КРУПНОМАСШТАБНЫЕ МОДЫ АТМОСФЕРНОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ

На основе анализа корреляционной структуры полей геопотенциала поверхности 500 гПа (Н500), заданных в узлах регулярной сетки на северном полушарии, выделены 14 «центров действия», объединенных в пять основных систем дальних связей (так называемых телеконнекций), а именно:

1. EA - Восточно-атлантическое колебание (East Atlantic, центры E, F, G)

Центры действия для этого колебания имеют следующие координаты:

E (25° с.ш., 25° з.д.), F (55° с.ш., 20° з.д.), G (50° с.ш., 40° в.д.).

Здесь z – нормализованное значение H-500.

Восточно-Атлантический тип колебания (ЕА) охватывает три центра, расположенные в районах Канарских островов, Великобритании и Черного моря. В случае положительной фазы индекса степень меридиональности атмосферной циркуляции увеличивается с появлением в поле Н500 мощного гребня на востоке Северной Атлантики и сопряженной с ним ложбины, протянувшейся с акватории Баренцева моря на юг в направлении западной части Средиземного моря. Отрицательная фаза индекса, наоборот, характеризуется усилением зонального переноса в восточной части Северной Атлантики и над территорией Западной Европы. Центры действия атмосферы, связанные с данным колебанием, прослеживаются во все сезоны годы, незначительно меняя свое географическое положение.

Зимой и осенью при отрицательной фазе индекса EA (т.е. при усилении западно-восточного переноса) на большей части территории Европы отмечаются положительные аномалии температуры воздуха. При положительной фазе индекса EA, наоборот, преобладают отрицательные аномалии температуры воздуха. В отдельных регионах в период с ноября по февраль аномалии температуры превышают 2°С. Весной и летом характер распределения температурных аномалий сохраняется. Роль данной структуры атмосферной циркуляции в формирование температурного режима на континенте ослабевает (аномалии температуры воздуха не превышают 1°С). Связи с осадками в пространстве оказываются локализованными. В случае положительной фазы индекса в период с ноября по февраль отмечается дефицит осадков в районе Великобритании и избыточное увлажнение в районе Канарских островов. Весной и летом слабый сигнал сохраняется лишь в районе Великобритании.

2. WA - Западно-атлантическое колебание (West Atlantic, центры H, I)

Центры действия для этого колебания имеют следующие координаты:

H (55° с.ш., 55° з.д.), I (30° с.ш., 55° з.д.).

Здесь z – нормализованное значение H-500.

WA – колебание представляет ориентированный в меридиональном направлении диполь, расположенный на западе Северной Атлантики. Положительная фаза индекса WA сопровождается ослаблением струйного течения на западе Северной Атлантики, а также усилением азорского максимума и ослаблением исландского минимума. В случае отрицательной фазы индекса – картина обратная. Роль WA – колебания в формировании полей температуры и осадков на территории Северной Евразии - менее значительная, чем рассмотренных ранее режимов атмосферной циркуляции, и ограничивается, главным образом, сигналом (аналогичным EA – колебанию) в полях температуры на севере Европы в зимнее время.

3. EU - Евразийское колебание (Eurasian, центры L, M, N)

Центры действия для этого колебания имеют следующие координаты

L (55° с.ш., 20° в.д.), M (55° с.ш., 75° в.д.), N (40° с.ш., 145° в.д.).


Здесь z – нормализованное значение H-500.

EU – колебание представлено тремя основными центрами действия, расположенными на юге Скандинавии и севере Польши, в Сибири и в Японии. В случае положительной фазы индекса EU в зимнее время композитное поле Н-500 характеризуется хорошо выраженной ложбиной, ось которой проходит вблизи 20˚-30˚ в.д. (западнее своего климатического положения). Сибирский антициклон при этом усиливается, но не выходит за пределы территории, ограниченной Уралом. В случае отрицательно фазы индекса EU ложбина смещается на восток в район 60˚ - 70˚ з.д. и располагается восточнее своего обычного положения. Сибирский антициклон ослабевает и смещается на запад, захватывая часть территории Европы. В летнее время основные особенности сохраняются. Однако, области, в которых связи являются статистически значимыми, сокращаются по площади.

В поле температуры во все сезоны в случае положительной фазы индекса на севере Европы, а также на территории Японии и Китая отмечаются отрицательные аномалии температуры воздуха, в Западной Сибири и центральной Азии – положительные. Для отрицательной фазы индекса EU – картина обратная. Наиболее значительные аномалии температуры воздуха (до 4-5 градусов) характерны для зимнего сезона. Связи с осадками – менее четкие. Зимой и весной в случае положительной (отрицательной) фазы индекса EU, прослеживается тенденция к появлению очагов избыточного увлажнения (дефицита осадков) на территории Европы и в Японии и дефицита осадков (избыточного увлажнения) в Сибири. Летом и осенью влияние колебания EU на режим увлажнения на территории Северной Евразии усиливается, - зоны влияния расширяются по площади.

4. WP - Западно-тихоокеанское колебание (West Pacific, центры J, K)

Центры действия для этого колебания имеют следующие координаты:

J (60° с.ш., 155° в.д.), K (30° с.ш., 155° в.д.).


Здесь z – нормализованное значение H-500.

WP – колебание представляет ориентированный в меридиональном направлении диполь, расположенный на западе Тихого океана. В случае положительной (отрицательной) фазы индекса WP в полях температуры отмечаются положительные (отрицательные) аномалии на Чукотке, в Магаданской области и на Камчатке.

В полях осадков сигнал прослеживается лишь в летний период на юге Дальнего Востока. При этом в случае положительной (отрицательной) фазы индекса, которая сопровождается ослаблением (усилением) тихоокеанского максимума, в данном регионе отмечается избыточное увлажнение (дефицит осадков).

5. PNA - Тихоокеанское-северо-американское колебание (Pacific-North American, центры A, B, C, D)

Центры действия для этого колебания имеют следующие координаты:

A (20° с.ш., 160° з.д.), B (45° с.ш., 165° з.д.), C (55° с.ш., 115° з.д.), D (30° с.ш., 85° з.д.)

Здесь z – нормализованное значение H-500.

PNA – колебание характеризуется четырьмя основными центрами действия, расположенными в районе Гавайских островов, на севере Тихого океана, на территории Канады (провинция Альберто) и другой на крайнем юго-востоке США вблизи Мексиканского залива.

PNA – колебание является одним из важнейших факторов, определяющих температурный режим и поля осадков в Северной Америке. На территории Северной Евразии влияние данного колебания проявляется лишь в полях температуры на Чукотке зимой, в меньшей степени - весной. При этом, в случае положительной (отрицательной) фазы индекса отмечаются отрицательные (положительные) аномалии температуры воздуха.

6. NAO - Северо-атлантическое колебание

Индекс NAO, также как и индекс EA, представляет основные центры действия атмосферы, расположенные в регионе Северная Атлантика – Европа. Основные отличия связаны с тем, что EA- колебание, оказывается сдвинутым на юго-восток по отношению к ориентированному в меридиональном направлении диполю NAO. Композитные поля температуры для отрицательной (положительной) фазы NAO в общих чертах сходны с аналогичными полями для положительной (отрицательной) фазы EA - колебания. Однако, степень влияния NAO на температурный режим на территории Северной Америки и Гренландии - более значительная.

В летнее время со стороны EA - колебания в данном регионе сигнал вообще отсутствует. Композитные поля осадков в зимнее время для положительной (отрицательной) фазы индекса NAO хорошо согласуются с аналогичными полями для отрицательной (положительной) фазы индекса EA. В летнее время, также как и в случае индекса EA, увеличивается число локализованных географически разрозненных монопольных структур.

7. AOS - Арктическая осцилляция

Особое место занимает индекс Арктического колебания (AO), характеризующий, в отличие от предыдущих индексов не региональные, а глобальные особенности атмосферной циркуляции. В случае положительной (отрицательной) фазы индекса на большей части территории Европы, Сибири и Якутии, а также на юге Дальнего Востока в период с марта по ноябрь наблюдаются положительные (отрицательные) аномалии температуры воздуха. При этом, наиболее значительные аномалии (до 4 градусов) прослеживаются на севере Европы и в центральных районах Сибири. В полях осадков сигнал, связанный с изменениями AO, также прослеживается в период с ноября по март, но только над акваториями океанов. Данное обстоятельство, возможно, связано с тем, что связи между осадками и индексами циркуляции носят нелинейный характер и в композитных полях выражены не столь четко, как для температуры.

ПУБЛИКАЦИИ:

1.  Wallace J. M., Gutzler D.S. Teleconnections in the geopotential height field during the Northern Hemisphere winter. – Mon. Wea. Rev., 1981, vol. 109, pp. 784-812.

2. Киктев Д.Б., Круглова Е.Н., Куликова И.А. Крупномасштабные моды атмосферной изменчивости: Часть I. Статистический анализ и гидродинамическое моделирование. Метеорология и гидрология, 2014, в печати.

3.  Киктев Д.Б., Круглова Е.Н., Куликова И.А. Крупномасштабные моды атмосферной изменчивости: Часть II. Влияние на пространственное распределение температуры и осадков на территории Северной Евразии. Метеорология и гидрология, 2014, в печати.