Исследование завихренности в атмосфере и океане в регионе Северной Атлантики

По среднемесячным данным европейского центра ECMWF за период 1959 – 2011 гг. исследуется пространственно-временная изменчивость завихренности касательного напряжения трения ветра в Северной Атлантике. Показано, что для среднего сезонного цикла характерно наличие максимума антициклонической активност...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2013
Автори:	Полонский, А.Б., Сухонос, П.А., Шокурова, И.Г.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Морський гідрофізичний інститут НАН України 2013
Назва видання:	Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу
Теми:	Анализ гидрометеорологических полей по данным моделирования и долговременного мониторинга
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/56938
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Исследование завихренности в атмосфере и океане в регионе Северной Атлантики / А.Б. Полонский, П.А. Сухонос, И.Г. Шокурова // Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу: Зб. наук. пр. — Севастополь, 2013. — Вип. 27. — С. 200-204. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-56938
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-569382014-03-02T03:01:25Z Исследование завихренности в атмосфере и океане в регионе Северной Атлантики Полонский, А.Б. Сухонос, П.А. Шокурова, И.Г. Анализ гидрометеорологических полей по данным моделирования и долговременного мониторинга По среднемесячным данным европейского центра ECMWF за период 1959 – 2011 гг. исследуется пространственно-временная изменчивость завихренности касательного напряжения трения ветра в Северной Атлантике. Показано, что для среднего сезонного цикла характерно наличие максимума антициклонической активности в январе и минимума в сентябре. Выделены тенденции долговременной изменчивости завихренности касательного напряжения трения ветра и площади области антициклонической завихренности в районе Азорского максимума давления на межгодовых масштабах. Отмечено смещение в северном и южном направлении оси области антициклонической завихренности на декадных масштабах, соответствующие изменениям индекса Северо-Атлантического колебания. За середньомісячним даними європейського центру ECMWF за період 1959 – 2011 рр. досліджується просторово-часова мінливість завихрення напруження тертя вітру в Північній Атлантиці. Показано, що для середнього сезонного циклу характерна наявність максимуму антициклонічної активності у січні і мінімуму у вересні. Виділено тенденції мінливості завихренности напруги тертя вітру і площі антициклонічної області (в районі Азорського антициклона) на міжрічних масштабах. Відзначено чергування процесів звуження і розширення площі антициклонічної області, а також її зміщення у північному і південному напрямку на декадних масштабах, відповідно змінам Північно-Атлантичного коливання. Spatial and temporal variability of the wind stress curl in the North Atlantic is examined. Monthly data set of wind stress from ECMWF European Centre for the period 1959 – 2011 is using. It is shown that for the average seasonal cycle is characterized by high anti-cyclonic activity in January and low activity in the September. Tendencies of inter-annual variation of wind stress curl and the anticyclonic area (the Azores High) as well as the shift of the anticyclonic area's axis to the north and south on the decadal temporal scale, corresponding to changes in the North Atlantic Oscillation are noted. 2013 Article Исследование завихренности в атмосфере и океане в регионе Северной Атлантики / А.Б. Полонский, П.А. Сухонос, И.Г. Шокурова // Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу: Зб. наук. пр. — Севастополь, 2013. — Вип. 27. — С. 200-204. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 1726-9903 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/56938 551.556 ru Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу Морський гідрофізичний інститут НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Анализ гидрометеорологических полей по данным моделирования и долговременного мониторинга Анализ гидрометеорологических полей по данным моделирования и долговременного мониторинга
spellingShingle	Анализ гидрометеорологических полей по данным моделирования и долговременного мониторинга Анализ гидрометеорологических полей по данным моделирования и долговременного мониторинга Полонский, А.Б. Сухонос, П.А. Шокурова, И.Г. Исследование завихренности в атмосфере и океане в регионе Северной Атлантики Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу
description	По среднемесячным данным европейского центра ECMWF за период 1959 – 2011 гг. исследуется пространственно-временная изменчивость завихренности касательного напряжения трения ветра в Северной Атлантике. Показано, что для среднего сезонного цикла характерно наличие максимума антициклонической активности в январе и минимума в сентябре. Выделены тенденции долговременной изменчивости завихренности касательного напряжения трения ветра и площади области антициклонической завихренности в районе Азорского максимума давления на межгодовых масштабах. Отмечено смещение в северном и южном направлении оси области антициклонической завихренности на декадных масштабах, соответствующие изменениям индекса Северо-Атлантического колебания.
format	Article
author	Полонский, А.Б. Сухонос, П.А. Шокурова, И.Г.
author_facet	Полонский, А.Б. Сухонос, П.А. Шокурова, И.Г.
author_sort	Полонский, А.Б.
title	Исследование завихренности в атмосфере и океане в регионе Северной Атлантики
title_short	Исследование завихренности в атмосфере и океане в регионе Северной Атлантики
title_full	Исследование завихренности в атмосфере и океане в регионе Северной Атлантики
title_fullStr	Исследование завихренности в атмосфере и океане в регионе Северной Атлантики
title_full_unstemmed	Исследование завихренности в атмосфере и океане в регионе Северной Атлантики
title_sort	исследование завихренности в атмосфере и океане в регионе северной атлантики
publisher	Морський гідрофізичний інститут НАН України
publishDate	2013
topic_facet	Анализ гидрометеорологических полей по данным моделирования и долговременного мониторинга
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/56938
citation_txt	Исследование завихренности в атмосфере и океане в регионе Северной Атлантики / А.Б. Полонский, П.А. Сухонос, И.Г. Шокурова // Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу: Зб. наук. пр. — Севастополь, 2013. — Вип. 27. — С. 200-204. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.
series	Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу
work_keys_str_mv	AT polonskijab issledovaniezavihrennostivatmosfereiokeanevregionesevernojatlantiki AT suhonospa issledovaniezavihrennostivatmosfereiokeanevregionesevernojatlantiki AT šokurovaig issledovaniezavihrennostivatmosfereiokeanevregionesevernojatlantiki
first_indexed	2025-07-05T08:12:01Z
last_indexed	2025-07-05T08:12:01Z
_version_	1836793852669722624
fulltext	200 УДК 551 .556 А.Б.Полонский, И.Г .Шокурова, П .А .Сухонос Морской гидрофизический институт НАН Украины, г.Севастополь ИЗМЕНЧИВОСТЬ ЗАВИХРЕННОСТИ НАПРЯЖЕНИЯ ТРЕНИЯ ВЕТРА НАД СЕВЕРНОЙ АТЛАНТИКОЙ По среднемесячным данным европейского центра ECMWF за период 1959 – 2011 гг. исследуется пространственно-временная изменчивость завихренности ка- сательного напряжения трения ветра в Северной Атлантике. Показано, что для среднего сезонного цикла характерно наличие максимума антициклонической ак- тивности в январе и минимума в сентябре. Выделены тенденции долговременной изменчивости завихренности касательного напряжения трения ветра и площади области антициклонической завихренности в районе Азорского максимума давле- ния на межгодовых масштабах. Отмечено смещение в северном и южном направ- лении оси области антициклонической завихренности на декадных масштабах, со- ответствующие изменениям индекса Северо-Атлантического колебания. КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА : низкочастотная изменчивость поля ветра, завихрен- ность касательного напряжения трения ветра, Северная Атлантика. Введение. Изменчивость интенсивности течений в Северной Атланти- ке, в частности Гольфстрима, оказывает значительное воздействие на кли- мат в северном полушарии. Для изучения основных механизмов изменчиво- сти циркуляции вод необходимо изучение изменчивости всех потоков на поверхности океана, влияющих на ее интенсивность. Потоки импульса за счет действия ветра являются одними из основных факторов, определяю- щих динамику океанических процессов. Важной характеристикой воздейст- вия ветра на океанические процессы является завихренность касательного напряжения трения ветра. Она, в частности, определяет величину Свердру- повского переноса массы в океане. Изменчивость завихренности касательного напряжения трения ветра в Северной Атлантике изучалась в ряде работ. В [1] были вычислены средне- месячные поля завихренности по данным морских наблюдений за период 1870 – 1976 гг. Свердруповский перенос массы в океане c использованием различных массивов данных о завихренности касательного напряжения трения ветра оценивался в [2]. Влияние изменчивости касательного напря- жения трения ветра и его завихренности на направление и пространствен- ную структуру поля течений в Североатлантическом субтропическом анти- циклоническом круговороте (ССАК) изучалось на основе эксперименталь- ных [3], теоретических [4] и модельных исследований [5 – 7]. Однако все перечисленные исследования проводились или лишь для отдельных рай- онов Северной Атлантики, или по нерегулярным данным, а также без учета данных последних десятилетий. В настоящее время для климатических временных масштабов имеются регулярные по времени и по пространству данные реанализов о ветре и потоках на поверхности моря. Поэтому нами были поставлены следующие задачи:  А .Б .Полонский , И .Г .Шокурова , П .А .Сухонос , 2013 201 – рассчитать завихренность касательного напряжения трения ветра в Северной Атлантике по климатическому массиву данных; – проанализировать ее пространственно-временную изменчивость для области антициклонической завихренности над акваторией Северной Ат- лантики в районе Азорского максимума. Данные и методика их обработки. В работе использовались данные о касательном напряжении трения ветра в зональном и меридиональном на- правлении за период с 1959 по 2011 гг. со среднемесячным осреднением в узлах регулярной сетки 1º × 1º реанализа ERA-40 [8] Европейского Центра Среднесрочных Прогнозов Погоды (ECMWF). Завихренность касательного напряжения трения ветра рассчитывалась в узлах сетки по формуле: yx rot xy z ∂ ∂− ∂ ∂ = ττ τr (Н/м3), где τ – напряжение ветра в зональном х и меридиональном у направлении. Для анализа внутригодового хода и межгодовой изменчивости среднее по пространству значение отрицательной завихренности в районе Азорского ан- тициклона вычислялось по области, ограниченной на севере и на юге нулевой изолинией в значениях завихренности, с востока и запада – береговой линией. Также в работе были использованы значения индексов Северо-Атлан- тического колебания (САК), взятые из [9]. Результаты. Поле напряжений ветра для Северной Атлантики, осред- ненное за исследуемый период показано на рис.1, а. Его структура отражает хорошо известную для Северной Атлантики структуру поля ветра, включаю- щую западные ветра в районе умеренных широт и северо-восточные пассаты в тропической зоне. Значения напряжения ветра τx находятся в диапазоне от – 0,2 до 0,1 Н/м2, τy – в диапазоне от – 0,12 до 0,04 Н/м2. Максимальные значе- ния напряжения ветра отмечаются в районах западных ветров и пассатов. Пространственное распределение завихренности касательного напря- жения трения ветра над Северной Атлантикой по данным, усредненным за 53 года, представлено на рис.1, б. Область антициклонической завихренно- сти занимает большую часть Северной Атлантики и ограничена западными -100° -90° -80° -70° -60° -50° -40° -30° -20° -10° 0° 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 0.15Н/м2 а -100° -90° -80° -70° -60° -50° -40° -30° -20° -10° 0° 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° б Р и с . 1 .Поле касательных напряжений трения ветра (а) и распределение за- вихренности касательного напряжения трения ветра (×10-8 Н/м3) (б) для Се- верной Атлантики. Антициклоническая область затемнена. 202 ветрами на севере и северо-восточными пассатами на юге. Ось этой области проходит вдоль Субтропического пояса высокого давления. По многолет- ним данным выделяются два центра с максимальными абсолютными значе- ниями антициклонической завихренности – в районе Азорских о-вов (Азор- ский максимум) и Бермудских островов (Бермудский антициклон). Севернее и южнее данной области расположены зоны с положительной (циклониче- ской) завихренностью. Положение максимального значения положительной циклонической завихренности соответствует положению центра низкого давления – Исландского минимума, расположенного в районе Исландии. Среднемноголетнее значение завихренности в антициклонической облас- ти, вычисленное по всей совокупности данных, составляет – 4,48 × 10-8 Н/м3. Осредненный годовой цикл представляет собой гармонику с максимумом – 1,96 × 10-8 Н/м3 в сентябре и минимумом – 6,82 × 10-8 Н/м3 в январе. Следо- вательно, абсолютный максимум завихренности и активизация антицикло- нической активности отмечается в январе, а ослабление антициклонической завихренности в сентябре. Вклад годовой гармоники в дисперсию средне- месячных значений составляет 58 %. Разность экстремальных значений величин антициклонической завих- ренности в зимние месяцы достигает почти 1,1 × 10-7 Н/м3, что указывает на наличие достаточно интенсивной межгодовой изменчивости. Межгодовые вариации значений завихренности осредненных по анти- циклонической области для января и сентября представлены на рис. 2а. Зимние месяцы характеризуются более высокими абсолютными значениями антициклонической завихренности и увеличением амплитуды межгодовых колебаний. Для сентября, начиная с середины 70-х гг., характерна тенден- ция к ослаблению завихренности. Межгодовая изменчивость ротора ветра характеризуется суперпозицией колебаний с периодами 3 – 5 лет. Межгодовая изменчивость величины площади области антициклониче- ской завихренности для января и сентября приведена на рис.2, б. Видно, что площадь антициклонической области испытывает долгопериодные колеба- ния – с 1959 г. до середины 70-х гг. происходило ее расширение, а затем по 2010 г. происходило ее сужение. 1960 1970 1980 1990 2000 2010 rotz τ, Н/м3 -1,2e-7 -1,0e-7 -8,0e-8 -6,0e-8 -4,0e-8 -2,0e-8 0,0 а 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Площадь, км2 9,0e+6 1,0e+7 1,1e+7 1,2e+7 1,3e+7 б Р и с . 2 .Межгодовые колебания завихренности касательного напряже- ния трения ветра, осредненной по области антициклонической завих- ренности (а) и вариации её площади (б), для января (сплошная линия) и сентября (пунктирная линия). 203 На декадных временных масштабах отмечено смещение оси между центрами с максимальными абсолютными значениями антициклонической завихренности – в районе Азорских о-вов (Азорский максимум) и Бермуд- ских о-вов (Бермудский антициклон) в меридиональном направлении. По- ложение абсолютных максимумов определялось по полям завихренности напряжения трения ветра, осредненным за десятилетия. Схема, приведенная на рис.3, а, указывает на положение оси антициклонической области в поле завихренности напряжения трения ветра над Северной Атлантикой. Анализ текущих среднегодовых значений индексов САК показывает, что на протя- жении исследуемого периода знак линейного тренда менялся (рис.3, б). Примерно с конца 60-х по середину 90-х гг. наблюдался рост индекса САК и, в это же время, происходило смещение оси ветрового круговорота над ССАК на север (положения 1, 2, 3, 4). С середины 90-х гг. по 2010 г. проис- ходило ослабление САК – ось между центрами антициклонической завих- ренности сместилась на юго-запад (положение 5) (рис.3). Это согласуется с полученными ранее результатами, что интенсификация САК на межгодо- вом масштабе приводит к смещению Азорского максимума к северо- востоку, а его ослабление – соответственно, к юго-западу [10]. Таким образом, межгодовые колебания положения оси области антици- клонической завихренности напряжения трения ветра управляются процес- сами усиления/ослабления одного из главных климатических сигналов в атмосфере Северного полушария – САК. Заключение. В результате обработки данных реанализа о напряжениях трения ветра за 53-летний период рассчитаны средние характеристики за- вихренности напряжения трения ветра над акваторией Северной Атлантики. Для антициклонической области в Субтропической Атлантике исследо- вана внутригодовая и межгодовая изменчивость средней величины завихрен- ности. Осредненный сезонный цикл характеризуется активизацией антици- клонической активности в зимой и ее ослаблением в конце лета – начале осени. а 196019701980199020002010 -1 -0.5 0 0.5 1 б Р и с . 3 .Положение оси антициклонической области завихренности поля вет- ра за период с 1961 по 2010 гг. (а). Цифрами указаны диапазоны: 1961 – 1970 гг. (1), 1971 – 1980 гг. (2), 1981 – 1990 гг. (3), 1991 – 2000 гг. (4), 2001 – 2010 гг. (2). Среднегодовые значения индекса САК (прямые линии – линейные тренды) (б). 204 Межгодовая изменчивость ротора ветра в антициклонической области за рассматриваемый период в основном представлена суперпозицией коле- баний с периодами 3 – 5 лет. Зимние месяцы характеризуются более высо- кими абсолютными значениями антициклонической завихренности и уве- личением амплитуды межгодовых колебаний. Смещение оси области анти- циклонической завихренности в поле напряжений трения ветра над Север- ной Атлантикой на десятилетних временных масштабах согласуется с изме- нениями фазы САК. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Hellerman S., Rosenstein M. Normal monthly wind stress over the world ocean with error estimates // J. Phys. Oceanogr.– 1983.– 13.– Р.1093-1104. 2. Townsend T.L., Hurlburt H.E. Hogan P.J. Modeled Sverdrup flow in the North At- lantic from 11 different wind stress climatologies // Dynamics of Atmospheres and Oceans.– 2000.– 32.– P.373-417. 3. Hakkinen S., Rhines P.B. Shifting surface currents in the northern North Atlantic Ocean // J. Geophys. Res.– 2009.– 114.– C04005. 4. Rhines P.B., Schopp R. The wind driven circulation: Quasigeostrophic simulations and theory for nonsymmetric winds // J. Phys. Oceanogr.– 1991.– 21.– Р.1438-1469. 5. Sturges W., Hong B.G. Wind forcing of the Atlantic thermocline along 32ºN at low frequencies // J. Phys. Oceanogr.– 1995.– 25.– Р.1706-1715. 6. Sturges W., Hong B.G., Clarke A.J. Decadal wind forcing of the North Atlantic sub- tropical gyre // J. Phys. Oceanogr.– 1998.– 28.– Р.659-668. 7. Hong B.G., Sturges W., Clarke A.J. Sea level on the US East Coast: Decadal variability caused by open ocean wind-curl forcing // J. Phys. Oceanogr.– 2000.– 30.– Р.2088-2098. 8. Uppala S.M., KÅllberg P.W., Simmons A.J. et. al The ERA-40 re-analysis // Q. J. R. Meteorol. Soc.– 2005.– v.131, iss. 612.– P.2961-3012. 9. NAO DATA 1959-2011s http://www.cpc.ncep.noaa.gov/data/teledoc/telecontents.shtml. 10. Полонский А.Б. О междесятилетней изменчивости в системе океан-атмосфера // Метеорология и гидрология.– 1998.– № 5.– С.55-64. Материал поступил в редакцию 21 .08 .2013 г . АНОТАЦ IЯ За середньомісячним даними європейського центру ECMWF за період 1959 – 2011 рр. досліджується просторово-часова мінливість завихрення напружен- ня тертя вітру в Північній Атлантиці. Показано, що для середнього сезонного циклу характерна наявність максимуму антициклонічної активності у січні і мінімуму у вересні. Виділено тенденції мінливості завихренности напруги тертя вітру і площі антициклонічної області (в районі Азорського антициклона) на міжрічних масшта- бах. Відзначено чергування процесів звуження і розширення площі антициклонічної області, а також її зміщення у північному і південному напрямку на декадних масштабах, відповідно змінам Північно-Атлантичного коливання. ABSTRACT Spatial and temporal variability of the wind stress curl in the North Atlantic is examined. Monthly data set of wind stress from ECMWF European Centre for the pe- riod 1959 – 2011 is using. It is shown that for the average seasonal cycle is characterized by high anti-cyclonic activity in January and low activity in the September. Tendencies of inter-annual variation of wind stress curl and the anticyclonic area (the Azores High) as well as the shift of the anticyclonic area's axis to the north and south on the decadal tem- poral scale, corresponding to changes in the North Atlantic Oscillation are noted.

Исследование завихренности в атмосфере и океане в регионе Северной Атлантики

Репозитарії

Схожі ресурси