ГЛОБАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ В СИСТЕМЕ ОКЕАН-АТМОСФЕРА И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ПРИРОДНЫЕ АНОМАЛИИ АТЛАНТИКО - ЕВРОПЕЙСКОГО РЕГИОНА

Краткое содержание

обеспечивая там большее количество осадков, повышенные влажность и температуру. Отрицательная фаза САК сопровождается смещением этих ЦДА к юго-западу. В результате этого над Европой в соответствующих полях формируются аномалии противоположные по знаку аномалиям, сопровождающим положительную фазу САК. Справедливость приведенной схемы многократно подтверждена с использованием независимых массивов глобальных и региональных данных на примерах изменчивости повторяемости и глубины циклонов и антициклонов в Атлантико-Европейском регионе, гидрометеорологических полей, стоков рек и ряда других характеристик. Корреляционный и спектральный анализ индекса САК и различных пространственно-временных характеристик природной среды в анализируемом регионе показал, в частности, что САК наиболее выражено в зимне-весенний период и обуславливает от 15% (над южной оконечностью Европы) до 75% (над Северной Европой) дисперсии среднемесячной температуры и осадков и до 55% общей их внутримесячной дисперсии над западной частью Средиземноморского региона и Западной Европой. При положительных (отрицательных) аномалиях индекса САК это обеспечивает аномально большой сток в бассейнах рек северной (юго-восточной) Европы в период весеннего половодья. На десятилетнем масштабе этот сигнал обусловливает около 50% дисперсии ежемесячных стоков южных и до ~25% дисперсии стоков северных европейских рек.

В подразделе 2.4 проведены исследования глобальных и региональных проявлений ЭНЮК. Это следующий крупномасштабный межгодовой сигнал, участвующий в формировании природных аномалий Атлантико-Европейского региона. Он представляет собой изменчивость глобальной системы океан-атмосфера с максимальной амплитудой в Тихоокеанском регионе, особенно в его экваториальной зоне. Аномалии атмосферной циркуляции, связанной с термическими аномалиями в Тихом океане, играют важную роль в формировании природных аномалий в других регионах Земного шара. Исследования откликов в аномалиях характеристик природной среды и климата Атлантико-Европейского региона на события ЭНЮК проводились с использованием глобальных массивов COADS, NCEP/NCAR, ECMWF и различных данных региональных наблюдений, включая стоки рек Евразии. Спектральный и корреляционный анализ, использование метода композитов показали, что особенно выражены эти проявления в зимне-весенний период, когда тихоокеанские и атлантические аномалии максимальны. При этом зимой, во время начальной (зрелой) фазы ЭНЮК наблюдается усиление (ослабление) ЦДА в Северной Атлантике и статистически значимое увеличение (уменьшение) дисперсий ПАД и ПТВ в Атлантико-Европейском регионе за исключением отдельных частей Средиземного моря. Это свидетельствует о значимом региональном отклике на начало события ЭНЮК и сформировавшуюся положительную аномалию ТПО в Тихом океане. Анализ природных аномалий Атлантико-Европейского региона показал, что в годы ЭНЮК в конце зрелой фазы и в период начала его релаксации (январь-февраль“+1 года”) глобальные аномалии циркуляционного режима внеэкваториальной атмосферы приводит к ослаблению зональной циркуляции над Северной и Западной Европой и к усилению блокинговой активности в регионе. Вместе с тем отмечается тенденция к увеличению активности средиземноморских циклонов в зимний период в зрелую фазу ЭНЮК. Это сопровождается усилением аномальности различных характеристик природной среды в Черноморско-Средиземноморском регионе и в Восточной Европе во всем спектральном диапазоне от 2 до 30 суток. При этом зимой ЮК обуславливает, в частности, до 35% величины дисперсии среднемесячной ПТВ и осадков в Средиземноморском и Причерноморском регионе. Такие выводы были сделаны по результатам анализа всех наблюдавшихся событий, квалифицированных как ЭНЮК. Однако многие авторы отмечают некоторые различия в их поведении. Поэтому изученные закономерности не являются универсальными. Они наблюдаются приблизительно в 50–60% случаев, когда ЭНЮК развивается по типичному сценарию (начало события зимой – в начале весны Северного полушария) и характеризуется достаточно большими аномалиями ТПО. Композитный анализ ТПО в экваториальной зоне Тихого океана показал, что если же теплая фаза ЭНЮК начинается с запаздыванием на несколько месяцев, то характеристики положительной аномалии ТПО в экваториальной зоне Тихого океана отличаются от обычных как по величине аномалий ТПО, так и по продолжительности самих событий. Это приводит к различию их глобальных и региональных проявлений. Вместе с тем разделение ЭНЮК по типам позволяет уточнить эти особенности. Поэтому далее в подразделе 2.4  в зависимости от начала и времени существования аномалий ТПО в Тихом океане и в глобальных атмосферных полях методом композитов выделены следующие типы ЭНЮК: весенний и летне-осенний, и два подтипа летне-осенних событий (продолжительные и кратковременные). Анализ каждого типа аномальных условий в Тихом океане показал, что весенний тип ЭНЮК отличается большей амплитудой изменчивости характеристик системы океан-атмосфера, достигает зрелой фазы зимой Северного полушария, характер его развития бывает относительно монотонным. Напротив, летне-осенние события имеют сравнительно меньшую амплитуду и не всегда бывают четко выраженными, характер их поведения отличается и от весеннего, и между собой. В данном подразделе выполнено исследование особенностей формирования аномалий каждого выделенного типа и подтипа ЭНЮК. Показано, что анализируемые события проявляются в аномалиях характеристик природной среды и климата Европейского региона опосредованно через САК, усиливая или ослабляя этот сигнал. Важно подчеркнуть существенную особенность, присущую всем типам ЭНЮК и состоящую в том, что аномалии ТПО, соответствующие зрелой фазе развития этих событий, достигают максимума именно в холодный период. С точки зрения глобальности обращает на себя внимание тот факт, что типичные, весенние события, развивающиеся по классической схеме Бъеркнеса, в конце “0” года сопровождаются интенсификацией САК. Положительные аномалии ПАД концентрируются над центральной частью Северной Атлантики, а отрицательные – над всем Европейским регионом, захватывая северо-восточную часть Атлантического океана. Тот факт, что максимальные величины дисперсий атмосферного давления в предварительную фазу ЭНЮК приурочены к Атлантико-Европейскому региону, указывает на наличие там реального отклика на начало ЭНЮК. Этап развития ЭНЮК весеннего типа в большинстве случаев приходится на период с марта по сентябрь. Он сопровождается ослаблением активности в системе океан-атмосфера Северной Атлантики, ПАД в Исландском минимуме повышается, а в Азорском максимуме понижается. В результате, в соответствии со схемой САК для его отрицательной фазы, над северной и восточной частями Европы отмечаются положительные, а над центральной и южной ее территорией – отрицательные аномалии ПАД. В конце ”0” года (ноябрь-декабрь) САК обычно вновь усиливается, над Европой складываются типичные условия, соответствующие схеме влияния положительной фазы САК на формирование региональных аномалий. В январе “+1” года (завершение ЭНЮК весеннего типа) САК резко ослабевает. Картина над анализируемым регионом меняется на противоположную. Таким образом ЭНЮК весеннего типа, проявляясь в изменчивости интенсивности САК, оказывает влияние на формирование аномалий природной среды в Атлантико-Европейском регионе. В принципе, можно отметить, что для весеннего типа ЭНЮК в значительной степени справедливы выводы о проявлениях типичных событий, отмеченные выше. Региональные проявления для весеннего типа ЭНЮК статистически значимы на 95% уровне. Они отвечают за 15–25% межгодовой изменчивости внутримесячных флуктуаций гидрометеохарактеристик в отдельных частях Европейского региона и могут быть использованы для оценки региональных погодно-климатических тенденций.

Условия развития и существования двух выделенных летне-осенних подтипов ЭНЮК в тихоокеанских аномалиях, а также их региональные проявления отличаются не только от весеннего типа ЭНЮК, но и различаются между собой. К сожалению, из-за ограниченности данных статистически значимых аномалий на территории изучаемого региона для кратковременных летне-осенних ЭНЮК выделить не удалось. Можно лишь отметить, что эти события, так же как и весенние, обычно завершаются в конце “0” года. Величина тихоокеанских аномалий ТПО в 2-3 раза меньше, чем при ЭНЮК весеннего типа и за короткий период существования не успевает распространиться по значительной акватории. Соответственно, отклик в Атлантико-Европейском регионе менее выражен.

Перед началом длительных летне-осенних ЭНЮК, в мае-июне “0” года, отмечается интенсификация процессов в системе океан-атмосфера Северной Атлантики, затем ослабление на этапе развития, но в последние месяцы “0” года САК обычно резко усиливается. Однако ЭНЮК описываемого типа не заканчивается по аналогии с предыдущими. Положительные аномалии ТПО продолжают распространяться в экваториальной зоне Тихого океана и существуют еще около двух лет. Они сопровождаются резким ослаблением САК в конце лета - начале осени “+1” и “+2” года, а в конце “+2” года, на завершающем этапе ЭНЮК - максимумом индекса САК. Зрелая фаза продолжительных летне-осенних ЭНЮК сопровождается сильными устойчивыми морозами в крайней, северной части Европы и на севере Азии.

В современных публикациях отмечаются изменения характеристик ЭНЮК от десятилетия к десятилетию. Одним из возможных механизмов таких изменений является модуляция их ТДО. Тихоокеанская декадная осцилляция и ее проявления в Атлантико-Европейском регионе исследовались в подразделе 2.5. Региональные проявления десятилетних аномалий ТПО в Тихом океане обусловлены наличием атмосферного отклика соответствующего масштаба. Это проявляется в интенсификации  (ослаблении) циклогенеза и смещении траекторий циклонов к северо-востоку (юго-западу) Тихого океана в положительную (отрицательную) фазу ТДО. Положительная фаза ТДО сопровождается увеличением числа и интенсивности ЭНЮК, а отрицательная – их уменьшением. Методом композитов по данным NCEP/NCAR для второй половины ХХ века получено, что в зимне-весенний период положительную фазу ТДО характеризуют повышенные аномалии ПАД в Тропической и Субтропической Атлантике, над центральной и южной Европой и южной Азией. В это время отрицательная аномалия ПАД располагалась на севере Атлантики и Евразии. Таким образом, обнаружено, что положительная фаза ТДО сопровождается интенсификацией САК, а отрицательная – ослаблением этого сигнала, что в свою очередь, формирует природные аномалии десятилетнего масштаба в Атлантико-Европейском секторе.

В заключительной части второго раздела делается вывод о том, что наблюдаемая изменчивость глобальных и региональных гидрометеорологических полей не может быть объяснена изолированным влиянием отдельных сигналов системы океан-атмосфера. Она формируется в результате взаимодействия основных крупномасштабных сигналов, проанализированных в подразделах 2.3 и 2.4. Это взаимодействие подробно рассмотрено ниже, в заключительном, четвертом разделе работы. Однако прежде, в третьем разделе диссертации анализируется междесятилетняя изменчивость системы океан-атмосфера и ее проявления в природных аномалиях изучаемого региона. В начале этого раздела еще раз отмечается, что одной из глобальных проблем современности является наблюдаемое повышение температуры на Земле и его возможные последствия. Многочисленные исследования, включая результаты численного моделирования, показывают, что океаны могут оказывать существенное влияние на процессы глобального потепления и его региональные проявления за счет особенностей термохалинной циркуляции и изменчивости потоков тепла на границе океан-атмосфера. Последние обусловлены изменчивостью ТПО, ПТВ, влажности, скорости ветра, солнечной радиации и облачности. Таким образом, в океане и атмосфере формируется единая система естественных процессов с обратными и прямыми связями. Чтобы ответить на вопрос, является ли наблюдаемое потепление результатом антропогенных воздействий, либо это естественная изменчивость климатической системы, необходимо оценить относительный вклад каждой составляющей в наблюдаемую низкочастотную изменчивость параметров взаимодействия океана и атмосферы. Однако, имеющиеся в распоряжении современных климатологов массивы глобальных данных лишь за последние примерно 50 лет не позволяют получить статистически обоснованных выводов о характере изучаемых низкочастотных процессов. Чтобы хоть частично ответить на столь актуальный вопрос, в настоящей работе исследовалась междесятилетняя изменчивость системы океан-атмосфера на примере Северной Атлантики, которая и на этом масштабе в основном обусловливает соответствующие природно-климатические условия в Европе.

В подразделе 3.1 рассмотрена междесятилетняя изменчивость САК и ее влияние на природные аномалии Атлантико-Европейского региона. Изучение пространственной изменчивости положения ЦДА Северной Атлантики за период с 1890 по 1990 гг. показало, что с конца ХIХ по конец ХХ столетия САК интенсифицировалось, а расстояние между Азорским максимумом и Исландским минимумом сокращалось преимущественно в меридиональном направлении, особенно в период их углубления зимой, весной и летом. В результате, влияние САК на Европейский регион в этот период усилилось. Исследование пространственно-временной изменчивости характеристик Азорского максимума и Исландского минимума на междесятилетнем масштабе за 100 лет показало, что вариации расстояний по широте между ЦДА Северной Атлантики во все сезоны определяются в большей степени меридиональным смещением Азорского максимума.

         Анализ любого ряда длительных наблюдений для Атлантико-Европейского региона, в том числе и САК, обнаруживает наличие квазипериодических колебаний с периодом 65-70 лет. Кроме этого, в нескольких работах было установлено, что междесятилетняя мода глобальной ТПО – это главный глобальный сигнал, не связанный с ЭНЮК, т.е. фактически, это североатлантическая мода, амплитуда которой достигает максимума юго-восточнее Гренландии. В то же время, в некоторых публикациях последних лет показано, что существует значимая междесятилетняя изменчивость потоков тепла на границе океан-атмосфера, связанная с САК. На временных реализациях длиной около 30-35 лет эта изменчивость будет выглядеть как тренд второго порядка (параболический тренд), т.к. временной отрезок 30-35 лет составляет примерно половину периода осцилляции. Глобальное потепление, наблюдаемое на протяжении около 150 лет, на 30-35-летнем интервале может быть аппроксимировано линейным трендом. Таким образом, если в данных наблюдений, продолжительность которых около 30-35 лет, удастся выделить значимые линейные и параболические тренды, их можно интерпретировать, соответственно, как антропогенный сигнал и естественную междесятилетнюю изменчивость. При этом важно оценивать значимость трендов с учетом статистической структуры анализируемых рядов.

         Все методические аспекты выделения трендов с учетом случайных и систематических погрешностей, доверительных интервалов при оценке трендов и анализа статистической структуры остаточного сигнала подробно рассмотрены в подразделе 3.2. Типичная величина коэффициента авторегрессии в полях гидрометеорологических характеристик Северной Атлантики (после удаления тренда) изменяется в пределах 0.3-0.6. Анализ эффективного числа степеней свободы при оценке статистической значимости трендов с учетом автокоррелированности остаточного сигнала позволило сделать вывод об обоснованности исследования междесятилетних колебаний предложенным методом.

         Описанные подходы были использованы в подразделе 3.3 для исследования линейных и квадратичные трендов в полях различных характеристик системы океан-атмосфера Северной Атлантики на 90% уровне значимости. По данным Росгидрометцентра с 1957 по 1990 гг анализировались поля указанных трендов для ТПО, ПТВ, их разности (∆Т), абсолютной, насыщающей и дефицита влажности (∆E), модуля скорости ветра, явных (Н), скрытых (LE) и суммарных (H+LE) потоков тепла и оценивались фазовые сдвиги между этими характеристиками на междесятилетнем масштабе. Основной целью проведенного анализа являлось выявление механизма формирования междесятилетних колебаний в системе океан-атмосфера Северной Атлантики. Анализ полученных трендов показал следующее. Линейный тренд ТПО и ПТВ отрицателен в высоких широтах. Контрасты ∆Т и ∆E уменьшаются на большей части рассматриваемой акватории, указывая на активное влияние Северной Атлантики на тренды ПТВ за счет отрицательной обратной связи, поддерживаемой изменениями Н и LE. Значимые квадратичные тренды гидрометеопараметров и H+LE подтверждают наличие в Северной Атлантике естественной изменчивости с периодом около 65 лет. При этом квадратичный тренд потоков тепла обусловлен, главным образом, квадратичным трендом ∆E. Синфазность долгопериодных аномалий ТПО и ∆E на большей части Северной Атлантики указывает на решающую роль океанской изменчивости в поддержании междесятилетних колебаний в системе океан-атмосфера, формирующих в свою очередь соответствующие изменения характеристик природной среды Европейского региона. Наличие междесятилетней изменчивости в системе океан-атмосфера естественного происхождения затрудняет выделение антропогенно обусловленного климатического сигнала. Вместе с тем полученные выше оценки свидетельствуют о возможности разделения этих сигналов, по крайней мере, в рамках упрощенных представлений о механизме их взаимодействия на масштабах от междесятилетнего до столетнего.

В качестве основного результата третьего раздела диссертационной работы можно отметить подтверждение принципиальной роли океана в формировании низкочастотной изменчивости в системе океан-атмосфера Северной Атлантики. Причем, одним из важных механизмов этого влияния является воздействие океана на изменения характеристик влажности приводного слоя атмосферы и, соответственно, LE.

В начале четвертого раздела подчеркивается следующее. В основу диссертации положена концепция о том, что глобальная климатическая система рассматривается как саморегулирующаяся система с положительными и отрицательными обратными связями, характеризуемая несколькими основными временными масштабами. Поэтому, положив в основу результаты, полученные в предыдущих разделах диссертации, в заключительном, четвертом  разделе рассмотрено совместное влияние глобальных сигналов системы океан-атмосфера и его проявление в особенностях природных аномалий Атлантико-Евразийского региона. Изучение взаимодействия глобальных сигналов строилось на использовании аппарата эмпирических ортогональных функций (ЭОФ), применении частотной фильтрации, линейной корреляции и метода композитов. Для анализа привлекались массивы COADS, NCEP, данные региональных наблюдений различных характеристик природной среды и климата, включая данные гидрометцентров России и Украины, данные гляциологических и медико-климатических исследований.

В подразделе 4.1 рассмотрен механизм совместного влияния САК, ЮК и ТДО на соответствующих временных масштабах на изменчивость гидрометеорологических условий Евроазиатского региона. Показано, что САК-ЭНЮК-ТДО – комплексная интерактивная система, что проявляется в основных модах ЭОФ в евразийских полях ПТВ, осадков и ПАД. Эта система характеризуется различием условий и управляющих механизмов для межгодового-десятилетнего и междесятилетнего масштабов. При этом квазидвухлетняя изменчивость обусловлена внутренними процессами, протекающими в этой системе, тогда как десяти и двадцатилетняя моды - собственными колебаниями Атлантического и Тихого океанов, соответственно. Междесятилетние процессы в климатической системе с типичным периодом 65-70 лет вызываются медленными изменениями глобальной термохалинной циркуляции за счет изменений скорости обновления глубинных североатлантических вод в зоне их формирования. В частности, эта изменчивость проявляется в изменении положения североатлантических ЦДА и связанных с ним изменениях гидрометеоусловий в Евроазиатском регионе и Тихом океане. В свою очередь САК с помощью атмосферных дальних связей оказывает воздействие на Азиатский муссон, формируя аномальные термические условия в Евразии в весенний период. Таким образом, междесятилетние изменения САК, обусловленные термохалинной циркуляцией, могут оказывать влияние на события ЭНЮК как за счет изменения основного состояния экваториального термоклина, так и за счет изменения Азиатско-тихоокеанских контрастов и последующего взаимодействия ЭНЮК с Азиатским муссоном.

В последующих трех подразделах диссертации показано, что совместное влияние изученных глобальных сигналов системы океан-атмосфера проявляется в изменчивости аномалий различных характеристик природной среды и имеет важное прикладное значение.

В подразделе 4.2 это рассмотрено на примере изменчивости стоков европейских рек. Совместное воздействие сигналов САК и ЮК на межгодовом масштабе обеспечивает до 70% общей изменчивости стоков анализируемых рек. Наиболее вероятной причиной естественных десятилетних колебаний климатических характеристик в Европейском регионе является изменчивость САК десятилетнего масштаба, поддерживаемая крупномасштабными аномалиями ТДО. Совместное влияние САК и ТДО обеспечивает более 70% общей дисперсии этих стоков для весны. Это многообещающий результат с точки зрения возможности получения оценки изменчивости водности рек на указанных масштабах. Но наиболее важной задачей с точки зрения предотвращения ущербов, является оценка вероятности наступления экстремальных наводнений. Поэтому в продолжение исследования изменчивости стоков рек в этом же подразделе проанализированы условия наступления катастрофических наводнений. Обнаружено, что катастрофические весенние паводки на Европейских реках являются результатом совместного влияния крупномасштабных сигналов системы океан-атмосфера. Они связаны с совпадением определенных фаз САК, ЭНЮК и ТДО, формирующих аномальные гидрометеорологические условия над площадями водосборов в зимне-весенний период. Экстремальные весенние наводнения на европейских реках происходят обычно в положительную фазу ТДО, сопровождаются событием ЭНЮК и экстремальной положительной (отрицательной) величиной индекса САК для северных рек Европы (рек Черноморского бассейна). При этом над площадями водосборов этих рек в течение предшествующей зимы, сопровождаемой соответственно положительной (отрицательной) фазой САК межгодового и десятилетнего масштаба, формируются циклональные условия, обеспечивающие значительное снегонакопление. Судя по описанным тенденциям, на протяжении следующего десятилетия будет наблюдаться отрицательная фаза ТДО. Это должно сопровождаться пониженным количеством циклонов над северной частью Европы, и их увеличением над центральными и южными ее регионами. Это обусловит повышение водности южных рек. В то же время, отрицательная фаза ТДО обычно не сопровождается экстремальными наводнениями для рек Черноморского бассейна и севера Европы. Такие условия благоприятны для большинства сфер человеческой деятельности, в том числе и рационального использования рекреационного потенциала Украины.

Исследования, выполненные в подразделе 4.3 диссертационной работы, носят прикладной характер. Они направлены на практическое применение полученных результатов для формирования обоснованных выводов и рекомендаций по перспективному планированию курортно-рекреационной деятельности в южных областях Украины. Перспективы использования природного потенциала приморских курортных местностей Украины (Крым, Северное Причерноморье и побережье Азовского моря), возможность их рекреационного и лечебного применения определяется, прежде всего, особенностями изменчивости медико-климатических условий. Для развития указанных курортов с точки зрения конкурентоспособности важны сведения о рекреационной ценности приморских курортов Европы и прилежащих к ней регионов Азии и Африки, поскольку на них ориентирован тот же контингент отдыхающих, что и на крымские курорты. Это объяснило целесообразность совместно с коллективом специалистов медицинского направления провести трудоемкую работу, в результате которой на основе комплексного анализа медико-климатических данных, собранных из различных архивных источников, а также данных массивов COADS и NCEP/NCAR, дана сравнительная характеристика рекреационной ценности всех курортов -потенциальных конкурентов из указанных выше регионов по каждому месяцу. Изучаемые курорты были классифицированы по принципу рекреационной ценности (9 рейтинговых групп), среди которых приморские курорты Украины занимают третье (ЮБК) и пятое место (побережье Черного и Азовского морей). Подготовлены рекомендации по выбору курорта с учетом состояния здоровья рекреантов.

Аномалии медико-климатических характеристик анализируемых приморских курортных местностей, так же как и аномалии других характеристик природной среды, обусловлены совместным влиянием межгодовых и десятилетних сигналов системы океан-атмосфера – САК, ЮК и ТДО. При этом, совместный вклад межгодовой изменчивости САК и ЮК и десятилетних колебаний ТДО и САК в общую дисперсию температуры воздуха, воды и атмосферного давления в зимний период достигает 70 %, а в летний 40 – 45 %. В ходе дальнейшего анализа показано, что совместное действие глобальных сигналов определяет наступление экстремальных медико-климатических условий в курортных регионах. При этом частота и интенсивность наступления климатических экстремумов на курортах Средиземного и Черного морей имеют противоположную тенденцию на десятилетнем масштабе и определяются, в частности, воздействием ТДО. Выявленные климатические тенденции делают крымские курорты более конкурентоспособными в течение следующего десятилетия.

Горные ледники признаны важным индикатором климатических изменений на глобальном и региональном масштабах. Их изменчивость обусловливает, в свою очередь, низкочастотную изменчивость многих характеристик природной среды и, в частности, стоков рек. Однако до сих пор выполнялись лишь единичные работы по анализу изменчивости гляциологических характеристик ледников в связи с колебаниями в системе океан-атмосфера. В подразделе 4.4 диссертации показано приложение результатов исследования глобальных сигналов системы океан-атмосфера к анализу изменчивости гляциологических характеристик европейских ледников. Среднемесячные данные массивов NCEP/NCAR по ПТВ и осадкам в Европейском регионе, COADS по ТПО и ПАД в Северной Атлантике, индексы САК и ЮК были привлечены для исследования  особенностей изменчивости среднегодовых гляциологических характеристик – колебаний годового баланса, характеризуемого отношением суммарной аккумуляции к абляции (Bn/Ba) отдельных ледников Скандинавии и Альп. Были выбраны данные ледников: Careser (Италия), Hintereis (Австрия), Kesselwand (Австрия), Silvretta (Швейцария), Gries (Швейцария), Aalfotbreen (Норвегия), Storbreen, (Норвегия). Показано, что совместное влияние САК, ЮК и ТДО, формирующее изменчивость глобальных и региональных гидрометеорологических условий, обусловливает изменчивость характеристик высокогорных ледников. Совместный вклад САК и ЮК в общую изменчивость режима европейских ледников на межгодовом-десятилетнем масштабе в зимне-весенний период достигает 70%. При этом знаки корреляции для ледников, расположенных на севере (Скандинавия) и юге Европы (юг Альп), противоположны, что укладывается в рамки предложенной нами схемы влияния САК на аномалии характеристик природной среды на межгодовом-десятилетнем масштабе. Масса ледников Альп за последние 25 лет заметно уменьшалась, а ледники Скандинавии нарастали в результате благоприятствующих этому зимних условий. Эти условия проявлялись в температуре воздуха и количестве зимних осадков, приносимых из Атлантики на фоне интенсификации зональной циркуляции в указанный период. Условия таяния альпийских ледников и нарастания массы скандинавских ледников приурочены к положительной фазе ТДО, т.к. положительная аномалия ТДО интенсифицирует глобальные сигналы системы океан-атмосфера (САК и ЮК), а отрицательная аномалия ослабляет их.

В заключении диссертации приведены основные выводы, полученные в работе.

ВЫВОДЫ

1.            В диссертационной работе изучены глобальные процессы в системе океан - атмосфера и показано, что природные аномалии Атлантико-Европейского региона формируются в результате совместного влияния основных сигналов системы океан-атмосфера - САК, ЭНЮК и ТДО. Эти сигналы обусловливают в среднем около 70% региональных аномалий природной среды и климата (гидрометеорологических элементов, водности рек, баланса массы горных ледников, медико-климатических характеристик) межгодового - десятилетнего масштаба. САК-ЭНЮК-ТДО – комплексная интерактивная система, характеризующаяся различием условий в системе океан-атмосфера и управляющих механизмов для межгодового-десятилетнего и междесятилетнего масштабов.

2.            Показано, что влияние САК на формирование природных аномалий Атлантико-Европейского региона максимально выражено в зимне-весенний период. САК обусловливает в этот период более 70% дисперсии среднемесячной температуры и осадков над Северной Европой и 55% общей их внутримесячной дисперсии над западной частью Средиземноморского региона и Западной Европой. Это влияние на межгодовом-десятилетнем масштабе реализуется следующим образом. Положительная фаза САК сопровождается смещением ЦДА Северной Атлантики к северу - северо-востоку, в результате чего траектории атлантических циклонов проходят, преимущественно, над Северной Европой, обеспечивая там большее количество осадков, повышенные влажность и температуру, тогда над южной частью Европы преобладают антициклонические условия. Отрицательная фаза САК характеризуется соответствующими аномалиями противоположного знака. С конца ХIХ по конец ХХ столетия САК интенсифицировалось, а расстояния между ЦДА Северной Атлантики сокращалось.

3.            Установлено, что ЭНЮК оказывает влияние на Европейский регион опосредованно через САК, усиливая или ослабляя этот сигнал. Начальная (зрелая) фаза ЭНЮК характеризуется усилением (ослаблением) ЦДА в Северной Атлантике, что сопровождается увеличением (уменьшением) дисперсий ПАД, ПТВ и других характеристик природной среды на большей части Атлантико-Европейского региона.

4.            Обнаружено, что в зависимости от начала и продолжительности существования аномалий ТПО в Тихом океане в глобальной системе океан-атмосфера выделяется два типа ЭНЮК: весенний (с более мощной и крупномасштабной тихоокеанской температурной аномалией) и летне-осенний (с меньшей по величине и занимаемому пространству аномалией ТПО), и два подтипа летне-осенних событий: продолжительные и кратковременные. Все они сопровождаются значимым усилением САК перед началом событий, его ослаблением на этапе развития и усилением в конце “0” года ЭНЮК. Региональные проявления для весеннего типа ЭНЮК статистически значимы на 95%. Летне-осенние длительные события не завершаются по типичному сценарию. Они продолжают существовать и сопровождаются резким ослаблением САК летом – в начале осени “+1” и “+2” года, а в конце “+2” года, на завершающем этапе ЭНЮК - максимумом индекса САК. Изменчивость САК, в свою очередь, формирует природные аномалии Атлантико-Европейского региона в соответствии с полученной схемой. Для летне-осенних кратковременных ЭНЮК из-за ограниченности данных  статистически значимых аномалий в Атлантико-Европейском регионе выделить не удалось.

5.                  Показано, что одним из механизмов изменения характеристик ЭНЮК от десятилетия к десятилетию является модуляция их ТДО. Положительная фаза ТДО сопровождается увеличением числа и интенсивности ЭНЮК, а также усилением САК. Отрицательная фаза ТДО характеризуется противоположными условиями.

6.            Выявлено, что естественная изменчивость с периодом около 65-70 лет, наличие которой установлено в различных полях системы океан-атмосфера Северной Атлантики, формирует междесятилетние природные аномалии Европейского региона. Эта изменчивость в потоках тепла на границе океан-атмосфера обусловлена, главным образом, изменчивостью характеристик влажности. Синфазность долгопериодных аномалий ТПО и дефицита влажности на большей части Северной Атлантики указывает на решающую роль океанской изменчивости в поддержании междесятилетних колебаний в системе океан-атмосфера.

7.            Установлено, что весенние катастрофические наводнения на европейских реках обычно наступают в положительную фазу ТДО в годы ЭНЮК при экстремальных величинах индекса САК.

8.             Показано, что изменчивость медико-климатических характеристик приморских курортов Черного и Средиземного морей обусловлена совместным воздействие крупномасштабных процессов в системе океан-атмосфера. Учет особенностей рекреационных условий на этих курортах в определенные фазы САК, ЭНЮК и ТДО позволяет не только рекомендовать тип курорта в зависимости от заболевания и состояния здоровья рекреантов, но и осуществлять планирование рационального использования курортов.