Низкочастотная изменчивость расхода Гольфстрима: описание и механизмы

На основе современной базы океанографических и гидрометеорологических данных рассчитаны характеристики изменчивости расходов Гольфстрима в 1950 – 2004 гг. Оценена роль низкочастотных колебаний завихренности поля ветра и турбулентных потоков тепла в Северной Атлантике в формировании этой изменчивости...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2009
Hauptverfasser:	Джиганшин, Г.Ф., Полонский, А.Б.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Морський гідрофізичний інститут НАН України 2009
Schriftenreihe:	Морской гидрофизический журнал
Schlagworte:	Анализ результатов наблюдений и методы расчета гидрофизических полей океана
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/105053
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Низкочастотная изменчивость расхода Гольфстрима: описание и механизмы / Г.Ф. Джиганшин, А.Б. Полонский // Морской гидрофизический журнал. — 2009. — № 3. — С. 30-49. — Бібліогр.: 20 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-105053
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1050532016-08-06T03:02:14Z Низкочастотная изменчивость расхода Гольфстрима: описание и механизмы Джиганшин, Г.Ф. Полонский, А.Б. Анализ результатов наблюдений и методы расчета гидрофизических полей океана На основе современной базы океанографических и гидрометеорологических данных рассчитаны характеристики изменчивости расходов Гольфстрима в 1950 – 2004 гг. Оценена роль низкочастотных колебаний завихренности поля ветра и турбулентных потоков тепла в Северной Атлантике в формировании этой изменчивости. Получен значимый (на 5%-ном доверительном уровне) положительный линейный тренд среднемесячных расходов Гольфстрима, что проявляется в увеличении расхода Гольфстрима за указанный период на 13 Св. На основании полученных оценок делается вывод о том, что межгодовые изменения расхода Гольфстрима примерно на 25 % обусловлены низкочастотными колебаниями завихренности поля ветра в Субтропической Атлантике. Причем расходы Гольфстрима запаздывают относительно ветровых колебаний приблизительно на 2 года. Важную роль в изменении расхода Гольфстрима играет отклик системы западных пограничных течений на квазипериодическое воздействие турбулентных потоков тепла на поверхности океана, связанное с Североатлантическим колебанием. Интенсификация турбулентных потоков тепла в Северном Субполярном циклоническом круговороте и их ослабление в северной части Субтропического антициклонического круговорота сопровождаются интенсификацией Гольфстрима, наблюдаемой через 3 – 5 лет. Аномалии турбулентных потоков тепла противоположного знака сопровождаются ослаблением Гольфстрима также через 3 – 5 лет. Отмечается потенциально важная роль Тихоокеанской декадной осцилляции в поддержании декадной изменчивости интенсивности Гольфстрима. Воздействие этой осцилляции на расходы Гольфстрима осуществляется как посредством изменения поля ветра в разные фазы осцилляции, так и вследствие ее влияния на теплообмен океана с атмосферой. On the basis of modern oceanographic and hydrometeorological data the characteristics of the Gulf Stream geostrophic transport in 1950 – 2004 are calculated. The role of low-frequency variations of the wind field vorticity and the turbulent heat fluxes in the North Atlantic in generation of the variability is evaluated. Significant (5 % confidence indicator) positive linear trend of the Gulf Stream monthly average transport is obtained. It is manifested in the increase of the Gulf Stream transport for the indicated period by 13 Sv. The obtained estimates permit to draw a conclusion that 25 % of interannual variations of the Gulf Stream transport are conditioned by low frequency variations of wind field vorticity in the subtropical Atlantic. At that the Gulf Stream transport are delayed in relation to wind variations approximately by 2 years. The response of the system of western boundary currents to quasi-periodic influence of turbulent heat fluxes on the ocean surface related to the North Atlantic oscillation plays an important role in variation of the Gulf Stream transport. Intensification of turbulent fluxes in the North subpolar cyclonic gyre and their weakening in the northern part of the Subtropical gyre are accompanied by the Gulf Stream intensification each 3 – 5 years. Anomalies of turbulent heat fluxes of opposite sign are accompanied by the Gulf Stream weakening also each 3 – 5 years. Potentially important role of the Pacific decadal oscillation in maintaining decadal variability of the Gulf Stream intensity is noted. This oscillation affects the Gulf Stream transport both by change of the wind field in various oscillation phases and due to its influence upon the ocean – atmosphere heat exchange. 2009 Article Низкочастотная изменчивость расхода Гольфстрима: описание и механизмы / Г.Ф. Джиганшин, А.Б. Полонский // Морской гидрофизический журнал. — 2009. — № 3. — С. 30-49. — Бібліогр.: 20 назв. — рос. 0233-7584 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/105053 465.551 ru Морской гидрофизический журнал Морський гідрофізичний інститут НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Анализ результатов наблюдений и методы расчета гидрофизических полей океана Анализ результатов наблюдений и методы расчета гидрофизических полей океана
spellingShingle	Анализ результатов наблюдений и методы расчета гидрофизических полей океана Анализ результатов наблюдений и методы расчета гидрофизических полей океана Джиганшин, Г.Ф. Полонский, А.Б. Низкочастотная изменчивость расхода Гольфстрима: описание и механизмы Морской гидрофизический журнал
description	На основе современной базы океанографических и гидрометеорологических данных рассчитаны характеристики изменчивости расходов Гольфстрима в 1950 – 2004 гг. Оценена роль низкочастотных колебаний завихренности поля ветра и турбулентных потоков тепла в Северной Атлантике в формировании этой изменчивости. Получен значимый (на 5%-ном доверительном уровне) положительный линейный тренд среднемесячных расходов Гольфстрима, что проявляется в увеличении расхода Гольфстрима за указанный период на 13 Св. На основании полученных оценок делается вывод о том, что межгодовые изменения расхода Гольфстрима примерно на 25 % обусловлены низкочастотными колебаниями завихренности поля ветра в Субтропической Атлантике. Причем расходы Гольфстрима запаздывают относительно ветровых колебаний приблизительно на 2 года. Важную роль в изменении расхода Гольфстрима играет отклик системы западных пограничных течений на квазипериодическое воздействие турбулентных потоков тепла на поверхности океана, связанное с Североатлантическим колебанием. Интенсификация турбулентных потоков тепла в Северном Субполярном циклоническом круговороте и их ослабление в северной части Субтропического антициклонического круговорота сопровождаются интенсификацией Гольфстрима, наблюдаемой через 3 – 5 лет. Аномалии турбулентных потоков тепла противоположного знака сопровождаются ослаблением Гольфстрима также через 3 – 5 лет. Отмечается потенциально важная роль Тихоокеанской декадной осцилляции в поддержании декадной изменчивости интенсивности Гольфстрима. Воздействие этой осцилляции на расходы Гольфстрима осуществляется как посредством изменения поля ветра в разные фазы осцилляции, так и вследствие ее влияния на теплообмен океана с атмосферой.
format	Article
author	Джиганшин, Г.Ф. Полонский, А.Б.
author_facet	Джиганшин, Г.Ф. Полонский, А.Б.
author_sort	Джиганшин, Г.Ф.
title	Низкочастотная изменчивость расхода Гольфстрима: описание и механизмы
title_short	Низкочастотная изменчивость расхода Гольфстрима: описание и механизмы
title_full	Низкочастотная изменчивость расхода Гольфстрима: описание и механизмы
title_fullStr	Низкочастотная изменчивость расхода Гольфстрима: описание и механизмы
title_full_unstemmed	Низкочастотная изменчивость расхода Гольфстрима: описание и механизмы
title_sort	низкочастотная изменчивость расхода гольфстрима: описание и механизмы
publisher	Морський гідрофізичний інститут НАН України
publishDate	2009
topic_facet	Анализ результатов наблюдений и методы расчета гидрофизических полей океана
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/105053
citation_txt	Низкочастотная изменчивость расхода Гольфстрима: описание и механизмы / Г.Ф. Джиганшин, А.Б. Полонский // Морской гидрофизический журнал. — 2009. — № 3. — С. 30-49. — Бібліогр.: 20 назв. — рос.
series	Морской гидрофизический журнал
work_keys_str_mv	AT džiganšingf nizkočastotnaâizmenčivostʹrashodagolʹfstrimaopisanieimehanizmy AT polonskijab nizkočastotnaâizmenčivostʹrashodagolʹfstrimaopisanieimehanizmy
first_indexed	2025-07-07T16:15:02Z
last_indexed	2025-07-07T16:15:02Z
_version_	1837005435887943680
fulltext	ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 3 30 УДК 465.551 Г.Ф Джиганшин, А.Б. Полонский Низкочастотная изменчивость расхода Гольфстрима: описание и механизмы На основе современной базы океанографических и гидрометеорологических данных рас- считаны характеристики изменчивости расходов Гольфстрима в 1950 – 2004 гг. Оценена роль низкочастотных колебаний завихренности поля ветра и турбулентных потоков тепла в Север- ной Атлантике в формировании этой изменчивости. Получен значимый (на 5%-ном довери- тельном уровне) положительный линейный тренд среднемесячных расходов Гольфстрима, что проявляется в увеличении расхода Гольфстрима за указанный период на 13 Св. На основании полученных оценок делается вывод о том, что межгодовые изменения расхода Гольфстрима примерно на 25 % обусловлены низкочастотными колебаниями завихренности поля ветра в Субтропической Атлантике. Причем расходы Гольфстрима запаздывают относительно ветро- вых колебаний приблизительно на 2 года. Важную роль в изменении расхода Гольфстрима играет отклик системы западных пограничных течений на квазипериодическое воздействие турбулентных потоков тепла на поверхности океана, связанное с Североатлантическим коле- банием. Интенсификация турбулентных потоков тепла в Северном Субполярном циклониче- ском круговороте и их ослабление в северной части Субтропического антициклонического круговорота сопровождаются интенсификацией Гольфстрима, наблюдаемой через 3 – 5 лет. Аномалии турбулентных потоков тепла противоположного знака сопровождаются ослаблени- ем Гольфстрима также через 3 – 5 лет. Отмечается потенциально важная роль Тихоокеанской декадной осцилляции в поддержании декадной изменчивости интенсивности Гольфстрима. Воздействие этой осцилляции на расходы Гольфстрима осуществляется как посредством из- менения поля ветра в разные фазы осцилляции, так и вследствие ее влияния на теплообмен океана с атмосферой. Введение Участившиеся случаи погодных аномалий обусловливают возрастающий интерес к исследованиям изменчивости климата. При этом в настоящее время практически не подвергается сомнению тезис о взаимосвязанности процес- сов, происходящих в океане и атмосфере. Результаты многочисленных ис- следований (см., например, работу [1] и библиографию к ней) показывают, что существенное воздействие на формирование климатических условий и их изменчивость над Европой оказывают низкочастотные вариации океанологи- ческих характеристик верхнего слоя воды Северной Атлантики. В связи с этим одна из главных проблем в изучении долгопериодной изменчивости климатической системы связана с адекватным описанием ее океанической компоненты. Решению этой проблемы были посвящены программа по изуче- нию циркуляции Мирового океана (World Ocean Circulation Experiment – WOCE), а также программа по изучению субтропической циркуляции в Се- верной Атлантике – STACS (Subtropical Atlantic Circulation Study). В качестве одного из вероятных факторов, обусловливающих колебания климата в Ев- ропе, можно назвать низкочастотную изменчивость, наблюдаемую в главном звене циркуляции Северного Субтропического антициклонического кругово- рота (ССАК), а именно в системе Гольфстрим – Северо-Атлантическое тече-  Г.Ф Джиганшин, А.Б. Полонский, 2009 ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 3 31 ние, несущей тепло низких широт на север. K настоящему времени накоплено большое число публикаций об измен- чивости Гольфстрима. Авторы некоторых публикаций высказывают предпо- ложение о том, что потепление климата должно привести к изменению со- временной термохалинной океанической циркуляции и постепенному ослаб- лению Гольфстрима [2, 3]. И действительно, имеются публикации, свиде- тельствующие об ослаблении системы Гольфстрим – Северо-Атлантическое течение. Так, группа исследователей из британского Национального океано- графического центра в Саутгемптоне (National Oceanography Centre, South- ampton) под руководством Гарри Брайдена пришла к заключению, что интен- сивность Гольфстрима в последнее время ослабла на 30 % [4]. Аналогичный результат был получен и на основе данных, собранных ранее американским Национальным управлением по океанам и атмосфере (NOAA) [5]. Вместе с тем имеются и публикации, говорящие об обратном. В частности, данные, приведенные в работе [6], указывают на то, что индекс бароклинного перено- са во второй половине прошедшего столетия (по крайней мере начиная с конца 60-х годов) характеризуется положительным трендом. Так, по данным цитируемой работы, разница между минимальными и максимальными значе- ниями расходов в системе Гольфстрим – Северо-Атлантическое течение, ко- торые имели место соответственно в начале 70-х и середине 90-х годов, со- ставляла 20 Св. Наряду с конкретными проявлениями изменчивости Гольфстрима (а сле- довательно, и с проявлениями его аномальности), не меньший интерес пред- ставляют причинно-следственные связи изменчивости Гольфстрима с вариа- циями внешних факторов, формирующих и поддерживающих течение. Суще- ствование взаимозависимых флуктуаций межгодового и декадного масшта- бов в системе океан – атмосфера в настоящее время не подвергается сомне- нию. Вариации различных характеристик этой системы с типичными перио- дами от 2 до 8 и от 10 до 30 лет надежно выделяются в различных регионах Мирового океана. Установлено, что на межгодовом масштабе значимые гло- бальные сигналы в системе океан – атмосфера связаны с Эль-Ниньо – Юж- ным колебанием и Североатлантическим колебанием [7 – 11]. По данным ра- бот [12 – 15], по крайней мере, в северной части Тихого океана большую роль играет изменчивость декадного масштаба – Тихоокеанская декадная осцил- ляция (ТДО). Она проявляется в аномалиях температуры поверхности океана и характеристиках приводного поля ветра. Вероятно, основным механизмом, поддерживающим ТДО, является бароклинное приспособление субтропиче- ского круговорота к низкочастотным возмущениям на поверхности океана. Так, согласно результатам работы [15], в Тихом океане имеет место медлен- ное динамическое приспособление субполярного круговорота к декадным вариациям завихренности ветра, наблюдаемым в тропической и субтропиче- ской зонах. Причем декадные изменения геострофического переноса в верх- нем километровом слое Тихого океана между 32 и 37° с.ш. согласуются с де- кадными изменениями свердруповского переноса, вычисленными для этой же широтной зоны по данным о завихренности поля ветра. Наряду с колебаниями свердруповского переноса, не менее важную роль должны играть отклики Гольфстрима на низкочастотные флуктуации плот- ностной структуры, которые происходят в пределах ССАК и смежного с ним Северного Субполярного циклонического круговорота (ССЦК) в результате ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 3 32 низкочастотных изменений турбулентных потоков тепла через поверхность раздела океана с атмосферой. Следует, между тем, отметить, что судить о проявлениях аномальности любого звена циркуляции (в том числе и Гольфстрима) можно лишь имея статистически обеспеченный ряд характеристик этого звена циркуляции, по- лученный за относительно длительный (в климатическом смысле) промежу- ток времени, поскольку шумы разного типа (включая методические погреш- ности измерений) могут быть достаточно большими. Цель настоящей работы заключается в выявлении характера изменчиво- сти расходов Гольфстрима на межгодовом и декадном масштабах, а также в оценке роли низкочастотных колебаний ветровой циркуляции и турбулентных потоков тепла в Северной Атлантике в формировании этой изменчивости. Исходные данные и методика вычислений Работа состоит из нескольких блоков, а именно: – вычисление рядов текущих среднегодовых и среднемесячных расходов Гольфстрима; – выделение трендов в расходах Гольфстрима за 1950 – 2004 гг.; – вычисление интегрального меридионального переноса в центральной части ССАК, обусловленного действием ветра; – вычисление и анализ взаимных корреляционных функций между рас- ходом Гольфстрима и интегральным свердруповским переносом, а также турбулентными потоками тепла в Северной Атлантике. В работе использовалась наиболее полная, из существующих на сего- дняшний день, база океанографических данных [16]. Для океанографических разрезов, ориентированных по нормали к основному потоку Гольфстрима, по геострофическим соотношениям предварительно вычислялись скорости те- чения. Затем путем интегрирования скоростей течения, заключенных между нулевыми изотахами, вычислялись текущие среднегодовые и среднемесяч- ные величины расходов. Использование геострофических соотношений предполагает наличие информации о вертикальном распределении плотности морской воды, кото- рая вычисляется по данным о распределении температуры и солености, заре- гистрированным на так называемых батометрических станциях, а также на океанографических станциях, выполнявшихся с помощью CTD-зондов (CTD- станциях). В данной работе под CTD-станциями мы понимаем оба названных типа океанографических станций. Известно, что регион Гольфстрима харак- теризуется как один из наиболее обеспеченных данными океанографических измерений районов Мирового океана. Между тем анализ пространственно- временного распределения СТD-станций показывает, что их количества явно недостаточно для того, чтобы для каждого текущего месяца (и даже года) за период с 1950 по 2004 гг. построить океанографические разрезы, секущие Гольфстрим по нормали к основному потоку. В результате оказывается не- возможным провести статистически значимый анализ межгодовой изменчи- вости расхода Гольфстрима. Один из возможных путей решения этой про- блемы – дополнение массива СТD-станций данными ХВТ-измерений, кото- рые выполняются на регулярной основе, в том числе коммерческими судами, на одной из наиболее судоходных линий, соединяющих Западную Европу с Восточным побережьем США. Однако ХВТ-данным свойственны известные ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 3 33 недостатки, а именно, меньшая по сравнению с океанографическими измере- ниями глубина зондирования, а также отсутствие информации о солености. Поэтому для решения поставленной задачи потребовалось ответить на во- прос, возможно ли в принципе получить репрезентативную информацию о геострофических течениях, используя поле плотности, ограниченное по глу- бине и вычисленное без учета солености. Для ответа на поставленный вопрос были выполнены тестовые расчеты, суть которых заключалась в следующем. I. Для всех 55 лет за период с 1950 по 2004 гг. были построены и проана- лизированы совместные карты среднемноголетней топографии поверхности океана и пространственных распределений СТD-станций. Затем, на основа- нии анализа таких карт, для тех лет, для которых это оказалось возможным, были построены океанографические разрезы, ориентация которых была мак- симально приближена к нормали по отношению к направлению генерального переноса. Пример такого выбора приведен на рис. 1. Р и с. 1. Примеры построения разрезов для вычисления скоростей геострофического течения (кружками показаны узлы разрезов, черными точками – СТD-станции, выполненные в течение указанных на рисунке лет; цифры на кривых – интегралы плотности (аналоги динамических высот)) 30° 32° 34° 36° 38° 40° 75° 70° 65° 60° 30° 32° 34° 36° 38° 40° 1965 г. 1978 г. с.ш. з.д. с.ш. ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 3 34 К сожалению, почти для трети лет указанного периода пространственное распределение СТD-станций не позволяет подобрать такие разрезы. Узлы выбранных разрезов рассматривались как центры сферических прямоуголь- ников со сторонами 1° широты и 1,5° долготы. Путем осреднения данных станций, попадавших в пределы сферических прямоугольников, вычислялись текущие среднегодовые вертикальные профили температуры и солености. Увеличение радиуса влияния в зональном направлении было вызвано преоб- ладающей зональной ориентацией Гальфстрима в анализируемой области (рис.1). Далее по формуле ЮНЕСКО [17] вычислялись текущие среднегодо- вые вертикальные профили плотности. А затем от отсчетной поверхности 2000 м производился расчет скоростей геострофического течения. Для от- дельных лет рассматриваемого периода удалось провести вычисления по двум (в 1960 г.) и трем (в 1974 г.) разрезам, пересекающим Гольфстрим. В этом случае расходы для соответствующих лет усреднялись. II. Наряду с вышеописанными расчетами текущих годовых расходов, по данным тех же океанографических СTD-станций были выполнены аналогич- ные вычисления от отсчетных поверхностей 400, 600 и 800 м, но уже без уче- та солености морской воды. То есть при вычислении плотности по формуле ЮНЕСКО соленость принималась равной нулю. Сопоставление рядов, пред- ставляющих расходы Гольфстрима, вычисленные от отсчетной поверхности 2000 м с учетом температуры и солености { 2000,TSS }, и расходы, вычисленные от перечисленных выше отсчетных поверхностей без учета солености { 400,TS , 600,TS , 800,TS }, показало, что между рядами { 2000,TSS } и { 800,TS } су- ществует хорошая линейная связь, выражаемая следующим уравнением рег- рессии (рис. 2): 9526,1603006,2  TTS SS . Р и с. 2. Регрессионная связь величин 2000,TSS и 800,TS Р и с. 3. Расходы Гольфстрима, вычисленные по данным CTD-станций от отсчетной по- верхности 2000 м с учетом солености (сплошная кривая) и по ХВТ-данным от от- счетной поверхности 800 м без учета солено- сти (штриховая) 20 30 40 50 60 Расход ST,800, Св 20 40 60 80 100 Р ас х о д S T S ,2 0 0 0 , С в 1950 1960 1970 1980 1990 2000 40 60 80 100 120 Р ас х о д , С в ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 3 35 Это позволило привлечь данные ХВТ-станций и, используя приведенное уравнение регрессии, получить более полный ряд текущих среднегодовых значений расходов Гольфстрима. Сопоставление графиков временной изменчивости текущих расходов Гольфстрима, вычисленных с учетом солености по СTD-данным, и анало- гичных графиков, вычисленных по данным ХВТ-станций с учетом получен- ного уравнения регрессии (рис. 3), показывает их хорошее соответствие. Причем последние позволяют получить более полное представление о рас- ходах Гольфстрима в последнюю декаду прошлого столетия. Р и с. 4. Положение ХВТ-станций в апреле 1960 г. и поле интегралов условной плотно- сти, вычисленное от отсчетной поверхности 800 м Р и с . 5. Расходы Гольфстрима, вычислен- ные по данным ХВТ-станций от отсчетной поверхности 800 м для апреля 1960 г., на раз- личных долготах Наряду с проблемой, связанной с общей нехваткой данных СТD-станций, имеется и вторая, не менее важная проблема, связанная с репрезентативно- стью информации о межгодовой изменчивости расхода Гольфстрима, полу- ченной по данным единичных разрезов в различных частях потока при нали- чии интенсивных синоптических и мезомасштабных шумов. На рис. 4 для примера показан рельеф свободной поверхности океана, вычисленный от от- счетной поверхности 800 м по данным ХВТ-станций, выполненных в апреле 1960 г. В пределах области Гольфстрима, заключенной между 70 и 50° з.д., выделяются, по крайней мере, три структурные зоны, где южная периферия Гольфстрима очерчивается различными изогипсами. При этом на участке от 62 до 57° з.д. достоверно выделить южную границу потока практически не- возможно, поскольку здесь Гольфстрим представлен двумя кинематическими структурами: собственно потоком Гольфстрима и обширным меандром, ко- торый, в свою очередь, состоит из трех кинематических структур с антици- клоническим характером обращения вод. Понятно, что в различных струк- турных зонах должны различаться и расходы течения. И действительно, ре- зультаты расчетов (рис. 5), выполненные для каждого из 10 показанных на рис. 4 разрезов, указывают на постепенное понижение расходов от 90 – 93 Св на 68° з.д. до ~ 83 Св на 57° з.д. Уменьшение расхода на 60 – 63° з.д. объ- ясняется тем, что на этом участке Гольфстрима значительная часть его вод расходуется на формирование упомянутого меандра, что является типичной 70° 65° 60° 55° 50° 35° 40° 45° с.ш. з.д. ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 3 36 ситуацией для этого района [18]. Флуктуации же расходов на трех западных разрезах объясняются тем, что не удалось достоверно выявить нулевую изота- ху на южной границе потока. Таким образом, расчеты, результаты которых приведены на рис. 4, 5, го- ворят о том, что о межгодовой изменчивости расхода Гольфстрима можно судить на основе рядов { 800,TS }, вычисленных для участка потока, заключен- ного приблизительно между 64 и 70° з.д. Необходимость соблюдения этого условия выдвинула очередную проблему, которая заключается в следующем. Как уже говорилось выше, несмотря на максимальную (по сравнению с другими регионами Мирового океана) обеспеченность данными зондирова- ний, географическое расположение СТD- и ХВТ-станций носит случайный характер, и выбрать единый океанографический разрез, для которого можно было бы получить достаточно представительный (в статистическом смысле) ряд { 800,TS }, к сожалению, не представляется возможным. Поэтому исполь- зовалась следующая процедура. 1. Для каждого текущего месяца из интервала 1950 – 2004 гг. строилась совместная карта распределения СТD- и ХВТ-станций и топографии поверх- ности океана, вычисленной по распределению температуры на этих станциях от отсчетной поверхности 800 м (см. рис. 6). Р и с. 6. Примеры карт распределения СТD- и ХВТ-станций и выделения океанографических разрезов, секущих Гольфстрим по нормали вблизи 70° з.д. 75° 70° 65° 60° 55° 50° 32° 36° 40° 70° 65° 60° 55° 35° 38° 70° 65° 60° 55° 50° 34° 36° 38° 72° 67° 62° 57° 52° 32° 35° 38° 75° 70° 65° 60° 55° 32° 36° 40° 70° 65° 60° 55° 50° 32° 36° 40° 70° 65° 60° 55° 34° 38° 42° 01.1975 01.1979 01.1981 08.2000 08.2003 06.1973 06.1981 с.ш. с.ш. с.ш. с.ш. с.ш. с.ш. с.ш. з.д. з.д. з.д. з.д. з.д. з.д. з.д. ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 3 37 2. Выделялись океанографические станции, представляющие разрез, се- кущий по нормали поток Гольфстрима вблизи 70° з.д. 3. Далее от отсчетной поверхности 800 м рассчитывались составляющие скорости, нормальные по отношению к выбранному разрезу. При этом соле- ность в уравнении состояния морской воды принималась равной нулю. 4. Путем интегрирования скоростей потока, заключенных между нуле- выми изотахами, определялся расход 800,TS . 5. И наконец, по формуле 9526,1603006,2 800,  TSSГ определялось те- кущее среднемесячное значение расхода Гольфстрима. Реализация изложенного алгоритма позволила получить ряд из 170 теку- щих месячных значений расходов Гольфстрима { месгод,S }, охватывающий период с 1950 по 2004 гг. Далее путем осреднения значений месгод,S в преде- лах каждого текущего года были вычислены среднегодовые значения расхо- дов Гольфстрима { годS } (43 значения). Ряды { месгод,S } и { годS } используют- ся для получения представлений об изменчивости расходов Гольфстрима на межгодовом и декадном масштабах. Кроме того, они позволяют провести со- вместный анализ низкочастотных вариаций расходов Гольфстрима и низко- частотных изменений внешних факторов, формирующих и поддерживающих это течение. И наконец, путем выборки значений месгод,S для каждого месяца года и последующего их осреднения вычислен ряд среднемноголетних ме- сячных значений { месS }, позволяющий уточнить характеристики сезонной изменчивости расхода Гольфстрима. Анализ результатов расчетов Тренды и межгодовые колебания расхода Гольфстрима в 1950 – 2004 гг. Среднемноголетние месячные расходы Гольфстрима в окрестности 70° з.д. варьируют в пределах 94 – 99 Св при среднемноголетнем значении 96 Св (таблица, рис. 7 и 8). Максимум расхода наблюдается в конце зимы – начале весны (февраль – март), а минимум – в конце осени (октябрь – но- ябрь). Этот результат согласуется с известными литературными данными (см., например, [10]). Амплитуда сезонных вариаций расхода Гольфстрима не превышает 2 Св. Это дает возможность использовать для оценки изменчивости среднегодовых расходов даже те годы, в которые наблюдения выполнены только в отдельные месяцы, поскольку амплитуда межгодовых колебаний су- щественно превышает 2 Св. Судя по аппроксимирующей кривой в период зим- ней интенсификации Гольфстрима, общая дисперсия расходов ( 2 ) мини- мальна (около 40 Св 2 ) , и наоборот, в период летне-осеннего ослабления Гольфстрима общая дисперсия его расходов возрастает (до более чем 120 Св 2 ). ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 3 38 Статистические характеристики межгодовых вариаций расхода Гольфстрима в районе 70°з.д. Месяц года S ,Св 2 , Св 2  , Св 2 trend , Св 2 2 detrend , Св 2 22  trend 55,trend , Св I 96,44 51,74 7,19 0,47 51,27 0,01 3,81 II 99,45 42,96 6,55 3,86 39,10 0,09 8,08 III 96,51 26,11 5,11 0,12 25,99 0,00 -1,90 IV 98,19 205,79 14,35 121,90 83,90 0,59 52,00 V 96,83 104,26 10,21 1,93 102,34 0,02 5,85 VI 96,58 132,83 11,53 0,57 132,26 0,00 3,13 VII 93,74 61,38 7,83 2,87 58,51 0,05 6,14 VIII 97,18 175,56 13,25 57,92 117,65 0,33 28,91 IX 93,93 81,19 9,01 1,51 79,68 0,02 5,07 X 95,10 184,32 13,58 12,70 171,62 0,07 13,43 XI 94,18 122,13 11,05 24,31 97,82 0,20 23,42 XII 94,42 113,90 10,67 0,35 113,55 0,00 2,35 Полный ряд за 1950 – 2004 гг. 96,03 121,28 11,01 10,27 111,01 0,08 13,07 Р и с. 7. Внутригодовые изменения среднемноголетних месячных расходов Гольфстрима в окрестности 70° з.д. (сплошная ломаная кривая) и дисперсия детрендированных рядов (штри- ховая) (плавные кривые – аппроксимации рядов полиномом 3-й степени) На рис. 8, а, б показаны текущие значения среднемесячных и среднего- довых расходов Гольфстрима в окрестности 70° з.д. за 1950 – 2004 гг. и рас- считанный методом наименьших квадратов линейный тренд. Видно, что ли- 92 94 96 98 100 Р ас х о д , С в 0 2 4 6 8 10 12 Месяцы 0 40 80 120 160 200 Д и сп ер си я д ет р ен д и р о в ан н ы х р я д о в { S го д ,м е с }, С в 2 ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 3 39 нейный тренд положителен, увеличение расхода Гольфстрима за весь указан- ный период составляет 13 Св (таблица), что противоречит утверждениям об ослаблении Гольфстрима, имеющим место в литературе [2 – 4]. Отметим, что этот наш результат очень хорошо согласуется с результатом, полученным в работе [6]. Для иллюстрации сказанного на рис.8, в приведен график межго- довых флуктуаций индекса бароклинного переноса в системе Гольфстрим – Северо-Атлантическое течение, полученный в цитируемой работе. Р и с. 8. Текущие значения среднемесячных (а) и среднегодовых (б) расходов Гольфстрима в окрестности 70° з.д. за 1950 – 2004 гг., вычисленные в настоящей работе, а также индекс гео- строфического переноса в системе Гольфстрим – Северо-Атлантическое течение и индекс Се- вероатлантического колебания по данным работы [6] (в) (прямая линия – линейный тренд, плавная штриховая кривая – аппроксимация трендов полиномом 3-й степени, штриховая линия на рис.8, б – результат скользящего пятиточечного сглаживания) 1950 1960 1970 1980 1990 2000 70 80 90 100 110 120 Р ас х о д , С в 60 80 100 120 140 Р ас х о д , С в а б в ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 3 40 О значимости тренда можно судить по величине отношения 22 trend  (где 2 trend – дисперсия, обусловленная этим трендом, 2 – суммарная дис- персия) и по общему количеству независимых оценок расходов. Как видно из таблицы, на положительный тренд приходится приблизительно 8 % общей изменчивости расхода Гольфстрима, что, при имеющемся количестве незави- симых оценок, свидетельствует о значимой (на 5%-ном доверительном уров- не) величине тренда. Судя по аппроксимирующей кривой, приведенной на рис. 8, положительный тренд в расходах Гольфстрима наблюдается прибли- зительно с начала 60-х годов. Графики межгодовых изменений расхода Гольфстрима, построенные для отдельных месяцев года (рис. 9), а также данные таблицы показывают, что при средней величине дисперсии тренда, равной ~ 10 Св 2 , имеет место значи- тельный разброс дисперсий трендов по месяцам года (от значений, близких к нулевым, до ~ 120 Св 2 ). Наибольшие величины дисперсий трендов приходят- ся на апрель (122 Св 2 ) и август (58 Св 2 ). Заметим, что именно эти периоды года характеризуются экстремальными значениями расходов месS : макси- мальные расходы приходятся на апрель, а минимальные – на август. Характеризуя тренды, полученные для различных месяцев года, следует отметить, что их статистическая значимость для некоторых месяцев, в силу малой обеспеченности, не превышает 10%-ного доверительного уровня. При этом, наряду с положительными трендами для большинства месяцев года, для марта и декабря получены отрицательные тренды, хотя их значимость прак- тически равна нулю. О связи колебаний расхода Гольфстрима с колебаниями ветровой циркуляции Для расчета меридионального крупномасштабного переноса, обуслов- ленного действием ветра, использовалось классическое соотношение Сверд- рупа, имеющее в правой системе координат на β-плоскости следующий вид: )( 1Sv x τ y τ ββ τrot S yxz y       , где x и y – составляющие касательных напряжений ветра. Вначале по формуле Свердрупа вычислялись текущие среднемесячные значения мери- дионального переноса вдоль 35°с.ш. Расчет выполнялся с шагом 2,5º по дол- готе. Затем путем интегрирования полученных значений Sv yS вдоль назван- ной широты рассчитывались значения текущих среднемесячных свердрупов- ских расходов Sv yQ . Оценка интегрального свердруповского переноса в ССАК проводилась без учета западного погранслоя, в предположении, что течения в погранслое носят компенсационный характер (т.е. расход в запад- ном погранслое направлен в противоположную сторону по сравнению с рас- ходом во внутренней части круговорота и компенсирует свердруповский пе- ренос). Поэтому интегрирование производилось для области Субтропической Атлантики, расположенной между 5 и 75º з.д. Среднемесячные значения ка- сательных напряжений ветра вычислялись по данным о приводном давлении с использованием следующих формул Акерблома: ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 3 41             y P x P f ν τ aa x 2 2 1 ,             y P x P f ν τ aa y 2 2 1 . Здесь  – коэффициент вертикальной турбулентной вязкости воздуха в при- водном слое, aP – среднемесячное значение атмосферного давления у по- верхности океана, которое бралось из данных реанализа NCEP о давлении в приводном слое (подробнее см. [19]). Вычисления производились для раз- личных значений  в диапазоне от 5 до 10 м 2 /c. После сопоставления резуль- татов расчетов с оценками других авторов окончательно был выбран  = = 10 м 2 /c. Далее с целью выявления прямой связи между колебаниями Sv yQ и годS была вычислена взаимная корреляционная функция между межгодовы- ми колебаниями интегрального меридионального переноса Sv yQ (взятыми с противоположным знаком) и межгодовыми колебаниями расхода Гольфст- рима годS . Средний за 1950 – 2004 гг. свердруповский перенос, вычисленный при коэффициенте  = 10 м 2 /c, оказался равным –24,4 Св. Рассчитанный от от- счетной поверхности 2000 м среднемноголетний расход Гольфстрима S в окрестности 70° з.д. составляет 96 Св. Это говорит о том, что свердруповский перенос в среднем компенсирует лишь около четверти общего расхода Гольфстрима. Декадные его изменения обусловлены изменчивостью поля ветра также приблизительно на 25 %. Действительно, межгодовые колебания величин Sv yQ и годS показывают, что они представляют собой суперпозицию флуктуаций с доминирующими периодичностями, составляющими прибли- зительно от 5 – 6 до ~20 лет (рис. 10), а остаточные (после удаления тренда) дисперсии составляют 16 и 64 Св 2 соответственно. Таким образом, межгодо- вая изменчивость расхода Гольфстрима приблизительно на 25 % может объ- ясняться компенсацией свердруповского переноса. Оставшиеся 75 % межго- довой изменчивости расхода Гольфстрима в значительной степени обуслов- лены термохалинными факторами, анализ которых будет проведен в сле- дующем разделе. Вид аппроксимирующих полиномов позволяет предположить наличие прямой связи между колебаниями Sv yQ и годS . На графике взаимной корреля- ционной функции между межгодовыми колебаниями интегрального мери- дионального переноса Sv yQ и межгодовыми колебаниями расхода Гольфст- рима, приведенном на рис. 10, в, при 2-летнем лидировании Sv yQ выделяется положительный экстремум, выходящий за переделы 5%-ного доверительного уровня. Коэффициент корреляции при указанном сдвиге составляет 0,45. На- личие этого экстремума в принципе свидетельствует в пользу проверяемого предположения и говорит о том, что реакция Гольфстрима на межгодовые колебания завихренности в поле ветра в ССАК происходит приблизительно с 2-летним запаздыванием. ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 3 42 Р и с. 9. Межгодовые вариации среднемесячных расходов Гольфстрима в окрестности 70° з.д. 60 80 100 120 60 80 100 120 60 80 100 120 60 80 100 120 Р а с х о д , С в 60 80 100 120 1960 1980 2000 60 80 100 120 1960 1980 2000 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 3 43 Р и с. 10. Межгодовые колебания интегрального меридионального свердруповского переноса Sv yQ (а), расходов Гольфстрима годS (б) и их взаимная корреляционная функция (в) (прямые линии – линейные тренды, сглаженные кривые – результаты аппроксимаций полиномами 8-й степени, штриховыми линиями показаны 5%-ные доверительные уровни, отрицательные сдви- ги означают лидирование Sv yQ ) ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 3 44 Наличие низкочастотной изменчивости свердруповского переноса в Се- верной Атлантике с характерным периодом около 20 лет может быть объяс- нено воздействием ТДО на Северную Атлантику. Статистически значимое изменение поля давления в Северной Атлантике, обусловленное ТДО, приве- дено в работе [20]. Следуя полученным в этой работе результатам, можно ожидать, что усиление/ослабление ТДО должны сопровождаться интенсифи- кацией/ослаблением завихренности поля ветра в Субтропической Атлантике и, следовательно, последующими усилением/ослаблением Гольфстрима. Ре- зультаты, полученные в настоящей работе, свидетельствуют о том, что за- держка в реакции Гольфстрима на изменения завихренности поля ветра в Се- верной Атлантике, обусловленные ТДО, составляет около 2 лет. Взаимосвязь низкочастотных колебаний расхода Гольфстрима и турбулентных потоков тепла в Северной Атлантике Типичный график межгодовых колебаний турбулентных потоков тепла в центральной части ССАК, построенный по данным реанализа NCEP приве- ден на рис. 11. Анализ этих данных показывает, что межгодовые флуктуации суммарных турбулентных потоков тепла на поверхности океана представля- ют собой суперпозицию колебаний с периодами от 2 – 3 лет до 20 – 25 лет. Для ответа на вопрос о влиянии низкочастотной изменчивости турбулентных потоков тепла на поля плотности в пределах ССЦК и ССАК рассчитывались поля взаимных корреляционных функций между колебаниями расхода Гольфстрима и колебаниями суммарных турбулентных потоков тепла в Северной Атлантике. Вычисления проводились для диапазона сдвигов от –13 лет (лидирование потоков тепла) до +13 лет (лидирование флуктуаций расхода Гольфстрима). Р и с. 11. Суммарные турбулентные потоки тепла в центральной части ССАК (30°с.ш., 65,5°з.д.) (штриховая кривая – текущее пятилетнее сглаживание, плавная кривая – аппрокси- мация полиномом 9-й степени) 1950 1960 1970 1980 1990 2000 80 120 160 200 240 280 П о то к те п л а , В т/ м 2 ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 3 45 Последовательное сопоставление полей взаимной корреляции, вычис- ленных для различных сдвигов (от крайних отрицательных до крайних поло- жительных), показывает, что в эволюции представляемых полей существует очевидная преемственность, хотя для отдельных сдвигов из диапазона ±13 лет уровень корреляционных связей не выходит за 10%-ный доверитель- ный уровень. Из совокупности результатов, полученных при отрицательных сдвигах, выделяются корреляционные поля, указывающие на то, что в отдельных структурных зонах Северной Атлантики межгодовые колебания потоков теп- ла при их 3 – 5-летнем лидировании надежно коррелируют с межгодовыми колебаниями расхода Гольфстрима (рис. 12). Р и с. 12. Поля взаимной корреляции суммарных турбулентных потоков тепла и расхода Гольфстрима при лидировании потоков от 3 до 5 лет (затемненные участки – корреляция от- рицательная, светлые участки – корреляция положительная; точками выделены участки, в ко- торых корреляция превышает 10%-ный доверительный уровень; штриховыми линиями пока- заны линии токов геострофических течений) Так, судя по отрицательному знаку корреляции, интенсификация турбу- лентных потоков тепла в области действия Гольфстрима сопровождается его ослаблением, наблюдаемым через 3 – 5 лет, и наоборот, ослабление турбу- 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80° -5 -4 80° 60° 40° 20° 0° 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80° -3 80° 60° 40° 20° 0° -2 с.ш. с.ш. з.д. з.д. ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 3 46 лентных потоков тепла в этом регионе сопровождается интенсификацией Гольфстрима, наблюдаемой через тот же промежуток времени. При этом в первом случае имеет место ослабление турбулентных потоков в южной части ССЦК, примыкающей к Гольфстриму с севера, что ведет к ослаблению про- цессов вертикальной конвекции, а следовательно, к опусканию термоклина в этом районе, а во втором случае имеют место обратные процессы, ведущие к подъему термоклина в указанном регионе. Все это приводит к соответствую- щим изменениям горизонтальных градиентов плотности в направлении, по- перечном Гольфстриму, а значит, в первом случае – к ослаблению Гольфст- рима, а во втором – к его интенсификации. Причем, судя по результатам, приведенным на рис. 12, реакция Гольфстрима на изменения турбулентных потоков тепла запаздывает приблизительно на 3 – 5 лет. Следует обратить внимание на положительный знак корреляции, полу- ченный при 3 – 5-летнем лидировании турбулентных потоков в восточной и южной областях ССАК, а именно, в областях действия Канарского и Север- ного Пассатного течений (КТ и СПТ соответственно). Это говорит о том, что интенсификация/ослабление турбулентных потоков тепла в этих районах приводят к более/менее интенсивному охлаждению здесь верхнего слоя океа- на, а следовательно, к интенсификации/ослаблению КТ и СПТ. Эти процессы, в свою очередь, сопровождаются интенсификацией/ослабленим Гольфстри- ма, наблюдаемыми через 3 – 5 лет. Таким образом, можно заключить, что в ССАК наблюдаются взаимосвязанные вариации интенсивности Гольфстрима и системы КТ/СПТ, обусловленные изменениями турбулентных потоков теп- ла. Причем можно предположить, что сдвиг фаз в колебаниях интенсивности рассматриваемых течений близок к 180 градусам. Наиболее надежный уровень взаимосвязи между флуктуациями турбу- лентных потоков тепла и расхода Гольфстрима получен для акваторий, при- мыкающих к системе Гольфстрим – Северо-Атлантическое течение с севера и юга, для интервала положительных сдвигов от 0 до 3 лет (рис. 13). Р и с. 13. Поля взаимной корреляции суммарных турбулентных потоков тепла и расхода Гольфстрима при нулевом сдвиге и 3-летнем лидировании расхода (обозначения те же, что на рис. 12) 80° 60° 40° 20° 0° 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80° 0 80° 60° 40° 20° 0° 3 с.ш. з.д. з.д. ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 3 47 Можно констатировать, что интенсификация/ослабление Гольфстрима в целом ведут к ослаблению/интенсификации турбулентных потоков тепла в южной части ССЦК и северной части ССАК, а также восточнее 45° з.д. в об- ласти разветвления его потоков. Таким образом, оценки временных сдвигов, при которых получены зна- чимые величины корреляционных связей, показывают, что временной мас- штаб цикличности процесса приспособления интенсивности турбулентных потоков тепла и расходов Гольфстрима равен приблизительно 6 годам. Со- гласно первому сценарию, при лидировании максимумов турбулентных по- токов в области Гольфстрима через 3 года следует ожидать минимумов его расходов, а затем, согласно второму сценарию, при лидировании минимумов расходов Гольфстрима через 3 года следует ожидать максимумов турбулент- ных потоков по обе стороны от Гольфстрима. Полученную оценку подтвер- ждают осредненные корреляционные функции, вычисленные в рамках дан- ной работы для центральной части ССАК и для области ССЦК, примыкаю- щей к Гольфстриму (рисунок не приводится). Что касается 20 – 25-летних колебаний турбулентных потоков тепла в Северной Атлантике, то они, по всей вероятности, генерируются ТДО, по- скольку именно этот масштаб является основным периодом ТДО. Таким об- разом, Тихий океан, вероятно, вызывает 20 – 25-летние колебания расхода Гольфстрима как посредством изменения поля ветра в Северной Атлантике, так и в результате его влияния на потоки тепла в регионе. Выводы Среднемноголетние месячные расходы Гольфстрима в окрестности 70° з.д. варьируют в пределах 94 – 99 Св при среднемноголетнем значении 96 Св. Максимум расхода наблюдается в конце зимы – начале весны (февраль – март), а минимум – в конце осени (октябрь – ноябрь). Амплитуда сезонных вариаций 2 Св. В период зимней интенсификации Гольфстрима общая дисперсия расхо- дов минимальна (около 40 Св 2 ), и наоборот, в период летне-осеннего ослаб- ления Гольфстрима общая дисперсия его расходов возрастает (до 120 Св 2 ). Получен значимый на 5%-ном доверительном уровне положительный линейный тренд текущих среднемесячных расходов Гольфстрима за период с 1950 по 2004 гг., что проявляется в увеличении расхода Гольфстрима за ука- занный период на 13 Св. Величина линейного тренда, оцененного для раз- личных месяцев года за 1950 – 2004 гг., изменяется от значений, близких к нулевым, до ~10 Св за 10 лет. Этот результат не согласуется с утвержде- ниями об ослаблении Гольфстрима, имеющими место в океанологической литературе [2 – 4]. Компенсацией свердруповского переноса, обусловленного завихренно- стью крупномасштабного ветра, можно объяснить лишь около четверти об- щего расхода Гольфстрима и его изменчивость межгодового масштаба. Коле- бания величин Sv yQ и годS представляют собой суперпозицию флуктуаций с доминирующими периодичностями, составляющими приблизительно от 5 – 6 ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 3 48 до ~20 лет, а остаточные (после удаления тренда) дисперсии составляют 16 и 64 Св 2 соответственно. Реакция Гольфстрима на межгодовые колебания свердруповского пере- носа, обусловленного завихренностью крупномасштабного ветра в ССАК, происходит приблизительно с 2-летним запаздыванием. Наряду с вариациями завихренности крупномасштабного ветра в ССАК, важную роль играет отклик системы западных пограничных течений на ква- зипериодическое воздействие потоков тепла на поверхности океана, связан- ное с Североатлантическим колебанием. В отдельных структурных зонах Северной Атлантики межгодовые коле- бания потоков тепла (при их 3 – 5-летнем лидировании) значимо коррелиру- ют с межгодовыми колебаниями расхода Гольфстрима. Интенсификация тур- булентных потоков тепла в области действия Гольфстрима сопровождается его ослаблением, наблюдаемым через указанный промежуток времени. И на- оборот, ослабление турбулентных потоков тепла в указанных районах через 3 – 5 лет сопровождается интенсификацией Гольфстрима. Наряду с изменчивостью межгодового масштаба, связанной с Североат- лантическим колебанием, обнаружена низкочастотная изменчивость интен- сивности Гольфстрима декадного масштаба, вероятно, связанная с Тихооке- анской декадной осцилляцией, которая вызывает 20 – 25-летние колебания расхода Гольфстрима как посредством изменения поля ветра в Северной Ат- лантике, так и вследствие ее влияния на потоки тепла в регионе. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Полонский А.Б., Башарин Д.В., Воскресенская Е.Н., Ворли С. Североатлантическое коле- бание: описание, механизмы и влияние на климат Евразии // Морской гидрофизический журнал. – 2004. – № 2. – С.42 – 59. 2. Карнаухов А.В., Карнаухов В.Н. Новая модель оледенений в Северном полушарии. – Пу- щино: Институт биофизики клетки РАН. – http://poteplenie.ru/doc/karn-golfst0.htm. 3. Карнаухов А.В. Динамика оледенений в Северном полушарии как автоколебательный ре- лаксационный процесс // Биофизика. – 1994. – 39, №6. – С.1094 – 1098. 4. Bryden H.L., Longworth H.R., Cunningham S.A. Slowing of the Atlantic meridional overturing circulation at 25° N // Nature. – 2005. – 438. – P.655 – 657. 5. Programme of NOAA Research: The GULFSTREAM-IV.– www.publicaffairs.noaa.gov/grounders/pdf/gulfstream.pdf. 6. Curry R.G., McCartney M.S. Ocean Gyre Circulation changes associated with the North Atlantic Oscilation // J. Phys. Oceanogr. – 2001. – 31. – P.3374 – 3400. 7. Артамонов Ю.В., Воскресенская Е.Н. , Джиганшин Г.Ф. и др. Низкочастотная изменчи- вость гидрометеорологических и гидрофизических характеристик Тропической и Субтро- пической Атлантики в связи с глобальными вариациями типа Эль-Ниньо – Южные Ос- цилляции / Под ред. А.Б.Полонского, А.А.Сизова // Депон. рукопись N4560 В-91. – М.: ВИНИТИ, 1991. – 247 с. 8. Джиганшин Г.Ф., Полонский А.Б. Межгодовая и десятилетняя изменчивость теплозапаса верхнего 200-метрового слоя в Тропической Атлантике в 1950 – 1992 гг. // Изв.РАН. Фи- зика атмосферы и океана. – 2001. – 37, № 2. – С. 497 – 505. 9. Полонский А.Б., Семилетова Е.П., Джиганшин Г.Ф. Роль океана в поддержании Североат- лантического колебания // Морской гидрофизический журнал. – 2002. – № 5. – C. 47 – 55. 10. Джиганшин Г.Ф., Полонский А.Б. Североатлантическое колебание и изменчивость харак- теристик деятельного слоя океана // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. – 2003. – 39, № 4. – C. 354 –364. ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 3 49 11. Mantua J.N., Hare S.R., Zhang Y. et al. A Pacific interdecadal climate oscillation with impacts on salmon production // Bull. Amer. Meteor. Soc. – 1997. – 78, – P. 1069 – 1080. 12. Nakamura H., Lin G., Yamagata T. Decadal climate variability in the North Pacific during re- cent decades // Ibid. – 1997. – 78. – P. 2215 – 2225. 13. Trenberth K.E., Hurrell J.W. Decadal atmosphere-ocean variations in the Pacific // Clim. Dyn. – 1994. – 9. – P. 303 – 319. 14. Yukimoto S., Endoh M., Kitamura Y. et al. Interannual and interdecadal variabilities in the Pa- cific in an MRI coupled GCM // Ibid. – 1996. – 12 . – P. 667 – 683. 15. Deser C. Evidence for a wind-driven intensification of the Kuroshio Current Extention from the 1970s to the1980s // The ROSSBY-100 Symposium, 8 – 12 June. – Stockholm, Sweden. – 1998. – 1. – P. 87 – 89. 16. Boyer T.P., Antonov J.I., Garcia D.R. et al. World Ocean Database 2005 // NOAA Atlas NESDIS 60, U.S. Governement / Ed. S. Levitus. – http://www.awi-bremerhaven.de/GEO/ODV. 17. О введении Шкалы практической солености, 1978 и нового международного уравнения состояния морской воды // Океанология. – 1982. – 22, вып. 2. – С.337 – 343. 18. Стоммел Г. Гольфстрим. Физическое и динамическое описание. – М.: Изд-во иностр. лит.,1963. – 263 с. 19. Джиганшин Г.Ф., Полонский А.Б., Крашенинникова С.Б. Влияние межгодовой изменчиво- сти поля ветра в субтропическом круговороте на расходы Гольфстрима // Системы кон- троля окружающей среды. – Севастополь: МГИ НАН Украины, 2006. – С.296 – 299. 20. Enfield D., Mestas-Nunez A.M. Multiscale variability in global SST and their relationships with tropospheric climate patterns // J. Clim. –1999. – 12, № 9. – P.2719 – 2733. Морской гидрофизический институт НАН Украины, Материал поступил Севастополь в редакцию 10.01.08 После доработки 13.05.08 ABSTRACT On the basis of modern oceanographic and hydrometeorological data the characteristics of the Gulf Stream geostrophic transport in 1950 – 2004 are calculated. The role of low-frequency variations of the wind field vorticity and the turbulent heat fluxes in the North Atlantic in generation of the variability is evaluated. Significant (5 % confidence indicator) positive linear trend of the Gulf Stream monthly average transport is obtained. It is manifested in the increase of the Gulf Stream transport for the indicated period by 13 Sv. The obtained estimates permit to draw a conclusion that 25 % of inter-annual variations of the Gulf Stream transport are conditioned by low frequency varia- tions of wind field vorticity in the subtropical Atlantic. At that the Gulf Stream transport are delayed in relation to wind variations approximately by 2 years. The response of the system of western boundary currents to quasi-periodic influence of turbulent heat fluxes on the ocean surface related to the North Atlantic oscillation plays an important role in variation of the Gulf Stream transport. Inten- sification of turbulent fluxes in the North sub-polar cyclonic gyre and their weakening in the northern part of the Subtropical gyre are accompanied by the Gulf Stream intensification each 3 – 5 years. Anomalies of turbulent heat fluxes of opposite sign are accompanied by the Gulf Stream weakening also each 3 – 5 years. Potentially important role of the Pacific decadal oscillation in maintaining de- cadal variability of the Gulf Stream intensity is noted. This oscillation affects the Gulf Stream transport both by change of the wind field in various oscillation phases and due to its influence upon the ocean – atmosphere heat exchange.

Низкочастотная изменчивость расхода Гольфстрима: описание и механизмы

Institution

Ähnliche Einträge