Пространственно-временная изменчивость меридиональных переносов тепла в Северной Атлантике

Проанализирована пространственно-временная изменчивость меридиональных переносов тепла (МПТ) в Северной Атлантике. Оценен вклад различных механизмов в интегральный МПТ. Подтверждена ключевая роль дрейфовых переносов в Тропической Атлантике в формировании океанического МПТ. На основании обобщенного а...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2010
Hauptverfasser:	Полонский, А.Б., Крашенинникова, С.Б.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Морський гідрофізичний інститут НАН України 2010
Schriftenreihe:	Морской гидрофизический журнал
Schlagworte:	Анализ результатов наблюдений и методы расчета гидрофизических полей океана
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/56787
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:	Пространственно-временная изменчивость меридиональных переносов тепла в Северной Атлантике / А.Б. Полонский, С.Б. Крашенинникова // Морской гидрофизический журнал. — 2010. — № 6. — С. 24-42. — Бібліогр.: 47 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-56787
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-567872014-02-24T03:16:16Z Пространственно-временная изменчивость меридиональных переносов тепла в Северной Атлантике Полонский, А.Б. Крашенинникова, С.Б. Анализ результатов наблюдений и методы расчета гидрофизических полей океана Проанализирована пространственно-временная изменчивость меридиональных переносов тепла (МПТ) в Северной Атлантике. Оценен вклад различных механизмов в интегральный МПТ. Подтверждена ключевая роль дрейфовых переносов в Тропической Атлантике в формировании океанического МПТ. На основании обобщенного анализа оценок, полученных разными авторами по данным за 1870 – 2008 гг., и расчетов с использованием данных реанализа NCEP/NCAR показано, что среднемноголетний дрейфовый меридиональный перенос тепла (массы) достигает максимального значения 1,6 ± 0,1 ПВт (17,4 ± 1,5 Св) в окрестности 12,5° с. ш. в Тропической Атлантике. Вклад переносов тепла, обусловленных горизонтальной свердруповской циркуляцией, в интегральный МПТ максимален в окрестности 30º с. ш. и в среднем составляет ~ 40%. В Субтропической Атлантике МПТ изменяется с периодом ~ 50 – 70 лет. Минимального значения интегральный МПТ достигает в середине 1960-х гг., максимального – в начале 1990-х. Исходя из положения центра Азорского максимума давления, можно сделать вывод, что усиление суммарного МПТ в Субтропической Атлантике на этих временных масштабах сопровождается смещением центра Северного Субтропического антициклонического круговорота к юго-западу. Проаналізовано просторово-часову мінливість меридіонального перенесення тепла (МПТ) у Північній Атлантиці. Оцінено внесок різних механізмів в інтегральний МПТ. Підтверджено ключову роль дрейфового перенесення у Тропічній Атлантиці у формуванні океанічного МПТ. На основі узагальненого аналізу оцінок, одержаних різними авторами за даними 1870 – 2008 рр., та розрахунків з використанням даних реаналізу NCEP/NCAR, уточнено положення та величину максимуму середньобагаторічного дрейфового меридіонального перенесення ДМП тепла (маси). Воно досягає максимального значення поблизу 12,5º пн. ш. Тропічної Атлантики, де його величина дорівнює 1,6 ± 0,1 ПВт (17,4 ± 1,5 Св). Внесок перенесення тепла, обумовлений горизонтальною свердрупівською циркуляцією, в інтегральний МПТ є максимальним поблизу 30º пн. ш. та в середньому складає ~40%. У Субтропічний Атлантиці МПТ змінюється з типовим періодом ~50 – 70 лет. Мінімального значення інтегральний МПТ досягає у середині 1960-х рр., максимального – на початку 1990-х рр. Судячи з положення центру Азорського максимуму тиску, можна зробити висновок, що підсилення сумарного МПТ у Субтропічній Атлантиці на цих часових масштабах супроводжується зміщенням центру Північного Субтропічного антициклонічного колообігу до південно заходу. Space-time variability of meridional heat transport (MHT) in the North Atlantic is analyzed. Contribution of various mechanisms to the integral MHT is estimated. The dominant role of drift transports in the Tropical Atlantic in formation of the oceanic MHT is confirmed. Based on the generalized analysis of the estimates obtained by different authors who used the data of 1870 – 2008 and the calculations including the data of reanalysis NCEP/NCAR, it is shown that the average multiyear drift meridional heat (mass) transport achieves its maximum value 1.6 ± 0.1 PW (17.4 ± 1.5 Sv) in the vicinity of 12.5° N in the Tropical Atlantic. Heat transports’ contribution conditioned by the horizontal Sverdrup circulation to the integral MHT reaches its maximum in the vicinity of 30° N and amounts 40%. In the Subtropical Atlantic the variation period of MHT is 50 – 70 years. Minimal value of the integral MHT was in the middle 60ies, and its maximum value – in the early 90ies. Taking into account location of the Azores high center the following conclusion can be drown: intensification of total MHT in the Subtropical Atlantic on these time scales is accompanied by displacement of the center of the North Subtropical anticyclonic gyre to the southwest. 2010 Article Пространственно-временная изменчивость меридиональных переносов тепла в Северной Атлантике / А.Б. Полонский, С.Б. Крашенинникова // Морской гидрофизический журнал. — 2010. — № 6. — С. 24-42. — Бібліогр.: 47 назв. — рос. 0233-7584 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/56787 551.465.7 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 Полонский, А.Б. Крашенинникова, С.Б. Пространственно-временная изменчивость меридиональных переносов тепла в Северной Атлантике Морской гидрофизический журнал
description	Проанализирована пространственно-временная изменчивость меридиональных переносов тепла (МПТ) в Северной Атлантике. Оценен вклад различных механизмов в интегральный МПТ. Подтверждена ключевая роль дрейфовых переносов в Тропической Атлантике в формировании океанического МПТ. На основании обобщенного анализа оценок, полученных разными авторами по данным за 1870 – 2008 гг., и расчетов с использованием данных реанализа NCEP/NCAR показано, что среднемноголетний дрейфовый меридиональный перенос тепла (массы) достигает максимального значения 1,6 ± 0,1 ПВт (17,4 ± 1,5 Св) в окрестности 12,5° с. ш. в Тропической Атлантике. Вклад переносов тепла, обусловленных горизонтальной свердруповской циркуляцией, в интегральный МПТ максимален в окрестности 30º с. ш. и в среднем составляет ~ 40%. В Субтропической Атлантике МПТ изменяется с периодом ~ 50 – 70 лет. Минимального значения интегральный МПТ достигает в середине 1960-х гг., максимального – в начале 1990-х. Исходя из положения центра Азорского максимума давления, можно сделать вывод, что усиление суммарного МПТ в Субтропической Атлантике на этих временных масштабах сопровождается смещением центра Северного Субтропического антициклонического круговорота к юго-западу.
format	Article
author	Полонский, А.Б. Крашенинникова, С.Б.
author_facet	Полонский, А.Б. Крашенинникова, С.Б.
author_sort	Полонский, А.Б.
title	Пространственно-временная изменчивость меридиональных переносов тепла в Северной Атлантике
title_short	Пространственно-временная изменчивость меридиональных переносов тепла в Северной Атлантике
title_full	Пространственно-временная изменчивость меридиональных переносов тепла в Северной Атлантике
title_fullStr	Пространственно-временная изменчивость меридиональных переносов тепла в Северной Атлантике
title_full_unstemmed	Пространственно-временная изменчивость меридиональных переносов тепла в Северной Атлантике
title_sort	пространственно-временная изменчивость меридиональных переносов тепла в северной атлантике
publisher	Морський гідрофізичний інститут НАН України
publishDate	2010
topic_facet	Анализ результатов наблюдений и методы расчета гидрофизических полей океана
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/56787
citation_txt	Пространственно-временная изменчивость меридиональных переносов тепла в Северной Атлантике / А.Б. Полонский, С.Б. Крашенинникова // Морской гидрофизический журнал. — 2010. — № 6. — С. 24-42. — Бібліогр.: 47 назв. — рос.
series	Морской гидрофизический журнал
work_keys_str_mv	AT polonskijab prostranstvennovremennaâizmenčivostʹmeridionalʹnyhperenosovteplavsevernojatlantike AT krašeninnikovasb prostranstvennovremennaâizmenčivostʹmeridionalʹnyhperenosovteplavsevernojatlantike
first_indexed	2025-07-05T08:05:10Z
last_indexed	2025-07-05T08:05:10Z
_version_	1836793421617954816
fulltext	ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2010, № 6 24 © А.Б. Полонский, С.Б. Крашенинникова, 2010 Анализ результатов наблюдений и методы расчета гидрофизических полей океана УДК 551.465.7 А.Б. Полонский, С.Б. Крашенинникова Пространственно-временная изменчивость меридиональных переносов тепла в Северной Атлантике Проанализирована пространственно-временная изменчивость меридиональных переносов тепла (МПТ) в Северной Атлантике. Оценен вклад различных механизмов в интегральный МПТ. Подтверждена ключевая роль дрейфовых переносов в Тропической Атлантике в форми- ровании океанического МПТ. На основании обобщенного анализа оценок, полученных разны- ми авторами по данным за 1870 – 2008 гг., и расчетов с использованием данных реанализа NCEP/NCAR показано, что среднемноголетний дрейфовый меридиональный перенос тепла (массы) достигает максимального значения 1,6 ± 0,1 ПВт (17,4 ± 1,5 Св) в окрестности 12,5° с. ш. в Тропической Атлантике. Вклад переносов тепла, обусловленных горизонтальной свердруповской циркуляцией, в интегральный МПТ максимален в окрестности 30º с. ш. и в среднем составляет ~ 40%. В Субтропической Атлантике МПТ изменяется с периодом ~ 50 – 70 лет. Минимального значения интегральный МПТ достигает в середине 1960-х гг., макси- мального – в начале 1990-х. Исходя из положения центра Азорского максимума давления, можно сделать вывод, что усиление суммарного МПТ в Субтропической Атлантике на этих временных масштабах сопровождается смещением центра Северного Субтропического анти- циклонического круговорота к юго-западу. Введение Известно, что океан играет существенную роль в процессе формирования и изменения глобального климата. Один из главных механизмов, посредст- вом которого он воздействует на климатическую систему, – меридиональный перенос тепла. За счет МПТ в океане происходит перераспределение тепла и сглаживание термических контрастов между высокими и низкими широтами. На его долю приходится основная часть суммарного переноса тепла в систе- ме океан – атмосфера в тропических и субтропических широтах. Он также является одним из главных механизмов, регулирующих климатические изме- нения десятилетних – столетних масштабов. Исследование процессов адвек- тивного и диффузионного переноса тепла в Северной Атлантике выполнено в многочисленных работах (см. [1 – 3] и библиографию в них). К сожалению, надежное выделение низкочастотных вариаций океаноло- гических характеристик (включая МПТ) с типичными периодами от десяти до нескольких десятков лет – до сих пор трудноразрешимая проблема вслед- ствие ограниченного количества данных наблюдений и высокого уровня шу- мов [1, 2]. Поэтому в настоящей работе для исследования низкочастотной ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2010, № 6 25 изменчивости МПТ в Субтропической Атлантике будут привлекаться все оценки этого переноса, полученные по данным прямых наблюдений на гид- рологических разрезах за период 1957 – 2004 гг. В основном будут анализи- роваться МПТ в полосе широт между 24 – 36º с. ш., так как их средние значе- ния здесь максимальны и они относительно мало меняются от одной широты к другой [2]. Это позволит частично заполнить имеющиеся пробелы во вре- менных рядах среднегодовых оценок МПТ и повысить достоверность их низ- кочастотной изменчивости в этом регионе. Кроме этого, в работе будут ана- лизироваться оценки средних величин МПТ, полученные на основе обобще- ния балансовых расчетов, а также низкочастотные вариации отдельных со- ставляющих меридиональных тепломассопереносов. К ним относятся дрей- фовые меридиональные переносы (ДМП) тепла (массы) и переносы, обуслов- ленные горизонтальной циркуляцией, вызванной неравномерностью ветра (т. е. свердруповской циркуляцией) в Северной Атлантике. Характеристики низкочастотной изменчивости этих составляющих известны намного лучше, чем интегральных МПТ, поскольку они могут быть оценены практически без использования регулярных данных глубоководных гидрологических наблю- дений (достаточно знать климатическое распределение температуры в глав- ном термоклине). Вместе с тем вклад этих механизмов переноса в интеграль- ный МПТ в Северной Атлантике достаточно велик (40 – 50%), а в некоторых ее регионах он может превышать 80% [1], что будет подтверждено и в на- стоящей работе. Методика расчета Среднегодовые интегральные ДМП тепла рассчитывались по следующей формуле: ( )Hypy TTQρCH −= 0 äðäð , (1) где 0T – средняя температура верхнего слоя океана; 43−=HT °С – средняя температура глубинного слоя; ≈ρCp 4,18 Дж/(град·см3), pC – удельная теп- лоемкость морской воды при постоянном давлении; ρ – плотность морской воды. Применение для расчета ДМП тепла разности температур верхнего и глубинного слоев океана позволяет определить максимально возможный пе- ренос тепла. При этом должны выполняться следующие условия. Во-первых, весь дрейфовый перенос должен быть сосредоточен в верхнем квазиоднород- ном слое. Во-вторых, он должен полностью компенсироваться на рассматри- ваемых временных масштабах противоположно направленным переносом в глубинных слоях океана [1, 2]. Интегральные меридиональные дрейфовые массопереносы Qy др вычисля- лись путем интегрирования полных меридиональных дрейфовых потоков, полученных по экмановским соотношениям, с учетом конфигурации берего- вой черты вдоль круга широты между 2,5 и 80º з. д., то есть между Америкой и Африкой (или Европой). ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2010, № 6 26 Несмотря на то что в большинстве случаев пространственно-временные характеристики ДМП, полученные разными авторами, согласуются между собой, количественно их оценки могут существенно отличаться друг от дру- га. Это в первую очередь связано с выбором методики расчета касательных напряжений трения ветра, величиной коэффициента сопротивления, а также пространственно-временным сглаживанием используемых данных. Так, каса- тельные напряжения, оцененные Хеллерманом и Розенштейном по многолет- ним данным о поле ветра, завышены приблизительно на 30% вследствие за- вышения коэффициента сопротивления [4, 5], что приводит к соответствую- щей переоценке величины ДМП массы. С другой стороны, оценки ДМП мас- сы, выполненные в работе [6] с использованием более реалистичного коэф- фициента сопротивления и ежемесячных данных о поле ветра Гидрометцен- тра России за 1957 – 1990 гг. для широтной области 20 – 50º с. ш. в Атланти- ческом океане, приблизительно в 2 раза меньше полученных в настоящей ра- боте. Это связано с тем, что использованные в работе [6] скорости ветра су- щественно занижены вследствие большого пространственно-временного сглаживания. Впрочем, данные реанализа NCEP/NCAR также несколько за- нижают величину касательного напряжения трения по той же причине. В работе [4] проведен совместный анализ касательных напряжений ветра, полученных в Саутгэмптонском океанографическом центре (SOC) по данным прямых измерений за 1980 – 1993 гг., и оценок, выполненных по данным реа- нализов NCEP/NCAR и ERA, а также по данным Хеллермана – Розенштейна и Университета Висконсин-Мэдисон (UWM/COADS). Показано, что в Тропиче- ской Атлантике касательные напряжения, оцененные по данным реанализа NCEP/NCAR, существенно слабее, чем по данным SOC. При этом обнаружено неплохое соответствие между оценками, полученными по массивам SOC, ERA и UWM/COADS. С другой стороны, известно, что в умеренных широтах, по данным ERA, скорость ветра занижена [1]. Именно по этой причине мы не использовали касательные напряжения трения, имеющиеся в готовых про- дуктах реанализа, а рассчитывали их по формулам Акерблома, применяя данные наиболее длительного реанализа (NCEP/NCAR) и выбирая коэффици- ент вертикальной турбулентной вязкости (ν) таким, чтобы он давал близкие к осредненным по всем доступным оценкам ДМП значения переносов. При этом мы учитывали тот факт, что в некоторых работах они или занижены, или завышены. В настоящей работе для определения наиболее вероятных средних значе- ний коэффициента ν на разных широтах в Северной Атлантике рассчитыва- лись среднемноголетние величины ДМП массы и тепла по данным реанализа NCEP/NCAR с использованием значений коэффициентов вертикальной тур- булентной вязкости, изменяющихся в широких пределах, известных из лите- ратурных данных [4, 5, 7]. Затем эти оценки сопоставлялись с осредненными оценками ДМП, полученными разными авторами по данным за 1870 – 2004 гг. Причем, варьируя коэффициенты, мы пытались достигнуть наилучшего сов- падения различных оценок. Оказалось, что оптимальные значения коэффици- ентов ν изменяются в пределах 5 – 10 м2/с. Согласно классической теории Свердрупа – Стоммела, полный меридио- нальный перенос массы в океане постоянной глубины можно найти во внут- ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2010, № 6 27 ренних частях круговорота по соотношению Свердрупа [1]. Оценка инте- гральных свердруповских переносов массы (Qy Св) в настоящей работе прово- дилась по полю ветра над океаническими круговоротами в предположении, что течения в погранслое носят компенсационный характер (т. е. расход в западном погранслое направлен в противоположную сторону по сравнению с расходом во внутренней части круговорота, он компенсирует интегральный свердруповский перенос, рассчитанный по данным о поле ветра внутри кру- говорота). Более подробно методика расчета Qy Св представлена в работе [8]. В ней получены ряды среднегодовых свердруповских переносов массы и оце- нена их среднемноголетняя величина на 35º с.ш. в Субтропической Атланти- ке. На основании известных Qy Св в настоящей работе далее проводится расчет переносов тепла, обусловленных горизонтальной свердруповской циркуляци- ей, по формуле ( )H EB H WBypy TTQCH −= ÑâÑâ ρ , (2) где Qy Св – интегральные свердруповские переносы массы; H WBT и H EBT – сред- няя температура океана в толще 0 – 1000 м в западном погранслое и во внут- ренней части круговорота соответственно. Ясно, что переносы тепла, оцененные по выражениям (1) и (2), представ- ляют собой лишь часть интегрального МПТ, которая связана с дрейфовыми течениями и горизонтальной циркуляцией в океане, вызванной исключитель- но пространственной неоднородностью поля ветра и температурными кон- трастами между западным пограничным слоем и внутренней частью крупно- масштабных круговоротов. Тем не менее эти переносы составляют значи- тельную долю суммарного МПТ на существенной части акватории Северной Атлантики и могут быть рассчитаны с гораздо лучшим пространственно- временным разрешением, чем интегральный МПТ [1]. Это позволяет оценить декадные и более долгопериодные тенденции в изменчивости существенной части МПТ. Для этого временные ряды ДМП тепла и переносов тепла, обу- словленных горизонтальной свердруповской циркуляцией, подвергались стандартному статистическому анализу. Вычислялись периодограммы, ин- тегрированные периодограммы и спектры. Периодограмм-анализ подтвердил результаты работы [6], согласно которой в изменчивости меридиональных переносов тепла выделяются несколько типичных временных масштабов: 2 – 4, 6 – 8, 10 – 20 и более 20 лет. Поэтому в дальнейшем расчеты проводились по следующей методике. Дрейфовые меридиональные переносы тепла и пе- реносы тепла, обусловленные горизонтальной свердруповской циркуляцией, на каждой широте обрабатывались высокочастотным фильтром для анализа колебаний с периодом 2 – 4 года, полосно-пропускающими фильтрами – для выделения вариаций с периодами 6 – 8 и 10 – 20 лет, низкочастотным фильт- ром – для выделения периода, превышающего 20 лет. Для полученных рядов были вычислены дисперсии и определен вклад изменчивости на разных час- тотах в общую изменчивость. ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2010, № 6 28 Характеристика использованных материалов Для расчета дрейфовых меридиональных переносов тепла (массы) ис- пользовались среднемесячные данные реанализа NCEP/NCAR о давлении в приводном слое и температуре поверхности океана (ТПО) за период 1948 – 2008 гг. в Северной Атлантике. Данные о давлении представлены в узлах регулярной сетки с шагом 2,5º (5 – 50º с. ш. и 2,5 – 80º з. д.), о ТПО – в узлах неравномерной сетки, имеющей гауссовское распределение по широте и шаг 1,875º по долготе. Среднегодовые значения ДМП определялись осреднением за год среднемесячных значений ДМП тепла (массы), рассчитанных по выражениям (1), (2). Среднемноголетние значения вычислялись путем осредне- ния 61 среднегодовой оценки ДМП на каждой широте в Северной Атлантике. Затем проводилось осреднение рассчитанных и опубликованных величин ДМП. В табл. 1 и на рис. 1 представлены среднемноголетние интегральные ДМП тепла (массы) в Северной Атлантике (с дискретностью 5 и 2,5º по широте соответственно), рассчитанные путем осреднения оценок ДМП разных авторов [2, 4, 5, 6, 9 – 31], включая оценки настоящей работы, а также характеристики их изменчивости. Т а б л и ц а 1 Среднемноголетние интегральные меридиональные дрейфовые переносы массы (Qy др) и тепла (Hy др) в Северной Атлантике, их среднеквадратические отклонения (σ) и коэффициенты вариаций (Cv) ° с. ш. Qy др, Св σQдр, Св Сv Hy др, ПВт σHдр, ПВт Сv Работы, данные из которых использова- лись при осреднении оценок ДМП 50 –2,67 0,65 –0,24 –0,08 0,02 –0,22 [6, 10, 21, 22, 29] 45 –2,96 0,70 –0,24 –0,12 0,02 –0,17 [5, 10, 21, 29] 40 –3,08 0,74 –0,24 –0,19 0,04 –0,22 [2, 6, 10, 25, 28, 29] 35 –2,51 0,97 –0,39 –0,17 0,06 –0,37 [2, 10, 21, 22, 25, 28, 29] 30 1,23 0,76 0,62 0,11 0,06 0,52 [6, 9, 10, 12, 13, 17, 18, 21, 27] 25 5,38 1,24 0,23 0,45 0,11 0,25 [2, 5, 9, 10, 12, 13, 16 – 19, 25 – 27] 20 11,42 1,33 0,12 0,99 0,10 0,10 [6, 9, 10, 12, 27] 15 15,39 2,22 0,14 1,49 0,21 0,14 [4, 9, 12, 10, 17, 27] 10 12,23 3,39 0,28 1,12 0,21 0,19 [4, 10, 12, 14, 18, 27] 5 13,49 2,18 0,16 1,27 0,35 0,27 [5, 10, 27] Для расчета среднегодовых переносов тепла, обусловленных горизон- тальной свердруповской циркуляцией в Северной Атлантике (5 – 50º с. ш.), использовались данные о поле давления реанализа NCEP/NCAR за 1948 – ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2010, № 6 29 2008 гг. (см. выше) и о глубоководной температуре WODB (World Ocean Data Base) за 1948 – 2005 гг., осредненные в узлах регулярной сетки 0,5×0,5°. Данные о температуре линейно интерполировались по глубине с шагом 1 м. По ним находились среднемноголетние значения температуры в верхнем 1000-метровом слое отдельно для западного погранслоя и остальной части каждого широтного разреза. Осреднение проводилось за весь период наблю- дений 1948 – 2005 гг. Среднемноголетние свердруповские переносы массы вычислялись путем осреднения оценок Qy Св разных авторов [4, 12, 20, 31, 32], включая оценки, полученные в настоящей работе. По формуле (2) находи- лись среднемноголетние переносы тепла, обусловленные горизонтальной свердруповской циркуляцией. Результаты расчетов представлены в табл. 2 и на рис. 2. -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0 10 20 30 40 50 H yд р , Н к о св , П В т с.ш. - ДМП тепла - МПТ по прямым оценкам б - МПТ по балансовым оценкам -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 H yд р , Н п р , П В т а Р и с. 1. Среднемноголетние интегральные МПТ в Северной Атлантике по данным прямых – а и косвенных – б оценок. Жирной линией показан ДМП тепла. Вертикальные тонкие линии – ±σ Для оценки вкладов дрейфового и свердруповского переносов тепла в интегральный МПТ проводилось сравнение меридионального распределения среднемноголетнего интегрального МПТ из [2] с полученным в настоящей работе распределением интегрального ДМП тепла (по осредненным оценкам разных авторов), а также МПТ, обусловленного горизонтальной свердрупов- ской циркуляцией (рис. 1, 3, табл. 3). ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2010, № 6 30 Т а б л и ц а 2 Среднемноголетние свердруповские переносы массы (Qy Св), переносы тепла, обусловленные горизонтальной свердруповской циркуляцией (Hy Св) в Северной Атлантике, и их среднеквадратические отклонения (σ) °с. ш. Qy Св, Св σQСв, Св H EB H WB TT − Hy Св, ПВт σHСв, ПВт 5 3,93 2,7 1,10 –0,02 0,01 10 9,32 1,6 1,30 –0,05 0,01 15 2,48 2,1 2,00 –0,02 0,02 20 –9,63 2,6 2,50 0,10 0,03 25 –26,15 3,7 3,60 0,39 0,03 30 –34,49 3,3 3,43 0,49 0,04 35 –23,87 3,4 2,23 0,23 0,03 40 –6,25 3,2 1,50 0,04 0,03 45 –8,63 4,4 4,30 0,16 0,10 50 2,53 5,5 4,10 –0,04 0,10 -40.0 -20.0 0.0 20.0 Q yС в , С в а -0.4 0.0 0.4 0.8 0 10 20 30 40 50 H yС в , П В т с.ш. б Р и с. 2. Среднемноголетние интегральные свердруповские переносы массы (внутри кругово- рота) – а и переносы тепла, обусловленные горизонтальной свердруповской циркуляцией – б в Северной Атлантике. Вертикальные тонкие линии – ±σ ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2010, № 6 31 -0.4 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 0 10 20 30 40 50 H yС в , Н п р , П В т с.ш. - переносы тепла, обусловленные горизонтальной свердруповской циркуляцией - МПТ по прямым оценкам Р и с. 3. Среднемноголетние переносы тепла, обусловленные горизонтальной свердруповской циркуляцией, взятые с противоположным знаком, и среднемноголетние интегральные МПТ в Северной Атлантике по данным работы [2] Т а б л и ц а 3 Балансовые оценки интегрального МПТ (Hкосв) в Северной Атлантике, полученные разными авторами ° с. ш. Авторы Hкосв, ПВт 50, 40, 30, 20, 10 Банкер [13] 0,41; 0,63; 0,97; 1,2; 0,82 50, 35, 30, 25, 10 Будыко [33] 0,63; 1,17; 1,3; 1,34; 1,1 50, 40, 30, 20, 10 Вандер Хаар, Оорт [34] 1,1; 2,1; 2,50; 3,4; 1,9 50, 40, 30, 20, 10 Гулев, Лаппо (см. [10]) 0,71; 0,90; 1,21; 1,44; 1,30 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10, 5 Гулев, Лаппо, Тихонов [10] 0,87; 1,00; 1,14; 1,31; 1,48; 1,64; 1,74; 1,77; 1,74; 1,66 50, 40, 30, 25, 20, 15, 10, 5 Лэмб, Банкер [35] 0,51/– ; 0,73/– ; 1,07/– ; – /1,12; 1,01/1,14; – /1,15 ; 0,92/1,12; – /1,1 50, 40, 30, 20, 10 Оорт, Ван дер Хаар [36] 1,0; 1,8; 1,98; 2,9; 1,1 50, 35, 30, 25, 10 Тимофеев, Юровский [37] 0,4; 0,9; 1,0; 1,05; 1,1 50, 35, 30, 25, 10 Тренберт, Карон [30] 0,4/0,3; 0,8/0,7; 1,0/0,8; 1,1/0,8; 1,1/0,9 50, 30, 25, 10 Хастенрат [38, 39] –/0,71; 1,55/1,07; 1,58/1,12; 1,54/ 1,11 50, 40, 30, 25, 15, 10 Хсьюинг [40] 0,45; 0,63; 0,95; 0,96; 0,87; 0,8 Результаты и их обсуждение Среднемноголетние дрейфовые меридиональные переносы тепла (массы) и оценка их вклада в интегральный МПТ в Северной Атлантике. Среднемно- голетние ДМП тепла (массы), полученные путем осреднения оценок разных авторов по данным за 1870 – 2008 гг., в окрестности 12,5º с. ш. в Тропической ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2010, № 6 32 Атлантике достигают максимального значения 1,6 ± 0,1 ПВт (17,4 ± 1,5 Св). Далее ДМП уменьшаются в северном направлении вплоть до 30º с. ш. (рис. 1), меняют знак и монотонно убывают до 40º с. ш., где их величина рав- на –0,19 ± 0,04 ПВт (–3,1 ± 0,7 Св). Севернее они опять возрастают. В области внутритропической зоны конвергенции (ВЗК), между 7,5 и 10º с. ш., находит- ся локальный минимум ДМП, равный 1,0 ± 0,3 ПВт (11,0 ± 2,0 Св). Южнее ВЗК дрейфовые меридиональные переносы снова возрастают. Такое распределение ДМП тепла (массы) обусловлено структурой поля ветра в Северной Атлантике. Максимум ДМП находится в зоне, где наиболее сильно развит северо-восточный пассат, локальный минимум – в зоне ВЗК. Смена знака переносов происходит в зоне, где пассатные ветры сменяются господствующими западными ветрами средних широт. На рис. 1, а представлено распределение по широте ДМП тепла (Hy др), а также суммарного МПТ (Hпр) в Северной Атлантике, полученного в [2] по прямым оценкам МПТ. Из их сравнения видно, что на 8 – 15º с. ш. в Тропи- ческой Атлантике отношение Hy др/Hпр равно ~ 2, т. е. дрейфовые переносы вдвое превышают суммарный МПТ. Этот достаточно неожиданный результат можно объяснить следующим образом. В настоящей работе расчет максимально возможного ДМП тепла выпол- нен на основании предположения о компенсации дрейфового переноса мас- сы, сосредоточенного в верхнем квазиизотермическом слое, противоположно направленными глубинными переносами. В действительности это предполо- жение не выполняется, по крайней мере в некоторой полосе широт Тропиче- ской Атлантики. Компенсация дрейфового переноса может осуществляться в промежуточных слоях [29]. Следовательно, использование разности темпера- тур верхнего и промежуточного слоя (средняя температура которого значи- тельно выше 3 – 4ºС) приведет к существенному уменьшению самого ДМП тепла и соответственно – его вклада в интегральный МПТ. С другой стороны, в работе [41] на основании адаптационных расчетов показано, что между 8 и 10º с. ш. меридиональный северный перенос дрейфовыми течениями практи- чески полностью компенсируется подтермоклинными и глубинными тече- ниями (глубже 200 – 500 м), направленными на юг. Таким образом, вероятно, существует другая причина, по которой ДМП тепла превышает суммарный МПТ в этой части Тропической Атлантики. Возможно, например, что прямые оценки интегрального МПТ в северной части Тропической Атлантики зани- жены. Это может быть обусловлено занижением среднего МПТ по единич- ным оценкам на 7,5º с. ш. (вследствие относительно высокочастотных изме- нений МПТ значительной амплитуды) и отсутствием глубоководных зональ- ных гидрологических разрезов, охватывающих всю акваторию от Африки до Америки, между 8 и 15º с. ш. В пользу этого предположения свидетельствует сравнение характеристик ДМП тепла и МПТ, полученного по балансовым оценкам (ср. рис. 1, а, б). Отметим, что балансовые оценки по сравнению с прямыми дают бóльшие величины МПТ в тропической зоне Атлантики и меньшие – в субтропической. В субтропических и средних широтах роль ДМП тепла значительно ос- лабевает (рис. 1, а, б). Их вклад в интегральный МПТ между 24 и 26º с. ш. можно оценить в 30%, в средних широтах по абсолютной величине он равен ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2010, № 6 33 ~10 – 15% (рис. 1, а, б). При этом ДМП южного направления компенсируют- ся противоположно направленными переносами в промежуточном слое. На это указывают результаты работы [42], в которой анализировались переносы массы на двух разрезах, выполненных на 53,5 и 59,5º с. ш. в Северной Атлан- тике. Эти результаты подтверждены позднее в работе [43]. В субтропических и более высоких широтах существенны другие (не дрейфовые) механизмы переноса тепла. На важную роль меридионального переноса тепла струйными течениями системы Гольфстрим – Североатланти- ческое течение в средних и высоких широтах Северной Атлантики указыва- ют результаты многочисленных работ (см., например, [1] и библиографию в ней). В [8] обращается внимание на то, что существенная часть расхода Гольфстрима (~30%) может быть обусловлена крупномасштабной завихрен- ностью в поле ветра, что не противоречит данным А.С. Саркисяна [44]. В указанной работе также была установлена связь колебаний расхода Гольфст- рима с колебаниями свердруповского переноса массы на межгодовом мас- штабе на 35º с. ш. в Субтропической Атлантике. В связи с этим рассмотрим пространственно-временную изменчивость свердруповских меридиональных переносов массы и связанных с ними переносов тепла в Северной Атлантике. Затем оценим, какую часть интегрального МПТ составляет перенос тепла, обусловленный горизонтальной свердруповской циркуляцией. Среднемноголетние переносы тепла, обусловленные горизонтальной свердруповской циркуляцией, и оценка их вклада в интегральный МПТ в Се- верной Атлантике. Среднемноголетние свердруповские переносы массы. Максимальный перенос тепла, обусловленный горизонтальной свердрупов- ской циркуляцией, (свердруповский перенос массы) наблюдается на 30º с. ш., здесь его значение равно 0,49 ± 0,04 ПВт (–34,5 ± 3,3 Св) (табл. 2, рис. 2, а, б). Переносы тепла и массы уменьшаются в северном и южном направлениях (к 50 и 10º с. ш.). В окрестности 15º с. ш. происходит смена знака Hy Св (Qy Св). На 10º с.ш. переносы равны –0,05 ± 0,01 ПВт (9,3 ± 1,6 Св). При приближении к экватору их значения снова возрастают. Такое широтное распределение Hy Св и Qy Св соответствует пространственной структуре крупномасштабного поля ветра (и течений) в Северной Атлантике. Оценим вклад Hy Св в среднемноголетний интегральный МПТ, полученный в [2] (рис. 3). Видно, что в Субтропической Атлантике в окрестности 30º с. ш. (там, где наблюдается максимальная завихренность в поле ветра) этот вклад составля- ет ~40%. В низких и высоких широтах его типичное значение ~10 – 20%. Таким образом, перенос тепла, связанный с горизонтальной свердруповской циркуляцией, на большей части Северной Атлантики составляет менее 50% ин- тегрального МПТ. Наиболее существенный вклад этого механизма отмечается в Субтропической Атлантике, вблизи максимума интегрального МПТ. Низкочастотная изменчивость меридиональных переносов тепла (массы). На основании периодограмм-анализа ДМП тепла (массы) установлено, что бóльшая часть суммарной дисперсии дрейфовых переносов на 10º с. ш. (~54%) приходится на периоды, превышающие 20 лет. Это хорошо видно и на рис. 4, а. Отметим, что данный результат не связан с наличием тренда, по- скольку перед проведением спектральных оценок (табл. 4) линейный тренд (штриховая линия на рис. 4, а) предварительно удалялся. ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2010, № 6 34 Т а б л и ц а 4 Общая характеристика временных рядов дрейфовых меридиональных переносов массы в Северной Атлантике Дисперсии на временных масштабах, Св2 ° с. ш. Дисперсии исходных ря- дов, Св2 2 – 4 года % 6 – 8 лет % 10 – 20 лет % > 20 лет % 10 1,89 0,34 18 0,04 2 0,11 6 1,02 54 20 0,39 0,17 44 0,01 2 0,05 12 0,05 13 30 0,57 0,28 49 0,01 2 0,02 4 0,04 7 40 0,54 0,26 48 0,01 1 0,06 11 0,04 7 50 0,45 0,25 56 0,02 4 0,01 3 0,02 4 П р и м е ч а н и е. В процентах приведен вклад изменчивости различных масштабов в суммарную дисперсию после удаления линейных трендов. Т а б л и ц а 5 Общая характеристика временных рядов свердруповских переносов массы в Северной Атлантике Дисперсии на временных масштабах, Св2 ° с. ш. Дисперсии исходных ря- дов, Св2 2 – 4 года % 6 – 8 лет % 10 – 20 лет % > 20 лет % 10 2,12 0,76 36 0,22 10 0,14 7 0,26 12 20 4,25 1,44 34 0,14 3 0,32 8 1,11 26 30 12,86 4,14 32 1,00 8 2,26 18 1,21 9 40 12,87 7,80 61 0,30 2 0,21 2 0,44 3 50 20,76 11,08 53 0,45 2 1,66 8 1,49 7 П р и м е ч а н и е. Обозначения см. в табл. 4. ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2010, № 6 35 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 Н yд р , П В т а б 0.3 0.4 0.5 0.6 H y С в , П В т 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 1945 1955 1965 1975 1985 1995 2005 в Н п р , П В т г. Р и с. 4. Временной ход ДМП тепла на 10° с. ш. (а), переносов тепла, обусловленных горизон- тальной свердруповской циркуляцией на 30° с. ш. (б), рассчитанных с использованием данных реанализа NCEP/NCAR за 1948 – 2008 гг., и интегральных МПТ по прямым оценкам в полосе широт 24 – 36° с. ш. в 1957 – 2004 гг. (в) в Северной Атлантике. Жирные кривые – полиноми- альные тренды 3-го порядка, штриховые – линейные тренды. Вертикальные тонкие линии – ± σ На 20º с. ш. обсуждаемый вклад после детрендирования исходных рядов ДМП тепла (массы) составляет ~13%. При этом возрастает вклад более высо- кочастотных флуктуаций (до 44%, табл. 4). ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2010, № 6 36 В субтропических и высоких широтах, как и на северной границе Тропи- ческой Атлантики, основная доля дисперсии дрейфовых меридиональных переносов тепла (массы) (до 56%) приходится на периоды 2 – 4 года. На дру- гих периодах вклад в суммарную дисперсию не превышает 10%. Таким обра- зом, в этой полосе широт основная энергия флуктуаций сосредоточена в бо- лее высокочастотной части спектра. В работе [6] также были выделены два типичных периода низкочастот- ной изменчивости ДМП массы (2 – 4 года и 8 – 30 лет) и оценены вклады ди- сперсии, обусловленные изменчивостью этих двух типов, в суммарную дис- персию на 20 и 50º с. ш. в Северной Атлантике (~35 и 65% соответственно). Отметим, что эти оценки значительно отличаются от оценок, полученных в настоящей работе. Вероятно, различия обусловлены следующими причина- ми. Во-первых, данные о приводном давлении в настоящей работе и данные о поле ветра в работе [6], используемые при расчете ДМП, имеют разное про- странственное разрешение и разную временную длину ряда (напомним, что в [6] использовались данные Росгидрометцентра за 1957 – 1990 гг., т. е. за по- чти вдвое меньший период, чем в настоящей работе). При этом авторами [6] отмечается, что в данных о поле ветра присутствует интенсивный высокочас- тотный шум, что может приводить к типичной погрешности оценки межго- довых вариаций (до 50%), увеличивающейся с уменьшением пространствен- ного разрешения. Во-вторых, завышенный вклад дисперсии ДМП на пери- одах 8 – 30 лет, полученный в работе [6], по сравнению с оценками настоя- щей работы может быть вызван наличием в рядах ДМП линейных трендов, фильтрация которых в [6] не проводилась. Основная доля суммарной дисперсии Hy Св и Qy Св в Северной Атлантике (до 61% на 40º с.ш., табл. 5) приходится на периоды 2 – 4 года. Это подтвер- ждает наличие не только интенсивной межгодовой изменчивости, но и доста- точно высокого уровня шумов (которые увеличивают дисперсию флуктуа- ций, приходящуюся на высокочастотную часть спектра). Вместе с тем следу- ет обратить внимание, что на северной границе Тропической и в Субтропиче- ской Атлантике вклад в суммарную дисперсию низкочастотных вариаций (с периодами более 10 лет) также существенен. Он составляет 34 и 27% на 20 и 30º с. ш. соответственно. На основании анализа полиномиальных трендов интегрального МПТ и переноса тепла, обусловленного горизонтальной свердруповской циркуляци- ей (рис. 4, б, в), выявлено, что эти переносы подвержены интенсивным низ- кочастотным флуктуациям. Типичный период колебаний переносов тепла составляет ~50 – 70 лет ([2], рис. 4). С середины 60-х по 90-е гг. ХХ в. проис- ходила интенсификация суммарных МПТ в субтропических широтах. Это должно сопровождаться интенсификацией Северного Субтропического анти- циклонического круговорота (ССАК) в Северной Атлантике и его смещением в юго-западном направлении [45], схематически показанном на рис. 5. В 50-е и в конце 90-х гг. происходило уменьшение МПТ и соответственно – ослаб- ление и смещение ССАК в северо-восточном направлении. Отметим, что ва- риации интегрального МПТ и переноса тепла, обусловленного горизонталь- ной свердруповской циркуляцией в Субтропической Атлантике, не совпада- ют по фазе (ср. рис. 4, б, в). В период, когда наблюдается максимальный сум- ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2010, № 6 37 марный МПТ, Hy Св и его вклад в интегральный МПТ минимальны. В значи- тельной степени отмеченная закономерность обусловлена смещением макси- мума завихренности в поле ветра к юго-западу в 60 – 90-е гг. ХХ в. (рис. 5). Северный Субтропический антициклонический круговорот должен смещать- ся в этом же направлении, но с некоторым запаздыванием [1, 8]. Увеличение ДМП тепла на 10° с. ш. в 90-е гг. (рис. 4, а) также подтверждает смещение системы северо-восточных пассатных ветров в южном направлении (по- скольку среднемноголетний максимум ДМП тепла, как показано выше, при- ходится на 12,5° с. ш.). - положение ССАК в середине 60-х гг. - положение ССАК в начале 90-х гг. 80 60 40 20 0з.д. 0 20 40 60 с.ш. ССАК Максимум завихренности в поле ветра в.д. Р и с. 5. Схема смещения ССАК в Северной Атлантике в 60 – 90-е гг., полученная по результа- там работы [45] Анализ линейных трендов интегральных МПТ и переносов тепла, обу- словленных горизонтальной свердруповской циркуляцией в Субтропической Атлантике (штриховая линия на рис. 4, б, в), показал, что они незначимы. При этом выделенные тренды Hпр и Hy Св в Субтропической Атлантике поло- жительные, что не противоречит результатам работы [1]. Значимый положи- тельный линейный тренд выделен и во временном ходе ДМП тепла в низких широтах (рис. 4, а). Что касается причин, приводящих к увеличению Hy др, то можно отметить следующее. В работе [46] также был выделен положитель- ный линейный тренд ДМП на 10º с. ш. в Тропической Атлантике. Дрейфовый меридиональный перенос тепла (массы) при этом увеличился здесь в 1950 – 2001 гг. на 0,45 ПВт (4,5 Св). Однако, как видно на рис. 2 работы [46], ДМП на 10º с. ш. подвержен низкочастотному изменению с периодом, превышаю- щим длину анализируемого в этой работе ряда (52 года), а тренд является скорее следствием неполного охвата данными наблюдений этого периода, ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2010, № 6 38 чем свидетельством усиления северо-восточного пассата. Действительно, на основании анализа более длительного ряда ДМП тепла (массы) за период 1948 – 2008 гг. в настоящей работе получено, что это увеличение составило лишь 0,3 ПВт (3 Св), что на 0,15 ПВт (1,5 Св) меньше, чем в работе [46] (рис. 4, а). На северной границе тропической зоны, как и в субтропических широтах, положительные линейные тренды оказались статистически незна- чимыми. На 50º с. ш. выделяется небольшой отрицательный линейный тренд, который также, вероятно, является следствием квазипериодической измен- чивости с периодом, несколько превышающим длину анализируемого ряда. Эти колебания, по всей вероятности, представляют собой часть низкочастот- ного квазипериодического процесса в системе океан – атмосфера с периодом ~65 лет, называемого Атлантической мультидекадной осцилляцией [1], кото- рый проявляется, в частности, в квазисинхронной интенсификации ДМП в низких и высоких широтах [6, 47]. Выводы Основные результаты настоящей работы заключаются в следующем. – На основании обобщенного анализа оценок, полученных разными ав- торами, по данным наблюдений за 1870 – 2008 гг. уточнено положение и зна- чение максимума среднемноголетнего ДМП тепла (массы), который равен 1,6 ± 0,1 ПВт (17,4 ± 1,5 Св) на 12,5º с. ш. в Тропической Атлантике. Дрейфо- вые меридиональные переносы в северной части Экваториальной Атлантики могут полностью определять вынос тепла в тропические широты Северной Атлантики. – Впервые оценен вклад переносов тепла, обусловленных горизонталь- ной свердруповской циркуляцией, в интегральный МПТ. Он максимален в окрестности 30º с. ш. в Субтропической Атлантике и составляет ~40%. – Выявлено, что в Тропической Атлантике существенная доля дисперсии Hy др (Qy др) (54%) и Hy Св (Qy Св) (26%) приходится на периоды, превышающие 20 лет. При этом в субтропических и средних широтах основная энергия флуктуаций сосредоточена в более высокочастотной части спектра (с пери- одом 2 – 4 года). Частично этот результат связан с высоким уровнем шумов, присутствующих в исходных данных и проявляющихся в повышенном уров- не более высокочастотных флуктуаций. – Сравнительный анализ интегральных МПТ, полученных разными авто- рами по данным прямых наблюдений за 1957 – 2004 гг., а также Hy др и Hy Св, оцененных в настоящей работе по данным реанализа NCEP/NCAR за 1948 – 2008 гг., показал, что в Субтропической Атлантике эти переносы изменяются с периодом 50 – 70 лет. Минимального значения интегральный МПТ в этом регионе достигает в середине 60-х гг., максимального – в 90-е гг. Усиление суммарного МПТ в Субтропической Атлантике на этих временных масшта- бах сопровождается смещением центра ССАК к юго-западу, что подтвержда- ется смещением центра Азорского максимума давления. Выявить статистиче- ски значимые тенденции в изменениях ДМП тепла и переносов тепла, обу- словленных горизонтальной свердруповской циркуляцией, в Субтропической Атлантике за рассматриваемые периоды наблюдений не удалось. ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2010, № 6 39 – Обнаруженные положительная тенденция ДМП тепла (массы) на 10º с. ш. и отрицательная тенденция на 50º с. ш. в Северной Атлантике свиде- тельствуют об одновременной интенсификации ДМП в низких и высоких широтах в 1948 – 2008 гг. Вместе с тем выделенные тренды при наличии вы- сокоамплитудной изменчивости с периодом, на несколько лет превышающим длину анализируемых рядов, являются скорее следствием неполного охвата данными наблюдений в рассматриваемый период, чем свидетельством реаль- ного долговременного усиления ДМП в этих широтах. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Полонский А.Б. Роль океана в изменениях климата. – Киев: Наук. думка, 2008. – 184 с. 2. Полонский А.Б., Крашенинникова С.Б. Меридиональный перенос тепла в Северной Ат- лантике и тенденции его изменений // Морской гидрофизический журнал. – 2007. – № 1. – С. 46 – 52. 3. Bryden H.L., Longworth H.R., Cunningham S.A. Slowing of the Atlantic meridional overturn- ing circulation at 25ºN // Nature. – 2005. – 438. – P. 655 – 657. 4. Josey S.A., Kent E.C., Taylor P.K. Wind stress forcing of the ocean in the SOC climatology: Comparisons with the NCEP/NCAR, ECMWF, UWM/COADS, and Hellerman and Rosen- stein datasets // J. Phys. Oceanogr. – 2002. – 32, № 7. – P. 1993 – 2019. 5. Harrison D.E. On climatological monthly mean wind stress and wind stress curl fields over the World Ocean // J. Climate. – 1989. – 2, № 1. – P. 57 – 70. 6. Полонский А.Б., Воскресенская Е.Н. Низкочастотная изменчивость меридиональных дрейфовых переносов в Северной Атлантике // Метеорология и гидрология. – 1996. – № 7. – C. 89 – 100. 7. Гандин Л.С., Лайтман Д.Л., Матвеев Л.Т., Юдин М.И. Основы динамической метео- рологии. – Л.: Гидрометеоиздат,1995. – C. 388 – 402. 8. Джиганшин Г.Ф., Полонский А.Б., Крашенинникова С.Б. Влияние межгодовой изменчи- вости поля ветра в субтропическом круговороте на расходы Гольфстрима // Системы контроля окружающей среды. – Севастополь: МГИ НАН Украины, 2006. – С. 296 – 299. 9. Баев С.А., Булгаков Н.П., Полонский А.Б. Сезонная и межгодовая изменчивость дрейфо- вого переноса массы и тепла в Северной Атлантике (низкие широты) // Морской гид- рофизический журнал. – 1988. – № 6. – С. 29 – 35. 10. Гулев С.К., Лаппо С.С., Тихонов В.А. Межгодовая динамика интегральных характери- стик теплового взаимодействия Северной Атлантики с атмосферой // Изв. АН СССР. ФАО. – 1988. – 24, № 8. – С. 861 – 872. 11. Adamec D., Rienecker M.M., Vukovich J.M. The time-varying characteristics of the merid- ional Ekman heat transport for the World Ocean // J. Phys. Oceanogr. – 1993. – 23, № 12. – P. 2704 – 2716. 12. Boning C.W., Doscher R., Isemer H.-J. Monthly mean wind stress and Sverdrup transports in the North Atlantic: A comparison of Hellerman – Rosenstein and Isemer – Hasse сlimatolo- gies // Ibid. – 1991. – 21, № 2. – P. 221 – 235. 13. Bunker A.F. Computation of surface energy flux and annual air – sea interaction cycles of the North Atlantic ocean // Month. Wea. Rev. – 1976. – 104, № 9. – P. 1122 – 1140. 14. Chereskin T.K., Roemmich D. A comparison of measured and wind-derived Ekman transport at 11º N in the Atlantic Ocean // J. Phys. Oceanogr. – 1991. – 21, № 6. – P. 869 – 878. 15. Fillenbaum E.R., Lee T.N., Jouhns W.E. et al. Meridional heat transport variability at 26.5ºN in the North Atlantic // Ibid. – 1997. – 27, № 1. – P. 153 – 174. 16. Hall M.M., Bryden H.L. Direct estimates and mechanisms of ocean heat transport // Deep-Sea Res. – 1982. – 29, № 3A. – P. 339 – 359. ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2010, № 6 40 17. Hellerman S. An updated estimate of the wind stress on the World Ocean // Month. Wea. Rev. – 1967. – 95, № 9. – С.607 – 626. 18. Hellerman S., Rosenshtain M. Normal monthly wind stress over the World Ocean with error estimates // J. Phys. Oceanogr. – 1983. – 13, № 4. – P. 1093 – 1104. 19. Kraus E.B., Levitus S. Annual heat flux variations across the tropic circles // Ibid. – 1986. – 16, № 8. – P. 1479 – 1487. 20. Leetmaa A., Bunker A.F. Updated charts of the mean annual wind stress convergences in the Ekman layers and Sverdrup transport in the North Atlantic // J. Mar. Res. – 1978. – 36, № 3. – P. 311 – 322. 21. Levitus S. Meridional Ekman heat fluxes for the World Ocean and individual ocean basins // J. Phys. Oceanogr. – 1987. – 17, № 9. – P. 1484 – 1492. 22. Macdonald A.M., Wunsch C. An estimate of global ocean circulation and heat fluxes // Na- ture. – 1996. – 382. – P. 436 – 439. 23. Molinari R.L., Johns E., Festa J.F. The annual cycle of meridional heat flux in the Atlantic Ocean at 26.5ºN // J. Phys. Oceanogr. – 1990. – 20, № 3. – P. 476 – 482. 24. Rago T.A., Rossby T.H. Heat transport into the North Atlantic Ocean of 32ºN latitude // Ibid. – 1987. – 17, № 7. – P. 854 – 871. 25. Roemmich D. The balance of geostrophic and Ekman transports in the tropical Atlantic Ocean // Ibid. – 1983. – 13, № 8. – P. 1534 – 1539. 26. Roemmich D., Wunsch C. Two transatlantic sections: meridional circulation and heat flux in the subtropical North Atlantic Ocean // Deep-Sea Res. – 1985. – 32, № 6. – P. 619 – 664. 27. Sato O.T., Polito P.S. Comparison of the global meridional Ekman heat flux estimated from four wind sources // J. Phys. Oceanogr. – 2005. – 35, № 1. – P. 94 – 108. 28. Sato O.T., Rossby T.H. Seasonal and low-frequency variability of the meridional heat flux at 36º N in the North Atlantic // Ibid. – 2000. – 30, № 3. – P. 606 – 621. 29. Talley L.D. Shallow, intermediate and deep overturning components of the global heat budget // Ibid. – 2003. – 33, № 3. – P. 530 – 560. 30. Trenberth K.E., Caron J.M. Estimates of meridional atmosphere and ocean heat transports // J. Clim. – 2001.– 14, № 16. – P. 3433 – 3443. 31. Trenberth K.E., Large W.G., Olson J.G. The mean annual cycle in global ocean wind stress // J. Phys. Oceanogr. – 1990. – 20, № 11. – P. 1742 – 1760. 32. Townsend T.L., Hurlburt H.E., Hogan P.J. Modeled Sverdrup flow in the North Atlantic from 11 different wind stress climatologies // Dyn. Atmos. Ocean. – 2000. – 32, № 3 – 4. – P. 373 – 417. 33. Budyko M.I. Atlas of the Heat Balance of Earth. – Moscow: Glob. Geofiz. Observ., 1963. – 69 p. 34. Haar T.H.V., Oort A.H. New estimate of annual poleward energy transport by Northern hemi- sphere oceans // J. Phys. Oceanogr. – 1973. – 3, № 2. – P. 169 – 172. 35. Lamb P.T. Bunker A.F. The annual march of heat budget of the north and tropical Atlantic Ocean // Ibid. – 1982. – 12, № 12. – P. 1388 – 1410. 36. Oort A.H., Haar T.H.V. On the observed annual cycle in the ocean – atmosphere heat balance over the Northern hemisphere // Ibid. – 1976. – 6, № 6. – P. 781 – 800. 37. Тимофеев Н.А., Юровский А.В. Радиационные, тепло- и водобалансовые режимы океа- нов. Климат и изменчивость. – Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2004. – 256 с. 38. Hastenrath S. Heat budget of ocean // J. Phys. Oceanogr. – 1980. – 10, № 2. – P. 159 – 170. 39. Hastenrath S. On meridional heat transport in the World Ocean // Ibid. – 1982. – 12, № 8. – P. 922 – 927. 40. Hsuing J. Estimates of global oceanic meridional heat transport // Ibid. – 1985. – 15, № 11. – P. 1405 – 1413. ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2010, № 6 41 41. Дунец А.А., Климок В.И., Полонский А.Б. Баланс массы и переносы тепла в Экватори- альной Атлантике // Морской гидрофизический журнал. – 1991. – № 1. – С. 22 – 29. 42. Krauss W. The North Atlantic Current // J. Geophys. Res. – 1986. – 91, № С4. – P. 5061 – 5074. 43. Köhl A., Stammer D. Variability of the meridional overturning in the North Atlantic from the 50-year GECCO state estimation // J. Phys. Oceanogr. – 2008. – 38, № 9. – P. 1913 – 1930. 44. Саркисян А.С. Сорок лет открытию роли совместного эффекта бароклинности и релье- фа дна в моделировании климатических характеристик океана // Изв. РАН. ФАО. – 2006. – 42, № 5. – С. 582 – 603. 45. Полонский А.Б. Действительно ли наблюдается потепление промежуточных вод суб- тропического круговорота в Северной Атлантике? // Морской гидрофизический жур- нал. – 2000. – № 6. – С. 76 – 81. 46. Полонский А.Б., Крашенинникова С.Б. Низкочастотная изменчивость дрейфовых и ин- тегральных меридиональных переносов тепла в Северной Атлантике // Метеорология, климатология и гидрология. – 2008. – Вып. 50, ч. 2. – C. 196 – 201. 47. Сизов А.А. О крупномасштабной изменчивости циркуляции и теплового состояния ат- мосферы и океана в Северной Атлантике // Морской гидрофизический журнал. – 1991. – № 5. – С. 22 – 26. Морской гидрофизический институт НАН Украины, Материал поступил Севастополь в редакцию 19.08.09 E-mail: apol@alpha.mhi.iuf.net После доработки 02.11.09 svetlanabk@mail.ru АНОТАЦІЯ Проаналізовано просторово-часову мінливість меридіонального перенесення теп- ла (МПТ) у Північній Атлантиці. Оцінено внесок різних механізмів в інтегральний МПТ. Під- тверджено ключову роль дрейфового перенесення у Тропічній Атлантиці у формуванні океа- нічного МПТ. На основі узагальненого аналізу оцінок, одержаних різними авторами за даними 1870 – 2008 рр., та розрахунків з використанням даних реаналізу NCEP/NCAR, уточнено поло- ження та величину максимуму середньобагаторічного дрейфового меридіонального перене- сення ДМП тепла (маси). Воно досягає максимального значення поблизу 12,5º пн. ш. Тропічної Атлантики, де його величина дорівнює 1,6 ± 0,1 ПВт (17,4 ± 1,5 Св). Внесок перенесення теп- ла, обумовлений горизонтальною свердрупівською циркуляцією, в інтегральний МПТ є мак- симальним поблизу 30º пн. ш. та в середньому складає ~40%. У Субтропічний Атлантиці МПТ змінюється з типовим періодом ~50 – 70 лет. Мінімального значення інтегральний МПТ дося- гає у середині 1960-х рр., максимального – на початку 1990-х рр. Судячи з положення центру Азорського максимуму тиску, можна зробити висновок, що підсилення сумарного МПТ у Суб- тропічній Атлантиці на цих часових масштабах супроводжується зміщенням центру Північно- го Субтропічного антициклонічного колообігу до південно заходу. ABSTRACT Space-time variability of meridional heat transport (MHT) in the North Atlantic is ana- lyzed. Contribution of various mechanisms to the integral MHT is estimated. The dominant role of drift transports in the Tropical Atlantic in formation of the oceanic MHT is confirmed. Based on the generalized analysis of the estimates obtained by different authors who used the data of 1870 – 2008 and the calculations including the data of reanalysis NCEP/NCAR, it is shown that the average multi- year drift meridional heat (mass) transport achieves its maximum value 1.6 ± 0.1 PW (17.4 ± 1.5 Sv) in the vicinity of 12.5° N in the Tropical Atlantic. Heat transports’ contribution conditioned by the hori- zontal Sverdrup circulation to the integral MHT reaches its maximum in the vicinity of 30° N and amounts 40%. In the Subtropical Atlantic the variation period of MHT is 50 – 70 years. Minimal value of the integral MHT was in the middle 60ies, and its maximum value – in the early 90ies. Tak- ing into account location of the Azores high center the following conclusion can be drown: intensifi- cation of total MHT in the Subtropical Atlantic on these time scales is accompanied by displacement of the center of the North Subtropical anticyclonic gyre to the southwest.

Пространственно-временная изменчивость меридиональных переносов тепла в Северной Атлантике

Institution

Ähnliche Einträge