Климатические изменения термических условий в тихоокеанской субарктике в условиях современного глобального потепления

И. Д. Ростов✉, Е. В. Дмитриева, Н. И. Рудых

Тихоокеанский океанологический институт им. В. И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук, Владивосток, Россия

✉ e-mail: rostov@poi.dvo.ru

Аннотация

Цель. Выявить региональные особенности межгодовой изменчивости приземной температуры воздуха в прибрежной зоне и над акваторией Тихого океана (к северу от 40° с. ш.), проявляющиеся в результате глобальных климатических изменений на рубеже XX–XXI вв., оценить их тенденции и возможные причинно-следственные связи с процессами в атмосфере и на поверхности океана – цель данной работы.

Методы и результаты. По данным глобальной метеорологической сети и реанализа NOAA определены региональные особенности межгодовых колебаний температуры воздуха и их связи с вариациями полей давления, ветра, температуры воды на поверхности океана и климатических индексов за последние четыре десятилетия. Для определения пространственно-временной структуры поля температуры и районирования акватории по особенностям климатических изменений использованы методы кластерного, корреляционного анализа и аппарата эмпирических ортогональных функций. Полученные результаты позволили охарактеризовать степень неоднородности реакции приводного слоя на происходящие глобальные изменения, выделить обособленные районы и дать количественную оценку скорости потепления в этих акваториях.

Выводы. Тенденции современного потепления выражены в трендах межгодовой изменчивости температуры воздуха в субарктике в среднем на величину ~0,20°С/10 лет и указывают на существенные региональные различия (в 1,5–2 раза) происходящих изменений. На западе региона скорость потепления выше, чем на востоке, где температурные тренды минимальны или статистически не значимы. В теплый период года их величина больше, чем в холодный. Фазы чередования теплых и холодных периодов согласуются с тенденциями изменений характеристик центров действия атмосферы и различных климатических параметров. Наиболее масштабно соответствующие корреляционные связи проявляются с вариациями мод эмпирических ортогональных функций поля геопотенциала H500, индексов PDO, NP, SOI, PTW, AD и EP/NP. Аномалии и тренды температуры поверхности океана в Северной Атлантике также играют важную роль в формировании аномалий Та на западе субарктик.

Ключевые слова

Тихий океан, субарктика, прибрежная зона, современные климатические изменения, региональные особенности, температура воздуха, тренды потепления, климатические параметры, корреляционные связи

Благодарности

Работа выполнена в рамках государственного задания ТОИ ДВО РАН по теме 0271-2019-0003, № государственной регистрации АААА-А17-117030110042-2. Авторы благодарят разработчиков за возможность использовать климатические данные, размещенные на сайтах NOAA, а также рецензента за высказанные конструктивные замечания.

Для цитирования

Ростов И. Д., Дмитриева Е. В., Рудых Н. И. Климатические изменения термических условий в тихоокеанской субарктике в условиях современного глобального потепления // Морской гидрофизический журнал. 2021. Т. 37, № 2. С.162–178. EDN TZFHYB. doi:10.22449/0233-7584-2021-2-162-178

Rostov, I.D, Dmitrieva, E.V. and Rudykh, N.I., 2021. Climatic Changes of Thermal Conditions in the Pacific Subarctic at the Modern Stage of Global Warming. Physical Oceanography, 28(2), pp. 149-164. doi:10.22449/1573-160X-2021-2-149-164

DOI

10.22449/0233-7584-2021-2-162-178

Список литературы

  1. Географические и сезонные особенности современного глобального потепления / Г. В. Груза [и др.] // Фундаментальная и прикладная климатология. 2015. Т. 2. С. 41–62.
  2. Панин Г. Н., Выручалкина Т. Ю., Соломонова И. В. Региональные климатические изменения в Северном полушарии и их взаимосвязь с циркуляционными индексами // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. 2010. Т. 23. С. 92–108.
  3. Recent intensification of wind-driven circulation in the Pacific and the ongoing warming hiatus / M. H. England [et al.] // Nature Climate Change. 2014. Vol. 4. P. 222–227. doi:10.1038/nclimate2106
  4. Climate change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / Eds. T. F. Stocker [et al.]. Cambridge, United Kingdom; New York, NY, USA : Cambridge University Press, 2013. 1585 p.
  5. WMO Statement on the State of the Global Climate in 2019. Geneva :WMO, 2020. 40 p. No. 1248. (WMO. No. 1248). URL: https://library.wmo.int/doc_num.php?explnum_id=10211 (date of access 23.10.2020).
  6. State of the Climate in 2019 / Eds. J. Blunden, D. S. Arndt // Bulletin of the American Meteorological Society. 2020. Vol. 101, iss. 8. P. S1–S429. https://doi.org/10.1175/2020BAMSStateoftheClimate.1
  7. Decadal-Scale Climate and Ecosystem Interactions in the North Pacific Ocean / A. J. Miller [et al.] // Journal of Oceanography. 2004. Vol. 60. P. 163–188. doi:10.1023/B:JOCE.0000038325.36306.95
  8. Hare S. R., Mantua N. J. Empirical evidence for North Pacific regime shifts in 1977 and 1989 // Progress in Oceanography. 2000. Vol. 47, iss. 2–4. P. 103–145. doi:10.1016/S0079-6611(00)00033-1
  9. Переведенцев Ю. П., Шанталинский К. М. Динамика тропо- и стратосферы и изменения современного климата // Фундаментальная и прикладная климатология. 2015. Т. 1. С. 211–231.
  10. Observed Temperature Changes in the Troposphere and Stratosphere from 1979 to 2018/ A. K. Steiner [et al.] // Journal of Climate. 2020. Vol. 33, iss. 19. P. 8165–8194. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-19-0998.1
  11. Interannual to Decadal Variability of the Upper-Ocean Heat Content in the Western North Pacific and its Relationship to Oceanic and Atmospheric Variability / H. Na [et al.] // Journal of Climate. 2018. Vol. 31, iss. 13. P. 5107–5125. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-17-0506.1
  12. Johnson N. C., Feldstein S. B. The Continuum of North Pacific Sea Level Pressure Patterns: Intraseasonal, Interannual, and Interdecadal variability // Journal of Climate. 2010. Vol. 23, iss. 4. P. 851–867. doi:10.1175/2009JCLI3099.1
  13. Johnson G. C., Lyman J. M. Warming trends increasingly dominate global ocean // Nature Climate Change. 2020. Vol. 10. P. 757-761. https://doi.org/10.1038/s41558-020-0822-0
  14. On the Pacific Ocean regime shift / C. Stephens [et al.] // Geophysical Research Letters. 2001. Vol. 18, iss. 19. P. 3721-3724. https://doi.org/10.1029/2000GL012813
  15. Role of the Gulf Stream and Kuroshio–Oyashio Systems in Large-Scale Atmosphere–Ocean Interaction: A Review / Y.-O. Kwon [et al.] // Journal of Climate. 2010. Vol. 23, iss. 12. P. 3249–3281. doi:10.1175/2010JCLI3343.1
  16. Рождественский А. Е., Малышев Г. А. К оценке источников и стоков тепла в атмосфере Северного полушария // Ученые записки Российского государственного гидрометеорологического университета. Метеорология. 2016. № 45. C. 142–150.
  17. Глебова С. Ю. Циклоны над Тихим океаном и дальневосточными морями в холодные и теплые сезоны и их влияние на ветровой и термический режим в последний двадцатилетний период // Известия ТИНРО. 2018. Т. 193. С. 153–166. doi:10.26428/1606-9919-2018-193-153-166
  18. O'Reilly C. H., Czaja A. The response of the Pacific storm track and atmospheric circulation to Kuroshio Extension variability // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2015. Vol. 141, iss. 686. P. 52–66. https://doi.org/10.1002/qj.2334
  19. Impacts of North Pacific Subtropical and Subarctic Oceanic Frontal Zones on the Wintertime Atmospheric Large-Scale Circulations / J. Huang [et al.] // Journal of Climate. 2020. Vol. 33, iss. 5. P 1897–1914. doi:10.1175/JCLI-D-19-0308.1
  20. Lee T., Fukumori I., Tang B. Temperature Advection: Internal versus External Processes // Journal of Physical Oceanograhy. 2004. Vol. 34, iss. 8. P. 1936–1944. https://doi.org/10.1175/1520-0485(2004)0341936:TAIVEP2.0.CO;2
  21. Климатические изменения термических условий Карского моря за последние 40 лет / И. Д. Ростов [и др.] // Проблемы Арктики и Антарктики. 2019. Т. 65, № 2. С. 125–147. doi:10.30758/0555-2648-2019-65-2-125-147
  22. Климатические изменения термических условий окраинных морей западной части Тихого океана / И. Д. Ростов [и др.] // Метеорология и гидрология. 2020. № 3. С. 44–57.
  23. Spring Aleutian Low Weakening and Surface Cooling Trend in Northwest North America During Recent Decades / C. Sun [et al.] // Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 2019. Vol. 124, iss. 22. P. 12078–12092. https://doi.org/10.1029/2019JD031405
  24. Тихий океан. Т. 2. Гидрология Тихого океана / Отв. ред. проф. А. Д. Добровольский. М. : Наука, 1968. 524 с.
  25. Favorite F., Dodimead A. J., Nasu K. Oceanography of the Subarctic Pacific Region, 1960–71. Vancouver, Canada : International North Pacific Fisheries Commission, 1976. P. 1–187. (Bulletin / International North Pacific Fisheries Commission ; no. 33).
  26. Linkages between the North Pacific Oscillation and central tropical Pacific SSTs at low frequencies / J. C. Furtado [et al.] // Climate Dynamics. 2012. V. 39. P. 2833–2846. doi:10.1007/s00382-011-1245-4
  27. An Atlantic-driven rapid circulation change in the North Pacific Ocean during the late 1990s. / C.-R. Wu [et al.] // Scientific Reports. 2019. Vol. 9. 14411. https://doi.org/10.1038/s41598-019-51076-1
  28. Ocean Circulation Signatures of North Pacific Decadal Variability / R. C. J. Wills [et al.] // Geophysical Research Letters. 2019. Vol. 46, iss. 3. P. 1690–1701. https://doi.org/10.1029/2018GL080716
  29. Cayan D. R. Latent and Sensible Heat Flux Anomalies over the Northern Oceans: Driving the Sea Surface Temperature // Journal of Physical Oceanography. 1992. Vol. 22, iss. 8. P. 859–881. doi:10.1175/1520-0485(1992)0220859:LASHFA2.0.CO;2
  30. Honda M., Yamane S., Nakamura H. Inter-Basin Link between the North Pacific and North Atlantic in the Upper Tropospheric Circulation: Its Dominance and Seasonal Dependence // Journal of the Meteorological Society of Japan. Ser. II. 2007. Vol. 85, iss. 6. P. 899–908. https://doi.org/10.2151/jmsj.85.899
  31. Potential global climatic impacts of the North Pacific Ocean / L. Wu [et al.] // Geophysical Research Letters. 2005. Vol. 32, iss. 24. L24710. doi:10.1029/2005GL024812
  32. The NCEP/NCAR 40-Year Reanalysis Project / E. Kalnay [et al.] // Bulletin of the American Meteorological Society. 1996. Vol. 77, iss. 3. P. 437–472. doi:10.1175/1520-0477(1996)0770437:tnyrp2.0.co;2
  33. Emery W. J., Thomson R. E. Data Analysis Methods in Physical Oceanography. Elsevier Science, 2001. 654 p. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-50756-3.X5000-X
  34. An Improved In Situ and Satellite SST Analysis for Climate / R.W. Reynolds [et al.] // Journal of Climate. 2002. Vol. 15, iss. 13. P. 1609–1625. doi:10.1175/1520-0442(2002)0151609:AIISAS2.0.CO;2
  35. Frankignoul C., Sennechael N. Observed Influence of North Pacific SST Anomalies on the Atmospheric Circulation // Journal of Climate. 2007. Vol. 20, iss. 3. P. 592–606. doi:10.1175/JCLI4021.1
  36. Liu, Q., Wen N., Liu Z. An observational study of the impact of the North Pacific SST on the atmosphere // Geophysica Research Letters. 2006. Vol. 33, iss. 18. L18611. doi:10.1029/2006GL026082
  37. Deser C., Phillips A. S., Hurrell J. W. Pacific Interdecadal Climate Variability: Linkages between the Tropics and the North Pacific during Boreal Winter since 1900 // Journal of Climate. 2004. Vol. 17, iss. 16. P 3109–3124. doi:10.1175/1520-0442(2004)0173109:PICVLB2.0.CO;2
  38. Sugimoto S., Hanawa K. 2009. Decadal and Interdecadal Variations of the Aleutian Low Activity and Their Relation to Upper Oceanic Variations over the North Pacific // Journal of the Meteorological Society of Japan. Ser. II. 2009. Vol. 87, iss. 4. P. 601–614. doi:10.2151/jmsj.87.601
  39. Physical drivers of the summer 2019 North Pacific marine heatwave / D. J. Amaya [et al.] // Nature Communications. 2020. Vol. 11. 1903. https://doi.org/10.1038/s41467-020-15820-w
  40. Di Lorenzo E., Mantua N. Multi-year persistence of the 2014/15 North Pacific marine heatwave // Nature Climate Change. 2016. Vol. 6. P. 1042–1047. doi:10.1038/NCLIMATE3082
  41. Dunxin H., Maochang C. The Western Boundary Current of the Pacific and its role in the climate // Chinese Journal of Oceanology and Limnology. 1991. Vol. 9. P. 1–14. doi:10.1007/BF02849784

Скачать статью в PDF-формате