Тема: Оценка влияния испарения в Северной Атлантике на перенос атмосферной влаги

Актуальность работы. Выявление генезиса межгодовой изменчивости и, особенно, построение моделей долгосрочного прогноза характеристик увлажнения и речного стока в условиях современных изменений климата представляет собой не только фундаментальную научную проблему, но также имеет важное экономическое значение. В работах [2, 3] речной сток
рассматривается как компонент глобальной климатической системы и важнейший индикатор интенсивности гидрологического цикла. Очевидно, что установление причинно-следственных связей увлажнения и речного стока с определяющими факторами следует осуществлять в рамках уравнений гидрологического цикла для системы океан-атмосфера-суша. Так, в работе [16] показано, что количество выпадающих в бассейне Волги осадков в холодный период года прямо пропорционально интенсивности адвективного переноса водяного пара, обусловленного процессами общей циркуляции атмосферы. Известно также, что испарение с акватории Северной Атлантики (СА) является единственным источником выпадения осадков на европейской территории России (ЕТР) в холодный период года и главным - в теплый период. Отсюда становится понятным, что испарение в СА через атмосферный перенос водяного пара оказывает определяющее влияние на изменчивость увлажнения ЕТР.
Объект исследования - многолетние колебания испарения из океана в атмосферу в Северной Атлантике и горизонтальный перенос водяного пара в атмосфере через меридиональную (5о в.д.) и зональную (70о с.ш.) границы Северной Атлантики.
Предмет исследования - внутригодовая и межгодовая изменчивость испарения и переноса атмосферной влаги.
Целью данной работы является детальное исследование влияния испарения из океана в атмосферу в Северной Атлантике на горизонтальный перенос водяного пара в атмосфере через меридиональную (5о в.д.) и зональную (70о с.ш.) границы СА. Исходя из поставленной цели, решались следующие задачи:
- выявление крупномасштабных закономерностей межгодовой изменчивости испарения в СА в условиях современных изменений климата;
- выявление закономерностей в межгодовых колебаниях интегрального переноса атмосферной влаги через зональную и меридиональную границы СА;
- построение статистических моделей горизонтального переноса водяного пара через меридиональный (5о в.д.) и зональный (70о с.ш.) разрезы с испарением в СА.
В результате выполненных расчетов научная новизна работы состоит в следующем:
- доказано, что наиболее разумные оценки компонент влагосодержания в системе океан-атмосфера и горизонтального переноса влаги могут быть получены по данным архива Reanalysis-2.
- к новым результатам можно отнести полученные закономерности межгодовых колебаний горизонтального переноса атмосферной влаги через зональную и меридиональную границы Северной Атлантики и статистические модели горизонтального переноса водяного пара через меридиональный (5о в.д.) и зональный (70о с.ш.) разрезы с испарением в Северной Атлантике.
Основные положения выносимые на защиту:
1. закономерности межгодовой изменчивости испарения в Северной Атлантике в условиях интенсивного глобального потепления климата;
2. закономерности межгодовых колебаний горизонтального переноса атмосферной влаги через зональную и меридиональную границы Северной Атлантики;
3. статистические модели горизонтального переноса водяного пара через меридиональный (5о в.д.) и зональный (70о с.ш.) разрезы с испарением в Северной Атлантике.
Практическая значимость результатов:
Материалы и обобщения, содержащиеся в диссертации, могут быть полезны для дальнейшего исследования вертикального влагопереноса с Северной Атлантики в Европейскую часть России.
Объем и структура диссертации
Во введении обосновывается актуальность выбранной темы диссертационного исследования, обсуждаются цели и задачи исследования, научная новизна, научная и практическая значимость диссертации, формулируются положения, выносимые на защиту. Кратко представлено содержание диссертации.
В главе 1 дается физико-географическое и гидрометеорологическое описание района Северной Атлантики, а так же описание крупномасштабной циркуляции атмосферы в Северной Атлантике и исследований, посвященных этой теме.
В главе 2 дается описание массивов гидрометеорологических данных, которые используются в диссертационном исследовании, представлено краткое описание методов расчета характеристик влажности.
...
Купить

До настоящего времени вертикальный влагообмен океана с атмосферой остается наиболее трудно определяемым звеном гидрологического цикла, поскольку оценки компонентов влагообмена многих архивов реанализа не отвечают элементарным физическим критериям точности. В частности, на современном этапе из рассмотренных шести архивов, четыре (OAFlux, HOAPS, GPCP и REMSS) не позволяют надежно определять испарение и осадки на акватории Северной Атлантики. Показано, что наиболее разумные оценки компонент влагообмена могут быть получены по данным архива Reanalysis-2. Этот архив использован нами для оценки межгодовой изменчивости испарения и осадков на акватории Северной Атлантики (30-70о с.ш.) за 1980-2014 гг. и расчета вертикально-интегрированных среднемесячных потоков влаги для меридионального разреза по 5о в.д. от 40о с.ш. до 70о с.ш. за период 1980-2014 гг. Горизонтальный перенос влаги через данный меридиональный разрез есть отражение результирующего влияния СА на процессы влагооборота атмосферы над Европой.
Для выявления закономерностей межгодовых колебаний зонального переноса влаги на разрезе использован метод главных компонент. Разложению были подвергнуты три матрицы полного потока водяного пара. Выделены три квазиоднородные зоны по характеру межгодовых колебаний переноса водяного пара для годовых значений потока влаги: северная (60-70о с.ш), центральная (50-57.5о с.ш.), южная (40-47.5о с.ш.). В акватории СА выявлены реперные районы влияния испарения на перенос атмосферной влаги. В результате расчетов моделей МЛР для трех ГК зонального переноса влаги с испарением выделено 16 реперных точек, дающих максимальный вклад в дисперсию ГК. По данным реперным точкам испарения выполнено восстановление поля годовых значений переноса влаги на разрезе 5о в.д. в 13 точках. Показано, что, исключая крайний юг (южнее 45о с.ш.) и крайний север (севернее 67.5о с.ш.), горизонтальный перенос влаги описывается с высокой точностью. Средний коэффициент детерминации по 13 точкам составляет R2=0.66.
Для выявления закономерностей межгодовых колебаний меридионального переноса влаги так же был использован метод главных компонент. Разложению были подвергнуты три матрицы полного потока водяного пара. Выделены две квазиоднородные зоны по характеру межгодовых колебаний переноса водяного пара для годовых значений потока влаги: западная (20 - 15о з.д.), центральная (12,5о з.д. - 5о в.д.) и восточная (7,5 - 20о в.д.).. В акватории СА выявлены реперные районы влияния
испарения на перенос атмосферной влаги. В результате расчетов моделей МЛР для трех ГК зонального переноса влаги с испарением выделено 12 реперных точек, которые, к сожалению, не имеют возможности качественного описания переноса потоков влаги в Северной Атлантике.

Купить