Введение к работе
Актуальность исследования. Изменение климата в последние годи является объектом пристального внимания ученых всех стран. Потепление, отмечаемое рядом авторов, в последние годы на Земле, порождает большое число дискуссий о его причинах. Поэтому значительное место в исследованиях последних лет уделяется анализу нространстненно-иременпоГі изменчивости индикаторов климатической системы. К одному из таких индикаторов относят центры действия атмосфери (ЦДЛ).
Поскольку ПДА на климатологических картах отражают результат преобладания в определенных районах реальных барических систем одного знака, то понягеп интерес к ним, как к системам, определяющим погодно-климатические особенности того или иного района. Особенности смещения центров и изменения их интенсивности влияют па распределение планетарных воздушных течений и отражаются в изменении климатического режима как масштабов всего северного полушария, так и отдельных регионов.
Идеи о связи характеристик, погоды и интенсивности ЦДА, были высказаны известнейшими учеными еще а конце прошлого-ндчале нашего века - Тейсераном де Бортом (Teisxerenc de Dortd L.), Б.її. Мультановским, Т. Бержероном и др., В. МеГшардусом (W. Meinardus), В. Визе, Дж. Т. Уокером (G. Т. Walker) п др. Дальнейшее развитие исследования получили п 40-61 годы п работах СП. Хромова, Р.Д. Эллиога (R.D. illliol), Блиновой Е.Н.. X., И.А. Баумана, O.K. Ильинского и др., в 70-90 годы - в работах А.И. Соркшюп, Л.П. Пеиькоші А.Л. Гирса, М.Х. Байдала, А И. Нсушкина, К. Такахаши (К. Takahashi), Т. Асакуры (Т. Asakura), Р. Конпшн (R. Konislii). Т. Окавы (Т. Okawa) и др.
Признаная несомненную важность исследований, проведенных ранее другими авторами и явившимися основой для понимания особенностей крупномасштабных циркуляционных процессов над океанами н нх климатообразующен роли в различных регионах, отмстим, что изучение характеристик ЦДА на современном материале является по-прежнему .актуальным с точки зрения долгосрочного прогнозирования и решения многих прикладных задач метеорологии. Здесь важным представляется исследование аномалий давления, широты и долготы центров и их вігутригодовую и межгодовую нзмеїгпшость, а таюке выявление долговременных составляющих и
.лнюдпчсских колебании характеристик ЦДЛ. В практическом плане истает nonpoco разработке комплексною показателя, обьеднпяющего несколько характеристик ЦДЛ.
Целью диссертационной работы является статистико-климатологнчсское исследование интенсивности и геофафнческого положения восьми основных ЦДЛ северного полушария на материале 1947-1994 гг., их долгопериодной изменчивости, осоОсппостем взаимодействия и влияния на погодно-климатические характеристики Дал ь исвосточ! юго регион а.
Задачами исследования в соотпетстшш с поставленной целью являются:
изучить основные климатические особенности постоянных и сезонных ЦДА северною полушария, провести статистический анализ и дать сравнительную характеристику их внутригодовон интенсивности и геофафнческого положения;
выявить аномалии давления, широты и долготы центров и исследовать долговременные составляющие и межгодовую изменчивость аномалий;
исследовать зависимости между давлением, широтой и долготой для отдельных центров, а также связь между давлением и коорлшгатами пар центров;
выделить периодические колебания для характеристик ЦДА;
в нолях усовершенствования использования параметров ЦДЛ разработать комплексный показатель состояния ЦДЛ;
рассмотреть влияние ЦДА па логодно-климатические особенности Дальнего Востока применительно к гидрометеорологическому обеспечению -отраслей экономики, в том числе, проведению промысловых операций на морских акваториях.
Методика исследования. Исходной выборкой служили среднемесячные значения характеристик ЦДА северного полушария: сепсрстихооксанского антициклона, алеутской депрессии, азорского антициклона, исландской депрессии, зимнею азиаіского антициклона, летней азиатской депрессии, зимнего североамериканского зіггпциклона, летней калифорнийской депрессии за 1947-1994 гг. В работе также использовался архив средних месячных температур воздуха и сумм осадков по станциям. Восточной Сибири и Дальнего Востока опта а долшероч-н.! прогнозов погоды Дальневосточного репіона.чі.ііого нау-шо-нсслсдоьагельского гидрометеорологического иистшута (ДВШ1ГМИ). Изучена: циркуляционных особенностей над Дальневосточным регионом осуществлялось с ао.-нмцыо средних месячных полей приземного давления нал северным нолуиырием
і архивам ДВНИГМИ и кафедры метеорологии, климатологи» и охраны атмосферы ільневссточного государственного университета (ДВГУ). Для решения прикладних дач для рыбопромысловой отрасли использованы Лаборатории промысловой :еаііографіш Тихоокеанского института рыбного хозяйства и океанографии ИНРО-центр).
Метод исследования -- сшюптико-статистическнй. При решении поставленных дач использовался комплекс известных статистических показателей. Уровень ачимости на всех этапах работы принимался равным а=95%, что является статочным для климатологического исследования и целей долгосрочного прогноза, работе исследованы синхронные и асинхронные связи между характеристиками ДА северного полушария, их долгопериодные колебания и изменчивость, пропеден ализ трендовых составляющих, рассмотрена корреляционная связь между ітенсивностью и координатами положения центров, а также связь между давлением координатами пар центров. Дія каждого ЦДА рассчитаны градации норм, іеренних аномалий и значительных аномалии давления, широты и долготы, ссмотрена их повторяемость и внугріїгодовая изменчивость. Проанализировано ографическое распределение аномалий (в том числе, крупных и экстремальных) влення широты и долготы ОДА, предложен комплексный показатель состояния ДА северного полушария, выявлены закономерности его межгодовой изменчивости показана связь с аномалиями термического режима на Дальнем Востоке.
Все расчеты, графики, рисунки выполнялись на персональном компьютере с пользованием специального программного обеспечения: Microsoft Word 97, icrosoft Kxcel 97, Statistika for Windows 4, Surfer 6, Corel Draw 9.0 и др.
Научная новизна.
Впервые проведено комплексное синоптико-статистическое исследование характеристик постоянных и сезонных ЦДЛ северного полушария с выявлением синхронных и асинхронных связей между ними. Создан электронный каталог данных для ЦДЛ Азиатско-Тихоокеанского региона по их среднемесячному к среднееезонному положению за период 1947-1994 гг.'
Выделены градации норм, умеренных и значительных аномалий интенсивности и координат' каждого ЦДЛ, что позволяет количественно судить о состоянии центров н использовать данные параметры п оперативной и научной практике.
Оценка треидовой составляющей давлеїшя воздуха за последіше полвека для океанических антициклонов (северошхоокеанский и азорский) и кошинентальных
депрессий (азішская н калифорнийская) показывает уменьшение интекспвікхт.і для лета. Для океанических депрессий (алеутская н исландская) н конпшапальных макеимумоп (азиатский и североамериканский) имеет место уиетнченш ж интенсивности зимой.
« Временной ход давления л географических координат ЦДЛ характеризуется наличием значительных межголовых изменений н периодов повышения или понижения давления на фоне общей исковой тенденции. С конца 70-х-начапа SO-x годім для всех ЦДЛ іі месяцы их наибольшей активности имеет место тенденция, резко обратная вековой, выражающаяся в заполнении алеутской и азиатской депрессии н ослаблении азиатского и сеиерогг.хооксанского максимумов, как фаза очередного иольема или понижения и волнообразном ходе давления.
* Исследование особенностей пространственно-временного распределения
характеристик ЦДЛ северного полушария обнаруживает тенденцию смещения суи фонических антициклонов )іа север в последние 10-15 лет. Подобное смешение хорошо согласуется с тенденцией потепления, отмечаемой в умеренных широтах некоторыми авторами.
s Разработан новый комплексный показатель - іш;:,:кс состояния ИДА, который учитывает интенсивность и пололсеннс центров, а так же '.млнпсо',.лалыюеть их смещения. Показатель моясст служить как для мониторинга ісли.мата. так и для целен долгосрочных прогнозов.
Пилвлены центры, оказывающие преобладающее слияние на формирование отрицательных и положительных аномалий температуры станций Дальнего Воешка для различных сезонов. Предложена типизация состояния ЦДЛ с пыдстепием 5 тниоп-: один характеризуется как іюрмалідімп. остальные отражают аномальность состояния 1ЩА.
Показана коїмолсность іплюлі.зоадтіл индекса состояния ПДА нрименніелмю к задачам гнлрометсоролопщеского обеспечения рыбопромысловых рапонои (па примере пилона сайры).
П:; лгчиигу |>1;!ннс!гтсп:
1. Оценка просграпстгешю-времешю'.'о распределения шітепсітностп . if
географическою положения постоянных и сезонных ЦДЛ северно'о полушарнл и их аномалий е анализом внутрнгодоаой и мккгодопон изменчивости,
2. Оеобенносш полу векового хода интенсивности и географического положення
ЦДЛ северного полушария я синхронной и асинхронной еь;п;г между их характеристиками.
-
Комплексная количественная оценка степени аномальности интенсивности и смешения ЦДЛ (индекс состояния ИДА).
-
Засмсимосгь между состоянием ІІДЛ Лзиатско-'Гнхоокеапского региона и аномалиями термического режима с выявлением центров, оказывающих преобладающее влияние на формирование холодных и теплых сезонов над Дальневосточным регионом.
5. Использование индекса состояния ЦДЛ применительно к задачам
гидрометеорологического обеспечения рыбопромысловых районов (на примере пилова сайры).
Прпкттггеская ценность работы. Впервые проведено сшіоптико-статнстичсское исследование харлктерпстнк постоянных и сезонных ЦДЛ северного полушария с выявлением синхронных и асинхронных связей между ними, 'по представляет интерес в inane разработки долгосрочных пропюзоп погоди. Выявлены особенное связи состояния иеіпров и аномалии среднемесячной' температуры воздуха на станциях Дальнего Востока, исследованы положение и шгтенсивноегь ІІДЛ в аномально холодные и аномально теплые сезоны на Дальнем Востоке, что помогает выявить механизм формирования теплых и холодных сезонов н может использоваться для принятия решений при долгосрочном планировании производетвеннмх операций.
Предложена комплексная количественная оценка степени аномальности mrnwiciimiocm и смещения ЦДЛ (индекс состояния ЦДЛ), позволяющий учитывать аномальное состояние ЦДЛ. Исследование зависимостей между- состоянием ЦДЛ Лзнагско-Тнхооксгшского региона и аномалиями погоды показало наліпне значимой синхронной и асинхронной связи между сезонными индексами состояния ЦДЛ и аномалиями температуры воздуха !іа станциях Дальневосточного региона. Это позволяет использовать индекс состояния ИДА как для мониторинга климата, так в качеспзе предиктора для долгосрочных проп юзов погоды.
Результаты исследования используются в отделе долгосрочных прогнозов и климата и отделе инженерной океанологии 'и экологического проектирования ДВНИГМИ, а также в учебном процессе на мореходном факультете Дальневосточного государственного технического рыбохозяиственного университета.
Личный вклад автора. Создание электронного каталога но характеристикам основных ЦДЛ северного полушария, разработка индекса состояния ЦДЛ (месячного и сезонного разрешения), а так же типизация положений ЦДЛ, влияющих на погоду
Д&чьнего Востока. Dee виды вычислений, анализ и обработка исходной информации, анализ пространственно-временной изменчивости характеристик ЦДА, разработка комплексного показателя состояния ЦДА выполнены автором самостоятельно.
Апробация работы. Основное направление исследований нашло отражение в 11 научных публикациях. Результаты отдельных разделов и выводы работы докладывались на традиционных конференциях преподавателей и студентов ДВГУ (1997, 1998 гг.); на XII Конференции молодых географов Сибири и Дальнего Востока (1997 г., Иркутск); на региональной естественнонаучной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (1997 г., Владивосток), на Дальневосточной региональной конференции молодых ученых "Проблемы экологии и рационального природопользования Дальнего Востока" (1998 г., Владивосток); на рабочем совещании "Global change studies in the Far East" (1999 г., Владивосток); на 8-м ежегодном совещании PICES (1999 г., Владиьосток); на Международном Форуме по проблемам науки, техники и образования (1999 г., Москва, II место в конкурсе молодых ученых); на конференции молодых ученых национальных Гидрометслужб стран СНГ (1999 г., Москва, почетная грамота за участие в конференции). На научных семинарах лаборатории Промысловой океанографии ТИНРО-центра, отдела инженерной океанологии и экологического проектирования, отдела долгосрочных прогнозов погоды н климата ДВНИГМИ, кафедры метеорологии, климатологии и охраны атмосферы ДВГУ (1999 г., Владивосток), отдела долгосрочных прогнозов погоды Гидрометцентра России (1999 г., Москва), лаборатории климатических основ биопродуктивпости и лаборатории морской экологии Всероссийского научно исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии (1999 г., Москва).
Структура и объем работы. Диссертация общим объемом 164 с. состоит и: введения, пят глав, выводов и списка литературы. В основной части работа состой in 129 страниц текста, 50 рисунков, !8 табліш. Список литературы включает 15 наименование, в том числе 25 на иностранных языках.
