Изменения атмосферного режима над дальневосточным регионом в 2000-2004 гг. и предполагаемые тенденции развития на ближайшие годы

2005

Известия ТИНРО

Том 142

УДК 551.582

С.Ю.Глебова

ИЗМЕНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО РЕЖИМА НАД ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫМ РЕГИОНОМ В 2000-2004 ГГ. И ПРЕДПОЛАГАЕМЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ НА БЛИЖАЙШИЕ ГОДЫ

Проводится анализ особенностей синоптической обстановки, которая отмечалась в Дальневосточном регионе в 2000-2004 гг. Отмечено, что в течение холодных сезонов происходило постепенное ослабление зимних центров действия атмосферы (сибирского максимума и алеутской депрессии) и смещение депрессии к югу и западу от среднемноголетнего положения. В результате интенсивность зимнего муссона над Японским, Охотским и Беринговым морями ослабевала, а климатический режим "теплел" (в наибольшей степени это проявилось в 2003 г. в Беринговом море). В летние сезоны над дальневосточными морями отмечалось усиление интенсивности летнего муссона. Эти факты могут свидетельствовать о наступлении климатической волны тепла, пик которой, как предполагается, пришелся на 2003-2004 гг. Ситуация, которая сложилась в 2004 г., а именно: смещение алеутской депрессии на восток, некоторое усиление зимнего и ослабление летнего муссонов над дальневосточными морями, увеличение количества "холодных" типов атмосферных процессов над Беринговым и Японским морями, — позволяет предположить, что в ближайшие годы климат в регионе может постепенно меняться в сторону похолодания.

Glebova S.Yu. Changes of atmospheric regime over the Far East Region in 2000-2004 and prospective trends of its development for the nearest years // Izv. TINRO. — 2005. — Vol. 142. — P. 214-222.

The Siberian High and Aleutian Low weakened gradually in the cold seasons of 2000-2004, besides, the Aleutian Low shifted southwestward from its climatic position. As a result, winter monsoon became weaker, climate severity lowered over the Far Eastern Seas, and ice cover decreased. The greatest warming was noted in Bering Sea in the winter of 2003.

Summer center of atmosphere action, the Far Eastern Low shifted northeastward. Therefore, gradual intensification of summer monsoon was noted over the Far Easter Seas in spring and summer. So, both weak winter and strong summer monsoons produced a "wave" of regional warming with its peak in 2003-2004.

Moving the Aleutian Low to the east in 2004 caused gradual winter monsoon strengthening and summer monsoon relaxation over the Far Eastern Seas. As a result, duration of the "cold" types of atmosphere circulation began to increase in the Japan and Bering Seas. On this background, climate cooling is expected over the region in the nearest future.

Синоптические процессы, которые формируются над северо-западной частью Тихого океана и окраиной Азии, оказывают определяющее влияние на развитие гидрологических условий в морях дальневосточного бассейна. В разные годы характер атмосферной циркуляции может меняться весьма существенно, что влечет за собой изменение ледовитости, температуры воды, распределения

водных масс, течений и других гидрологических характеристик. Закономерно, что такие изменения среды обитания в конечном счете отражаются на морской биоте. Поэтому информация о текущих изменениях в атмосферном режиме может быть крайне важной для специалистов различных направлений — климатологов, океанологов и биологов. В настоящей работе проводится анализ особенностей атмосферной циркуляции над Дальневосточным регионом в течение последних лет (2000-2004 гг.), а также высказывается экспертное предположение о предстоящих изменениях атмосферного и гидрологического режимов в ближайшие годы.

Исходными данными для анализа послужили среднесезонные карты приземного давления, которые строились по ежедневным японским синоптическим картам за 00 час по Гринвичу. Был выделен район (30-70° с.ш. 100° в.д.-170° з.д.), который разбивался на квадраты 10 х 10°, и в узлах координат снимались значения давления, которые затем осреднялись отдельно для холодных и теплых сезонов каждого года.

В дальнейшем осредненные карты использовались для получения следующей информации: для определения положения и интенсивности основных центров действия атмосферы (ЦДА); для количественной оценки направления и интенсивности циркуляции (воздушных переносов) над каждым из дальневосточных морей, для чего рассчитывались индексы А.Л.Каца (1954).

Вычисление индексов производилось методом подсчета количества изобар с учетом их направленности, проведенных через 5 гПа и пересекающих параллели и меридианы трех районов, включающих в себя целиком каждое море: 3050° с.ш. 120-150° в.д. (Японское море), 40-60° с.ш. 140-160° в.д. (Охотское море), 50-70° с.ш. 160° в.д.-160° з.д. (Берингово море).

По методике, предложенной А.Л.Кацем, можно определить:

— зональный индекс циркуляции /з = (/т — 1е)/Ы1, где /т и /е — число изобар, ориентированных соответственно с запада на восток и с востока на запад; N1 — количество меридианов, через которые проходили изобары;

— меридиональный индекс циркуляции 1м = (/s — /^/N2, где ^ и /п — число изобар, ориентированных соответственно с юга на север и с севера на юг; N2 — количество параллелей, пересекаемых изобарами.

Положительные значения /м и /з характеризуют соответственно южный и западный перенос, а их отрицательные значения соответствуют северному и восточному переносам. В настоящей работе мы ограничились анализом значений меридионального индекса.

Для оценки особенностей многолетних колебаний атмосферного режима использовались данные о типах атмосферных процессов, формирующихся над Японским, Охотским и Беринговым морями в отдельности (по классификации автора (Глебова, 1998, 1999, 2001, 2003)). В основу классификации было положено местоположение основных барических центров (сезонных ЦДА) относительно каждого из морей, а также характер ветрового переноса, который при этом над ними формируется. Было отмечено, что повторяемость типов в многолетнем плане носит периодический характер, причем сделанные на основе этого в работах предположения о предстоящих изменениях климата в регионе впоследствии подтвердились.

Особенности атмосферных процессов, формировавшихся над Дальневосточным регионом в 2000—2004 гг.

Погодно-климатический режим в Дальневосточном регионе в течение года определяется состоянием зимних и летних ЦДА. В холодный период года это алеутская депрессия и сибирский максимум, а в весенне-летний сезон — дальневосточная депрессия и северотихоокеанский антициклон (Ильинский, 1960; Хромов, 1983).

Как можно видеть на рис. 1, в течение рассматриваемых лет состояние зимних ЦДА постепенно и поступательно менялось. Так, наиболее экстремальные условия отмечались в 2000 г. и сохранялись в 2001 г., когда интенсивность обоих барических центров была повышенной. При этом алеутский минимум

располагался северо-восточнее своего среднемноголетнего положения — над восточными районами Берингова моря. У сибирского максимума был хорошо выраженный северо-восточный отрог, направленный в сторону Северного Ледовитого океана. Между обоими ЦДА была сформирована зона повышенных барических градиентов, вдоль которой на акватории всех трех морей происходил заток холодного арктического воздуха, и в результате здесь складывались "экстремально-холодные" термические условия.

2001

2000

2002

2003

2004

Рис. 1. Среднебарическое приземное поле над дальневосточными морями в холодные сезоны. Кружками обозначены среднеклиматические (для рассматриваемых периодов) положения и интенсивность ЦДА: черные — депрессия, белые — антициклон, цифры — глубина

Fig. 1. Average surface pressure field over the Far East Seas in the "cold" seasons. Circles designate average climatic (for the considered periods) positions and intensity of center of atmosphere action: black — depression, white — an anticyclone, figures — intensity

В последующие годы (2002 и 2003) синоптическая ситуация стала меняться. Алеутская депрессия постепенно смещалась к югу и к западу, изменялась конфигурация и сибирского максимума — практически исчез его северо-восточный отрог. Одновременно интенсивность обоих ЦДА уменьшалась, а градиенты между ними ослабевали.

Вследствие такого видоизменения общей барической структуры над регионом стал меняться характер ветрового переноса. Как видно на рис. 2 (А), в данный период над дальневосточными морями стал ослабевать северный перенос (зимний муссон), и этот процесс в большей степени проявился в Охотском и Беринговом морях. Более того, в 2003 г. над Беринговым морем вообще сложилась нетипичная ситуация: основная направленность переноса была не северной (как это характерно для холодных сезонов), а южной (положительные значения индекса Каца). Это может свидетельствовать об отсутствии зимнего муссона над беринго-воморским бассейном в 2003 г.

Рис. 2. Межгодовой ход значений меридионального индекса 1м (А) и ледовитости (Б) (по данным: Ustinova et al., 2004) в дальневосточных морях

Fig. 2. Interannual variability of a meridional Kats index 1м (А) and ice cover (Б) (from Ustinova et al., 2004) in the Far East Seas

Изменение характера атмосферной циркуляции повлекло за собой и изменение ледовитости в дальневосточных морях, которая стала уменьшаться одновременно с ослаблением зимнего муссона (рис. 2, Б). Если учесть, что ледови-тость является хорошим индикатором термического режима, то подобные тенденции могут свидетельствовать о синхронном повышении температуры зимнего периода во всех морях дальневосточного бассейна.

В весенне-летний период погодные условия в дальневосточных морях в наибольшей степени определяются влиянием дальневосточной депрессии. В течение рассматриваемых лет этот барический центр также постепенно мигрировал (рис. 3).

Если в 2000 г. область депрессии располагалась над континентальными районами, а именно над северными районами Китая, то впоследствии ее центр постепенно перемещался в сторону побережья и в 2003 и 2004 гг. находился над акваторией Охотского моря, охватывая своей передней ложбиной и часть Берингова моря.

По мере изменения положения дальневосточной депрессии ее влияние на дальневосточные моря (в первую очередь на Охотское и Берингово) возрастало — над ними происходило постепенное увеличение интенсивности южного переноса (летнего муссона) (рис. 4). Наибольшая интенсивность переноса (для всех морей) пришлась на 2003 г.

Общая картина изменения атмосферного режима в регионе такова: зимой в период 2000-2004 гг. происходило постепенное смещение алеутской депрессии к юго-западу, а летом дальневосточная депрессия перемещалась к северо-востоку (рис. 5). Такой процесс изменения дислокации ЦДА сопровождался соответственно постепенным ослаблением зимнего и развитием летнего муссонов.

1м в холодные сезоны

1 0 --1 -2 --3 -

Ледовитость

80 70 60 50 40 30 20

Берингово

Охотское

Японское

2000 2001 2002 2003 2004 Годы

Рис. 3. Среднебарическое приземное поле над дальневосточными морями в теплые сезоны

Fig. 3. Average surface pressure field over the Far East Seas in the "warm" seasons

Годы

Рис. 4. Межгодовой ход значений меридионального индекса 1м в весенне-летний период в дальневосточных морях

Fig. 4. Interannual variability of a meridional Kats index 1м in the spring-and-summer period in the Far East Seas

Дальневосточная депрессия

Рис. 5. Траектории перемещения летнего и зимнего ЦДА в 2000-2004 гг.

Fig. 5. Ways of moving of the summer and winter centers of action of an atmosphere to 20002004

70

Ожидаемый характер синоптической ситуации над дальневосточными морями в ближайшие годы

Как уже отмечалось выше, в разработанной автором классификации атмосферных процессов, формирующихся в течение года над каждым из дальневосточных морей, основное значение придается именно состоянию барических центров и ветровому переносу над каждым морем (Глебова, 1998, 1999, 2001, 2003).

Было также отмечено, что количество синоптических типов в многолетнем плане меняется квазипериодически и преобладает, как правило, 8-10-летняя цикличность. Это позволило предположить, что колебание климатических условий в регионе также происходит с аналогичной периодичностью.

Особенности климатического режима дальневосточных морей в зимний период зависят главным образом от соотношения экстремальных "теплых" и "холодных" типов атмосферных процессов. На рис. 6 (А) показаны типичные синоптические ситуации, при которых данные процессы формируются. При "холодных" типах атмосферных процессов преобладают меридиональные северные переносы, а при "теплых" — широтные восточные переносы.

Наглядно видно, что повторяемость и тех и других типов меняется волнообразно, и в течение рассматриваемого периода (2000-2004 гг.) над регионом происходило сокращение количества "холодных" и увеличение повторяемости "теплых" типов, т.е. соотношение типов атмосферных процессов менялось в сторону преобладания "теплых" (рис. 6, Б).

Количество весенне-летних процессов, формирующихся под влиянием дальневосточной депрессии и способствующих формированию летнего муссона, в целом также увеличивалось над всеми морями в последние годы (рис. 7).

Наиболее устойчивый рост повторяемости этих синоптических ситуаций наблюдался над Охотским морем; над беринговоморским и япономорским бассейнами отмечалось временное их снижение соответственно в 2002 и 2003 гг.

Таким образом, ослабление зимнего муссона может свидетельствовать о потеплении климата морей в холодные сезоны года (иллюстрацией чего является сокращение ледовитости в последние годы). В то же время усиление летнего муссона способно привести к повышению температурного фона летом во многих районах дальневосточного бассейна. И когда эти процессы в регионе происходят одновременно, то это фактически означает наступление так называемой климатической волны "тепла", аналогичной той, которая отмечалась в регионе в середине 1 990-х гг. Вместе с тем некоторые факты позволяют предположить, что текущий "теплый" период уже завершается и его "пиковая фаза", скорее всего, пришлась на 2003-2004 гг. Это можно заключить исходя из следующих соображений:

— в 2003 г. оба центра действия (алеутская и дальневосточная депрессии) достигли "точки поворота", после чего траектории их движения стали меняться, алеутская депрессия повернула назад, а дальневосточная депрессия сместилась южнее (см. рис. 5);

— процесс ослабления зимнего муссона и усиления летнего муссона в 2004 г. прекратился над всеми морями (см. рис. 2 и 4);

— повторяемость в Беринговом и Японском морях "холодных" типов с 2004 г. стала увеличиваться; количество охотоморских и беринговоморских "теплых" типов приблизилось к максимальному уровню, после чего должно начаться их сокращение (над Японским морем число этих типов уже уменьшилось) (см. рис. 6).

С большой долей вероятности следует предположить, что в ближайшие годы выявившаяся новая тенденция в перемещении ЦДА сохранится, а именно: алеутская депрессия будет продолжать сдвигаться на восточные районы Берингова моря, а дальневосточная депрессия вернется на материк. Вследствие этого в

А

Б

"ХОЛОДНЫЕ " ТИПЫ "ТЕПЛЫЕ" ТИПЫ

Японское море

N/vA

О СО CD ОТ CN tO СО СО СО со СО от о от

от от от от от от от

Охотское море

S 7

О СО CD ОТ CN LO СО СО СО СО СО ОТ ОТ ОТ

от от от от от от от

Берингово море

Годы

Японское море

OcOCDOT<NLOCO''-^t СОСОСОСООТОТОТОО 0901ffl0505fflfflC5C)

Охотское море

kW

О СО CD ОТ CN tO СО СО СО СО СО ОТ ОТ ОТ

от от от от от от от

Берингово море

Годы

Рис. 6. Синоптические ситуации, при которых над дальневосточными морями формируются "холодные" и "теплые" типы атмосферных процессов (А) и межгодовая изменчивость их повторяемости (Б). Здесь и далее Vfa, Vto, VI6 — соответственно VI япономорский, VI охотоморский, VI беринговоморский типы

Fig. 6. Synoptic situations at which over the Far East Seas "cold" and "warm" types of the atmospheric processes are formed (А) and interannual variability of their repeatability (Б). Designations Vfa, Vto, VI6 are accordingly the types of the Japan, Okhotsk and Bering Seas

зимние и осенние сезоны соотношение "теплых" и "холодных" типов атмосферных процессов начнет меняться в сторону преобладания "холодных", но процесс этот будет иметь постепенный характер.

В холодные сезоны 2004 г. над Беринговым морем "теплые" типы формировались вдвое чаще, чем "холодные" (соответственно 11 и 6 декад за год). В наступающем 2005 г. преобладание "теплых" типов еще должно сохраниться, в 2006 г. их количество может сравняться, а с 2007 г. следует ожидать уже преобладания "холодных" синоптических типов.

Рис. 7. Синоптические ситуации, при которых над дальневосточными морями формируются "муссонные" типы атмосферных процессов

Fig. 7. Synoptic situations at which over the Far East Seas "monsoon" types of the atmospheric processes are formed

Над Охотским морем в 2004 г. отмечалось иное соотношение "теплых" и "холодных" типов — 5 и 7. Можно предположить, что минимум в повторяемости охотоморских "холодных" типов может прийтись на 2005 г., т.е. тенденция на их сокращение сохранится. Однако в 2006 и 2007 гг. синоптическая ситуация может быть аналогичной беринговоморской.

Характерно, что над Японским морем в 2004 г. "холодные" типы формировались чаще, чем "теплые" (соответственно 3 и 1). В 2005 г. их количество, скорее всего, будет равным, а в последующие годы предполагается преобладание "холодных" типов.

При этом количество муссонных весенне-летних типов над всеми бассейнами в 2005 г. будет еще достаточно высоким, а в последующие годы над каждым из морей начнет уменьшаться (над Японским морем этот процесс будет проходить более медленными темпами).

Таким образом, оценивая ситуацию в целом, можно ожидать, что 2005 г. по характеру атмосферных процессов будет еще достаточно "теплым", т.е. гребень климатической "волны тепла" придется и на него, а начиная с 2006 г. возможно постепенное изменение климатических условий в сторону похолодания. В этот период зимний муссон начнет активизироваться, а южный — ослабевать.

Образно говоря, Дальневосточный регион может оказаться под влиянием очередной "ложбины холода", которая может "накрыть" регион в период 20072009 гг.

оличество декад Э СО Японское море j^JW

с с 1983 -1986 1989 -1992 -1995 -1998 -2001 2004 -

6 - да S4-д о се чи Охотское море

^ с с 1983 -1986 -1989 -1992 -1995 -1998 -2001 2004

кде О < тсеч ¡0- ^ с с Берингово море AvA/v 0 3 6 9 2 5 8 1 4 888899900 19 19 19 19 19 19 19 20 20

Литература

Глебова С.Ю. Сезонное и межгодовое развитие синоптических процессов над Японским морем // Изв. ТИНРО. — 1998. — Т. 123. — С. 251-261.

Глебова С.Ю. Типы синоптических ситуаций и связанных с ними погодных явлений над Охотским морем // Изв. ТИНРО. — 1999. — Т. 126. — С. 572-586.

Глебова С.Ю. Типы атмосферных процессов и связанные с ними погодные условия на Беринговом море // Метеорол. и гидрол. — 2001. — № 1. — С. 63-71.

Глебова С.Ю. Типы атмосферных процессов над дальневосточными морями, межгодовая изменчивость их повторяемости и сопряженность // Изв. ТИНРО. — 2003. — Т. 134. — С. 209-257.

Ильинский O.K. Летняя дальневосточная депрессия // Тр. ДВНИГМИ. — 1960. — Вып. 11. — С. 3-53.

Кац А.Л. Об изучении и оценке общей циркуляции атмосферы // Метеорол. и гидрол. — 1954. — № 6. — С. 11-29.

Хромов С.П. Метеорология и гидрология для географических факультетов. — Л.: Гидрометеоиздат, 1 983. — 455 с.

Ustinova E.A., Sorokin Yu.D., Khen G.V. Ice cover variability and long-term forecasting in the Far-Eastern Seas // The 19th Intern. Sympos. on Okhotsk Sea & Sea Ice. — Mombetsu, Hokkaido, Japan, 2004. — P. 75-80.

Поступила в редакцию 21.01.05 г.