Многолетняя динамика среднегодовых высот волн в Балтийском море

А. Н. Соколов1, 2, ✉, Б. В. Чубаренко1

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

2 Балтийский федеральный университет им. И. Канта, Калининград, Россия

✉ e-mail: tengritag@gmail.com

Аннотация

Цель. Цель исследования – выявить временные интервалы с 50-х гг. XX в., когда среднегодовые высоты волн в Балтийском море имели тенденции к росту или снижению, оценить статистическую значимость потенциальных временных трендов, а также определить характер статистической связи среднегодовых высот волн на Балтике с североатлантическим колебанием.

Методы и результаты. Для анализа было выбрано несколько точек, расположенных в различных частях Балтийского моря, данные о среднегодовых высотах волн в которых охватывали временные интервалы длительностью несколько десятков лет и были получены инструментальными методами (одна точка), по натурным наблюдениям (две точки) и по результатам моделирования (шесть точек). Временные серии среднегодовых высот волн в этих точках были разделены на временные отрезки условной монотонности с преимущественными тенденциями к росту или снижению. Оценка скоростей изменения высоты волн на каждом из отрезков и статистической значимости потенциальных временных трендов проводилась непараметрическими методами. Оказалось, что в большинстве случаев тренды на рассматриваемых временных отрезках статистически значимы на уровне 90% и более, а скорости изменения по тренду могут составлять от 5 до 20 мм/год. Статистическая связь среднегодовых высот волн с североатлантическим колебанием оценивалась с помощью корреляционного анализа Пирсона и Спирмена. Коэффициенты корреляции между индексами североатлантического колебания и среднегодовыми высотами волн оказались статистически значимыми на уровне 90% и более. Их численные значения в рамках межгодовой изменчивости составили 0,3–0,6, между скользящими пятилетними средними 0,4–0,8.

Выводы. Фазы роста и снижения высот волн в Балтийском море чередуются, а продолжительность каждой из фаз составляет ~ 20 лет. Временные тренды для каждой из фаз статистически значимы, по крайней мере в некоторых точках моря. Корреляционная связь между индексом североатлантического колебания и среднегодовыми высотами волн статистически значима, но не высока. Такая корреляция может объяснить ~ 30–65% изменения волновых характеристик.

Ключевые слова

Балтийское море, значительная высота волны, NAO индекс, временной тренд, статистическая значимость, коэффициент корреляции

Благодарности

Работа выполнена в рамках государственного задания ИО РАН (тема № FMWE-2024-0025).

Для цитирования

Соколов А. Н., Чубаренко Б. В. Многолетняя динамика среднегодовых высот волн в Балтийском море // Морской гидрофизический журнал. 2025. Т. 41, № 2. С. 171–184. EDN WCIPJM.

Sokolov, A.N. and Chubarenko, B.V., 2025. Long-Term Dynamics of the Annual Average Wave Heights in the Baltic Sea, Physical Oceanography, 32(2), pp. 197-210.

Список литературы

  1. Trends and extremes of wave fields in the north-eastern part of the Baltic Proper / B. Broman [et al.] // Oceanologia. 2006. Vol. 48. P. 165–184.
  2. Режим, диагноз и прогноз ветрового волнения в океанах и морях / Под ред. Е. С. Нестерова. Москва : Гидрометеорологический научно-исследовательский центр Российской Федерации, 2013. 292 с.
  3. Tuomi L., Kahma K. K., Pettersson H. Wave hindcast statistics in the seasonally ice-covered Baltic Sea // Boreal Environment Research. 2011. Vol. 16, iss. 6. P. 451–472.
  4. Soomere T. Numerical simulations of wave climate in the Baltic Sea: a review // Oceanologia. 2023. Vol. 65, iss. 1. P. 117–140. https://doi.org/10.1016/j.oceano.2022.01.004
  5. Suursaar Ü., Kullas T. Decadal variations in wave heights near the Cape Kelba, Saaremaa Island, and their relationships with changes in wind climate // Oceanologia. 2009. Vol. 51, iss. 1. P. 39–61. https://doi.org/:10.5697/oc.51-1.039
  6. Soomere T. Extending the observed Baltic Sea wave climate back to the 1940s // Journal of Coastal Research. 2013. Vol. 65, sp. iss. 2. P. 1969–1974. https://doi.org/10.2112/SI65-333.1
  7. Cieślikiewicz W., Paplińska-Swerpel B., Soares C. G. Multi-Decadal Wind Wave Modelling over the Baltic Sea // Coastal Engineering : Proceedings of the 29th International Conference. Lisbon, Portugal : World Scientific Publishing Company, National Civil Engineering Laboratory, 2005. P. 778–790. https://doi.org/10.1142/9789812701916_0062
  8. Соколов А. Н., Чубаренко Б. В. Временнáя изменчивость параметров ветровых волн в Балтийском море за период 1979–2018 годов по результатам численного моделирования // Морской гидрофизический журнал. 2020. Т. 36, № 4. С. 383–395. EDN SGVSPH. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2020-4-383-395
  9. Sokolov A., Chubarenko B. Baltic sea wave climate in 1979–2018: Numerical modelling results // Ocean Engineering. 2024. Vol. 297. 117088. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2024.117088
  10. Нестеров Е. С. Североатлантическое колебание: атмосфера и океан. Москва : ООО «Триада», 2013. 127 с. EDN UYJKZB.
  11. Bacon S., Carter D. J. T. A connection between mean wave height and atmospheric pressure gradient in the North Atlantic // International Journal of Climatology. 1993. Vol. 13, iss. 4. P. 423–436. https://doi.org/10.1002/joc.3370130406
  12. Bauer E. Interannual changes of the ocean wave variability in the North Atlantic and in the North Sea // Climate Research. 2001. Vol. 18, iss. 1–2. P. 63–69. https://doi.org/10.3354/cr018063
  13. Woolf D. K., Challenor P. G., Cotton P. D. Variability and predictability of the North Atlantic wave climate // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2002. Vol. 107, iss. C10. 3145. https://doi.org/10.1029/2001JC001124
  14. Dodet G., Bertin X., Taborda R. Wave climate variability in the North-East Atlantic Ocean over the last six decades // Ocean Modelling. 2010. Vol. 31, iss. 3–4. P. 120–131. https://doi.org/10.1016/j.ocemod.2009.10.010
  15. Różyński G. Long-term evolution of Baltic Sea wave climate near a coastal segment in Poland; its drivers and impacts // Ocean Engineering. 2010. Vol. 37, iss. 2–3. P. 186–199. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2009.11.008
  16. Surkova G. V., Arkhipkin V. S., Kislov A. V. Atmospheric circulation and storm events in the Baltic Sea // Open Geosciences. 2015. Vol. 7, iss. 1. 20150030. https://doi.org/10.1515/geo-2015-0030
  17. Long-term Statistics of Storms in the Baltic, Barents and White Seas and Their Future Climate Projections / S. Myslenkov [et al.] // Geography, Environment, Sustainability. 2018. Vol. 11, iss. 1. P. 93–112. https://doi.org/10.24057/2071-9388-2018-11-1-93-112
  18. Spatial and temporal wave climate variability along the south coast of Sweden during 1959–2021 / A. Adell [et al.] // Regional Studies in Marine Science. 2023. Vol. 63. 103011. https://doi.org/10.1016/j.rsma.2023.103011
  19. Sen P. K. Estimates of the Regression Coefficient Based on Kendall’s Tau // Journal of the American Statistical Association. 1968. Vol. 63, iss. 324. P. 1379–1389. https://doi.org/10.1080/01621459.1968.10480934
  20. Mann H. B. Nonparametric Tests Against Trend // Econometrica. 1945. Vol. 13, iss. 3. P. 245–259. https://doi.org/10.2307/1907187
  21. Kendall M. G. Rank Correlation Methods. London : Charles Griffin, 1975. 202 p.
  22. Jones P. D., Jonsson T., Wheeler D. Extension to the North Atlantic oscillation using early instrumental pressure observations from Gibraltar and south-west Iceland // International Journal of Climatology. 1997. Vol. 17, iss. 13. P. 1433 – 1450. https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-0088(19971115)17:13%3C1433::AID-JOC203%3E3.0.CO;2-P
  23. Hurrell J. W. Decadal Trends in the North Atlantic Oscillation: Regional Temperatures and Precipitation // Science. 1995. Vol. 269, iss. 5224. P. 676–679. https://doi.org/10.1126/science.269.5224.676
  24. Rodwell M. J., Rowell D. P., Folland C. K. Oceanic forcing of the wintertime North Atlantic Oscillation and European climate // Nature. 1999. Vol. 398. P. 320–323. https://doi.org/10.1038/18648
  25. Post E., Stenseth N. C. Climatic Variability, Plant Phenology, and Northern Ungulates // Ecology. 1999. Vol. 80, iss. 4. P. 1322–1339. https://doi.org/10.1890/0012-9658(1999)080[1322:CVPPAN]2.0.CO;2
  26. D'Odorico P., Yoo J. C., Jaeger S. Changing Seasons: An Effect of the North Atlantic Oscillation? // Journal of Climate. 2002. Vol. 15, iss. 4. P. 435–445. https://doi.org/10.1175/1520-0442(2002)015%3C0435:CSAEOT%3E2.0.CO;2
  27. Kolstad E. W., O’Reilly C. H. Causal oceanic feedbacks onto the winter NAO // Climate Dynamics. 2024. Vol. 62, iss. 5. P. 4223–4236. https://doi.org/10.1007s00382-024-07128-y
  28. Zhang W., Jiang F. Subseasonal Variation in the Winter ENSO-NAO Relationship and the Modulation of Tropical North Atlantic SST Variability // Climate. 2023. Vol. 11, iss. 2. 47. https://doi.org/10.3390/cli11020047

Скачать статью в PDF-формате

Мы используем Яндекс Метрику. Подробнее.