Динамика нелинейных взаимодействий в глобальной климатической системе

Краткое описание

Одесский государственный экологический университет

На правах рукописи

Хохлов Валерий Николаевич

УДК 551.513:551.583

Динамика нелинейных взаимодействий
в глобальной климатической системе

11.00.09 метеорология, климатология, агрометеорология

Диссертация на соискание ученой степени
доктора географических наук

Научный консультант
Глушков Александр Васильевич
доктор физико-математических наук,
профессор

Одесса 2004

Посвящается
профессору,
доктору географических наук,
Кивганову Анатолию Федоровичу,
который был инициатором и
консультантом исследований на начальных этапах работы.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
РАЗДЕЛ 1. ГЛОБАЛЬНАЯ КЛИМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА И
ОБУСЛОВЛИВАЮЩИЕ ЕЕ ФАКТОРЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.1. Радиационный баланс земной климатической системы . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.2. Энергетика атмосферы как диагностическое средство состояния
климатической системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.3. Изменение климата под влиянием повышенной концентрации
парниковых газов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
1.4. Глобальные структуры телеконнекции и изменения климата . . . . . . . . . . 35
1.4.1. Арктическое колебание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
1.4.2. Эль Ниньо Южное колебание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
1.4.3. Антарктическое колебание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
1.4.4. Вынужденное изменение климата и структуры телеконнекции . . . . . . 41
1.5. Влияние параметров земной орбиты на климат . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
1.6. Выводы к разделу 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
РАЗДЕЛ 2. БАЛАНС ЭНЕРГИИ В АТМОСФЕРЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
2.1. Уравнение баланса энергии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
2.2. Цикл энергии на основе Эйлеровой средней . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2.3. Цикл энергии на основе трансформированной Эйлеровой средней . . . . . . 55
2.4. Потоки влаги и скрытой энергии в атмосфере . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
2.4.1. Осадки и испарение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
2.4.2. Меридиональный перенос влаги в атмосфере . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
2.5. Учет тепла конденсации в цикле энергии на основе трансформированной
Эйлеровой средней . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
2.6. Параметризация диффузии и неадиабатического нагрева . . . . . . . . . . . . . . 70
2.7. Выводы к разделу 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
РАЗДЕЛ 3. ЧИСЛЕННЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО ОЦЕНКЕ СОСТАВЛЯЮ-
ЩИХ ЦИКЛА ЭНЕРГИИ И УГЛОВОГО МОМЕНТА В АТМОСФЕРЕ . . . . . 77
3.1. Глобальный баланс энергии, рассчитанный по разным схемам . . . . . . . . 78
3.2. Запасы энергии в атмосфере Северного полушария . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
3.3. Влияние Североатлантического колебания на межгодовые изменения
атмосферной энергии над Северным полушарием . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
3.4. Ячейка Хэдли и энергетика умеренных и тропических широт . . . . . . . . . 94
3.5. Вейвлет-анализ многолетних колебаний запасов вихревой кинетической
энергии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
3.5.1. Стационарное вейвлет-преобразование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
3.5.2. Взаимосвязь между Североатлантическим колебанием и вихревой
кинетической энергией . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
3.6. Баланс углового момента в системе Земляатмосфера . . . . . . . . . . . . . . 110
3.7. Выводы к разделу 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
РАЗДЕЛ 4. ГЛОБАЛЬНЫЙ ЦИКЛ УГЛЕРОДА В СИСТЕМЕ
«ОКЕАН-АТМОСФЕРА» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
4.1. Влияние атмосферной циркуляции на региональную концентрацию
парниковых газов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
4.2. Фитопланктон как фактор, влияющий на поглощение углекислого газа
океаном . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
4.3. Динамико-стохастическая модель глобального цикла углерода . . . . . . . 136
4.4. Численные эксперименты с моделью глобального цикла углерода . . . . 141
4.4.1. Роль биоты в глобальном цикле углерода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
4.4.2. Период адаптации системы «океан-атмосфера» на антропогенное
воздействие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
4.5. Выводы к разделу 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
РАЗДЕЛ 5. НЕЛИНЕЙНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВНУТРИ
КЛИМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
5.1. Североатлантическое колебание и осадки над Украиной . . . . . . . . . . . . . 150
5.2. Антарктическое колебание и концентрация озона в Южном полушарии 152
5.2.1. Периодичность фаз Антарктического колебания . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
5.2.2. Влияние Антарктического колебания на интегральное содержание
озона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
5.3. Методы нелинейного анализа временных рядов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
5.3.1. Корреляционный интеграл: алгоритм Грассбергера-Прокаччиа . . . . . 160
5.3.2. Взаимная информация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
5.3.3. Причинность Грангера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
5.4. Нелинейная взаимосвязь между структурами телеконнекции . . . . . . . . 164
5.4.1. Взаимная информация и причинность Грангера для несглаженных
временных рядов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
5.4.2. Взаимная информация и причинность Грангера для детализированных
компонентов вейвлет-разложения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
5.5. Выводы к разделу 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
РАЗДЕЛ 6. ЭНЕРГОБАЛАНСОВАЯ МОДЕЛЬ КЛИМАТА. ТЕОРИЯ
РИТМОВ ЛЕДНИКОВЫХ ПЕРИОДОВ МИЛАНКОВИЧА . . . . . . . . . . . . . . 179
6.1. Простая энергобалансовая модель глобального климата . . . . . . . . . . . . . 179
6.2. Катастрофа сборки как решение энергобалансовой модели климата . . . 187
6.3. Принцип Тома и длиннопериодные колебания температуры
в энергобалансовой модели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
6.4. Гипотеза Миланковича вейвлет-анализ данных о палеотемпературе . 196
6.4.1. Параметры орбиты Земли и их влияние на климат . . . . . . . . . . . . . . . . 197
6.4.2. Современные представления о гипотезе Миланковича . . . . . . . . . . . . . 199
6.4.3. Вейвлет-анализ палеотемпературы по данным станции Восток . . . . . 202
6.4.4. Вейвлет-анализ изотопного отношения кислорода по данным
глубоководных отложений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
6.5. Выводы к разделу 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
ВЫВОДЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
ПРИЛОЖЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
Приложение А. Данные реанализа NCEP/NCAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы обусловлена необходимостью модернизации методов прогнозирования и диагностики процессов, протекающих в земной климатической системе, а также количественной оценки процессов взаимодействия, обуславливающих наблюдаемые изменения климата в глобальном и региональном масштабах.
Научные исследования глобального и региональных климатов проводились на протяжении всего прошлого века, но лишь в конце 1980-х годов, после того, как человечество столкнулось с проблемой глобального потепления, эти исследования перешли из теоретической области в практическую, основным применением которой стала оценка наблюдаемого и прогноз будущего изменения климата. Хотя в настоящее время моделирование климата с помощью суперЭВМ осуществляется во многих мировых научных центрах, ответ на вопрос, что произойдет в ближайшие десятилетия в климатической системе и каковы будут последствия этого, с достаточной точностью не дан. Подтверждением может служить текст Обобщенного доклада межправительственной группы экспертов по изменению климата (2001 г.), в котором в изобилии встречаются выражения «возможно», «по видимому» и т.п. Именно поэтому в научных кругах не существует термина «прогноз климата», вместо которого используется понятие «сценарий развития климата».
В настоящее время моделирование климатической системы осуществляется по двум основным направлениям.
Первое направление базируется на интегрировании системы дифференциальных уравнений, учитывающих все возможные взаимодействия внутри климатической системы. Однако наличие ошибок (за счет приближенных расчетов) в параметризации этих взаимодействий и неучет (может быть и несущественных) отдельных обратных связей приводит к тому, что сценарии, рассчитанные с помощью разных моделей, показывают значительные различия в прогнозируемых изменениях климата.
Второе направление рассматривает колебания климата как динамическую систему, которая (в современной теории хаоса) развивается на комплексно-структурных предельных множествах, представленных в ее фазовом пространстве. Преимуществом такого подхода является то, что из всего множества факторов, оказывающих влияние на динамику климатической системы, можно выбрать несколько основных и, изучив их поведение, построить модель.
Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что любые научные сведения, позволяющие улучшить понимание процессов, обусловливающих динамику климатической системы, являются ценными независимо от того, представляют ли они практический, или теоретический аспекты проблемы.
Связь работы с научными программами, планами, темами.
Полученные автором результаты вошли составной частью в следующие научно-исследовательские работы Одесского государственного экологического университета:
«Использование спутниковой информации и средств дистанционного зондирования с целью гидрометеорологического и экологического обеспечения народного хозяйства», № ГР 0196U013470, Инв. № 0200U001487. 1999 г.;
«Теоретичне дослідження геофізичного граничного шару для обґрунтування екологічного моніторингу природних середовищ», № ГР 0100U000913, Инв. № 0202U006757. 2001 г.;
«Вибір оптимальної моделі та її адаптація до фізико-географічних і метеорологічних умов України на базі моделюючих систем ALADIN і MM5», № ГР 0102U001596, Инв. № 0202U006758. 2001 г.;
«Дослідження аномальних атмосферних процесів в Україні», № ГР 0199U001139, Инв. № 0204U000241. 2003 г.
Цель и задачи исследования.
Целью исследования является разработка научно-методических основ диагноза и прогноза процессов, происходящих в климатической системе Земли. Основные задачи научного исследования:
сформулировать и обосновать принципы нелинейного моделирования процессов в климатической системе;
установить пространственно-временные закономерности распределения энергетических характеристик атмосферы, глобальных структур телеконнекции и факторов, которые они обусловливают;
усовершенствовать схему цикла энергии в атмосфере с учетом скрытого тепла конденсации;
разработать методику применения вейвлет-разложения для использования в диагнозе взаимодействий внутри климатической системы;
усовершенствовать модель глобального цикла двуокиси углерода в системе «океан-атмосфера» с учетом влияния океанической биоты;
установить закономерности нелинейного взаимодействия между глобальными структурами телеконнекции в условиях изменяющегося климата;
разработать энергобалансовую модель климата, учитывающую циклы ледниковых периодов.
Объект исследования глобальная климатическая система.
Предмет исследования характеристика взаимодействий внутри глобальной климатической системы, обусловливающие ее динамику.
Методы исследования направлены на реализацию комплексного подхода в решении поставленной проблемы. Первая группа методов предусматривает анализ и обобщение исходной информации и включает в себя методы расчета необходимых гидрометеорологических величин на основе данных объективного анализа, статистического анализа полей гидрометеорологических величин, совместного анализа полученных результатов. Во вторую группу вошли балансовые методы (атмосферной энергии, влаги, углового момента), предусматривающие расчеты бюджетов различных видов энергий по разным схемам. Третью группу образуют методы математического моделирования процессов в глобальной климатической системе, среди которых основное место занимает нелинейное моделирование.
Научная новизна полученных результатов состоит в теоретическом обосновании важной проблемы диагностики состояния климата с использованием комплексного подхода, учитывающего цепь взаимодействий в климатической системе, практическом решении проблемы учета тепла конденсации в цикле атмосферной энергии и воздействия океанической биоты в глобальном цикле двуокиси углерода. Автором впервые:
усовершенствована схема цикла атмосферной энергии на основе трансформированной Эйлеровой средней, учитывающая скрытое тепло конденсации;
предложена методика параметризации членов источников/стоков в уравнениях баланса атмосферной энергии;
рассчитаны и физически объяснены составляющие бюджета различных видов энергии по основным схемам и их модификациям на основе современных, наиболее точных данных объективного анализа;
показано влияние крупномасштабных атмосферных процессов, таких как ячейки Хэдли и Североатлантическое колебание на содержание энергии в атмосфере;
теоретически обоснован и реализован подход к определению временной динамики энергетических характеристик атмосферы, основанный на вейвлет-разложе­нии;
на основе данных объективного анализа выполнена оценка составляющих баланса углового момента в атмосфере с учетом Кориолисова превращения;
уточнено влияние океанической биоты на вариации глобального цикла углерода в системе «океан-атмосфера»;
показаны характеристики низкочастотных колебаний глобальных структур телеконнекции, полученные на основе вейвлет-разложения;
установлены закономерности между низкочастотными колебаниями Антарктического колебания и содержанием озона в умеренных и тропических широтах Южного полушария;
теоретически обоснован и реализован подход по выяснению нелинейной взаимосвязи между глобальными структурами телеконнекции: Арктическим, Южным и Антарктическим колебаниями;
теоретически обоснована и реализована энергобалансовая модель глобального климата, основанная на положениях теории катастроф;
с помощью вейвлет-разложения показана связь между колебаниями температуры и орбитальных параметров, соответствующие ледниковым циклам.
Теоретическое и практическое значение полученных результатов.
Теоретическое значение усовершенствованной схемы цикла энергии состоит в обосновании возможности применения обобщенного уравнения Элиассена-Пальма, учитывающего скрытое тепло конденсации, к расчетам составляющих бюджета энергии в атмосфере. Практическое значение усовершенстованной схемы заключается в возможности более точной и физически обоснованной оценки составляющих бюджета энергии.
Теоретическое значение результатов расчетов баланса атмосферной энергии по различным схемам состоит в физической интерпретации достоинств и недостатков каждой из схем, начиная формулировкой Лоренца (1955 г) и заканчивая схемой Ивасаки (2001 г). В частности установлено, что наиболее физически адекватно воспроизводят глобальный цикл энергии в атмосфере схема на основе трансформированной Эйлеровой средней с учетом скрытого тепла конденсации и схема в изобаро-изэнтропической системе координат. Практическое значение этих результатов заключается в обосновании выбора методики для расчетов энергетического бюджета.
Установленные взаимосвязи между величиной запасов атмосферной энергии и крупномасштабными атмосферными процессами открывают новые возможности по использованию энергетики атмосферы в качестве диагностического средства изменений климата.
Практическое значение усовершенствованной модели глобального цикла двуокиси углерода состоит в простоте методики, позволяющей определить время адаптации климатической системы на антропогенное воздействие.
Теоретическое значение разработанных методик применения вейвлет-разложения, совместной информации и причинности Грангера определяется возможностью выявления нелинейных взаимодействий и обратных связей между крупномасштабными атмосферными структурами. Практическое значение этих методик заключается в их возможном применении для анализа динамики различных гидродинамических характеристик.
Теоретическое значение разработанной энергобалансовой модели заключается в обосновании возможности применения энтропийного подхода при моделировании сверхдолгосрочных колебаний климата.
Разработанные методики и модели могут быть использованы при оценке состояния климатической системы и прогнозе ее развития, как в глобальном, так и региональном масштабе.
Личный вклад соискателя.
На основе обобщения и анализа результатов исследований автором выполнено теоретическое обоснование и реализация методик и моделей, объясняющих некоторые характерные черты наблюдаемых колебаний внутри глобальной климатической системы.
Автором самостоятельно разработаны программы, методология и методики расчетов, результаты которых положены в основу диссертации. Автор принимал непосредственное участие в выполнении научных исследований и выполнял отдельные разделы НИР, указанные в соответствующих научно-технических отчетах.
Автор выражает признательность за многолетнее плодотворное сотрудничество и консультации со стороны заведующего кафедрой высшей и прикладной математики А.В. Глушкова. В работах, выполненных в соавторстве с ним, вопросы, касающиеся теоретического обоснования и реализации моделей, а также полученные результаты и их анализ выполнены автором самостоятельно.
В совместной работе с А.Ф. Кивгановым автором выполнено обобщение формулировок относительно энергетического цикла и использования изобарической системы координат. В совместных работах с В.Д. Русовым, В.М. Ващенко, О.Т. Михалусь автором разработаны теоретические положения по выбору входных параметров моделей. В совместных работах с Н.С. Лободой автором разработано теоретическое обоснование использования метеорологических параметров в моделях гидрологического стока.

Апробация результатов диссертации.
Основные положения и результаты исследований докладывались или были представлены в виде тезисов на следующих международных конференциях и симпозиумах: Applied non-linear dynamics: From semiconductors to information technology” (Thessaloniki, Greece, 2001), Climate Conference” (Utrecht, The Netherlands, 2001), Comparing design in nature with science and engineering” (Udine, Italy, 2002), 25th Conference on Hurricanes and Tropical Meteorology (San Diego, USA, 2002), XXVII General Assembly of European Geophysical Society (Nice, France, 2002), 12th Conference on the Applications of Air Pollution Meteorology (Norfolk, USA, 2002), International Conference on Quantitative Precipitation Forecasting (Reading, UK, 2002), Международной Конференции «Гідрометеорологія і охорона навколишнього середовища» (Одесса, Украина, 2002), 2nd GLOBEC Open Science Meeting (Qingdao, China, 2002), Symposium on Observing and Understanding the Variability of Water in Weather and Climate (Long Beach, USA, 2003), 12th Conference on Satellite Meteorology and Oceanography (Long Beach, USA, 2003), First International Conference on Hydrology and Water Resources in Asia Pacific Region (Kyoto, Japan, 2003), Всемирная Конференция по Изменению Климата (Москва, Россия, 2003), International Symposium on Climate Change (Beijing, China, 2003), 7th Conference on Polar Meteorology and Oceanography (Hyannis, USA, 2003), International Conference Fractals in hydrosciences” (Ascona, Switzerland, 2003), The World Geodetic and Geophysical Community IUGG Meeting (Sapporo, Japan, 2003), International Conference on Earth System Modelling (Hamburg, Germany, 2003), 1st General Assembly of European Geophysical Union (Nice, France, 2004), The Third International Conference on Nonlinear Science (Singapore, 2004).
Публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены в 53 научных публикациях, из них 1 монография, 29 научных статей в изданиях, которые входят или могут быть отнесены к соответствующему перечню ВАК Украины, 20 тезисах.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести разделов, выводов, списка использованных источников из 260 наименования и приложения. Полный объем диссертации составляет 243 страниц, в том числе, 65 рисунков, 6 таблиц.

Список литературы

ВЫВОДЫ

Изменение климата является важнейшей проблемой человечества. Исследования указывают на значительные колебания климата как в течение последних нескольких веков, так и на протяжении последних миллионов лет. Эти изменения всегда оказывали существенное влияние на развитие жизни на нашей планете, а в последние тысячелетия и на развитие цивилизации, экономики, общества.
Во второй половине 20-го века стали заметны изменения климата, вызванные человеческой деятельностью, и эти изменения на фоне природных колебаний усиливают их воздействие на окружающую среду. Очевидно, что за счет антропогенного воздействия общая климатическая ситуация может измениться быстрее, чем это имело место в прошлые тысячелетия.
Поэтому, усилия научного сообщества направлены на исследования природы климатических изменений и их воздействия на окружающую среду и общество. При этом проведение численных экспериментов осуществляется с двумя основными целями: 1) диагнозировать текущее состояние климатической системы и выявить вклад в наблюдаемое изменение природных колебаний и антропогенного воздействия, и 2) показать сценарии развития климата на несколько ближайших столетий.
Нельзя сказать с полной уверенностью, что обе эти цели достигнуты, или даже, что их достижение близко к завершению. Поэтому любые новые сведения теоретического или практического характера по рассматриваемому в диссертационной работе вопросу имеют большую научную ценность.
Использованные в данной работе балансовые методы расчета бюджетов различных видов энергии и углового момента позволили впервые получить следующие результаты:
- учет скрытого тепла конденсации в схеме цикла энергии на основе трансформированной Эйлеровой средней, как это предложено в работе, позволяет не только более полно физически обосновать процессы превращения одного вида энергии в другой, но и получить схему, обладающую большей балансовой возможностью;
- предложенные в данной работе формулировки параметризации членов источников/стоков в бюджетных уравнениях энергии позволяют использовать данные объективного анализа, что, в свою очередь, упрощает расчет этих членов и более точную оценку всего цикла энергии;
- проведенные численные эксперименты по оценке составляющих глобального бюджета энергии в атмосфере по разным схемам позволили выявить две из них (основанную на ТЭС с учетом скрытого тепла конденсации и в изобаро-изэн­тропической системе координат), наиболее адекватно и физически обоснованно объясняющих процессы преобразования одного вида энергии в другой;
- на основе анализа результатов оценки разных видов энергии показано, что атмосферная энергетика может быть хорошим средством для диагностики состояния климатической системы, так как реагирует на изменения крупномасштабных атмосферных процессов, таких как Североатлантическое и Южное колебания или ячейка Хэдли;
- впервые предложена оценка составляющих баланса углового момента, учитывающих Кориолисово превращение, что позволило более точно физически интерпретировать отдельные составляющие этого баланса.
В рамках усовершенствованной модели глобального цикла углерода в системе «океан-атмосфера» определены концентрации и величины обмена углекислым газом (одного из главных парниковых газов) в различных широтных поясах земного шара и, кроме того, показана роль в этом процессе океанической биоты. Более того, предложенную модель можно использовать для определения времени адаптации климатической системы на антропогенное воздействие. С другой стороны, проведенные эксперименты указывают на значительную чувствительность численных моделей к учету конкретных факторов, косвенным образом влияющих на изменение климата.
В работе большое внимание уделяется методам нелинейного моделирования, таким как вейвлет-анализ, использование в качестве характеристик взаимодействия совместной информации и причинности Грангера, теория катастроф. Именно благодаря им впервые получены следующие результаты:
- показано влияние Североатлантического и Южного колебаний на содержание вихревой кинетической энергии в атмосфере умеренных и тропических широт;
- определены долговременные периодичности Антарктического колебания и показан их взаимосвязь с концентрациями озона в Южном полушарии;
- показано влияние низкочастотных флуктуаций Североатлантического колебания на среднемесячные суммы осадков в различных регионах Украины;
- определена роль, которую играют колебания эксцентриситета Земли с периодом приблизительно 400 тысяч лет: именно они являются причиной увеличения локальных максимумов, которые вплоть до 1 миллиона лет до н.э. определяются изменениями наклона эклиптики;
- показано, что периоды резкого потепления климата на Земле определяются совместным однонаправленным влиянием трех параметров орбиты Земли: эксцентриситета, угла наклона оси к эклиптике и прецессии;
- представлена модифицированная энергобалансовая модель глобального климата, описание которой свелось к потенциальной функции типа катастрофы сборки;
- показано, что в рамках энергобалансовой модели для получения длиннопериодических колебаний палеотемпературы необходимо дополнительное применение принципа максимального промедления Тома, который, в отличие от принципа Максвелла, обеспечивает наличие петли гистерезиса на бифуркационном множестве в плоскости управляющих параметров;
- определена возможность нелинейного взаимодействия между основными глобальными структурами телеконнекции, такими как Арктическое, Южное и Антарктическое колебания, что позволяет их использование для моделирования климата, как, например, нелинейной системы взаимодействующих динамических осцилляторов.
Следует отметить, что в настоящей работе в качестве исходных данных использовался реанализ NCEP/NCAR США, архивные данные которого обладают высоким качеством и повсеместно используются при исследованиях процессов в климатической системе. Кроме этого, используются методы, методики и характеристики (вейвлет-анализ, совместная информация, причинность Грангера, теория катастроф), которые хотя и сравнительно редко применяются в метеорологической и климатологической практике, однако хорошо зарекомендовали себя в других научных областях и обладают большой потенциальной возможностью для исследования климата. Поэтому достоверность полученных в этой работе результатов не должна вызвать сомнений.
С нашей точки зрения, предложенные в диссертационной работе методы и методики могут быть с успехом применены для анализа других гидрометеорологических величин и выявления взаимодействия между ними в рамках глобальной климатической системы. Кроме того, полученные в работе теоретические обобщения могут использоваться для дальнейшего развития предложенных в работе моделей, что позволит в дальнейшем улучшить научное понимание процессов, протекающих в климатической системе и обусловливающих в ней изменения.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Lorenz E.N. Deterministic nonperiodic flow // Journal of the Atmospheric Sciences. 1963. Vol. 20. No. 2. P. 130-141.
2. Lorenz E.N. Climate change as a mathematical problem // Journal of Applied Meteorology. 1970. Vol. 9. No. 3. P. 325-329.
3. Oh H.-S., Ammann C., Naveau P., Nychka D., Otto-Bliesner B. Multi-resolution time series analysis applied to solar irradiance and climate reconstructions // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2003. Vol. 65. No. 2. P. 191-201.
4. Milankovitch M. Mathematische Klimatehre und astronomische Theorie der Klimaschwankungen // Handbuch der Klimatologie, v. 1, pt. A / W. Koppen, R. Geiger (Eds.). Berlin: Gebr. Borntrager, 1930. P. 1-76.
5. Monahan A.H., Fyfe J.C., Flato G.M. A regime view of Northern Hemisphere atmospheric variability and change under global warming // Geophysical Research Letters. 2000. Vol. 27. No. 8. P. 1139-1142.
6. Voss R., Mikolajewicz U. Long-term climate changes due to increased CO2 concentration in the coupled atmosphereocean general circulation model ECHAM3/LSG // Climate Dynamics. 2001. Vol. 17. No. 1. P. 45-60.
7. Hannachi A. Toward a nonlinear identification of the atmospheric response to ENSO // Journal of Climate. 2001. Vol. 14. No. 9. P. 2138-2149.
8. Русов В.Д., Глушков А.В., Ващенко В.М., Михалусь О.Т., Хохлов В.Н. Енергобалансова модель глобального клімату і її зв'язок із теорією ритму льодовикових періодів Міланковича. Частина 1. Теорія // Вісник Київського університету. Серія: фізико-математичні науки. 2003. № 2. С. 386-399.
9. Русов В.Д., Глушков А.В., Ващенко В.М., Михалусь О.Т., Хохлов В.Н. Енергобалансова модель глобального клімату і її зв'язок із теорією ритму льодовикових періодів Міланковича. Частина 2. Принцип Тома і довгоперіодичні коливання температури в енергобалансовій моделі клімату // Вісник Київського університету. Серія: фізико-математичні науки. 2003. № 2. С. 400-407.
10. Лоренц Э.Н. Природа и теория общей циркуляции атмосферы: Пер. с англ. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 259 с.
11. Lorenz E.N. Available potential energy and the maintenance of the general circulation // Tellus. 1955. Vol. 7. No. 2. P. 157-167.
12. Plumb R.A. A new look at the energy cycle // Journal of the Atmospheric Sciences. 1983. Vol. 40. No. 7. P. 1669-1688
13. Hayashi Y. A modification of the atmospheric energy cycle // Journal of the Atmospheric Sciences. 1987. Vol. 44. No. 15. P. 2006-2017.
14. Iwasaki T. Atmospheric energy cycle viewed from wave-mean-flow interaction and lagrangian mean circulation // Journal of the Atmospheric Sciences. 2001. Vol. 58. No. 20. P. 3036-3052.
15. Kalnay E., Kanamitsu M., Kistler R., Collins W., Deaven D., Gandin L., Iredell M., Saha S., White G., Woollen J., Zhu Y., Chelliah M., Ebisuzaki W., Higgins W., Janowiak J., Mo K.C., Ropelewski C., Wang J., Leetmaa A., Reynolds R., Jenne R., Joseph D. The NCEP/NCAR 40-year reanalysis project // Bulletin of the American Meteorological Society. 1996. Vol. 77. No. 3. P. 437-471.
16. Kistler R., Kalnay E., Collins W., Saha S., White G., Woollen J., Chelliah M., Ebisuzaki W., Kanamitsu M., Kousky V., van den Dool H., Jenne R., Fiorino M. The NCEP-NCAR 50-year reanalysis: monthly means CD-ROM and documentation // Bulletin of the American Meteorological Society. 2001. Vol. 82. No. 2. P. 247-268.
17. Матвеев Л.Т. Теория общей циркуляции атмосферы и климата Земли Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 295 с.
18. Пальмен Э., Ньютон Ч. Циркуляционные системы атмосферы: Пер. с англ. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. 615 с.
19. Витвицкий Г.Н. Зональность климата Земли М.: Мысль, 1980. 253 с.
20. Trenberth K.E., Stepaniak D.P., Caron J.M. Interannual variations in the atmospheric heat budget // Journal of Geophysical Research - Atmosphere. 2002. Vol. 107. No. D8. doi:10.1029/2000JD00297.
21. Lacis A.A., Hansen J.E. A parameterization for the absorption of solar radiation in the Earth’s atmosphere // Journal of the Atmospheric Sciences. 1974. Vol. 31. No. 1. P. 118-133.
22. Porporato A., D'Odorico P., Ridolfi L., Rodriguez-Iturbe I. A spatial model for soil-atmosphere interaction: model construction and linear stability analysis // Journal of Hydrometeorology. 2000. Vol. 1. No. 1. P. 61-74.
23. Zhao M. A theoretical analysis of the effects of surface heterogeneity on the fluxes between ground and air // Meteorology and Atmospheric Physics. 2002. Vol. 79. No. 1-2. P. 47-56.
24. Trenberth K.E., Caron J.M., Stepaniak D.P. The atmospheric energy budget and implications for the surface fluxes and ocean heat transports // Climate Dynamics. 2001. Vol. 17. No. 4. P. 259-276.
25. Van Mieghem J. Energy conversions in the atmosphere on the scale of the general circulation // Tellus. 1952. Vol. 4. No. 3. P. 334-351.
26. Борисенков Е.П. Вопросы энергетики атмосферных процессов Л.: Гидрометеоиздат, 1960. 168 с.
27. Reed R.J., German K.E. A contribution to the problem of stratospheric diffusion by large-scale mixing // Monthly Weather Review. 1965. Vol. 93. No. 5. P. 313-321.
28. Matsuno T. Lagrangian motion of air parcels in the presence of planetary waves // Pure and Applied Geophysics. 1980. Vol. 118. No. 2. P. 189-216.
29. Andrews D.G., McIntyre M.E. Planetary waves in horizontal and vertical shear: The generalized EliassenPalm relation and mean-zonal acceleration // Journal of the Atmospheric Sciences. 1976. Vol. 33. No. 11. P. 2031-2048.
30. Kanzawa H. Quasi-geostrophic energetics based on a transformed Eulerian equation with application to wavezonal flow interaction problem // Journal of the Meteorological Society of Japan. 1984. Vol. 62. No. 1. P. 36-51.
31. Andrews D.G. A finite-amplitude Eliassen-Palm theorem in isentropic coordinates // Journal of the Atmospheric Sciences. 1983. Vol. 40. No. 8. P. 1877-1883.
32. Tung K.-K. Nongeostrophic theory of zonally averaged circulation. Part I: Formulation // Journal of the Atmospheric Sciences. 1986. Vol. 43. No. 22. P. 2600-2618.
33. Iwasaki T. A diagnostic formulation for wavemean flow interactions and Lagrangian-mean circulation with a hybrid vertical coordinate of pressure and isentropes // Journal of the Meteorological Society of Japan. 1989. Vol. 67. No. 2. P. 293-312.
34. Iwasaki T. A set of zonal mean equations in a pressure-isentrope hybrid vertical coordinate // Journal of the Atmospheric Sciences. 1998. Vol. 55. No. 18. P. 3000-3002.
35. Хохлов В.Н. Энергетика общей циркуляции атмосферы Одесса: «ТЭС», 2004. 134 с.
36. Lorenz E.N. Energy and numerical weather prediction // Tellus. 1960. Vol. 12. No. 3. P. 364-373.
37. Otto-Bliesner B.L. A global low-order spectral general circulation model. Part II: Diagnosis of the seasonal energetics // Journal of the Atmospheric Sciences. 1984. Vol. 41. No. 4. P. 508-523.
38. Rind D. The dynamics of warm and cold climates // Journal of the Atmospheric Sciences. 1986. Vol. 43. No. 1. P. 3-24.
39. Hu Q., Tawaye Y., Feng S. Variations of the Northern Hemisphere atmospheric energetics: 1948-2000 // Journal of Climate. 2004. Vol. 17. No. 10. P. 1975-1986.
40. Paciorek C.J., Risbey J.S., Ventura V., Rosen R.D. Multiple indices of Northern Hemisphere cyclone activity, winter 1949-99 // Journal of Climate. 2002. Vol. 15. No. 13. P. 1573-1590.
41. McCabe G.J., Clark M.P., Serreze M.C. Trends in Northern Hemisphere surface cyclone frequency and intensity // Journal of Climate. 2001. Vol. 14. No. 12. P. 2763-2768.
42 Даценко Н.М., Монин А.С., Берестов А.А., Иващенко Н.Н., Сонечкин Д.М. О колебаниях глобального климата за последние 150 лет // Доклады академии наук. 2004. Т. 399. № 2. С. 253-256.
43. Изменение климата, 2001 г. Обобщенный доклад. Женева: ВМО, 2003. 520 с.
44. Khokhlov V.N., Glushkov A.V. CO2 mixing ratios fluctuations and atmospheric circulation // Proc. 12-th Conf. on Applications of Air Pollution Meteorology. Norfolk (USA). 2002. P. 63-64.
45. Eckhardt S., Stohl A., Beirle S., Spichtinger N., James P., Forster C., Junker C., Wagner T., Platt U., Jennings, S.G. The North Atlantic Oscillation controls air pollution transport to the Arctic // Atmospheric Chemistry and Physics. 2003. Vol. 3. No. 5. P. 1769-1778.
46. Rahmstorf S., Ganopolski A. Long-term global warming scenarios computed with an efficient coupled climate model // Climatic Change. 1999. Vol. 43 No. 2. P. 353-367.
47. Cai W., Whetton P.H. Evidence for a time-varying pattern of greenhouse warming in the Pacific Ocean // Geophysical Research Letters. 2000. Vol. 27. No. 16. P. 2577-2580.
48. Weaver A.J., Eby M., Weibe E.C., Bitz C.M., Duffy P.B., Ewen T.L., Fanning A.F., Holland M.M., MacFadyen A., Matthews D., Meissner K.J., Saenko O., Schmittner A., Wang H., Yoshimori M. The UVic Earth System Climate Model: Model description, climatology, and application to past, present and future climates // Atmosphere-Ocean. 2001. Vol. 39. No. 4. P. 361-428.
49. Flato G.M., Boer G.J. Warming asymmetry in climate change simulations // Geophysical Research Letters. 2001. Vol. 28. No. 1. P. 195-198.
50. Ganopolski A., Petoukhov V., Rahmstorf S., Brovkin V., Claussen M., Eliseev A., Kubatzki C. CLIMBER-2: a climate system model of intermediate complexity. Part II: model sensitivity // Climate Dynamics. 2001. Vol. 17. No. 10. P. 735-751.
51. Boer G.J., Yu B. Climate sensitivity and response // Climate Dynamics. 2003. Vol. 20. No. 4. P. 415-429.
52. Bacastow R., Maier-Reimer E. Ocean circulation model of the carbon cycle // Climate Dynamics. 1990. Vol. 4. No. 2. P. 95-125.
53. Нефедова Е.И., Тарко А.М. Зональная модель глобального цикла двуокиси углерода в системе океан-атмосфера // Метеорология и гидрология. 1995. - № 1. С. 11-15.
54. Parkinson S., Young P. Uncertainty and sensitivity in global carbon cycle modeling // Climate Research. 1998. Vol. 9. No. 3. P. 157-174.
55. Stephens B.B., Keeling R.F., Heimann M., Six K.D., Murnane R., Caldeira K. Testing global ocean carbon cycle models using measurements of atmospheric O2 and CO2 concentration // Global Biogeochemical Cycles. 1998. Vol. 12. No. 2. P. 213-230.
56. Bates N.R., Merlivat L. The influence of short-term wind variability on air-sea CO2 exchange // Geophysical Research Letters. 2001. Vol. 28. No. 17. P. 3281-3284.
57. Plattner G-K., Joos F., Stocker T.F., Marchal O. Feedback mechanisms and sensitivities of ocean carbon uptake under global warming // Tellus. 2001. Vol. 53B. No. 5. P. 564-592.
58. Jin X., Shi G. A simulation of CO2 uptake in a three dimensional ocean carbon cycle model // Acta Meteorologica Sinica. 2001. Vol. 15. No. 1. P. 29-39.
59. Пономаренко Е.Л., Боровская Г.А. Моделирование глобального цикла двуокиси углерода в системе атмосфера-океан // Метеорология, климатология и гидрология. 2002. Вып. 45. С.162-166.
60. Кондратьев К.Я., Крапивин В.Ф. Глобальный круговорот углерода: состояние, проблемы и перспективы // Исследование Земли из космоса. 2004. № 3. С. 12-21.
61. Горшков В.Г., Макарьева А.М. Изменения глобального круговорота углерода: результаты анализа измерений отношений О2/N2 в атмосфере и парциального давления СО2 у поверхности раздела океан-атмосфера // Геохимия. 2002. № 5. С. 526-535.
62. Duane G.S., Webster P.J., Weiss J.B. Co-occurrence of Northern and Southern Hemisphere blocks as partially synchronized chaos // Journal of the Atmospheric Sciences. 1999. Vol. 56. No. 24. P. 4183-4205.
63. Marshall J., Kushnir Y., Battisti D., Chang P., Czaja A., Dickson R., Hurrell J., McCartney M., Saravanan R., Visbeck M. North Atlantic climate variability: phenomena, impacts and mechanisms // International Journal of Climatology. 2001. Vol. 21. No. 15. P. 1863-1898.
64. Turner J. The El NiñoSouthern Oscillation and Antarctica // International Journal of Climatology. 2004. Vol. 24. No. 1. P. 1-31.
65. Wanner H., Bronnimann S., Casty C., Gyalistras D., Luterbacher J., Schmutz C., Stephenson D.B., Xoplaki E. North Atlantic Oscillation concepts and studies // Surveys in Geophysics. 2001. Vol. 22. No. 4. P. 321-382.
66. Thompson D.W.J., Wallace J.M. The Arctic Oscillation signature in the wintertime geopotential height and temperature fields // Geophysical Research Letters. 1998. Vol. 25. No. 9. P. 1297-1300.
67. Ambaum M.H.P., Hoskins B.J., Stephenson D.B. Arctic Oscillation or North Atlantic Oscillation? // Journal of Climate. 2001. Vol. 14. No. 16. P. 3495-3507.
68. Deser K. On the teleconnectivity of the Arctic Oscillation // Geophysical Research Letters. 2000. Vol. 27. No. 6. P. 779-782.
69. Vallis G.K., Gerber E., Kushner P.J., Cash B.A. A mechanism and simple dynamical model of the North Atlantic Oscillation and annular modes // Journal of the Atmospheric Sciences. 2004. Vol. 61. No 3. P. 264-280.
70. Sutton R.T., Norton W.A., Jewson S.P. The North Atlantic Oscillation What role for the ocean? // Atmospheric Science Letters. 2001. Vol. 1. No. 2. P. 89-100.
70. da Costa E.D., de Verdiere A.C. The 7.7-year North Atlantic Oscillation // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2002. Vol. 128. P. 797-817.
72. Khokhlov V.N., Glushkov A.V., Tsenenko I.A. Atmospheric teleconnection patterns and eddy kinetic energy content: wavelet analysis // Nonlinear Processes in Geophysics. 2004. Vol. 11. No. 3. P. 295-301.
73. Hurrell J.W. Decadal trends in the North Atlantic Oscillation: Regional temperatures and precipitation // Science. 1995. Vol. 269. No. 1. P. 676-679.
74. Saito K., Yasunari T., Cohen J. Changes in the subdecadal covariability between Northern Hemisphere snow cover and the general circulation of the atmosphere // International Journal of Climatology. 2004. Vol. 24. No. 1. P. 33-44.
75. Dai A., Wigley T.M.L. Global patterns of ENSO-induced precipitation // Geophysical Research Letters. 2000. Vol. 27. No. 9. P. 1283-1286.
76. Lucero O.A., Rodríguez N.C. Statistical characteristics of interdecadal fluctuations in the Southern Oscillation and the surface temperature of the equatorial Pacific // Atmospheric Research. 2000. Vol. 54. No. 2-3. P. 87-104.
77. Torrence C., Webster P.J. Interdecadal changes in the ENSO-monsoon system // Journal of Climate. 1999. Vol. 12. No. 8. P. 2679-2690.
78. Gouirand I., Moron V. Variability of the impact of El NiñoSouthern Oscillation on sea-level pressure anomalies over the North Atlantic in January to March // International Journal of Climatology. 2003. Vol. 23. No. 13. P. 1549-1566.
79. Klein S.A., Soden B.J., Lau N.-C. Remote Sea Surface Temperature variations during ENSO: Evidence for a tropical atmosphere bridge // Journal of Climate. 1999. Vol. 12. No. 4. P. 917-932.
80. Wang C. ENSO, climate variability, and the Walker and Hadley circulations // The Hadley Circulation: Present, Past, and Future / H.F. Diaz and R.S. Bradley (Eds.). Berlin: Springer, 2004. P. 50-74.
81. Li Z.H. Influence of Tropical Pacific El Niño on the SST of the Southern Ocean through atmospheric bridge // Geophysical Research Letters. 2000. Vol. 27. No. 21. P. 3505-3508.
82. Gong D., Wang S. Definition of Antarctic Oscillation index // Geophysical Research Letters. 1999. Vol. 26. No. 4. P. 459-462.
83. Fyfe J.C., Boer G.J., Flato G.M. Predictable winter climate in the North Atlantic sector during the 19971999 ENSO cycle // Geophysical Research Letters. 1999. Vol. 26. No. 21. P. 1601-1604.
84. Thompson D.W.J., Lee S., Baldwin M.P. Atmospheric processes governing the Northern Hemisphere Annular Mode/North Atlantic Oscillation // The North Atlantic Oscillation: Climatic Significance and Environmental Impact / J.W. Hurrell, Y. Kushnir, G. Ottersen and M. Visbeck (Eds.). Geophysical Monographs. Vol. 134. P. 81-112.
85. Кислов А.В. Климат в прошлом, настоящем и будущем М.: МАИК «Наука/Интерпериодика», 2001. 351 с.
86. Moisseyev N.N. Biosphere Models // Climate impact assessment: studies of the interaction of climate and society / R.W. Kates, J.H. Ausubel, M. Berberian (Eds.). NY: John Wiley & Sons Inc, 1985. P. 493-510.
87. Zepp R.G. Climate-biosphere interactions. NY: John Wiley & Sons Inc., 1994. 303 p.
88. Sergin V.Ya. Method for estimating climatic fields based on the similarity of seasonal and longer climatic variations // Climatic constraints and human activities / J. Ausebel, A.K. Biswas (Eds.). Oxford: Pergamon Press, 1980. P. 181-201.
89. North G.R., Cahalan R.F., Coakley A.J. Energy balance climate models // Review of Geophysics and Space Physics. 1981. Vol. 19. No. 1. P. 91-121.
90. Harwell M.A. Nuclear winter: the human and environmental consequence of nuclear war. NY: Springer-Verlag, 1984. 179 p.
91. Монин А.С. Введение в теорию климата Л.: Гидрометеоиздат, 1982. 320 с.
92. Berger A., Fichefet T., Gallee H., Tricot C., van Ypersele J.P. Entering the glaciation with a 2-D coupled climate model // Quaternary Science Review. 1992. Vol. 11. No. 4. P. 481-493.
93. de Nobled N.I., Prentice I.C., Joussaume S., Texier D., Botta A., Haxeltine A. Possible role of atmosphere-biosphere interaction in triggering the last glaciation // Geophysical Research Letters. 1996. Vol. 23. No. 22. P. 3191-3193.
94. Monin A.S., Shishkov Yu. A. Climate as a problem of physics // Physics Uspekhi. 2000. Vol. 43. No. 4. P. 381-406.
95. Saltzman B. Dynamical paleoclimatology: generalized theory of global climate. NY: Academic Press, 2001. 320 p.
96. Saltzman B. Finite amplitude free convection as an initial value problem // Journal of the Atmospheric Sciences. 1962. Vol. 19. No. 4. P. 329-341.
97. Sonechkin D.M. Dynamical-stochastic approach to the problem of long-range weather forecasting // Zentralanstalt fuer Meteorologie und Geodynamik. 1981. Vol. 253. P. 155-158.
98. Broecker W.S., van Donk J. Insolation changes, ice volumes, and the O18 record in deep-sea cores // Review of Geophysics and Space Physics. 1970. Vol. 8. No. 2. P. 169-198.
99. Frakes L.A. Climates throughout geological time. Amsterdam: Elsevier Scientific Publishing Co., 1979. 304 p.
100. Petit J.R., Jouzel J., Raynaud D., Barkov N.I., Barnola J.M., Basile I., Bender M., Chappellaz J., Davis J., Delaygue G., Delmotte M., Kotlyakov V.M., Legrand M., Lipenkov V., Lorius C., Pepin L., Ritz C., Saltzman E., Stievenard M. Climate and atmospheric history of the past 420,000 years from the Vostok Ice Core, Antarctica // Nature. 1999. Vol. 399. P. 429-436.
101. Gilmore R. Catastrophe theory for scientists and engineers. Dover Publications Inc, 1993. 666 p.
102. Hays J.D., Imbrie J., Shackleton N.J. Variations in the Earth’s orbit: pacemaker of the Ice Ages // Science. 1976. Vol. 194. P. 1121-1132.
103. Johnson D.R. The available potential energy of storms // Journal of the Atmospheric Sciences. 1970. Vol. 27. No. 5. P. 727-741.
104. Хохлов В.Н. Энергетический бюджет антициклонов в процессе их развития // Метеорология, климатология и гидрология. 1999. Вып. 38. С. 47-53.
105. Michaelides S.C. Limited area energetics of Genoa cyclogenesis // Monthly Weather Review. 1987. Vol. 115. No. 1. P. 13-26.
106. Mishra S.K., Rao V.B. The energetics of an tropospheric cyclonic vortex over north-east Brasil // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2001. Vol. 127. P. 2329-2351.
107. Гідродинамічні моделі прогнозу погоди і сіткові методи їх реалізації: Навчальний посібник / Ківганов А.Ф., Хоменко Г.В., Хохлов В.М., Бондаренко В.М. Одеса: ТЕС, 2002. 179 с.
108. Lindzen R.S. Wave-mean flow interactions in the upper atmosphere // Boundary-Layer Meteorology. 1973. Vol. 4. No. 3 P. 327-343.
109. Plumb R.A. Eddy fluxes of conserved quantities by small-amplitude waves // Journal of the Atmospheric Sciences. 1979. Vol. 36. No. 9 P. 1699-1704.
110. Hantel M., Haimberger L. Implementing convection into Lorenz’s global cycle. Part I. Gridscale averaging of the energy equations // Tellus. 2000. Vol. 52A. No. 1. P. 66-74.
111. Haimberger L., Hantel M. Implementing convection into Lorenz’s global cycle. Part II. A new estimate of the conversion rate into kinetic energy // Tellus. 2000. Vol. 52A. No. 1. P. 75-92.
112. McIntyre M.E. An introduction to the generalized Lagrangian-mean description of wave, mean-flow interaction // Pure and Applied Geophysics. 1980. Vol. 118. No. 1 P. 152-176.
113. Andrews D.G., McIntyre M.E. An exact theory of nonlinear waves on a Lagrangian-mean flow // Journal of Fluid Mechanics. 1978. Vol. 89. No. 4. P. 609-646.
114. Hayashi Y. Theoretical interpretation of the Eliassen-Palm diagnostics of wavemean flow interaction. Part II. Effects of mean damping // Journal of the Meteorological Society of Japan. 1985. Vol. 63. No. 4. P. 513-521.
115. Stone P.H., Salustri G. Generalization of the quasi-geostrophic Eliassen-Palm flux to include eddy forcing of condensation heating // Journal of the Atmospheric Sciences. 1984. Vol. 41. No. 24. P. 3527-3536.
116. Хохлов В.Н. Испарение и осадки над Северным полушарием // Метеорологія, кліматологія та гідрологія. 2002. Вип. 45. С. 37-43.
117. Charney J.G. Dynamics of deserts and drought in the Sahel // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 1975. Vol. 101. P. 193-202.
118. Khokhlov V.N., Ivanov A.V. Spatial-time structure of precipitation over Northern Atlantic // Proc. International Conf. on Quantitative Precipitation Forecasting. Reading (United Kingdom). 2002. Vol. 2. P. 18.
119. Оорт А.Х. Балансовые соотношения в земной климатической системе // Динамика климата: Пер. с англ. / Под ред. С. Манабе. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. С. 91-113.
120. Климатология / О.А. Дроздов, В.А. Васильев, Н.В. Кобышева, А.Н. Раевский и др. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 568 с.
121. Köstner B. Evaporation and transpiration from forests in Central Europe relevance of patch-level studies for spatial scaling // Meteorology and Atmospheric Physics 2001. Vol. 76. No. 1-2 P. 69-82.
122. Gellens D. Trend and correlation analysis of k-day extreme precipitation over Belgium // Theoretical and Applied Climatology 2000. Vol. 66. No. 1-2 P. 117-129.
123. Хохлов В.Н. Пространственно-временное распределение осадков и испарения над Украиной // Метеорологія, кліматологія та гідрологія. 2001. Вип. 43. С. 44-50.
124. Врублевская А.А., Гордейчук О.П., Миротворская Н.К. Статистическая оценка поля температуры воздуха и осадков с целью выделения климатически однородных регионов на территории Украины // Метеорологія, кліматологія та гідрологія. 2001. Вип. 44. С. 3-9.
125. Khokhlov V.N. Cloudiness characteristics over Northern Hemisphere: an analysis based on ISCCP D2 cloud data set // CD Preprints Satellite Meteorology and Oceanography”. Long Beach (USA). 2003. P. 21-24
126. Khokhlov V.N. Influence of the North Atlantic Oscillation on spatial distribution of moisture characteristics // CD Preprints Observing and Understanding the Variability of Water in Weather and Climate”. Long Beach (USA). 2003. P. 57-60.
127. Khokhlov V.N. Zonal mean precipitation and evaporation over Northern Hemisphere // Proc. Climate Conference. Utrecht (the Netherlands). 2001. P. 115-116.
128. Oort A.H. The observed annual cycle in the meridional transport of atmosphere energy // Journal of the Atmospheric Sciences. 1971. Vol. 28. No. 3. P. 325-339.
129. Iwasaki T. General circulation diagnosis in the pressure-isentrope hybrid vertical coordinate // Journal of the Meteorological Society of Japan. 1992. Vol. 70. No. 2. P.673-687.
130. Holopainen E. Statistical local effect of synoptic-scale transient eddies on the time-mean flow in the northern extratropics in winter // Journal of the Atmospheric Sciences. 1984. Vol. 41. No. 16. P. 2505-2515.
131. Hou A.Y. Hadley circulation as a modulator of the extratropical climate // Journal of the Atmospheric Sciences. 1998. Vol. 55. No. 14. P. 2437-2457.
132. Khokhlov V.N. Atmospheric moisture fluxes of the Northern Hemisphere // Environment of Siberia, the Far East, and the Arctic. 2001. Vol. 1. P. 73-78.
133. Khokhlov V.N. Inclusion of condensation heating into the atmospheric energy cycle based on the transformed Eulerian mean // Физика аэродисперсных систем. 2004. Вып. 41. С. 123-128.
134. Хохлов В.Н. Сезонные колебания в атмосферном цикле энергии // Тези доповідей міжн. конф. «Гідрометеорологія і охорона навколишнього середовища 2002». Одеса (Україна). 2002. С. 93-94.
135. Khokhlov V.N. Inter-annual fluctuations of atmospheric energy cycle over Northern Hemisphere // Proc. Int. Symp. Climate Change. Beijing (China). 2003. P. 200-202.
136. Кивганов А.Ф., Хохлов В.Н. Пара