Межгодовая изменчивость термических характеристик Индийского океана в условиях 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. Цель настоящей работы – уточнение тенденций и региональных особенностей межгодовых изменений приземной температуры воздуха (Ta), температуры поверхности океана (ТПО) и температуры воды (Tw) верхнего 950-метрового слоя в бассейне Индийского океана с прилегающим районом Южного океана – до 65° ю. ш. за последние четыре десятилетия, проявляющихся в результате планетарных изменений и сдвига климатического режима на рубеже XX–XXI вв.

Методы и результаты. По данным глобальной метеорологической сети, реанализа, оптимальной интерполяции и системы усвоения океанографических данных GODAS NOAA определены региональные особенности и тренды межгодовых колебаний температуры воды и воздуха и их связи с вариациями климатических индексов, полей ветра и давления в центрах действия атмосферы за последние четыре десятилетия. Использовались методы кластерного, корреляционного, регрессионного анализа и аппарата эмпирических ортогональных функций. Полученные результаты позволили охарактеризовать степень неоднородности реакции приземного слоя атмосферы, ТПО и вертикального распределения Tw на происходящие глобальные изменения, выделить обособленные районы и дать количественную оценку скорости потепления в этих акваториях.

Выводы. Климатические изменения в приводном слое атмосферы и на морской поверхности выражены в положительных трендах (b) изменений полей ТПО и температуры воздуха на большей части бассейна Индийского океана. Величины трендов температуры воздуха на суше прибрежных районов выше, чем в сопредельных морских акваториях. Максимальные величины трендов Ta (~ 0,5 °C/10 лет) над акваторией региона отмечаются в районе, расположенном к северу от о. Мадагаскар, трендов ТПО (~ 0,3–0,4 °C/10 лет) – в центральной части океана. В поле Ta отдельные области с минимальными и отрицательными величинами трендов Ta наблюдаются в северо-восточной, юго-западной и южной частях акватории, в поле ТПО – на значительной площади южной части океана – в зоне влияния холодных вод Антарктического циркумполярного течения. Процесс потепления или похолодания является существенно неоднородным не только в пространстве, но и во временном ходе. В пределах верхнего 100-метрового слоя водной толщи происходит перестройка пространственной структуры трендов температуры воды. Ниже этого слоя максимальные положительные тренды (в среднем по району 0,2–0,5 °С за десятилетие) наблюдаются в южной и юго-западной частях акватории, отрицательные (-0,1…-0,2 °С) – в северо-западной и юго-восточной частях. За последние 15 лет наибольшее относительное увеличение теплосодержания в различных слоях происходило на юге акватории океана – на порядок больше, чем в других районах, несмотря на незначительные тренды ТПО.

Ключевые слова

Индийский океан, современные климатические изменения, региональные особенности, температура воды и воздуха, тренды потепления и похолодания, климатические параметры, корреляционные связи

Благодарности

Работа выполнена по теме государственного задания ТОИ ДВО РАН № 121021700346-7. Авторы благодарят разработчиков за возможность использовать климатические данные, размещенные на сайтах NOAA. Авторы признательны рецензенту за высказанные конструктивные замечания.

Для цитирования

Ростов И. Д., Дмитриева Е. В., Рудых Н. И. Межгодовая изменчивость термических характеристик Индийского океана в условиях глобального потепления // Морской гидрофизический журнал. 2022. Т. 38, № 1. С. 53–72. EDN SYJGUO. doi:10.22449/0233-7584-2022-1-53-72

Rostov, I.D., Dmitrieva, E.V. and Rudykh, N.I., 2022. Interannual Variability of Thermal Characteristics in the Indian Ocean under the Conditions of Global Warming. Physical Oceanography, 29(1), pp. 47-66. doi:10.22449/1573-160X-2022-1-47-66

DOI

10.22449/0233-7584-2022-1-53-72

Список литературы

  1. Gnanaseelan C., Roxy M. K., Deshpande A. Variability and Trends of Sea Surface Temperature and Circulation in the Indian Ocean // Observed Climate Variability and Change over the Indian Region / Eds. M. N. Rajeevan, S. Nayak. Singapore : Springer Geology, 2017. P. 165–179. doi:10.1007/978-981-10-2531-0_10
  2. Global and Full-Depth Ocean Temperature Trends during the Early Twenty-First Century from Argo and Repeat Hydrography / D. Desbruyères [et al.] // Journal of Climate. 2017. Vol. 30, iss. 6. P. 1985–1997. doi:10.1175/JCLI-D-16-0396.1
  3. Pacific origin of the abrupt increase in Indian Ocean heat content during the warming hiatus / S.-K. Lee [et al.] // Nature Geoscience. 2015. Vol. 8. P. 445–449. doi:10.1038/ngeo2438
  4. Schott F. A., Xie S.-P., McCreary J. P. Jr. Indian Ocean circulation and climate variability // Review of Geophysics. 2009. Vol. 47, iss. 1. RG1002. doi:10.1029/2007RG000245
  5. Decadal SST Variability in the Southeast Indian Ocean and Its Impact on Regional Climate / Yu. Li [et al.] // Journal of Climate. 2019. Vol. 32, iss. 19. P. 6299–6318. doi:10.1175/JCLI-D-19-0180.1
  6. Indian Ocean Warming / M. K. Roxy [et al.] // Assessment of Climate Change over the Indian Region / Eds. R. Krishnan, J. Sanjay, C. Gnanaseelan, M. Mujumdar, A. Kulkarni, S. Chakraborty. Singapore : Springer, 2020. P. 191–206. doi:10.1007/978-981-15-4327-2_10
  7. Blunden J., Boyer T. State of the Climate in 2020 // Bulletin of the American Meteorological Society. 2021. Vol. 102, iss. 8. P. Si–S475. doi:10.1175/2021BAMSStateoftheClimate.1
  8. Luffman J. J., Taschetto A. S., England M. H. Global and Regional Climate Response to Late Twentieth-Century Warming over the Indian Ocean // Journal of Climate. 2010. Vol. 23, iss. 7. P. 1660–1674. doi:10.1175/2009JCLI3086.1
  9. The Curious Case of Indian Ocean Warming / M. K. Roxy [et al.] // Journal of Climate. 2014. Vol. 27, iss. 22. P. 8501–8509. doi:10.1175/JCLI-D-14-00471.1
  10. Nieves V., Willis J. K., Patzert W. C. GLOBALWARMING. Recent hiatus caused by decadal shift in Indo-Pacific heating // Science. 2015. Vol. 349, iss. 6247. P. 532–535. doi:10.1126/science.aaa4521
  11. Role of Indian Ocean SST variability on the recent global warming hiatus / A. Arora [et al.] // Global and Planetary Change. 2016. Vol. 143. P. 21–30. doi:10.1016/j.gloplacha.2016.05.009
  12. Why is Indian Ocean warming consistently? / S. A Rao [et al.] // Climatic Change. 2012. Vol. 110. P. 709–719. doi:10.1007/s10584-011-0121-x
  13. Ummenhofer C. C., Biastoch A., Böning C. W. Multidecadal Indian Ocean Variability Linked to the Pacific and Implications for Preconditioning Indian Ocean Dipole Events // Journal of Climate. 2017. Vol. 30, iss. 5. P. 1739–1751. doi:10.1175/JCLI-D-16-0200.1
  14. Dong L., McPhaden M. J. Interhemispheric SST Gradient Trends in the Indian Ocean prior to and during the Recent Global Warming Hiatus // Journal of Climate. 2016. Vol. 29, iss. 24. P. 9077–9095. doi:10.1175/JCLI-D-16-0130.1
  15. Wang C. Three-ocean interactions and climate variability: a review and perspective // Climate Dynamics. 2019. Vol. 53. P. 5119–5136. https://doi.org/10.1007/s00382-019-04930-x
  16. Interdecadal Variations in ENSO Teleconnection to the Indo–Western Pacific for 1870–2007 / J. S. Chowdary [et al.] // Journal of Climate. 2012. Vol. 25, iss. 5. P. 1722–1744. doi:10.1175/JCLI-D-11-00070.1
  17. Multidecadal Changes of the Upper Indian Ocean Heat Content during 1965–2016 / Yu. Li [et al.] // Journal of Climate. 2018. Vol. 31, iss. 19. P. 7863–7884. doi:10.1175/JCLI-D-18-0116.1
  18. Indian Ocean Decadal Variability: A Review / W. Han [et al.] // Bulletin of the American Meteorological Society. 2014. Vol. 95, iss. 11. P. 1679–1703. doi:10.1175/BAMS-D-13-00028.1
  19. Santoso A., Gupta A. S., England M. H. Genesis of Indian Ocean Mixed Layer Temperature Anomalies: A Heat Budget Analysis // Journal of Climate. 2010. Vol. 23, iss. 20. P. 5375–5403. doi:10.1175/2010JCLI3072.1
  20. Alory G., Meyers G. Warming of the Upper Equatorial Indian Ocean and Changes in the Heat Budget (1960–99) // Journal of Climate. 2009. Vol. 22, iss. 1. P. 93–113. doi:10.1175/2008JCLI2330.1
  21. Gong D., Wang S. Definition of Antarctic Oscillation index // Geophysical Research Letters. 1999. Vol. 26, iss. 4. P. 459–462. doi:10.1029/1999GL900003
  22. Alory G., Wijffels S., Meyers G. Observed temperature trends in the Indian Ocean over 1960–1999 and associated mechanisms // Geophysical Research Letters. 2007. Vol. 34, iss. 2. L02606. doi:10.1029/2006GL028044
  23. Processes Responsible for the Southern Hemisphere Ocean Heat Uptake and Redistribution under Anthropogenic Warming / K. Lyu [et al.] // Journal of Climate. 2020. Vol. 33, iss. 9. P. 3787–3807. doi:10.1175/JCLI-D-19-0478.1
  24. Giglio D., Johnson G. C. Subantarctic and Polar Fronts of the Antarctic Circumpolar Current and Southern Ocean Heat and Freshwater Content Variability: A View from Argo // Journal of Physical Oceanography. 2016. Vol. 46, iss. 3. P. 749–768. doi:10.1175/JPO-D-15-0131.1
  25. Southern Ocean warming delayed by circumpolar upwelling and equatorward transport / K. C. Armour [et al.] // Nature Geoscience. 2016. Vol. 9. P. 549–554. doi:10.1038/ngeo2731
  26. Gao L., Rintoul S. R., Yu W. Recent wind-driven change in Subantarctic Mode Water and its impact on ocean heat storage // Nature Climate Change. 2018. Vol. 8. P. 58–63. doi:10.1038/s41558-017-0022-8
  27. World ocean heat content and thermosteric sea level change (0–2000 m), 1955–2010 / S. Levitus [et al.] // Geophysical Research Letters. 2012. Vol. 39, iss. 10. L10603. doi:10.1029/2012GL051106
  28. Häkkinen S., Rhines P. B., Worthen D. L. Warming of the Global Ocean: Spatial Structure and Water-Mass Trends // Journal of Climate. 2016. Vol. 29, iss. 13. P. 4949–4963. doi:10.1175/JCLI-D-15-0607.1
  29. Мохов И. И., Чернокульский А. В., Осипов А. М. Центры действия атмосферы Северного и Южного полушарий: особенности и изменчивость // Метеорология и гидрология. 2020. № 11. С. 5–23.
  30. Климатические изменения термических условий окраинных морей западной части Тихого океана / И. Д. Ростов [и др.] // Метеорология и гидрология. 2020. № 3. C. 44–57.
  31. World Ocean Database 2018 / T. P. Boyer [et al.] // Techn. ed. A. V. Mishonov. NOAA Atlas NESDIS 87. 2018. 207 p. URL: https://www.ncei.noaa.gov/products/world-ocean-database (date of access 15.06.2021)
  32. Ростов И. Д., Дмитриева Е. В., Рудых Н. И. Межгодовая изменчивость термических условий во внетропической зоне южной части Тихого океана на рубеже XX–XXI веков // Морской гидрофизический журнал. 2021. Т. 37, № 6. С. 659–679. doi:10.22449/0233-7584-2021-6-659-679
  33. Strengthened Indonesian Throughflow Drives Decadal Warming in the Southern Indian Ocean / Y. Zhang [et al.] // Geophysical Research Letters. 2018. Vol. 45, iss. 12. P. 6167–6175. doi:10.1029/2018GL078265
  34. Li Y., Han W., Zhang L. Enhanced Decadal Warming of the Southeast Indian Ocean During the Recent Global Surface Warming Slowdown // Geophysical Research Letters. 2017. Vol. 44, iss. 19. P. 9876–9884. doi:10.1002/2017GL075050
  35. Осипов А. М., Гущина Д. Ю. Эль-Ниньо 2015–2016 гг.: эволюция, механизмы, сопутствующие удаленные аномалии // Фундаментальная и прикладная климатология. 2018. Т. 3. С. 54–81. doi:10.21513/2410-8758-2018-3-54-81
  36. Yang J., Liu Q., Liu Z. Linking Observations of the Asian Monsoon to the Indian Ocean SST: Possible Roles of Indian Ocean Basin Mode and Dipole Mode // Journal of Climate. 2010. Vol. 23, iss. 21. P. 5889–5902. doi:10.1175/2010JCLI2962.1
  37. Behera S. K., Yamagata T. Subtropical SST dipole events in the Southern Indian Ocean // Geophysical Research Letters. 2001. Vol. 28, iss. 2. P. 327–330. doi:epdf/10.1029/2000GL011451
  38. Gupta A. S., England M. H. Coupled Ocean-Atmosphere-Ice Response to Variations in the Southern Annular Mode // Journal of Climate. 2006. Vol. 19, iss. 18. P. 4457–4486. doi:10.1175/JCLI3843.1
  39. Cai W. Antarctic ozone depletion causes an intensification of the Southern Ocean super-gyre circulation // Geophysical Research Letters. 2006. Vol. 33, iss. 3. L03712. doi:10.1029/2005GL024911
  40. Multidecadal Change of the South Pacific Gyre Circulation / D. Roemmich [et al.] // Journal of Physical Oceanography. 2016. Vol. 46, iss. 6. P. 1871–1883. doi:10.1175/JPO-D-15-0237.1

Скачать статью в PDF-формате