CC BY
149
2012
Известия ТИНРО
Том 170
УДК 551.513:574(265.5)
С.Ю. Глебова*
Тихоокеанский научно-исследовательский рыбохозяйственный центр, 690091, г. Владивосток, пер. Шевченко, 4
зимний циклогенез над океаном как фактор последующих изменений в атмосферном и термическом режиме дальневосточных морей И СЗТО (СО сдвигом один год)
Для анализа характера зимней циклонической деятельности в Азиатско-Тихоокеанском регионе в январе-марте 1992-2011 гг. были использованы значения индекса циклоничности Куницына, который рассчитывался как квадрат числа замкнутых изобар каждого циклона. Данный индекс пропорционален кинетической энергии каждого циклона. Выявлена значимая корреляционная связь интенсивности зимних циклонов с процессами следующего летнего сезона (сезонный сдвиг) и следующего зимнего сезона (сдвиг один год). Показано, что после активной циклонической деятельности зимой, как правило, происходит усиление дальневосточной депрессии и гавайского антициклона летом, а также похолодание атмосферного и термического режима в дальневосточных морях следующей зимой. Исключение составляет северо-западная часть Тихого океана: после интенсивной циклоничности через год здесь происходит рост температуры.
ключевые слова: индекс циклоничности Куницына, центры действия атмосферы, атмосферные типы, поверхностная температура, ледовитость, корреляция.
Glebova S.Yu. Winter cyclogenesis over the ocean as a factor of subsequent changes in the atmospheric and thermal regime of the Far-Eastern Seas and North-West Pacific (with one year lag) // Izv. TINRO. — 2012. — Vol. 170. — P. 136-150.
Winter cyclone activity in the Asia-Pacific region in January-March of 1992-2011 is analyzed. The intensity of cyclogenesis is quantitatively measured with Kunitsyn index of cyclonicity (square of the number of closed isobars) that is proportional to kinetic energy of cyclones. Statistically significant correlation is found between the intensity of winter cyclones and parameters of atmospheric processes in the next summer (seasonal lag) and next winter (1-year lag): as a rule, the Far-Eastern Low becomes deeper and the Hawaiian High becomes stronger in the summer after the winter with high cyclonic activity, and ”cold” regime forms in the Far-Eastern Seas whereas the seas surface temperature rises in the North-West Pacific in the next winter.
Key words: Kunitsyn index, Hawaiian High, Far-Eastern Low, atmospheric circulation, sea surface temperature, ice cover, asynchronous correlation.
введение
Важную роль в формировании климатических особенностей Азиатско-Тихоокеанского региона играет циклоническая деятельность, в холодный период года развивающаяся преимущественно над океаническими районами. Зимние циклоны,
* Глебова Светлана Юрьевна, кандидат географических наук, ведущий научный сотрудник, e-mail: glebova@tinro.ru.
Glebova Svetlana Yu., Ph.D., leading researcher, e-mail: glebova@tinro.ru.
вследствие огромного запаса кинетической энергии, не только способствуют перераспределению воздушных масс, влияя тем самым на формирование погодных и климатических условий, но и в силу своего воздействия на планетарные потоки тепла являются причиной развития и преобладания различных типов атмосферной циркуляции (Багров, 1995). Это позволяет рассматривать циклоническую деятельность как показатель макромасштабной турбулентности, который отражает обмен энергией между океаном и атмосферой (Тунеголовец, 2007).
По мере своего прохождения над водной поверхностью глубокие циклоны способны создавать значительные возмущения в полях гидрологических характеристик, которые могут сохраняться в течение довольно длительного периода времени. Например, установлено, что после активного циклогенеза над Азиатско-Тихоокеанским регионом зимой повышается поверхностная температура СЗТО, Японского и Охотского морей летом и снижается ТПО в Беринговом море весной (Глебова, 2011).
Кроме того, воздействие глубоких циклонов может способствовать перераспределению вод, богатых биогенами, что, как правило, приводит к эволюции гидробиологических характеристик и к дальнейшему изменению биопродуктивности (Пермяков и др., 2007). Поэтому в контексте рыбохозяйственных исследований изучение циклонической активности представляет большой интерес.
Целью исследования является поиск возможных асинхронных связей (со сдвигом до одного года) интенсивности зимней циклонической деятельности над Азиатско-Тихоокеанским сектором и параметрами атмосферы и океана регионального и локального масштаба, т.е. рассматривается возможность использовать данные о циклонич-ности в качестве предиктора при долгосрочном прогнозе различных климатических показателей.
материалы и методы
Для числовой характеристики состояния циклонов в течение зимы был использован индекс циклоничности, предложенный А.В. Куницыным (1956) для приземных циклонов. Для оценки интенсивности отдельно взятого циклона А.В. Куницын рассчитывал квадрат числа очерчивающих его замкнутых изобар (с дискретностью 5 гПа) и этот показатель назвал индексом циклона, а результат суммирования индексов для некоторой территории — индексом циклоничности. Поскольку, по мнению автора, индекс циклона пропорционален кинетической энергии массы воздуха, вовлеченной в циркуляцию одного циклона, то индекс циклоничности может характеризовать энергетическое состояние воздушных масс над любым выделенным районом за любой промежуток времени.
В нашем случае определение индекса циклоничности производилось для зимних месяцев (январь-март) следующим образом.
На первом этапе составлялись месячные сборные карты траекторий приземных циклонов с использованием ежедневных синоптических карт Японского метеоагентства за один срок наблюдений (00ь ВСВ). За циклон принималось устойчивое барическое образование, имеющее хотя бы одну замкнутую изобару. Весь район исследования (30-65° с.ш. 130° в.д.-160° з.д.) разбивался на квадраты 5х5°, и подсчитывалось число центров циклонов, прошедших над каждым таким квадратом в течение месяца. На картах, рядом с центром циклона, указывалось количество очерчивающих его замкнутых изобар (п), и затем подсчитывалась сумма их квадратных значений (п2) для каждого пятиградусного квадрата, т.е. определялись “локальные” индексы циклоничности.
Для оценки энергетической активности циклонической деятельности во всем выделенном районе методом поквадратного суммирования подсчитывался общий индекс циклоничности N = Е п2 как помесячно (январь, февраль, март), так и суммарно для всего зимнего сезона. Расчет индексов проводился с 1992 по 2011 г., т.е. охватывал двадцатилетний период.
Помимо данных о характере циклонической деятельности состояние атмосферы оценивалось также при помощи параметров сезонных центров действия атмосферы
(ЦДА). Для этих целей использовались среднедекадные (осредненные за 10-дневные периоды) карты приземного давления, при помощи которых была получена информация:
— о положении (широта и долгота), а также интенсивности зимних (алеутская депрессия и сибирский максимум) и летних (дальневосточная депрессия и гавайский антициклон) центров действия атмосферы;
— о синоптических типах, формирующихся над Японским, Охотским и Беринговым морями (по авторской классификации (Глебова, 2003)).
Все декадные данные осреднялись для зимнего (январь-март) и весенне-летнего (апрель-сентябрь) сезонов.
Для оценки термического режима привлекалась информация о температуре воды на поверхности и сплоченности льда в дальневосточных морях*. Данные выборок из этих массивов анализировались с помощью программы ocean&meteo (автор Е.О. Басюк, ТИНРО-центр).
Количественная оценка степени связи интенсивности циклонической деятельности (индекса Куницына) с термическими характеристиками проводилась на основе метода корреляционного анализа. Для определения значимости коэффициентов корреляции (20-летний ряд наблюдений) было установлено пороговое значение коэффициента корреляции, соответствующее R = 0,44 при р = 95 %.
Результаты и их обсуждение
Корреляционная связь зимней циклонической активности с крупномасштабными атмосферными процессами (с нулевым сдвигом)
Анализ динамики “месячных” и “сезонного” значений индекса циклоничности показал, что интенсивность зимней циклонической деятельности в регионе год от года меняется весьма существенно (рис. 1). При этом характер флюктуации “январского”, “февральского” и “мартовского” индексов ни друг с другом, ни с “сезонным” индексом практически не согласуется, но у всех у них (с большей или меньшей значимостью) выявляется общая направленность на увеличение. Это может свидетельствовать о том, что в течение последних двух десятилетий происходит постепенное усиление интенсивности циклоничности над тихоокеанским регионом зимой. Тем не менее в последние 2-3 года отмечается некоторое снижение циклонической активности во все зимние месяцы.
Поскольку циклоническая деятельность является одним из параметров общей циркуляции атмосферы (его динамическим фактором), на первом этапе исследования необходимо было определить, какие циркуляционные условия являются наиболее благоприятными для ее развития и появления в регионе глубоких циклонов. С этой целью было проведено сравнение значений индекса с показателями зимних центров действия атмосферы — сибирского максимума и алеутской депрессии, результаты корреляции представлены в табл. 1 и на рис. 2.
Если судить по знаку корреляции “зимнего” индекса (положительная — с широтой и интенсивностью и отрицательная — с долготой), то можно сделать вывод, что увеличение значений индекса Куницына, т.е. появление в регионе глубоких и энергоактивных циклонов в течение всей зимы, происходит в случае, когда антициклон усилен и смещен к западу и северу. Влияние алеутской депрессии при этом практически не проявляется (корреляция незначительна).
Необходимо отметить, что “мартовская” циклоническая деятельность в первую очередь зависит от широтного положения антициклона (графически это хорошо видно на рис. 2, Г), а также связана с разностью давления между обоими центрами действия, т.е. в этом случае косвенным образом проявляется уже влияние и алеутской депрессии (рис. 2, Д).
* http://www.cdc.noaa.gov/cdc/data.ncep.reanalysis.derived.surface.html.
Рис. 1. Межгодовая динамика хода индексов циклоничности Куницына
Fig. 1. Interannual variability of Kunitsyn index of cyclonicity for the Asia-Pacific region
Таблица 1
Синхронная корреляционная связь индекса циклоничности с параметрами сибирского максимума и алеутской депрессии
Synchronous correlation of winter Kunitsin index of cyclonicity with parameters of the Siberian High and Aleutian Low
Table 1
Индекс циклоничности Параметры зимних ЦДА
Сибирский максимум Алеутская депрессия Разность давления
Широта Долгота Давление Широта Долгота Давление
Январь-март 0, 4 ОС I 4 ОС 0, 5 о 0,20 0,18 -0,05 0,36
Январь -0,01 -0,29 0,30 0,06 0,14 0,09 0,12
Февраль 0,15 -0,22 0,24 0,05 0,33 0,05 0,07
Март 0,83 -0,37 0,40 0,29 -0,21 -0,27 0,52
Разность давления между двумя атмосферными центрами может характеризовать интенсивность преобладающего переноса над всем регионом (Дашко, Варламов, 2000) (зимой — это северный муссонный перенос), поэтому выявленные связи свидетельствуют о том, что активизация циклонов в марте происходит при северном положении антициклона и усилении зимнего муссона.
Рис. 2. Межгодовой ход “зимнего” и “мартовского” индексов циклоничности и параметров зимних ЦДА: A-В — связь “зимнего” индекса с широтой (A), долготой (Б) и интенсивностью (В) сибирского максимума; Г-Д — связь “мартовского” индекса с широтой максимума (Г) и разностью давления (Д) между сибирским максимумом и алеутской депрессией
Fig. 2. Interannual variability of the “Winter” and “March” indices of cyclonicity and parameters of winter maximums of atmospheric pressure: A-В — the “Winter” index vs. latitude (A), longitude (Б), and pressure (В) for the center of Siberian High; Г-Д — the “March” index vs. latitude for the center of Hawaiian High (Г) and atmospheric pressure (Д) difference between the centers of Siberian High and Aleutian Low
Полученные зависимости вполне согласуются с предположением О.К. Ильинского (1965) о том, что в зимний период характер синоптических процессов и условия погоды над Дальним Востоком определяются главным образом двумя связанными между собой факторами: состоянием сибирского максимума и циклонической деятельностью над дальневосточными морями и прилегающей частью Тихого океана. По его мнению. именно благодаря активизации сибирского антициклона, которая происходит при выраженном высотном гребне, на дальневосточные моря усиливается вынос холодного арктического воздуха и циклогенез происходит особенно “бурно”.
Корреляционная связь зимней циклонической активности с крупномасштабными атмосферными процессами (с сезонным сдвигом)
Известно, что характер циклоничности зимой может оказывать существенное влияние на формирование океанологических условий в дальневосточных морях в последующие сезоны (Крындин, 1964; Ильинский, 1965; Завернин, 1969; Винокурова, 1973; Глебова, 2011). Проведенные нами исследования показали, что с характером зимней циклонической деятельности связан не только термический, но и атмосферный режим в последующие сезоны, а именно: состояние весенне-летних центров действия атмосферы — дальневосточной депрессии и гавайского антициклона (табл. 2, рис. 3).
Например, по значениям “февральского” и “зимнего” индексов можно судить о предполагаемом изменении интенсивности (давлении в центре) дальневосточной депрессии (ИЯ=-0,66 и -0,67), а с “январским” индексом связаны активность гавайского
Таблица 2
Корреляционная связь индексов циклоничности с параметрами весенне-летних ЦДА (дальневосточной депрессии и гавайского антициклона)
Table 2
Correlation of cyclonicity indices with parameters of Far-Eastern Low and Hawaiian High
Индекс циклоничности Параметры летних ЦДА
Дальневосточная депрессия Гавайский антициклон Разность давления
Широта Долгота Давление Широта Долгота Давление
Январь-март -0,07 -0,08 -0,66 -0,04 -0,34 0,35 0,47
Январь -0,03 -0,03 -0,24 0,03 -0,22 0,59 0,53
Февраль 0,21 0,11 -0,67 -0,04 -0,26 -0,08 0,22
Март -0,38 -0,27 -0,25 -0,08 -0,12 0,15 0,09
Рис. 3. Межгодовой ход индексов циклоничности и параметров весенне-летних ЦДА Fig. 3. Interannual variability of the Kunitsin index of cyclonicity averaged for winter and March in compare with parameters of the Hawaiian High and Far-Eastern Low
антициклона и летнего муссона, выраженного в разности давления между обоими ЦДА (соответственно ЯЯ = 0,59 и 0,53).
Трактовать полученные связи можно следующим образом: частое появление глубоких циклонов в январе приводит к росту атмосферного давления над океаном и активизации южного муссонного переноса, а усиление циклогенеза в феврале предшествует снижению фона давления над материком в весенне-летний период. Все это свидетельствует о том, что после активной зимней циклонической деятельности, в
теплые сезоны года возникают предпосылки и для усиления летних центров действия атмосферы. Подобная заблаговременная информация о характере атмосферного режима может быть полезной в прогностической деятельности при оценке погодноклиматических условий в дальневосточных морях в периоды предстоящей путины различных объектов.
Асинхронная связь зимней циклонической активности с атмосферными и гидротермическими процессами следующего года
Помимо путинных прогнозов в ТИНРО-центре разрабатываются и перспективные прогнозы (на 1-2 года вперед), поэтому на следующем этапе исследований проводился поиск значимой связи интенсивности зимней циклоничности с процессами, сдвинутыми на еще больший интервал времени, а именно: на один год вперед. Для этого был проведен корреляционный анализ значений индекса Куницына зимой текущего года с различными характеристиками атмосферного и гидротермического режима следующего зимнего сезона.
Оказалось, что и год спустя связь циклоничности с параметрами зимних центров действия сохраняется. В частности, “зимний” индекс, как и при “нулевом” временном сдвиге, по-прежнему коррелирует с широтой сибирского максимума (R = 0,64), а “мартовский” — с разностью давления (северным муссоном) (R = 0,58) (табл. 3, рис. 4).
Таблица 3
Корреляционная связь «зимнего» (январь-март) и «мартовского» индексов циклоничности со среднезимними параметрами сибирского максимума и алеутской депрессии следующего
года
Table 3
Correlation of the Kunitsin index of cyclonicity averaged for winter (January-March) and March with parameters of the Siberian High and Aleutian Low in January-March of next years
Индекс циклоничности Параметры зимних ЦДА
Сибирский максимум Aлеутская депрессия Разность давления
Широта Долгота Давление Широта Долгота Давление
Январь-март 0,64 -0,34 0,38 0,29 -0,12 0,05 0,24
Январь 0,35 -0,11 0,12 0,03 0,01 0,34 -0,10
Февраль 0,47 -0,25 0,20 0,16 -0,12 -0,01 0,02
Март 0,33 -0,27 0,40 0,37 -0,10 -0,29 0,58
Рис. 4. Асинхронная связь “зимнего” и “мартовского” индексов циклоничности с параметрами зимних ЦДА в январе-марте следующего года
Fig. 4. Asynchronous relationships of the Kunitsin index of cyclonicity averaged for winter and March with parameters of the Siberian High and Aleutian Low in January-March of next years
Характерно, что в обоих случаях коэффициенты корреляции даже выше, чем при синхронном сравнении. Отсюда следует вывод, что после частого появления глубоких, энергоактивных циклонов текущей зимой в следующий зимний сезон сибирский максимум может быть смещен к северу, а интенсивность зимнего муссона будет повышенной. Подобный характер процессов, как правило, соответствует “холодному” режиму в регионе.
Кроме крупномасштабных процессов, погодные условия дальневосточных морей зависят и от “локальных” синоптических типов, классификация которых для Берингова, Охотского и Японского морей была проведена автором ранее (Глебова, 2003). В настоящем исследовании проведено сравнение характера атмосферных процессов, формирующихся над дальневосточными морями зимой (в январе-марте), с интенсивностью циклонов в прошедшую зиму. Как показано в табл. 4 и на рис. 5, значимую корреляцию с типами атмосферных процессов вновь показал “мартовский” индекс, причем характер связи одинаковый для всех морей: положительная связь со всеми “холодными” (IV беринговоморским, V охотоморским и V япономорским) и отрицательная — с “теплыми” VI типами.
Таблица 4
Асинхронная корреляционная связь индексов циклоничности с типами атмосферной циркуляции, формирующимися над Беринговым, Охотским и Японским морями в январе-марте следующего года
Table 4
Asynchronous correlation of winter Kunitshin index of cyclonicity with the types of atmospheric processes over the Bering, Okhotsk, and Japan Seas in January-March of next years
Тип атмосферного процесса Индекс циклоничности
Январь-март Январь Февраль Март
Берингово море
I -0,11 -0,06 0,00 -0,16
II 0,40 0,13 0,50 0,02
IV 0,41 0,07 0,27 0,44
V -0,29 -0,27 -0,37 0,17
VI -0,23 0,13 -0,14 -0,44
Охотское море
I 0,16 0,36 -0,03 -0,06
IV -0,24 -0,09 -0,34 0,03
V 0,41 0,09 0,14 0,57
VI -0,42 -0,16 -0,06 -0,62
VII 0,58 0,17 0,61 -0,25
Японское море
I -0,15 0,13 -0,14 -0,28
IV 0,15 -0,12 0,22 0,17
V 0,13 0,01 -0,21 0,54
VI -0,10 -0,05 0,20 -0,40
“Холодные” процессы образуются при такой синоптической ситуации и таком взаимном расположении ЦДА, когда над дальневосточными морями располагается меридионально ориентированная градиентная зона, под воздействием которой над акваторией морей преобладают северо-восточные и северные ветровые переносы, способствующие поступлению сюда арктических воздушных масс с районов Чукотки и Северного Ледовитого океана. При “теплых” типах градиентная зона располагается преимущественно широтно, формируется восточный перенос, который обусловливает вынос теплого воздуха с Тихого океана (рис. 5, В) (Глебова, 2003).
Таким образом, выявляется следующая прогностическая закономерность. При увеличении зимой (и конкретно в марте) текущего года количества глубоких циклонов над регионом с большой долей вероятности следует ожидать, что в январе-марте
Рис. 5. Асинхронная связь “мартовского” индекса циклоничности с повторяемостью “холодных” (А) и “теплых” (Б) типов атмосферных процессов в январе-марте следующего года; в — схематизированные барические ситуации, при которых формируются синоптические типы Fig. 5. Asynchronous relationships of the Kunitsin index of cyclonicity in March with repeatability of the "cold" (A) and "warm" (Б) types of atmospheric processes in January-March of next years; schemes of baric situations forming these types of atmospheric processes (B)
следующего года произоидет усиление северного муссона и над всеми дальневосточными морями будут формироваться “холодные” атмосферные процессы. И наоборот, ослабление циклонической деятельности, как правило, приводит к последующему уменьшению активности муссона и сокращению повторяемости “холодных” (увеличению числа “теплых”) типов синоптических ситуаций. Следовательно, интенсивность “мартовского” циклогенеза может стать предвестником того, по какому типу будут развиваться региональные и локальные атмосферные процессы год спустя.
Кроме того, большой интерес представляет также еще один результат из данных табл. 4 — наличие связи “февральского” индекса циклоничности со II беринговомор-ским ^ = 0,50) и VII охотоморским ^ = 0,61) типами (рис. 6).
Оба типа, как правило, возникают при ситуации, когда на среднедекадной карте приземного давления над Охотским морем располагается глубокий циклон, а над Беринговым морем — его передняя ложбина (рис. 6, В). При этом как над Охотским морем (главным образом у западной Камчатки), так и западной частью Берингова моря происходит усиление южного ветра, скорость которого нередко достигает штормовых
Рис. 6. Асинхронная связь “февральского” индекса циклоничности с повторяемостью II беринговоморского (А) и VII охотоморского (Б) типов атмосферных процессов в январе-марте следующего года; В — схематизированная барическая ситуация, при которой формируются оба типа
Fig. 6. Asynchronous relationships of the Kunitsin index of cyclonicity in February with repeatability of certain types of atmospheric processes in January-March of next years: A — with Type II for the Bering Sea; Б — with Type VII for the Okhotsk Sea; B — schemes of baric situations forming these types of atmospheric processes
значений, что существенно влияет на гидрологическую и промысловую обстановку в обоих морях. Если учесть, что эти атмосферные типы появляются довольно редко (не более 2 декад за зиму), то заблаговременная информация о возможности их формирования может быть весьма полезной при прогнозировании условий работы промысловых судов.
Промысловая ситуация зависит не только от синоптических условий, но и в первую очередь от характера гидрологического режима в районах промысла. Известны различные подходы в долгосрочном прогнозировании таких показателей, как температура и ледовитость дальневосточных морей. Некоторыми авторами (Бирюлин, 1970; Кондратович, 1987) атмосферная циркуляция и деятельный слой океана рассматриваются как единое целое и предлагается строить прогнозы гидротермических условий на основании предвидения характера атмосферных процессов. Несколько иная точка зрения предложена В.В. Плотниковым (2002), который указывает на возможность долгосрочного прогнозирования ледовых характеристик с учетом существующих сдвигов во времени между атмосферными и гидросферными процессами и предлагает в качестве предикторов использовать опережающие по развитию группы гидрометеорологических факторов.
Исходя из последнего постулата мы попытались обнаружить асинхронную связь характера циклоничности предшествующей зимой со средней по морю поверхностной температурой и суммарной сплоченностью льда (в баллах) в дальневосточных морях в следующий зимне-весенний сезон, причем к зимним месяцам был добавлен и апрель.
Оказалось, что и в данном случае результаты корреляции для всех морей укладываются в общую схему: с поверхностной температурой всех дальневосточных морей интенсивность зимних циклонов коррелирует отрицательно, а с ледовитостью — положительно (табл. 5, рис. 7). Следовательно, можно говорить о том, что активный циклогенез над регионом зимой является индикатором последующего похолодания не только атмосферного, но и термического режимов.
Таблица 5
Асинхронная корреляционная связь индекса Куницына с поверхностной температурой и ледовитостью в дальневосточных морях, ТПО СЗТО
в зимние и весенние месяцы следующего года
Table 5
Asynchronous correlation of winter Kunitsyn index of cyclonicity with the sea surface temperature and ice cover in the Far-Eastern Seas and North-West Pacific
in winter and spring of next years
Район Индекс Температура Индекс Ледовитость
Январь Февраль Март Апрель Январь Февраль Март Апрель
Берингово море Январь- март -0,40 -0,42 -0,49 -0,53 Январь- март 0,48 0,41 0,52 0,61
Январь -0,34 -0,47 -0,36 -0,41 Январь 0,41 0,41 0,31 0,32
Февраль -0,14 -0,18 -0,24 -0,25 Февраль 0,29 0,36 0,40 0,45
Март -0,31 -0,14 -0,35 -0,38 Март 0,19 0,04 0,25 0,34
Охотское море Январь- март 0,16 -0,14 -0,19 -0,06 Январь- март 0,07 0,22 0,28 0,35
Январь 0,27 0,14 0,10 0,28 Январь -0,31 -0,21 -0,14 -0,16
Февраль 0,13 -0,02 0,05 0,04 Февраль 0,08 0,04 0,06 0,26
Март -0,19 -0,57 -0,66 -0,52 Март 0,28 0,52 0,63 0,70
Японское море Январь- март 0,00 0,11 -0,15 -0,12 Январь- март 0,10 0,22 0,28 0,43
Январь -0,02 0,17 -0,17 0,13 Январь 0,11 0,09 0,13 0,24
Февраль 0,08 0,23 0,34 -0,05 Февраль -0,03 0,12 0,16 0,20
Март -0,19 -0,53 -0,54 -0,39 Март 0,12 0,24 0,29 0,47
СЗТО Январь- март 0,27 0,16 0,34 0,54
Январь 0,31 0,20 0,31 0,62
Февраль -0,09 -0,18 0,08 0,30
Март 0,31 0,32 0,25 -0,04
• - ТПО; -х—х. - Лед
-------индекс Куницына, -
Рис. 7. Асинхронная связь индексов циклоничности с поверхностной температурой и ледовитостью в дальневосточных морях и СЗТО в марте и апреле следующего года
Fig. 7. Asynchronous relationships of winter Kunitsin index of cyclonicity with the sea surface temperature and ice cover in the Far-Eastern Seas and North-West Pacific in March and April of next years
Вместе с тем можно отметить и некоторые различия. В случае Японского и Охотского морей вновь проявилось значение “мартовского” индекса, с которым и ТПО, и ледовитость обоих бассейнов показали наибольшую корреляцию.
При этом в Охотском море высокая степень зависимости поверхностной температуры от “мартовской” циклоничности сохранялась с февраля по апрель (RR = -0,57, -0,66,
-0,52), а в Японском море она была значимой только в феврале-марте (ЯЯ = -0,53 и -0,54), к апрелю связь заметно ослабевала (Я = -0,39). Напротив, ледовые условия именно весенних месяцев в обоих бассейнах оказались связанными с “мартовским” индексом максимально.
Что касается термических условий Берингова моря, то выявляется их корреляция преимущественно с процессами сезонного масштаба: с “зимним” индексом, характеризующим состояние циклонической активности в течение всего зимнего периода, и, как следует из данных табл. 5, от января к апрелю корреляция (отрицательная для ТПО и положительная для льда) постепенно возрастает. Также можно отметить роль “январского” индекса циклоничности, который коррелирует с температурой в феврале (Я = -0,47).
Поскольку область циклогенеза располагается преимущественно над океаническими районами, была проведена оценка воздействия циклонов и на поверхностную температуру СЗТО следующего года (для района 30-50° с.ш. 150° в.д.-170° з.д.). Как и в случае Берингова моря, ТПО океана коррелирует с “зимним” и “январским” индексами, но знак связи (с максимумом также в апреле), в отличие от всех морей, положительный. Следовательно, после усиления циклонической активности зимой следующей весной в океане происходит не снижение поверхностной температуры воды, как в окраинных морях, а ее повышение.
Таким образом, все вышеперечисленные факторы свидетельствуют о том, что интенсивность зимней циклонической деятельности непосредственным образом связана с последующим состоянием системы “Атмосфера—Океан”. При этом выявляется любопытный факт: индексы разных месяцев, как правило, коррелируют с разными показателями последующих процессов; в обобщенном виде это представлено в табл. 6.
Как можно увидеть, “январский” и “февральский” индексы коррелируют с летними атмосферными процессами текущего года и с некоторыми зимними показателями следующего года: “январская” циклоническая деятельность связана с поверхностной температурой Берингова моря и СЗТО, а “февральская” — с “редкими” VII охотоморским и II беринговоморским типами. “Зимний” индекс показал хорошую связь с положением сибирского максимума и весенними термическими характеристиками Берингова моря. Но наибольшее количество связей с процессами следующего зимнего сезона продемонстрировал “мартовский” индекс, который коррелирует с “холодными” и “теплыми” типами, формирующимися над всеми морями, а также с термическими условиями Охотского и Японского морей.
Заключение
Таким образом, проведенное исследование показало, что зимний циклогенез играет весьма существенную роль в формировании погодно-климатических особенностей в Дальневосточном регионе в последующие сезоны. После активной циклонической деятельности, как правило, происходит усиление весенне-летних центров действия атмосферы (дальневосточной депрессии и гавайского антициклона) и южного муссона над регионом. В течение следующего зимнего периода могут отмечаться смещение сибирского максимума к северу и повышение интенсивности северного переноса над регионом. При этом над всеми дальневосточными морями увеличивается повторяемость “холодных” атмосферных процессов, происходит снижение температурного фона и ухудшение ледовых условий. Все это указывает на то, что появление в регионе глубоких циклонов вызывает усиление атмосферной циркуляции в последующие сезоны на протяжении одного года.
В противофазе с морями находятся температурные условия открытых вод океана: через год после активного циклогенеза поверхностная температура здесь повышается.
Механизм подобного воздействия циклонов заключается в следующем.
Атмосфера является частью климатической системы, все элементы которой подчинены определенным колебаниям, так называемым ритмам, имеющим период, кратный одному году. Очевидно, глубокие циклоны, неся в себе запасы энергии, воздействуют на
149
Таблица 6
Корреляционная связь индексов циклоничности с последующими летними и зимне-весенними показателями атмосферного и гидротермического режима
Table 6
Correlation of winter Kunitsin index of cyclonicity with water and air temperature parameters in next summers and winters
Индекс Весна-лето Зима
Атмосферные и термические показатели
Январь Г авайский максимум интенсивн. Разность давлен. летних ЦДА ТПОв Бер.м. ТПОв сзто
Февр. Апрель
0,59 0,53 0,47 0,62
Февр. Дв-депрессия Интенсивность Бер. Охотск.
II тип VII тип
-0,67 0,50 0,61
Март Разн. дав л. Охот. V тип Охот. Бер. Бер. Япон. ТПО в Охотском море Лед в Охотском море ТПОв Японском Лед в Японском Апрель
VI тип IV тип VI тип V тип Февр. Март Апрель Февр. Март Апрель Февр. Март
0,58 0,57 -0,62 0,44 -0,44 0,54 -0,57 -0,66 -0,52 0,52 0,63 0,70 -0,53 -0,54 0,47
Январь- март Сибирский, широта Лед в Беринговом ТПОв Беринговом
Март Апрель Март Апр.
0,64 0,52 0,61 -0,49 -0,53
атмосферу и вызывают в ней автоколебательные процессы, и таким образом являются своеобразным импульсом для последующих изменений климатической системы. В связи с этим и роль мартовского циклогенеза не представляется случайной, поскольку именно в марте начинается перестройка атмосферного режима, когда под влиянием циклонов может меняться энергетическое состояние атмосферы и формироваться ее неустойчивость.
Перечисленные факторы дают основание считать интенсивность циклонической деятельности признаком погодно-климатических изменений, а индекс циклоничности
— климатическим индексом, который может быть использован при долгосрочном прогнозировании различных атмосферных и океанологических показателей как в регионе в целом, так и отдельно во всех дальневосточных морях.
Список литературы
Багров Н.А. Климатический процесс как случайное блуждание // Метеорол. и гидрол.
— 1995. — № 5. — С. 41-52.
Бирюлин Г.м. К вопросу о прогнозировании ледовитости Охотского и Берингова морей // Тр. ДВНИГМИ. — 1970. — Вып. 30. — С. 89-93.
Бинокурова Т.Т. Сравнительная характеристика океанологических условий в системе вод Куросио в 1967-1970 гг. // Изв. ТИНРО. — 1973. — Т. 89. — С. 18-23.
Глебова С.Ю. Типы атмосферных процессов над дальневосточными морями, межгодо-вая изменчивость их повторяемости и сопряженность // Изв. ТИНРО. — 2003. — Т. 134. — С. 209-257.
Глебова С.Ю. Характер зимней циклонической деятельности над Азиатско-Тихоокеанским регионом и ее влияние на термические условия дальневосточных морей и СЗТО // Метеорол. и гидрол. — 2011. — № 10. — С. 35-43
Дашко Н.А., Варламов С.М. Оценка изменения характеристик центров действия атмосферы азиатско-тихоокеанского региона в течение 20-го столетия и их влияние на циркуляцию над Японским морем // Тр. ДВНИГМИ. — 2000. — Вып. 3. — С. 10-25.
Завернин Ю.П. Некоторые черты взаимодействия атмосферы и гидросферы в северозападной части Тихого океана // Изв. ТИНРО. — 1969. — Т. 68. — С. 67-77.
Ильинский О.К. Опыт выделения основных форм циркуляции атмосферы над Дальним Востоком // Тр. ДВНИГМИ. — 1965. — Вып. 20. — С. 26-45.
Кондратович К.Б. Совершенствование методов долгосрочного метеорологического прогноза по океаническим районам — актуальная народохозяйственная задача // Тр. ЛГМИ.
— 1987. — Вып. 96. — С. 22-31.
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. 32-104.
Куницын А.Б. О количественной характеристике циклонической деятельности // Метеорол. и гидрол. — 1956. — № 6. — С. 29-30.
Пермяков М.С., Тархова Т.И., Поталова Е.Ю. Тропические циклоны северо-западной части Тихого океана и их воздействие на воды морей Дальнего Востока // Дальневосточные моря России. Кн. 1: Океанологические исследования. — М. : Наука, 2007. — С. 97-111.
Плотников Б.Б. Изменчивость ледовых условий дальневосточных морей России и их прогноз : монография. — Владивосток : Дальнаука, 2002. — 172 с.
Тунеголовец Б.П. Циклоническая деятельность над северо-западной частью Тихого океана и дальневосточными морями и оценка ее влияния на деятельный слой // Дальневосточные моря России. Кн. 1 : Океанологические исследования. — М. : Наука, 2007. — С. 60-96.
Поступила в редакцию 6.04.12 г.
