муссона в ЗПВ в среднем составляют от 76 до 85 % годовой суммы. Однако это соотношение ежегодно меняется, к примеру, во Владивостоке - от 57 до 92 % (рис. 4). Вклад летних муссонных осадков в годовую сумму был минимален в 1975 г. (57%) и в 1976 г. (58%). Обусловлено это относительно обильными осадками во время зимнего муссона. Максимальным вклад муссонных летних осадков был в 1986 г. (92%) и в 1987 г. (91%).
мм 1200
11>1>0
300
£00
1967 1971 1975 1979 1983 1987 1991 1995 1999 2003 2007
в Осадки зимнего муссона ■ Осадки летнего муссона Рис. 4. Многолетний ход осадков зимнего и летнего муссонов во Владивостоке
На протяжении исследуемого периода (1966-2010 гг.) отмечается незначительное увеличение осадков летнего муссона на юго-западе и в центральной части залива. Одну из основных ролей в создании подобной пространственной картины распределения сезонных осадков играет орография побережья. Многолетние же изменения осадков определяются циркуляционными условиями. В свою очередь, такие известные события, как Эль-Ниньо и Ла-Нинья (фазы климатического цикла Эль-Ниньо - Южное колебание - ЭНЮК), происходящие в тропической зоне Тихого океана, существенно влияют на атмосферную циркуляцию в умеренной зоне. Поскольку муссон - это результат проявления теплового взаимодействия континента и океана, то заметные межгодовые колебания метеорологических элементов в атмосфере связаны с явлением ЭНЮК [5]. Для оценки этой связи мы определили годы с экстремально высокими и низкими осадками летнего муссона, предварительно осреднив атмосферные осадки по 3 станциям.
Итак, экстремально высокие осадки наблюдались в 1968, 1971, 1974, 1986, 1990 и 2000 гг. При этом в 3 случаях из 6 в тропической зоне Тихого океана фиксировалась холодная фаза ЭНЮК - явление Ла-Нинья [12], в остальных случаях эти события отсутствовали. Явление Ла-Нинья ассоциируется с сильными тихоокеанскими пассатами, увеличением интенсивности меридиональной ячейки Гадлея и, как следствие, усилением субтропических антициклонов [1]. По нашим расчетам, гонолульский максимум в годы с экстремально высокими муссонными осадками, как правило, находился восточнее и севернее своего среднего многолетнего местоположения, давление в центре было чуть выше нормы [12].
Экстремально низкие летние осадки характерны для 1967, 1973, 1977, 1982, 1997 и 2003 гг. Дефицит осадков наблюдался в 4 случаях из 6 на фоне теплой фазы ЭНЮК - события Эль-Ниньо; в 1967 и 2003 гг. явления ЭНЮК не наблюдались. Гонолульский максимум в период летнего муссона в эти годы располагался западнее и южнее обычного своего положения, давление в центре было несколько ниже нормы [12].
Таким образом, события ЭНЮК являются одним из важных факторов, определяющих экстремальные осадки дальневосточного муссона. При этом экстремально избыточное увлажнение в ЗПВ чаще происходит на фоне события Ла-Нинья или отсутствия ЭНЮК, а дефицит осадков - на фоне события Эль-Ниньо.
Статистические характеристики температуры воздуха во Владивостоке во время летнего муссона (1917—2010 гг.), °С
Статистическая характеристика Апрель Май Июнь Июль Август Сентябрь
Среднее значение Стандартное отклонение Минимум (год минимума) Максимум (год максимума) Коэффициент вариации, % 4,5 9,5 13,2 17,6 20,0 15,9 1,0 1,0 1,3 1,5 1,3 0,8 2,3 (1966) 6,6 (1945) 9,3 (1983) 13,6 (1952) 17,5 (1987) 13,6 (1952) 7 (1989) 11,6 (2009) 16,8 (1946, 2010) 21,2 (1924) 22,8 (1950) 17,6 (1926) 23 10 10 9 6 5
Особенности термического режима летнего дальневосточного муссона во Владивостоке. Для характеристики температурного режима летнего дальневосточного муссона рассчитывались статистические параметры температуры воздуха за апрель-сентябрь по станции Владивосток (табл. 2).
Небольшое повышение температуры от мая к июню во Владивостоке (всего на 3,7°С) связано с резким уменьшением притока прямой солнечной радиации вследствие увеличения облачности [8]. Стандартное отклонение на протяжении летнего муссона имеет небольшие значения. Судя по коэффициенту вариации, самая неустойчивая температура в апреле, а самая устойчивая - в конце теплого полугодия (август, сентябрь).
Многолетняя динамика среднемесячных температур в течение исследуемого периода характеризуется положительным статистически значимым трендом в апреле и мае, в июне положительный тренд незначим; в июле-сентябре наблюдается некоторое понижение температур, особенно заметное в августе (линейный тренд значим).
Характер изменения аномалий температуры в первые 3 месяца летнего муссона был следующий: до конца 1980-х годов отмечалась относительно холодная эпоха апрелей и июней, майские температуры были низкими лишь до конца 1940-х годов, в последующем преобладали положительные аномалии (рис. 5).
Рис. 5. Динамика накопленных аномалий температуры летнего муссона во Владивостоке за 1917-2010 гг.
Во вторую стадию муссона (в июле-августе) до середины ХХ в., а в сентябре до 1961 г. преобладали положительные аномалии, в дальнейшем они сменились преимущественно отрицательными; начиная с конца 1990-х годов температуры вновь стали повышаться. В целом с начала 90-х годов ХХ столетия характер климатической изменчивости среднемесячных температур летнего муссона изменился. Если до 1990-х годов долгопериодная изменчивость температуры была сходна с апреля по июнь, то после 1990-х годов - с апреля по июль. Именно с этого периода в июле отмечается противоположная тенденция в ходе аномалий температуры по сравнению с августом.
Изменчивость температуры воздуха в июне определяется, по нашим данным, изменчивостью сроков наступления второй стадии муссона (см. ниже). В периоды раннего начала второй стадии муссона преобладают положительные аномалии июньских температур, а в периоды позднего начала - отрицательные. Исключением является одиннадцатилетний период с 1968 по 1978 г., когда эта закономерность нарушалась.
Таким образом, в последнее двадцатилетие более теплыми стали апрель-май и июль, а в последнее десятилетие - июнь и август-сентябрь.
Изучая вертикальную структуру летнего муссона, советские и российские метеорологи пришли к выводу, что верхняя граница распространения муссонных потоков составляет 1,5-3 км [2, 10, 11, 13]. По современным данным томских метеорологов [16], исследовавших муссонную составляющую циркуляции в тропосфере над Хабаровском, изобарическая поверхность 850 гПа (1,5 км) также служит верхней границей летнего муссона. Наибольшего развития по вертикали дальневосточный летний муссон достигает в июле - во второй стадии.
Мы попытались определить ежегодную дату наступления второй стадии графическим, а затем статистическим методами. По результатам наших вычислений, как мы уже отметили, сроком наступления второй стадии муссона считается дата устойчивого перехода средней суточной температуры воздуха через заданный предел (/т - температура воздуха с 50%-й интегральной обеспеченностью). Эта температура ежегодно меняется в среднем от 16 до 18 °С, однако крайние значения достигают 13 и 21°С.
Подчеркнем, что сроки наступления второй стадии муссона, полученные двумя методами, в основном совпали, за редким исключением, когда они различались на 1-2 дня.
Итак, по нашим расчетам средняя дата наступления второй стадии приходится на 11 июля, при этом самая ранняя дата - на 18 июня, а самая поздняя - на 30 июля. В табл. 3 приведены годы, относящиеся к одному из пяти выделенных нами классов по срокам наступления второй стадии.
Межгодовая изменчивость дат наступления второй стадии очень велика (рис. 6а), стандартное отклонение составляет 10 дней, линейный тренд в многолетнем ходе дат
Таблица 3
Классификация исследуемого периода (1917—2010 гг.) по срокам наступления второй стадии летнего дальневосточного муссона
Класс по сроку наступления второй стадии муссона Годы
Значительно раньше обычного (18 июня - 1 июля) - I класс 1919, 1924, 1928, 1930, 1937,1944, 1950, 1961, 1977, 1978, 1982, 1990, 1992, 1997, 1998, 2006, 2009
Раньше обычного (2-7 июля) - II класс 1920, 1921, 1923, 1927, 1929, 1933, 1936, 1943, 1955, 1968, 1969, 1973, 1976, 1994, 2000, 2005, 2008
Обычное (8-16 июля) - III класс 1917, 1922, 1925, 1938, 1939, 1940, 1942, 1946, 1948, 1949, 1951, 1952, 1957, 1958, 1964, 1970, 1972, 1975, 1981, 1984, 1991, 1996, 1999, 2004, 2010
Позже обычного (17-21 июля) - IV класс 1918, 1926, 1932, 1935, 1953, 1959, 1963, 1966, 1967, 1971, 1974, 1985, 1987, 1988, 1993, 1995, 2001, 2007
Значительно позже обычного (22-30 июля) - V класс 1931, 1934, 1941, 1945, 1947, 1954, 1956, 1960, 1962, 1965, 1979, 1980, 1983, 1986, 1989, 2002, 2003
перехода во вторую стадию отсутствует. График хода изучаемых дат (рис. 6а) аппроксимируется полиномом 5-й степени, кривая накопленных аномалий (рис. 6б) подтверждает эту нелинейность.
Как видно из рис. 6б, с 1917 до 1930 г. муссон переходил во вторую стадию раньше обычного, следующее 20-летие (1931-1950 гг.) характеризуется отсутствием преобладания аномалий одного знака в наступлении второй стадии. С 1953 по 1967 г. муссон во вторую стадию переходил позже, а с 1968 до 1978 г. - снова раньше обычного. В следующие два 11-летия сменяют друг друга аномалии противоположных знаков, и, наконец, последнее пятилетие характеризуется относительно ранним наступлением второй стадии.
С целью количественного определения значимых климатических цикличностей был проведен спектральный анализ дат наступления второй стадии муссона и среднемесячной температуры июля. В табл. 4 помещены периоды (Т.), соответствующие значимым максимумам функций спектральной плотности (¥.) изучаемых параметров. Эти периоды составляют 2-3 года, 5-7 лет и 22-23 года.
Рис. 6. Динамика сроков наступления второй стадии муссона (а) (коэффициент детерминации полинома 5-й степени Я2 = 0,0512) и совместный ход накопленных аномалий даты наступления второй стадии муссона (1) и температуры июля (2) (б). На оси ординат номер дня считается от 1 мая (1-й день) до 31 августа (123-й день). Величины аномалий даты наступления поделены на 10
а
б
Значимые максимумы функции спектральной плотности Т. и соответствующие им периоды Т., годы
Характеристика Т1 ^2 Т2 Т3
Дата наступления второй стадии муссона Среднемесячная температура июля 0,40 2-3 0,19 6 0,14 22-23 0,39 2-3 0,25 5-7 0,14 23
Таким образом, анализ накопленных аномалий и спектральной плотности позволил выявить цикличность в колебаниях дат наступления тихоокеанской стадии летнего дальневосточного муссона: на фоне 22- и 23-летних циклов прослеживаются более короткие, длительностью 2-3 и 5-7 лет.
Ранняя дата перехода летнего муссона во вторую стадию обозначает интенсивный прогрев япономорских и тихоокеанских океанических вод, а поздняя, наоборот, замедление прогрева. Естественно, условия прогрева океанических вод определяются многими факторами как динамического, так и термического характера, в том числе и состоянием ЦДА. Изучение соотношения дат наступления второй стадии летнего муссона с состоянием гонолульского максимума [16] показало, что в целом в периоды усиления этого субтропического антициклона переход летнего муссона во вторую стадию происходит раньше обычного, и наоборот. Эту закономерность нарушает лишь период с 1953 по 1967 г., когда усиление антициклона сопровождалось более поздней датой наступления второй стадии. Возможно, сказалось взаимодействие между двумя ЦДА тихоокеанского региона: алеутской депрессией и гонолульским антициклоном. В этот период усиление субтропического антициклона сопровождалось состоянием депрессии, близким к «нормальным условиям». Тогда как в остальные периоды эти два ЦДА развивались обычно однонаправленно (углубление депрессии сопровождалось усилением антициклона, и наоборот).
Сравнение динамики накопленных аномалий температуры июля с аномалиями даты наступления второй стадии (рис. 6б) указывает на их четкую противоположность: более поздняя дата наступления второй стадии обусловливает отрицательные аномалии температуры в июле, и наоборот. Срок наступления второй стадии летнего муссона одновременно характеризует температуру всего лета. Так, для всех экстремально холодных летних сезонов, приведенных в [14], эта стадия наступает позже или значительно позже обычного; для экстремально теплых летних сезонов в 65% случаев стадия наступает раньше или значительно раньше обычного, а в остальных 35% - как обычно. Таким образом, при качественном долгосрочном прогнозе температуры на июль возможно предсказать и время перехода летнего муссона во вторую стадию. На наш взгляд, региональная климатическая модель Я^СМ, разработанная Международным центром теоретической физики (г. Триест) [18], позволит в будущем решить эту задачу. Сотрудники и студенты кафедры океанологии и гидрометеорологии ДВФУ принимают участие в адаптации этой модели применительно к прогнозу температуры для Приморского края [19].
Поиски асинхронных связей между временем наступления второй стадии и температурой воздуха в предшествующие три месяца не дали положительных результатов. Осреднение же температуры по пентадам для пяти классов выявленных лет (табл. 3) показало, что дата перехода муссона во вторую стадию практически не зависит от изменения пентадных температур вплоть до конца июня. Начиная же с первой пентады июля до первой пентады августа температуры в годы значительно раннего наступления второй стадии на 2-4 °С выше, чем в годы значительно позднего наступления.
При изучении соотношения между датой наступления второй стадии летнего муссона и атмосферными осадками было получено следующее. Если судить по годовым осадкам, то экстремально засушливые 1977 и 1997 гг. (во Владивостоке выпало 464 и 510 мм осадков, соответственно) характеризуются самой ранней датой наступления второй стадии
муссона (18 июня). 1985 и 2003 гг. тоже были засушливыми, но вторая стадия наступила значительно позже обычного. В самый влажный год - 1990-й (1264 мм) - вторая стадия летнего муссона началась раньше обычного; в 1974 г. выпало чуть меньше (1239 мм) осадков, однако вторая стадия наступила позже обычного. То есть четких закономерностей между меняющейся год от года датой начала второй стадии летнего муссона и количеством годовых осадков не выявлено. Корреляционный анализ, проведенный между датой наступления второй стадии и суммарными осадками первой и второй стадий муссона, не выявил тесных связей. Следует отметить, что существенный вклад в сумму осадков второй стадии муссона вносят тропические дожди тайфунного происхождения, которые значительно нарушают эти связи [9].
Условные повторяемости классов наступления второй стадии муссона со сдвигом т от 1 до 5 лет представлены в табл. 5. Так, если в текущем году вторая стадия муссона наступила «раньше обычного» (I класс), то в следующем году с вероятностью 43% будет то же самое. Если вторая стадия муссона наступила «позже обычного» (IV класс), то в следующем году следует ожидать ее наступления «значительно позже обычного» (V класс) с вероятностью 38%. Наступление второй стадии муссона «значительно позже обычного» (V класс) означает, что через год с вероятностью 44% вторая стадия летнего муссона начнется «раньше обычного» (II класс), а через два года с вероятностью 46% - «значительно раньше обычного» (I класс). Эти зависимости соответствуют квазидвухлетней изменчивости, выявленной с помощью спектрального анализа.
Таблица 5
Условные повторяемости классов второй стадии летнего муссона, %
Сдвиг, т лет Наступление второй стадии муссона
I класс II класс III класс IV класс V класс
I |п III IV Г I И III | IV V I |П III IV V I И III 1™ Г I И III IV V
1 20 14 30 13 26 43 14 14 30 15 24 32 21 23 16 6 30 18 22 38 15 11 26 31 14
2 20 29 25 19 11 7 21 24 20 23 29 5 21 23 21 28 25 0 22 23 8 44 22 13 21
3 10 21 20 31 16 21 29 19 10 15 12 18 29 14 21 17 15 29 22 15 46 11 7 13 36
4 20 14 15 13 32 29 14 19 10 23 18 32 8 27 11 22 15 35 11 8 15 0 22 25 21
5 30 21 10 25 16 0 21 24 30 23 18 14 21 14 32 28 15 18 22 15 15 33 22 19 7
Примечание. Нумерация классов объяснена в табл. 3.
Выводы
В зал. Петра Великого с конца 1980-х годов отмечается резкое потепление, в центральной части залива особенно выраженное осенью и зимой, а на юго-западе и юго-востоке - зимой и весной. Циклы изменения аномалий температуры составляют 2-3 года, 4-6 и 10-11 лет. С конца 1980-х годов наблюдается увеличение летних осадков и уменьшение осенних.
С начала 1990-х годов долгопериодная изменчивость температуры сходна с апреля по июль, в отличие от предыдущего периода, когда эта схожесть наблюдалась в первые три месяца летнего муссона (апрель-июнь). С начала 1990-х годов тенденции в ходе аномалий температуры июля и августа-сентября противоположны.
На протяжении летней фазы дальневосточного муссона в последнее двадцатилетие более теплыми стали апрель-май и июль, а в последнее десятилетие - июнь и август-сентябрь.
Экстремально избыточное увлажнение во время летнего муссона в ЗПВ происходит преимущественно на фоне события Ла-Нинья или отсутствия ЭНЮК, а дефицит осадков - на фоне события Эль-Ниньо.
Средняя дата наступления второй стадии приходится на 11 июля, самая ранняя - на 18 июня, а самая поздняя - на 30 июля. В колебаниях дат наступления тихоокеанской стадии летнего дальневосточного муссона на фоне 22- и 28-летних циклов прослеживаются более короткие длительностью 2-3 и 5-7 лет. Последние годы характеризуются относительно ранним наступлением второй стадии муссона.
Более поздняя дата наступления второй стадии муссона обусловливает отрицательные аномалии температуры в июле, и наоборот. Срок наступления второй стадии летнего муссона одновременно характеризует температуру всего лета. При качественном долгосрочном прогнозе температуры на июль возможно предсказание и срока перехода летнего муссона во вторую стадию.
ЛИТЕРАТУРА
1. Багров Н.А., Кондратович К.В., Педь Д.А., Угрюмов А.И. Долгосрочные метеорологические прогнозы. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 248 с.
2. Гаврилова З.И. О дальневосточном муссоне // Тр. Науч.-исслед. ин-та аэроклиматологии. 1957. Вып. 3. С. 57-69.
3. Гайко Л.А. Особенности гидрометеорологического режима прибрежной зоны залива Петра Великого (Японское море). Владивосток: Дальнаука, 2005. 151 с.
4. Гирс А. А., Кондратович К.В. Методы долгосрочных прогнозов погоды. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 343 с.
5. Груза Г.В., Ранькова Э.Я., Клещенко Л.К., Аристова Л.Н. О связи климатических аномалий на территории России с явлением Эль-Ниньо-Южное колебание // Метеорология и гидрология. 1999. № 5. С. 32-51.
6. Гулинова Н.В. Методы агроклиматической обработки наблюдений. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. 151 с.
7. Израэль Ю.А. О концепции опасного антропогенного воздействия на климатическую систему и возможностях биосферы // Метеорология и гидрология. 2004. № 4. С. 30-37.
8. Климат Владивостока / под ред. Г.В. Свинухова. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 248 с.
9. Крохин В.В., Ламаш Б.Е. Использование численной модели высокого разрешения HWRF для прогноза траектории и эволюции тайфунов северо-западной части Тихого океана // Вестн. ДВО РАН. 2012. № 3. С. 42-48.
10. Лисогурский Н.И., Петричев А.З., Котлярова В.С. К вопросу о вертикальной мощности летнего муссона над советским Дальним Востоком // Тр. ДВНИГМИ. 1986. С. 78-86.
11. Лисогурский Н.И., Петричев А.З. Распространение муссона над Восточной Азией и степень его устойчивости // Метеорология и гидрология. 1980. № 5. С. 54-59.
12. Неушкин А.И., Сидоренков Н.С., Санина А. Т., Иванова Т.Б., Бережная Т.В., Панкратенко Н.В., Макарова М.Е. Мониторинг общей циркуляции атмосферы. Северное полушарие: справ. пособие. Обнинск: ВНИИГМИ-МЦД, 2012. 123 с.
13. Новороцкий П.В. Распространение муссона над южной частью российского Дальнего Востока // Метеорология и гидрология. 1999. № 11. С. 40-46.
14. Пономарев В.И., Каплуненко Д.Д., Дмитриева Е.В. Климатические изменения в северной части Азиатско-Тихоокеанского региона // Дальневосточные моря России / отв. ред. В.А. Акуличев. М.: Наука, 2007. Кн. 1. Океанологические исследования. С. 17-48.
15. Чернышева Л.С., Платонова В.А. Расчет и интерпретация основных климатических показателей отдельных метеорологических величин: учеб.-метод. пособие. Владивосток: Изд-во Дальневост. ун-та, 2009. 88 с.
16. Штейнле О.А., Барашкова Н.К., Волкова М.А. Циркуляция атмосферы в Тихоокеанском регионе как фактор современных изменений климата восточных районов России // Вестн. ДВО РАН. 2012. № 3. С. 32-41.
17. Climate change 2007 - the scientific basis: Summary for policymakers, a report of Working Group / Eds M.L. Parry, O.F. Canziani, J.P. Palutikof, van der P.J. Linden, C.E. Hanson. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2007. 114 p.
18. Krichak S.O., Breitgand J.S., Samuels R., Alpert P. A double-resolution transient RCM climate change simulation experiment for the Eastern Mediterranean region // Theoretical and Applied Climatology. 2011. Vol. 103, N 1. P. 167-205.
19. Platonova V.A. Assessment of changes of anomaly temperature and extreme precipitation in the midlatitude Asia-Pacific region // International conference on climate, water and policy (ICCWP) 2012, Busan, Korea: Handbook. Busan, 2012. P. 220-222.
