Методы анализа нестационарной изменчивости волнового климата Черного моря

Я. В. Сапрыкина✉, С. Ю. Кузнецов

Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН, Москва, Россия

✉ e-mail: saprykina@ocean.ru

Аннотация

На основе данных попутных судовых наблюдений за волнением в Черном море за период 1950–2007 гг. сделан анализ изменчивости волнового климата и его связи с основными климатическими индексами на примере максимальных годовых высот волн. Рассмотрены климатические индексы, характеризующие Североатлантическое, Атлантическое мультидекадное, Тихоокеанское декадное колебания, а также колебание Восточная Атлантика – Западная Россия. Показано, что методы, основанные на вейвлет-анализе (в частности спавлет-анализ и предложенный авторами ранее метод вейвлет-корреляций), имеют несомненные преимущества, так как позволяют с высокой корреляционной точностью установить структуру нестационарного процесса изменчивости как высот волн, так и климатических индексов, особенности флуктуаций различных периодов и взаимосвязи между изменениями климатических индексов и высотами волн. С помощью этих методов были определены основные периоды изменчивости аномалий максимальных годовых высот волн, связанные: с Североатлантическим колебанием (порядка 25–28, 14–16 лет и 6–6,5 года); с Атлантическим мультидекадным колебанием (50, 25 и порядка 14–16 лет); с Тихоокеанским декадным колебанием (порядка 10–12,5 года); с колебанием Восточная Атлантика – Западная Россия (порядка 66–67, 14–16 лет и 7–7,5 года). Впервые показано существенное низкочастотное влияние на волновой климат Черного моря колебания Восточная Атлантика – Западная Россия.

Ключевые слова

Черное море, волновой климат, Североатлантическое колебание, Атлантическое мультидекадное колебание, Тихоокеанское декадное колебание, колебание Восточная Атлантика – Западная Россия, методы вейвлет-анализа, спавлет-анализ, максимальная высота волн, изменение климата

Благодарности

Работа выполнена в рамках государственного задания ФАНО России (тема № 0149-2018-0015) при частичной поддержке РФФИ (проект №16-55-76002 ЭРА_а, BS STEMA).

Для цитирования

Сапрыкина Я. В., Кузнецов С. Ю. Методы анализа нестационарной изменчивости волнового климата Черного моря // Морской гидрофизический журнал. 2018. Т. 34, № 4. С. 343–356. EDN YMQLWX. doi:10.22449/0233-7584-2018-4-343-356

Saprykina, Ya.V. and Kuznetsov, S.Yu., 2018. Methods of Analyzing Nonstationary Variability of the Black Sea Wave Climate. Physical Oceanography, 25(4), pp. 317-329. doi:10.22449/1573-160X-2018-4-317-329

DOI

10.22449/0233-7584-2018-4-343-356

Список литературы

  1. Полонский А. Б. Атлантическая мультидекадная осцилляция и ее проявления в Атлантико-Европейском регионе // Морской гидрофизический журнал. 2008. № 4. С. 69–79.
  2. Bromirski P. D., Cayan D. R. Wave power variability and trends across the North Atlantic influenced by decadal climate patterns // Journal of Geophysical Research Oceans. 2015. Vol. 120, iss. 5. P. 3419–3443. doi:10.1002/2014JC010440
  3. Galabov V. The Black Sea wave energy: the present state and the twentieth century changes. 2015. URL: https://arxiv.org/pdf/1507.01187.pdf (дата обращения: 21.02.2018).
  4. Low-frequency variability of storms in the northern Black Sea and associated processes in the ocean-atmosphere system / A. Polonsky [et al.] // Regional Environmental Change. 2014. Vol. 14, iss. 5. P. 1861–1871. doi:10.1007/s10113-013-0546-z
  5. Vespremeanu-Stroe A., Tatui F. The influence of North Atlantic Oscillation on Romanian Black Sea coast wind regime // Analele Universitatii din Bucuresti – seria Geografie. 2005. Vol. 54. P. 17–25. URL: https://www.researchgate.net/profile/Alfred_Vespremeanu-Stroe/publication/258257649_The_influence_of_North_Atlantic_Oscillation_on_Romanian_Black_Sea_coast_wind_regime/links/00463527a23d009e7b000000/The-influence-of-North-Atlantic-Oscillation-on-Romanian-Black-Sea-coast-wind-regime (дата обращения: 21.02.2018).
  6. Квазипериодичность пространственно-временной изменчивости ветра Черного моря и ее связь с фазами Североатлантического колебания / Ю. Н. Горячкин [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2017. № 5. С. 47–55. doi:10.22449/0233-7584-2017-5-47-55
  7. Нестеров Е. С. Североатлантическое колебание: атмосфера и океан. М. : Триада, 2013. 127 с.
  8. Role of wave forcing, storms and NAO in outer bar dynamics on a high-energy, macro-tidal beach / G. Masselink [et al.] // Geomorphology. 2014. Vol. 226. P. 76–93. doi:10.1016/j.geomorph.2014.07.025
  9. Storm climate on the Danube delta coast: evidence of recent storminess change and links with large-scale teleconnection patterns / F. Zăinescu [et al.] // Natural Hazards. 2017. Vol. 87, iss. 2. P. 599–621. doi:10.1007/s11069-017-2783-9
  10. Ветро-волновые условия Азово-Черноморского побережья Украины / В. А. Наумова [и др.] // Наук. праці УкрНДГМІ. 2010. Вип. 259. C. 263–283. URL: http://uhmi.org.ua/pub/np/259/Naumova-259.pdf (дата обращения: 21.02.2018).
  11. Wave climate of the Black Sea: visual observations and modelling data / M. Shtremel [et al.] // Proceedings of the 13th International MEDCOAST congress on coastal and marine sciences, engineering, management & conservation (MEDCOAST 17). 2017. Vol. 2. P. 1051–1061.
  12. Григорьева В. Г., Бадулин С. И. Режимные характеристики ветрового волнения по данным попутных судовых наблюдений и спутниковой альтиметрии // Океанология. 2016. Т. 56, № 1. С. 23–29. doi:10.7868/S0030157416010044
  13. Gulev S. K., Grigorieva V., Sterl A. Global atlas of ocean waves. 2014. URL: http://www.sail.msk.ru/atlas/ (дата обращения: 21.02.2018).
  14. Григорьева В. Г., Гулев С. К., Гавриков А. В. Исторический архив характеристик ветрового волнения по данным попутных судовых наблюдений // Океанология. 2017. Т. 57, № 2. С. 257–260. doi:10.7868/S003015741702006X
  15. Stoica P., Moses R. Spectral analysis of signals. New Jersey : Prentice Hall, 2005. 447 p. URL: http://user.it.uu.se/~ps/SAS-new.pdf (дата обращения: 21.02.2018).
  16. Torrence C., Compo G. P. A practical guide to wavelet analysis // Bulletin of American Meteorological Society. 1998. Vol. 79, no 1. P. 61–78.
  17. Васильев О. Ф., Савкин В. М., Сапрыкина Я. В. Анализ колебаний уровня озера Чаны // Доклады Академии наук. 2006. Т. 407, № 4. C. 533–536.
  18. Petenko I. V. Advanced combination of spectral and wavelet analysis (“spavlet” analysis) // Boundary-Layer Meteorology. 2001. Vol. 100, iss. 2. P. 287–299. doi:10.1023/A:1019252617881
  19. Механизм образования экстремальных штормовых волн на Черном море / С. Ю. Кузнецов [и др.] // Доклады Академии наук. 2006. Т. 408, № 1. C. 108–112.
  20. Экстремально опасные штормовые условия в Черном море / С. Ю. Кузнецов [и др.] // Современные проблемы океанологии. 2011. Вып. 9. Севастополь : ЭКОСИ-Гидро-физика, 2011. 66 с.

Скачать статью в PDF-формате