Т.В. Белоненко, А.В. Колдунов

1
ОЦЕНКА СТЕРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ
ТИХОГО ОКЕАНА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ
СЦЕНАРИЯХ
Т.В. Белоненко, А.В. Колдунов
Санкт-Петербургский государственный университет,
E-mail: [email protected], [email protected]
Рассматриваются два сценария А2 и В2 модели общей циркуляции
атмосферы и океана. Согласно сценария В2 вдоль побережья Тихого океана
повышение температуры составляет 3-4С зимой и 2С летом к середине в XXI
века, и 5-6С зимой и 3С летом к концу XXI века. Согласно сценария А2
следует ожидать дополнительного по сравнению с В2 повышения температуры
на 10-20% к середине столетия и на 40-60% к его концу как зимой, так и летом
(Мелешко В.П., Катцов В.М. и др., 2005).
Согласно
оценкам
Межправительственной
группы
экспертов
по
изменению климата, средняя температура Земли может повыситься на величину
от 1,4 до 5,8 °C между 1990 и 2100 годами. Как ожидается, это приведёт к
другим климатическим изменениям, включая подъём уровня Мирового океана.
В случае реализации того или иного сценария совершенно очевидно, что
температура воздуха над океаном увеличивается, увеличивается число осадков,
оба эти фактора способствуют уменьшению плотности воды и одновременно
увеличению скорости ее изменения за промежуток времени.
Океан, как очень инерционная среда, медленно, с запаздыванием на
десятки лет, реагирует на изменения радиационных потоков на верхней границе
атмосферы. Эти изменения в первую очередь обязаны, так называемым,
стерическим изменениям уровня океана. Стерические колебания уровня океана
происходят из-за расширения или сжатия морской воды, связанного с
изменением её плотности без изменения массы. Колебания плотности воды
обусловлены изменчивостью, главным образом, температуры (определяемыми в
свою очередь изменениями температуры воздуха в нижних слоях атмосферы) и
в меньшей степени солености деятельного слоя океана. Изменения температуры
2
приземного воздуха влекут изменения температуры воды, а неравномерное
распределение
аномалий
температуры
способствует
неравномерному
пространственному распределению аномалий стерических колебаний уровня.
В работе Фукса В.Р. (2005) показано, что при определенных условиях
скорость изменения уровня океана  может быть представлена в виде:
H

1 d
  div V H  
dz
t
 dt
0
где ρ – плотность воды, V - вектор горизонтальной скорости течения, V средняя по вертикали скорость течения, V H имеет смысл полного потока.
Первое слагаемое в правой части уравнения (1) имеет смысл скорости
«динамического» изменения уровня, а второе слагаемое характеризует скорость
стерического изменения уровня моря.
Для различных пунктов Курильского района Северо-западной части
Тихого океана авторами были рассчитаны амплитуды колебаний стерического
уровня для каждого месяца (использовался массив GDEM). Стерические
колебания уровня за каждый месяц определялись как отклонения его от средних
значений, а скорость изменения уровня рассчитывалась следующим образом:
5
 ñ
1  i
 
z i ,
t
i 1  t
где 5 – число слоев;
 ñ
 i
– изменения уровня за месяц;
– изменение
t
t
плотности воды за месяц; z i – разница между стандартными глубинами 10,
100, 200, 250, 500 м. Плотность воды рассчитывалась по уравнению состояния
UNESCO 1983 (EOS-80).
Выяснилось, что для Северо-западной части Тихого океана существует
выраженная связь между стерическими колебаниями уровня океана и
температурой воды на его поверхности: коэффициенты взаимной корреляции
имеют значения 0.5-0.95, а фазовые сдвиги от 1 до 4 месяцев, причем на
большей части акватории коэффициенты взаимной корреляции достигают
значений 0.8-0.9
Далее
взаимосвязь
между
температурой
поверхности
воды
и
стерическими уровня рассмотрена, как линейная регрессия, где предиктором
является изменение стерических колебаний уровня  , а предиктантом
3
изменение
температуры
поверхности
T :
воды
  a  T ,
коэффициенты линейной регрессии а рассчитывались по формуле: a  r
 , t
–
среднеквадратическое
отклонение
уровня
и
причем,

, где
t
температуры
поверхности воды, r – максимальные коэффициенты взаимной корреляции.
Получены следующие выводы:
1)
В Северо-западной части Тихого океана при
увеличении
температуры на 1º С увеличивается амплитуда стерических колебаний уровня: в
северной и юго-восточной части акватории на 1.5-2 см, а к югу от острова
Итуруп на 7 см.
2)
Отмеченные
особенности
неравномерного
распределения
стерических изменений уровня при равномерном повышении температуры
необходимо учитывать в региональных климатических моделях.
3)
дисперсию,
Среднее по ансамблю
характеризующую
потепление значительно превышает
разброс
в
оценках
потепления
между
отдельными сценариями.
4)
Согласно сценария В2 увеличение стерических колебаний уровня
в Северо-западной части Тихого океана может достигать 6-28 см к середине в
XXI века и 9-42 см к концу XXI века.
5)
Согласно сценария А2 увеличение стерических колебаний уровня
в Северо-западной части Тихого океана может достигать 7-34 см к середине в
XXI века и 14-68 см к концу XXI века.
Литература:
1. Мелешко В.П., Катцов В.М., Говоркова В.А. и др. Антропогенные изменения
климата в XXI веке в Северной Евразии./ В сб. «Современные проблемы
экологической метеорологии и климатологии» Санкт-Петербург. «Наука». 2005.
С. 25-55.
2. Фукс В.Р. Уровень Мирового океана как индикатор глобального потепления.
Сборник «География и современность». Издательство СПбГУ. Вып. 10. 2005. С.
73-93.