Введение к работе
Актуальность темы. Среда современных задач, стоящих перед климатологией, большое иесто занимает исследование возможных изменений климата в связи с увеличивавдимся на него воздействием антропогенного фактора. '. В связи с этим, для- выделения прогнозируемых изменений климата на фоне его естественных флуктуации . возникает необходимость, в изучении собственной низкочастотной изменчивости атмосфера при ее взаимодействии с инерционными ' элементами Земной Климатической Системы .(ЗКС)-' например, океаном. . ' *.
В последние два десятилетия при изучении- долгопериодной изменчивости метеопараметров атмосфери весьма активно использовалась методология, предложенная К. Хассельманон, когда для описания медленных изменений климата (на временах, превышающих характерное время гнзня отдельных синоптических образований). используются стохастические дифференциальные уравнения со случайными Ланжевеновсгашя источниками. Введение в уравнения медленной эваявдщ климата случайных членов связывается при этом с отказом от слежения за бястропротекапцими процессами.
При использовании стохастических дифференциальных уравнений для описания изменений климата возникает две проблемы. Первая связана с внборся модели, опгснвагщей изяенчивость, климата. Вторая-с заданием статистических характеристик Лангвветювеких источников. В многочисленных исследованиях, ' выполненных к настоящему времени различными авторами, которые использовали методологию Хассельмана, выбор модели обычно основывается на той или иной упрощенной версии .уравнений териогидромеханики атмосферы и других взаимодействующих с
ней элементов ЗКС (океана, крйосферы и т.д.). Для описания статистических характеристик быстропротекающих атмосферных процессов обычно используется анализ данных наблюдений. Однако недостаточная длина рядов наблвдений ограничивает достоверность той или иной версии о законах распределений "погодных" флуктуации параметров ЗКС и об их пространственно-временных корреляциях. Другой подход может быть реализован с использованием интегрирования моделей общей циркуляции атмосферы на достаточно длительный срои, откуда можно получить информацию о статистиках быстропротекающих атмосферных процессов. Однако этот подход, ввиду большой сложности моделей ОДА, предполагает привлечения мощных ЭВМ и не ксегд-; позволяет явно выделить зависимость этих статистик от тех или шшх факторов, влияющих на формирование климата Земли. Подобного рода зависимости. можно' получить ва основе. решения модельных задач, в которых явно описываются погодные пульсации того или иного параметра ЗКС. Использование; таких модельных задач позволяет значительно облегчить нахождение искомых статистических характеристик, а иногда допускает применение аналитических, методой, которые могут привести результат к наиболее удобной для дальнейшего анализа форме. Необходимо, однако, отметить, что доказательную силу полученные подобным образом результаты могут иметь только после тщательной их проверки на имеющихся эмпирических данных, либо после апробации на более полных и совершенных мрделях.
Цель работы. Целью настоящей . работы .является изучения статистических характеристик быстропротекающих атмосферных процессов в' рамках простых стохастических моделей' и связь этих характеристик со средним состоянием . современного климата Земли. Целью работы является также исследование низкочастотной
изменчивости малоинерционной атмосферы при взаимодействии с океаном (собственно'инерционное звено в SKC) под воздействием. "ПОГОДШХ" флуктуации метеопараметров.
_МС52їЦМ_Ш_ЕШІШ_следу_шіе_зааачи:
1. Интенсивность синоптических флуктуации горизонтальных, потоков
тепла связана с характеристиками'- среднего термодинамического
состояния атмосферы. '..'.
-
Оценена генерация мекгодовой изменчивости среднезональной температуры приземного воздуха . синоптическими флуктуациями горизонтальных потоков тепла, действующих совместно, с пульсациями радиационного баланса. ... ... :..'"
-
Коэффициент, .' отражающий. линейную связь . между, дисперсией межгодовых флуктуации среднезональной. температуры приземного воздуха и квадратом дивергенции потока . тепла '. в направлении экватор-полюс, выражен через основные характеристики ЗКС. .. .
4. Исследован вопрос о влиянии пространственно-временной структуры
синоптических флуктуации скорости ветра и радиационного баланса на
межсуточную изменчивость температуры воздуха."
5. Найдена эмпирическая ' линейная, связь между дисперсиями
синоптических флуктуации-.температуры, воздуха и горизонтального
ветра при их изменениях в годовом ходе. Коэффициент, отражающий эту
эмпирическую закономерность, выражен через основные характеристики
термогидродинамического режима атмосферы.-
6. Исследован , Еопрос о влиянии взаимодействия с океаном на
предсказуемость температуры . воздуха. В рамках простой
стохастической модели взаимодействующих атмосферы и океана
показано, что предсказуемость температуры воздуха определяется
распределенностью случайных источников между быстрой подсистемой
(атмосфера) и иедленної (океан).
7. В стохеитячешЛ модели взаимодействующих атмосферы и океана исследован вопрос о влиянии аюсобаости атмосферы к диффузионному перераспределению тепла на предсказуемость температуры воздуха.
Научная новизна и практическая ценность. В работе в рамках простых стохастических моделей исследованы статистические характеристики С&стращютекаших атмосферных процессов и генерация год их воздействием низкочастотной изменчивости температуры воздуха. Проведенная в работе проверка полученных аналитических зависимостей на имеющемся эмпирическом материале показала хорошее соответствие теоретических -оценок и данных наблюдений. Практическая ценность работы заключается также и в том, что были получены связи между интенсивностями флуктуации некоторых метеопараметров атмосферы и средним состоянием ЗКС, что может быть весьма полезным при исследовании по данным наблюдений возможных изменений климата, а также построении более полных и совершенных моделей, создание которых диктуется в настоящее . время насущной задачей выделения антропогенных изменений климата на фоне его естественных флуктуации.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Она содержит 116 страниц машинописного текста, включая список литературы из 77 наименований -и 21 рисунок. В конце каадой главы даны приложения, куда . вынесены все основные математические йнклапки и доказательства.