Типы атмосферных процессов над дальневосточными морями, межгодовая изменчивость их повторяемости и сопряженность

_Известия ТИНРО_

2003 Том 134

УСЛОВИЯ ОБИТАНИЯ ПРОМЫСЛОВЫХ ОБЪЕКТОВ

УДК 551.59

С.Ю.Глебова

ТИПЫ АТМОСФЕРНЫХ ПРОЦЕССОВ НАД ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫМИ МОРЯМИ, МЕЖГОДОВАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ИХ ПОВТОРЯЕМОСТИ

И СОПРЯЖЕННОСТЬ

На основе анализа декадных карт приземного давления, построенных за период 1980-2002 гг., разработана классификация синоптических ситуаций, позволяющая оценивать характер погодно-климатического режима в морях дальневосточного бассейна — Японском, Охотском и Беринговом. Рассмотрены синоптико-климатические особенности каждого бассейна: количественное соотношение синоптических типов, их преемственность и сезонная повторяемость. Отмечено, что повторяемость типов атмосферных процессов меняется периодически и преобладает 8-10-летняя ритмика, на фоне которой у япономорских типов может выделяться 4-5-, а у охотоморских и беринговоморских — 6-7-летняя цикличность. Показано, что в целом формирование атмосферных процессов над дальневосточными морями может происходить согласованно, особенно над смежными бассейнами, но иногда эта согласованность может нарушаться и наиболее часто это наблюдалось в 1980-е гг. Установлены количественные связи между типами, относящимися к различным сезонам, что может быть использовано в прогностических целях. Отмечено, что с ритмичностью процессов в атмосфере связаны волнообразные изменения в морских экосистемах. Например, флюктуации численности минтая, макропланктона и различных группировок зоопланктона Охотского и Берингова морей связаны с динамикой хода повторяемости различных синоптических типов.

Glebova S.Yu. Types of the atmospheric processes over Far-Eastern Seas, interannual variability of their repeatability and mutual coordination // Izv. TIN-RO. — 2003. — Vol. 134. — P. 209-257.

Synoptic situations over the Far-Eastern region are classified on the basis of the set of 10-days averaged charts of surface atmospheric pressure for the period of 1980-2002. The classification allows to estimate the main features of climatic fluctuations in the Japan, Okhotsk, and Bering Seas. Continuity and seasonal repeatability of the synoptic types are considered.

The repeatability of the types varied periodically with prevalence of 8-10-year cyclicity. On this background, 4-5-years fluctuations of all types repeatability were observed in the Japan Sea and 6-7-years fluctuations — in the Okhotsk and Bering Seas. Generally, atmospheric processes changed coherently over the whole Far-Eastern region, especially for adjoining basins. However, sometimes this coherence was broken , and more frequently it was observed in 1980-s. Quantitative correlations between the types were defined for each season that could be used for forecasting.

There is supposed, that wavy changes in marine ecosystems could be connected with the rhythm of the atmospheric processes fluctuation. For example, biomass of a Pollack, a macroplankton, and various groups of zooplankton in the Okhotsk and Bering Seas are correlated well with the dynamics of repeatability of certain synoptic types.

Анализ климатических особенностей дальневосточных морей имеет не только теоретическое, но и большое практическое значение, помогая в решении многих экономических и хозяйственных проблем. В любом регионе в целом и в отдельных его районах в частности климатические условия определяются характером атмосферных процессов, которые обусловливают изменчивость таких метеоэлементов, как ветер, температура, облачность, осадки и т.д., вызывая в районах смену погодного режима.

Ранее классификацией процессов, формирующихся над Азиатско-Тихоокеанским сектором, занимались многие известные исследователи. Так, хорошо известны и широко применяются типизации Б.Л.Дзердзеевского с соавторами (1946), А.А.Гирса (1956), А .И.Соркиной (1963), О.К.Ильинского (1965), В .С.Калачиковой и Е.В.Николаевой (1980), А.М.Поляковой (1992) и др. Однако практически все эти классификации основаны на анализе крупномасштабных процессов и разработаны для всего Дальневосточного региона в целом, поэтому подходят в основном для решения общих вопросов.

В то же время при обращении к частным задачам, в том числе и рыбохо-зяйственным, крайне важно изучать процессы не только регионального, но и сугубо локального масштаба, например оценивать и прогнозировать характеристики погодных условий в основных районах промысла, проводить сравнительный анализ климатических и термических режимов различных бассейнов и т.д.

В связи с этим возникла необходимость в разработке такой классификации синоптических ситуаций, которая позволила бы при одном и том же состоянии общего барико-циркуляционного поля оценивать погодный режим на ограниченных акваториях, а именно: над каждым из трех дальневосточных морей в отдельности — Японским, Охотским и Беринговым. Подобная детализация процессов имеет ряд преимуществ, позволяя: во-первых, оценить синоптико-клима-тические особенности каждого из морей; во-вторых, в плане межгодовой изменчивости выделить периоды увеличения или уменьшения повторяемости типов, т.е. проследить процессы изменения климатического фона над каждым морем; в-третьих, установить, насколько согласованно происходят колебания в характере изменения локальных синоптических процессов над различными бассейнами. Кроме того, заблаговременное и правильное определение тенденции в развитии атмосферных процессов имеет огромное значение для экосистемных перестроек в биоте морей, прогнозирования особенностей распределения объектов промысла и их численности, а также для оценки предполагаемой синоптической ситуации в районах промысла. Подобные исследования могут быть полезны для специалистов различных специальностей (метеорологов, океанологов, биологов и др.), занимающихся проблемами долгопериодных флюктуаций состояния среды.

Материалы и методы

Прежде всего необходимо упомянуть известные способы обобщений синоптических материалов. Поскольку атмосферные процессы весьма сложны и разнообразны, существуют разные способы, позволяющие систематизировать синоптические данные и учитывать фактические и прогностические тенденции барико-циркуляционных режимов. Основные из них: метод типизации процессов, расчет индексов циркуляции и применение средних карт.

Метод осреднения полей давления, позволяющий наглядно оценивать процессы месячного, сезонного и большего масштабов, не приемлем при изучении короткоцикловых процессов, поскольку в результате сглаживания несколько искажается физическая сущность процессов.

При классификации типовых ситуаций по качественным признакам, когда как критерии для выделения типов исследователями используются различные параметры и показатели, чаще всего общего характера (направленность ведущих потоков, распределение и траектории циклонов и антициклонов), интенсивность

процессов, как правило, не учитывается. В свою очередь и количественные расчеты не отражают в полной мере всех особенностей циркуляции атмосферы. Фактически ни один из способов обработки синоптических материалов сам по себе не является универсальным, поскольку наряду с достоинствами каждый из них имеет и определенные недостатки.

В связи с этим в нашем случае при классификации синоптических ситуаций использовался комплексный метод, т.е. применялся не один, а несколько элементов анализа, в основу которого положено использование среднедекадных карт приземного давления, а классификация ситуаций проведена с учетом качественного и количественного критериев.

Декадные карты составлялись для каждой декады каждого месяца за период 1980-2002 гг. Каждая такая карта представляет собой некую среднюю ситуацию в распределении и интенсивности основных барических образований в среднем за каждые десять дней. Кроме того, декадные карты в целом косвенно могут иллюстрировать частоту появления или нахождения приземных циклонов и антициклонов над различными районами изучаемых регионов. Фактически на осредненных картах фиксируются центры действия атмосферы (ЦДА), последовательное (от декады к декаде) изменение состояний которых учитывается при классификации.

О том, что метод классификации должен быть основан на строгой географической локализации процессов, упоминали еще Г.Я.Вангенгейм (1938), С.П.Хромов (1948) и др. С.П.Хромов (1948) впервые высказался о необходимости проведения типизации процессов по местоположению именно ЦДА, поскольку, будучи весьма жестко приурочены к определенным районам Земли, они считаются не столько синоптическими, сколько климатическими образованиями и относятся к наиболее важным погодо- и климатообразующим факторам (Хромов, 1983; Байдал, Неушкин, 1990), поэтому принцип классификации процессов по состоянию ЦДА представляется нам вполне оправданным.

Для периода 1980-1989 гг. в качестве исходных материалов были использованы декадные приземные карты давления, заимствованные из ежемесячных Синоптических бюллетеней, выпускавшихся Центральным институтом погоды. С 1990 г. для построения среднедекадных полей давления привлекались ежедневные факсимильные синоптические карты Японского метеорологического агентства, хранящиеся в синоптическом архиве ТИНРО-центра. Для этих целей в районе, ограниченном 30-70° с.ш. 100° в.д. — 160° з.д., в точках координат с шагом 10° по широте и долготе с ежедневных карт снимались значения приземного давления и затем осреднялись для каждых десяти дней месяца.

Методически анализ процессов и их разделение на типы проводился с учетом двух признаков — качественного и количественного. Качественным (основным) признаком типизации было географическое положение и интенсивность барических систем (их ложбин, гребней, градиентных зон) относительно каждого из морей, что позволяло определить результирующую за декаду направленность ветрового переноса над бассейнами. Фактически именно характер перемещения воздушных масс над морями и является тем основным критерием, который положен в основу типизации. Если учесть, что формирование тех или иных ЦДА происходит в определенные сезоны, то и связанные с ними типовые ситуации также чаще всего отражают сезонные особенности. Интенсивность переносов оценивалась при помощи количественного (вторичного) признака типизации, в качестве которого использовались значения зонального (1з) и меридионального (1м) индексов циркуляции А.Л.Каца (1960).

Классификация процессов проводилась для каждого моря в отдельности и методически осуществлялась следующим образом. Выделялись три района: 3050° с.ш. 120-150° в.д. (Японское море), 40-60° с.ш. 130-160° в.д. (Охотское море) и 50-70° с.ш. 160° в.д. — 160° з.д. (Берингово море) (рис. 1). Затем с

учетом главного признака — местоположения ЦДА относительно каждого из районов — устанавливался тип процессов для этого бассейна.

Рис. 1. Районы, для которых проводилась классификация атмосферных процессов

Fig. 1. Areas for which classification of atmospheric processes was carried out

В некоторых случаях синоптические ситуации над каким-либо бассейном были довольно неопределенными: их можно было отнести к разным типам процессов. Поэтому для уточнения принадлежности синоптического положения к конкретному типу и для исключения субъективной оценки применялся вторичный признак типизации — значения зонального и меридионального индексов Каца, рассчитанных для каждого из выделенных районов по тем же декадным картам.

Вычисление зонального (/з) и меридионального (/м) индексов Каца проводилось с учетом направленности изобар среднедекадного барического поля, проведенных через 5 гПа. Вычислялись индексы для каждого моря в отдельности методом подсчета количества изобар, пересекающих все параллели и меридианы (с шагом 10°), находящиеся внутри и на границах выделенных районов.

Зональный индекс циркуляции /з определялся как: /з = /w - /е, где /w и /е — количество изобар, ориентированных соответственно с запада на восток и с востока на запада. Меридиональный индекс определялся как: /м = /s - /n, где /s и /n — количество изобар, ориентированных соответственно с юга на север и с севера на юг.

Положительные значения /м и /з характеризуют южный и западный перенос, а их отрицательные значения соответствуют северному и восточному переносам. Оказалось, что абсолютные значения как зонального, так и меридионального индексов Каца могут изменяться в пределах от минимального нулевого значения до максимального 6,0-7,0 (табл. 1), в исключительных случаях достигая величины 8,0 и более.

В связи с тем что в настоящей работе предполагается провести сравнительный анализ повторяемости синоптических типов и рассмотреть сопряженность их появления над различными бассейнами, для удобства некоторые типы, имеющие аналогичный характер воздействия на акватории морей, обозначались одинаково, но с указанием того района, для которого типы были определены. Например, 1я, Io, I6 в дальнейшем будут соответственно означать 1я — япономор-ский, Io — охотоморский, I6 — беринговоморский типы.

30^-*---1-1---

120 130 140 150 160 170 180 190 200

Таблица 1

Значения зонального (1з) и меридионального (Im) индексов Каца при каждом из синоптических типов

Table 1

Values of zonal (I3) and meridional (Im) Katz indices at each of the synoptic types

Море I II III Синоптические типы IV V VI VII

1з<1,0 1з=1,0- -2,0 I3=1,0- -2,0 1з=1,0-4,0 I3= 2,0 4,0 I3= -2,0- 3,0

Япон- Im<1,0 Im=1,0- -3,0 Im=1,0 -3,0 Im=-1,0-4,0 Im=- -2,0- -6,0

ское Im= -1,0 -3,0

Охот- 1з<1,0 1з=|1,0- 2,0| I3=1,0- -3,0 13=2,0-4,0 I3= 2,0 4,0 I3= -3,0- 4,0 I3=0-1,0

ское Im<1,0 Im=1,0- 3,0 Im=0- 2,0 Im=-2,0-4,0 Im=- -2,0- -6,0 Im= -1,0- -3,0 Im=0-1,0

Берин- 1з<1,0 1з=|1,0- 2,0| I3=1,0- -3,0 1з=-2,0-6,0 I3= -1,0- 3,0 1з=- -3,0 6,0

гово Im<1,0 Im=1,0- -2,0 Im=0- 2,0 Im=-2,0-4,0 Im= = 1,0- 3,0 Im= -1,0 -3,0

В качестве математического аппарата при решении поставленных задач использовались методы математической статистики, с помощью которых рассчитывались корреляционные матрицы и периодограммы (по пакету программы "Мезозавр", 1.0). Расчеты, рисунки, графики выполнялись на персональном компьютере с использованием Microsoft Word for Windows 6.0; Excel for Windows 6.0; Surfer, 6; Paint.

Всего было рассмотрено 828 среднедекадных карт приземного давления, анализ которых позволил выделить шесть типов атмосферных ситуаций для Японского моря, семь типов для Охотского моря и шесть — для Берингова моря.

Малоградиентные процессы, характеризующиеся отсутствием устойчивого и интенсивного воздушного переноса, обозначались как I тип. Подобная ситуация отмечается либо при слабом развитии центров действия, либо при их нахождении на значительном расстоянии от района исследования (рис. 2, А).

Ситуации, когда на море оказывает влияние дальневосточная депрессия, обусловливающая распространение южных и юго-западных муссонных ветровых переносов, отнесены ко II типу (рис. 2, Б). Над Японским морем может формироваться еще один муссонный тип — Шя, который возникает чаще всего под влиянием азиатской депрессии, когда из ее области на акваторию моря выходят южные циклоны, вызывающие интенсивный юго-восточный перенос (рис. 2, В).

III типы над Охотским и Беринговым морями формируются под воздействием арктической депрессии, способствующей развитию западного переноса.

В холодные сезоны года погодный и ветровой режим морей определяется влиянием алеутской депрессии и сибирского антициклона, но, как оказалось, алеутская депрессия при этом играет более существенную роль, поскольку именно она обусловливает формирование многих типовых ситуаций. При нахождении алеутской депрессии в западной части моря над дальневосточными морями, как правило, развивается "умеренно холодный" тип погоды, когда над Японским и Охотским морями преобладают северо-западные и западные ветры (IV типы) (рис. 2, Г). При данной ситуации над Беринговым морем северные переносы обычно отмечаются только над его северо-западными районами, а над центральными и восточными — южные (V тип), это также "умеренно холодный" тип процессов.

Самый холодный режим на бассейнах складывается обычно при смещении алеутской депрессии на восточные районы Берингова моря и одновременном усилении сибирского антициклона. При этом над морями отмечаются северовосточные и северные переносы, происходит усиление зимнего муссона, сильное выхолаживание. Наиболее холодные типы — Vя, Vo и IV6 (рис. 2, Д).

При смещении алеутской депрессии в океан формируются "теплые" VI типы (рис. 2, Е). Зимний муссон над морями ослабевает, и над ними преобладает восточный перенос, приносящий теплый океанический воздух с океана.

Рис. 2. Схематизированные синоптические ситуации (А—Ж), соответствующие определенным типам атмосферных процессов

Fig. 2. Generalized synoptic situations (А—Ж) appropriate to certain types of the atmospheric processes

И, наконец, при активизации циклонической деятельности над Охотским морем образуется VII тип, которому могут соответствовать II беринговоморский и IV япономорский типы.

Подробное описание всех типовых ситуаций было сделано в более ранних публикациях (Глебова, 1998, 1999, 2001а, б).

Атмосферные процессы над Японским морем, их сезонная и

межгодовая динамика

Количественное соотношение, сезонная повторяемость и преемственность япономорских типов

Уникальность географического положения Японского моря в том, что оно находится в районе переходной зоны между континентальными и морскими

центрами действия атмосферы, поэтому влияние муссонной циркуляции здесь прослеживается наиболее четко. В теплое время года юго-восточный летний муссон, обусловленный взаимодействием дальневосточной депрессии и северотихоокеанского максимума, способствует увеличению поступления воды в Японском море, в результате чего наступает период максимального усиления циркуляции его вод. В зимний сезон под влиянием сибирского антициклона и алеутской депрессии формируется устойчивый встречный северо-западный муссон, который препятствует поступлению вод в море через Корейский пролив, в связи с чем интенсивность циркуляции вод в Японском море ослабевает.

Анализ типов атмосферных процессов, формирующихся над Японским морем, позволяет дополнить общую синоптико-климатическую характеристику этого бассейна.

Из представленной на рис. 3 диаграммы количественного соотношения всех япономорских типов видно, что в преобладающем большинстве случаев над данной акваторией формируются малоградиентные процессы I типа, на долю которых приходится 40 % всех ситуаций.

Рис. 3. Вероятность формирования типов атмосферных процессов над Японским морем Fig. 3. Probability of formation of the types of atmospheric processes over the Japan Sea

На втором месте по повторяемости (23 %) стоит "умеренно холодный" IV тип, вызывающий здесь устойчивые северо-западные и западные ветры. Также довольно часто (соответственно в 13 и 6 % случаев) появляются и "муссонные" II и III типы, причем можно отметить, что в летний период дальневосточная депрессия (II тип) на погодные условия Японского моря оказывает заметно большее влияние, чем азиатская депрессия, из области которой на акваторию моря выходят южные субтропические циклоны (III тип). Зато самый "холодный" (V) и самый "теплый" (VI) типы могут возникать над районом с одинаковой вероятностью (9 %), и каждый из них в два с половиной раза реже, чем "умеренно холодный" IV тип.

Каждый из типов имеет отчетливо выраженный годовой ход повторяемости (рис. 4), что позволяет разделить все синоптические процессы на три группы: процессы "теплого" и "холодного" сезонов, а также процессы переходных периодов (весенние и осенние). Исключение составляет I тип синоптических ситуаций, который над Японским морем может формироваться в течение всего года. Однако в преобладающем числе случаев малоградиентный тип проявляется в весенне-летне-осенние месяцы, что позволяет классифицировать его как процесс "теплого" периода.

Формирование летней дальневосточной депрессии (II тип) начинается уже в апреле (17 %), когда разрушение сибирского антициклона способствует активизации циклонической деятельности над континентом. Наибольшего развития депрессия достигает в конце весны — середине лета: именно в мае—июле повторяемость II типа наибольшая (соответственно 20, 25 и 22 %). В сентябре дальневосточная депрессия практически заполняется, поэтому II ситуацию можно охарактеризовать как "весенне-летнюю".

II тип

ÉL

Q. H Q. >s Л Л

rn Q. с пз i ц

«) я <0 5 2 2

& 5 S s

2 5 -20 -1 5 -1 0 -5 0 февр март апр май июн^ < июль -É п авг сент окт нояб дек

m cd rn от o me < тип 1. J

янв -февр -март -апр -май -июнь -июль -авг -сент . окт -нояб -дек -

25 20 15 1 0 - 0 m i а; VI ти п ш JU Т ^^^Г 1 1 1 в р т р й ь ь г т т б к & 5 s 1 ° i

Рис. 4. Вероятность повторяемости типов атмосферных процессов над Японским морем по месяцам, %

Fig. 4. Probability of repeatability of the types of atmospheric processes over the Japan Sea by months, %

III тип синоптических процессов логично считать сугубо "летним", поскольку его максимальная повторяемость приходится в основном на летние месяцы (июнь—август). За весь рассматриваемый период подобная ситуация ни разу не возникала ни зимой, ни ранней весной или поздней осенью.

IV тип процессов характерен для холодных месяцев года, но чаще всего он появляется в периоды, когда в термобарическом поле происходит перестройка — переход либо от зимнего режима к весеннему (март—май), либо, наоборот, после окончания летнего сезона при развитии холодного типа погоды (ноябрь). Процессы IV типа следует обозначить как процессы "холодного" периода.

Основная повторяемость процессов V типа приходится на самые холодные месяцы года — декабрь—февраль, хотя иногда подобная ситуация наблюдалась в марте и в октябре—ноябре (соответственно в 5 и 2 % случаев). В целом данный тип можно считать зимним; как правило, с ним связано развитие зимнего муссона.

Атмосферные процессы VI типа формируются при развитии зональных переносов над северо-западной частью Тихого океана и усилении здесь циклонической деятельности. Как видно на рис. 4, такая ситуация наиболее часто наблюдается в холодную часть года — декабрь—апрель, хотя нередко она может отмечаться и в сентябре (до 15 % случаев), когда увеличивается вероятность прохождения интенсивных субтропических циклонов с океанической стороны Японских островов.

Для установления степени инерционности выделенных синоптических процессов была проанализирована преемственность в их чередовании (табл. 2), т.е. суммировалось количество всех типов, следующих за той или иной синоптичес-

кой ситуацией. Подобная информация о взаимопереходе одних типов процессов в другие может быть полезна для изучения физической сущности механизмов преобразования форм атмосферной циркуляции, а также для оценки степени "устойчивости" различных типов и в прогностических целях.

Как показывают данные табл. 2, практически все типы, сформировавшись, довольно часто сохраняются повторно. Исключение составляет II и IV типы, которые в большинстве случаев сменяются I типом.

Взаимопереход I и II типов зависит от характера взаимодействия северотихоокеанского гребня, азиатской ложбины и дальневосточной депрессии. При распространении гребня на все пространство океана и Японское море барические ложбины и циклоны развиваются западнее и не оказывают влияния на ветровой режим бассейна. Судя по тому, что II тип процессов чаще сменяется малоградиентным I типом, а не формируется в следующей декаде, можно предположить, что оттеснение дальневосточной депрессии северотихоокеанским гребнем наблюдается несколько чаще, чем обратная ситуация.

Характерно, что за II и III типами никогда не появляется V тип (и наоборот), т.е. смена муссонов не бывает "резкой", а происходит постепенно, через формирование других синоптических ситуаций (IV, VI, I).

Межгодовой ход и периодичность повторяемости япономорских

синоптических типов

Повторяемость тех или иных форм синоптических ситуаций над каким-либо районом обусловливает здесь формирование определенного климатического режима. В следующей части нашего исследования проводится анализ изменения частоты появления каждого выделенного типа (а следовательно, и климатического фона) над акваторией Японского моря в многолетнем плане. На рис. 5 для каждого типа атмосферных процессов представлены графики межгодовой изменчивости суммарной за год повторяемости, оцененной в декадах.

В колебаниях суммарной за год повторяемости всех атмосферных процессов прослеживается определенная ритмика. Периодограммы, составленные с помощью пакета программы "Мезозавр" и учитывающие пики спектральной плотности со статистически значимым уровнем не менее 90 %, показали, что в ходе типов выделяются различные временные ритмы и чаще всего 4-5-летние (I, III, IV, V), 6-7-летние (IV, V, VI) и 8-10-летние (I, II, V, VI) (табл. 3). Фактически "холодные" сезоны в Японском море, формирующиеся при сочетании IV, V и VI типов, могут повторяться каждые 6-7 лет, а "теплые" сезоны (I, II и III) — каждые 4-5, и почти у каждого из них эти колебания происходят на фоне более длительного цикла — 8-10-летнего. Отметим, что аналогичные ритмы в 4-5, а также 10-12 лет выявлены Т.В.Смолянкиной (1999) в межгодовом ходе комплексного индекса, учитывающего местоположение и интенсивность ЦДА, в частности сибирского максимума, алеутского минимума и азиатской депрессии, которые и обусловливают формирование над Японским морем большинства синоптических типов (II, III, IV, V и VI).

Таблица 2 Преемственность синоптических типов над Японским морем, % от общего количества каждой ситуации

Table 2

Continuity of the synoptic types over the Japan Sea, % of all cases of each type

Предыдущие Последующие типы

типы I II III IV V VI

I 51 13 5 23 3 5

II 49 30 7 11 - 3

III 29 23 42 3 - 3

IV 33 9 1 31 13 13

V 19 - - 30 40 11

VI 28 2 - 28 10 33

I тип

010

S 4

ц 0

П 9

« 6

5 о

II тип

IV тип

V тип

VI тип

СО о СМ ^г to СО

о œ   о

О! О! О! О!

Таблица 3 Периоды повторяемости атмосферных процессов над Японским морем

Table 3

The periods of variation of repeatability of atmospheric processes over the Japan Sea

Тип 2-3 Период, годы 4-5 6-7 8-10

I 16,72 32,58 26,23 39,08

II 3,18 6,50 3,93 28,73

III 13,89 10,00 6,78 5,58

IV 6,75 8,17 12,55 4,32

V 1,89 10,32 10,52 7,73

VI 6,16 5,30 7,50 8,76

Примечание. Здесь и далее рассматривались пики спектральной плотности со статистически значимым уровнем не менее 90 %. Q — количество типов за год.

Как видно на рис. 5, частота появления I и II типов находится в про-тивофазе друг с другом: в периоды максимальной повторяемости малоградиентных процессов (1980, 19841986, 1989-1992, 1999 гг.) количество ситуаций II типа всегда снижалось. Это легко объясняется тем, что оба типа относятся к летним процессам и преобладание одного из них сказывается на сокращении другого. Не случайно, что корреляция между повторяемостью этих типов довольно высокая (г = -0,71) (табл. 4). При этом бывали случаи, когда оба типа одновременно формировались редко, но зато увеличивалась повторяемость другой летней ситуации — Шя (в 1993 г.) (рис. 5).

Рис. 5. Межгодовая изменчивость повторяемости типов атмосферных процессов над Японским морем

Fig. 5. Interannual variability of repeatability of the types of atmospheric processes over the Japan Sea

Визуально в многолетнем ходе Пя довольно четко выделяется 8-10-летняя периодичность, подтверждаемая и данными табл. 3. При этом увеличение повторяемости этого типа приходилось на середину 1980 и 1990-х гг., а также на начало 2000-х гг.

Возможно, что в эти годы Таблица 4

в весенне-летний период увели- Корреляционная матрица взаимосвязи

чивалась активность дальневос- повтоРяемости типов атм°сФеРных пр°цесс°в

точной депрессии, что могло выз- над Японским морем в сумме за год

Table 4

вать усиление интенсивности лет-

J Correlation matrix of interrelation of repeatability

него муссона над Японским мо- of the types of atmospheric processes

рем. Как показывают данные over the Japan Sea in the whole year

табл. 3, у I типа преобладают два

периода: 4-5- и 8-10-летние, а в динамике повторяемости III типа, единственного из остальных япо-номорских типов, доминирует 23-летний цикл. В целом III тип весьма "независимый", поскольку

Тип I II III IV V VI

I 1,00 -0,71 -0,13 -0,53 -0,36 -0,49

II -0,71 1,00 -0,34 0,30 0,37 0,30

III -0,13 -0,34 1,00 -0,31 0,27 -0,13

IV -0,53 0,30 -0,31 1,00 -0,22 0,10

V -0,36 0,37 0,27 -0,22 1,00 -0,20

VI -0,49 0,30 -0,13 0,10 -0,20 1,00

с другими зтмосферными ситуз- Примечание. Здесь и далее выделены ко-

циями корреляционной связи не эффициенты корреляции, значимые на 5 %-ном выявилось (табл. 4). уровне по методу Дж.Тейлора (1985) (значимый

В многолетнем плане повто- коэффициент корреляции г = 0,43). ряемость IV типа меняется довольно своеобразно: после минимальных значений в 1984 г. происходил резкий подъем к 1988 г. и после этого появлялась длительная плавная тенденция к постепенному увеличению его повторяемости до максимума в 2001 г. Можно предположить, что в течение последних 18 лет наблюдается постепенное и устойчивое возрастание повторяемости западных переносов над бассейном Японского моря (рис. 5). В этом плане исключение составляет 2002 г., когда повторяемость этого типа резко уменьшилась.

IV тип имеет значимую обратную связь только с I типом (г = -0,53), т.е. при активизации циклоничности на полярном фронте и частом прохождении циклонов севернее Японского моря малоградиентные ситуации над бассейном возникают реже.

Довольно гладко происходят многолетние колебания повторяемости V типа. На рис. 5 видна "длинная волна", период которой не менее 20 лет, и на ее фоне присутствуют хорошо выраженные 4-5- и 6-7-летние циклы, что и подтверждается данными табл. 3.

Если судить по частоте появления "холодных" ситуаций V типа, наиболее "суровым" периодом для Японского моря из рассматриваемого ряда лет является начало 1980-х гг. (1980-1982), когда повторяемость данного процесса достигала 8 декад за год. С середины 1980-х до середины 1990-х гг. повторяемость V типа в целом была снижена и держалась приблизительно на уровне среднемно-голетних значений, дважды (1989-1990 и 1995) достигнув своего минимума (12 декады). Новый "всплеск" повторяемости этих "холодных" ситуаций произошел в 2000-2002 гг.

Характерно, что на фоне длительного снижения повторяемости V типа в период с середины 1980-х до середины 1990-х гг. количество декад "теплого" VI типа было довольно высоким. Во второй половине 1990-х гг. оно заметно уменьшилось, достигнув в 1998 г. минимального значения (1 декада) (рис. 5). Однако в 1999-2001 гг. в повторяемости VI типа вновь наметился некоторый рост, хотя общее количество VI типа в эти годы было вдвое меньшим, чем V типа. Количественно VI тип (как и IV тип) связан только с I типом (г = = -0,49) (см. табл. 4). Отрицательная взаимосвязь между этими процессами может означать, что при активизации циклонической деятельности над океаническими районами в холодные сезоны (VI тип) в теплый период года над Японским морем появление малоградиентных синоптических ситуаций маловероятно.

I тип

О CM CO CO

СТ) СТ) СТ) СТ) СТ) СТ) СТ) СТ) СТ) СТ)

11 тип

Штип

V тип

Если учесть, что каждый из типов атмосферных процессов приурочен к определенному сезону, то по характеру их межгодовой изменчивости для разных полугодий можно судить и о сезонных климатических особенностях тех или иных лет. На рис. 6 представлены графики межгодового хода повторяемости всех синоптических типов в различные сезоны: зимы—весны (первое полугодие) и лета— осени (второе полугодие). Видно, что в многолетнем плане характер колебаний повторяемости некоторых типов процессов в первом и втором полугодиях заметно отличается не только от "годового" хода (на рис. 5), но и друг от друга. Например, I тип чаще формируется во второй половине года, а V и VI типы — в первом полугодии.

У некоторых типов колебания повторяемости в различные сезоны противоположны, и особенно четко это видно на примере VI типа, тем более что в численном виде эта зависимость также оказалась довольно высокой — коэффициент корреляции г = -0,54 (табл. 5).

Наряду с этим в течение одинаковых полугодий обнаруживается неплохая взаимосвязь повторяемости некоторых типов. Так, в первом полугодии коррелируют друг с другом (с обратным знаком) IV и VI типы: г = -0,61. Отрицательный знак корреляции предполагает, что в зимне-весенний сезон при развитии циклоничнос-ти над океаническими районами региона (VI тип) не следует ожидать ее увеличения над Охотским морем или южнее Курильской гряды (^я тип возникает именно при данных ситуациях) и наоборот.

VI тип

Год ы

Рис. 6. Межгодовая изменчивость повторяемости типов атмосФерных процессов над Японским морем по полугодиям: 1 — первое, 2 — второе полугодие

Fig. 6. Interannual variability of repeatability of the types of atmospheric processes over the Japan Sea by half of year: 1 — first, 2 — second half of year

Таблица 5

Корреляционная матрица взаимосвязи повторяемости типов атмосферных процессов над Японским морем по полугодиям

Table 5

Correlation matrix of interrelation of repeatability of the types of atmospheric processes over the Japan Sea by half's of year

Тип I

1(1) 1,00 -0,46 -0,44 -0,36 -0,37 -0,13 -0,05 -0,38 0,26 -0,43 0,20 0,20

II(1) -0,46 1,00 -0,42 0,12 -0,15 -0,04 -0,21 -0,23 -0,02 0,54 0,31 -0,01

III(1) -0,44 -0,42 1,00 0,08 0,35 0,08 0,21 0,45 -0,16 -0,06 -0,50 -0,11

IV(1) -0,36 0,12 0,08 1,00 0,05 -0,61 0,36 -0,19 -0,33 -0,10 -0,34 0,15

V(1) -0,37 -0,15 0,35 0,05 1,00 -0,30 -0,11 0,24 -0,02 -0,02 -0,33 0,24

VI(1) -0,13 -0,04 0,08 -0,61 -0,30 1,00 -0,13 0,52 0,09 0,25 0,27 -0,54

I(2) -0,05 -0,21 0,21 0,36 -0,11 -0,13 1,00 -0,05 -0,64 -0,56 -0,22 -0,44

II(2) -0,38 -0,23 0,45 -0,19 0,24 0,52 -0,05 1,00 -0,26 0,16 -0,25 -0,28

III(2) 0,26 -0,02 -0,16 -0,33 -0,02 0,09 -0,64 -0,26 1,00 0,03 0,30 0,00

IV(2) -0,43 0,54 -0,06 -0,10 -0,02 0,25 -0,56 0,16 0,03 1,00 -0,07 0,18

V(2 0,20 0,31 -0,50 -0,34 -0,33 0,27 -0,22 -0,25 0,30 -0,07 1,00 -0,31

VI(2) 0,20 -0,01 -0,11 0,15 0,24 -0,54 -0,44 -0,28 0,00 0,18 -0,31 1,00

Из процессов второго полугодия малоградиентный I тип достаточно тесно связан с летним III типом (г = -0,64) и с осенним IV типом (г = -0,56), но несколько хуже с VI типом (г = -0,44). Кроме того, некоторые из синоптических ситуаций второго полугодия оказались взаимосвязаны с типами первого полугодия. Осенний IV тип неплохо коррелирует с весенним II типом, подтверждая выявленную ранее связь этих процессов на уровне "годовой" повторяемости. Зато II тип второго полугодия практически не связан с "весенним" IV типом (г = -0,19), но напрямую зависит от повторяемости "весеннего" VI типа (г = 0,52), помимо этого, обнаружилась значимая связь с летним III типом (г = 0,45).

От частоты возникновения какого-либо типа процессов в течение года может зависеть погодный режим не только того сезона, в котором преобладает данный тип, но и "соседнего" сезона. В частности, раннее или позднее наступление весны напрямую определяется сроками прекращения формирования IV и VI типов и началом появления весенне-летнего "муссонного" II типа, так же как характер летнего и начало осеннего сезонов непосредственно зависят от сроков появления и прекращения существования трех "летних" типов — I, II и III.

Особенности сезонного развития синоптических процессов (и сроки наступления и окончания муссона) по годам иллюстрирует рис. 7, на котором представлены графики помесячной суммарной повторяемости весенне-осен-них (IV и VI) и летних (I—II—III) типов ситуаций. С помощью данных графиков, построенных за период апрель—октябрь, можно оценить характер переходных сезонов и сезона лета в конкретном году (ранняя или поздняя весна (осень) и т.д.).

Весенние сезоны тех лет, когда в апреле—мае IV и VI типы формировались чаще одной декады в месяц, т.е. "зимние" процессы сохранялись дольше обычного, можно считать "холодными", а наступление сезона весны — поздним. К таким годам следует отнести 1980, 1987, 1989-1990, 1992-1993, 1996-1998 и 2000-2001 гг., причем в редких случаях (1980, 1989 и 1998) "зимние" процессы формировались в течение двух декад даже в мае, а в 1992, 1997 и 2001 гг. в апреле вообще не было зафиксировано ни одного "теплого" типа. Характерно, что запаздывание весны в 1990-е гг. происходило в два раза чаще, чем в 1980-е гг. (соответственно шесть и три случая), а в начале 2000-х гг. это событие уже происходило дважды.

"Ранней" можно считать весну в 1981-1986, 1988, 1991, 1994-1995, 1999 и 2002 гг. В эти годы "зимние" ситуации в апреле либо вообще не возникали,

IV+VI

II+III

I

либо наблюдались не чаще одной декады в месяц. Исключительным был 1999 г., когда в течение всего апреля преобладали малоградиентные процессы. Довольно интересная ситуация сложилась в 1980 г.: после интенсивного проявления в апреле малоградиентного I типа в мае вновь стали преобладать "холодные" погодные типы, которые формировались в течение двух декад подряд.

Хорошие погодные условия летних месяцев (июнь—сентябрь) определяются главным образом частотой появления ситуаций I типа, а развитие над Японским морем II и III типов приводит к усилению южных ветров, ухудшению видимости, туманам и осадкам.

В этом плане летне-осенние сезоны 1990-х гг. в целом отличались от предыдущего десятилетия большей "устойчивостью" малоградиентных ситуаций, когда количество процессов I типа достигало трех декад за месяц и приходилось,

IV-VI

II-III

I

199 0

как правило, на август или сентябрь. Если в 1980-е гг. подобная картина отмечалась только в 1983, 1985-1986 и 1989 гг., то в течение следующих десяти лет продолжительным формированием малоградиентных процессов характеризовались летние сезоны 1990-1992, 1994 и 1996-1999 гг.

О сроках наступления осени можно судить по характеру синоптической обстановки в сентябре: именно в этом месяце обычно заканчивается действие летнего муссона и начинается постепенная перестройка барического поля на

IV+VI

II+III

I

г &

3 -,

2 -

1 -

0 -U

s fr

Рис. 7. Сезонная повторяемость типов атмосферных процессов над Японским морем

Fig. 7. Seasonal repeatability of the types of atmospheric processes over the Japan Sea

"зимний" тип. Как видно на рис. 6, формирование "холодных" процессов в сентябре происходит довольно часто. В 1980-е гг. таких случаев было четыре — в 1980-1981 и 1987-1988, причем процесс формирования "осеннего" типа погоды в сентябре протекал особенно интенсивно: количество "холодных" ситуаций достигало двух декад. Зато в течение 1990-х гг. "ранняя осень" была харак-

терна для большинства лет и отмечалась в 1992-1996 и 1999 гг.; в 2000-х гг. зафиксировано два таких случая (2000 и 2001 гг.). Экстремальное проявление (три декады в сентябре) отмечалось в 1994 и 2001 гг. Крайне редко в сентябре может возникать II тип — сохраняется влияние летнего муссона. Такие случаи были отмечены лишь в 1984, 1992 и 1993 гг.

Атмосферные процессы над Охотским морем, их сезонная и межгодовая динамика

Количественное соотношение, сезонная повторяемость и преемственность охотоморских процессов

Характерной чертой климатического режима Охотского моря является то, что, несмотря на расположение в умеренных широтах, его климату свойственны многие особенности климата арктических морей. Специфика синоптического и термического режимов Охотского моря обусловлена воздействием сезонных и перманентных центров действия атмосферы, взаимодействие которых друг с другом приводит к развитию азиатско-тихоокеанской муссонной циркуляции, в зону действия которой попадает и Охотское море. Кроме того, подстилающая поверхность Охотского моря, являющегося "очагом" холода в регионе, сама способна влиять как на характер воздушных масс над ним, так и на сезонные термодинамические особенности атмосферы и моря (Охотское море, 1998).

Количественное соотношение всех рассмотренных синоптических ситуаций иллюстрирует рис. 8: в доминирующем числе случаев над Охотским морем формируются малоградиентные процессы I типа, на долю которых приходится 31 %, или почти третья часть, всех ситуаций.

Рис. 8. Вероятность формирования типов атмосферных процессов над Охотским морем Fig. 8. Probability of formation of the types of atmospheric processes over the Okhotsk Sea

Второе место по повторяемости занимает IV тип процессов (21 %), при котором над охотоморским бассейном, главным образом его южной частью, преобладающими являются западные и северо-западные ветры, а над северными его районами при этом развивается восточный перенос.

С одинаковой вероятностью над Охотским морем формируются летний (II) и зимний (V) "муссонные" типы: на долю каждого из них приходится по 10 % всех ситуаций, следовательно, развитие как северного, так и южного переносов происходит над бассейном со схожей частотой.

Реже всего Охотское море, главным образом его северная часть, находится под воздействием арктической депрессии: III тип атмосферных процессов появляется только в 7 % случаев. Это означает, что над северными районами бассейна устойчивые западные ветры распространяются достаточно редко. Восточный перенос над Охотским морем формируется значительно чаще: на долю VI типа приходится 12 %. И, наконец, ситуация с "циклонической" циркуляцией ветра над морем (VII тип) возникает в 9 % случаев.

Рассмотренные синоптические ситуации отражают, как правило, сезонные особенности развития атмосферных процессов. Как показывает рис. 9, повторяемость каждого типа в течение года распределяется неравномерно. Например, малоградиентные процессы I типа максимально часто формируются над Охотским морем в период с мая по сентябрь, а в зимние месяцы практически не отмечаются, поэтому условно их можно отнести к "весенне-летним".

30 20 10 0 март май июль п сент нояб 1

30 20 10 0 II тип Н >S -А НЮ £р ram i к i 2 ¡ 8 g

III тип

25

IV тип

30 25 20 15 10 5 0

А

V тип

J

25 20 15 10

VI тип

^ ^ ^ ^

VII тип

30 25 20 15 10 5 0

Л,

Рис. 9. Вероятность повторяемости типов атмосферных процессов над Охотским морем по месяцам, %

Fig. 9. Probability of repeatability of types of the atmospheric processes over the Okhotsk Sea by months, %

Влияние процессов II типа начинает сказываться в апреле, а заканчивается в августе или сентябре. Пик повторяемости этой ситуации, как показателя интенсивности летнего муссона, приходится на июль — период наиболее активного циклогенеза над материком и частого выхода континентальных циклонов на северо-западные районы Охотского моря (Сорочан, 1958). Данный тип также логично считать "весенне-летним".

III тип атмосферных процессов отмечается в основном во второй половине года — в августе—ноябре. Возникновению данной ситуации способствует активизация арктических и полярно-фронтовых континентальных циклонов, смещающихся с Якутии в сторону Чукотского моря. Проходя северо-западнее и

севернее Охотского моря, они вызывают здесь устойчивые западные и юго-западные ветры и поступление в этот район относительно теплых континентальных воздушных масс. С итуации этого типа следует отнести к разряду "осенних", хотя изредка они могут наблюдаться в весенние и зимние месяцы.

Временной диапазон преобладания умеренно холодных процессов IV типа весьма широк — от сентября до апреля. Наибольшая их повторяемость приходится на самые холодные месяцы этого периода (октябрь—март), поскольку именно в это время года отмечается наиболее высокая активность циклонической деятельности на севере дальневосточного бассейна. В этот сезон повторяемость циклонов над районами Камчатки и западной частью Берингова моря значительно возрастает, а сами они, по мере прохождения над этими районами, углубляются. Вызываемые циклонами северо-западные и западные штормовые ветры обычно сопровождаются сильным волнением и обледенением судов, что весьма затрудняет работу промыслового флота. Ситуации IV типа могут возникать как при широтных, так и при меридиональных перемещениях циклонов. В целом процессы IV типа можно считать "осенне-зимне-весенними", или процессами холодного периода.

V тип синоптических ситуаций следует квалифицировать как "холодный", поскольку его формирование зависит от сроков начала развития зимних центров действия атмосферы (ЦДА) — сибирского антициклона и алеутской депрессии — и приходится на ноябрь—март. Максимум повторяемости этого типа отмечается в декабре—феврале, а реже всего он появляется в ноябре. При этом типе холодные массы воздуха, перемещаясь с северо-востока (с районов Арктики), проникают далеко на юг, оказывая влияние на погодные условия не только Охотского, но и Японского морей. При преобладании V атмосферного типа в Охотском море формируются, как правило, наиболее суровые зимы.

Основная повторяемость ситуаций VI типа наблюдается в декабре—апреле. Очевидно, только в этот период тихоокеанские циклоны, проходящие вблизи Курильских островов, способны достигать наибольшей глубины и на среднеде-кадных картах образуют южнее Охотского моря область низкого давления. Данный тип квалифицируется как "осенне-зимне-весенний".

И, наконец, VII тип, характеризующийся стационарным положением циклона над Охотским морем, чаще всего возникает в месяцы "переходного" периода между сезонами — в марте—мае и октябре—ноябре, когда происходит перестройка атмосферного режима. Так, в весенние месяцы после разрушения сибирского антициклона открывается выход континентальных циклонов на акватории дальневосточных морей, главным образом Охотского моря, где они углубляются и замедляют скорость передвижения (И льинский, Е горова, 1962). Осенью, наоборот, в этом районе уменьшается влияние северотихоокеанского максимума, который летом распространяется на большую часть дальневосточного бассейна, часто препятствуя развитию циклогенеза над океаном и прилегающими акваториями. VII тип отнесен к разряду весенне-осенних.

Следовательно, из семи выделенных синоптических типов два (I и II) являются процессами теплого периода, три (IV, V и VI) — холодного периода и два (III и VII) — процессами переходного периода.

Довольно часто в прогнозировании используется понятие "физической инерции", т.е. вероятности смены либо сохранения определенной ситуации в течение следующего отрезка времени. Данные о преемственности атмосферных процессов, формирующихся над Охотским морем, представлены в табл. 6.

Оказалось, что практически все типы (кроме II и VII) чаще всего продолжаются более одной декады, причем наиболее "инерционным" является I тип, который может сохраняться в течение следующей декады более чем в 50 % случаев. Более одной трети случаев "повторения" (41 %) приходится на IV тип, а III, V и VI типы воспроизводятся в 30, 32 и 33 % случаев.

Предыдущие Последующие типы

типы I II III IV V VI VII

I 56 18 8 7 0 5 6

II 59 29 3 3 0 5 1

III 30 7 30 17 5 2 9

IV 9 3 4 41 14 14 15

V 4 0 1 28 32 32 3

VI 14 3 0 27 16 33 7

VII 12 6 13 27 10 12 20

Таблица 6 За другими типами про-

Преемственность синоптических типов цессов чаще всего следуют

над Охотским морем, % от общего количества j и IV типы' I тип сменяет

каждой ситуации еще один весенне-летний II

Table 6 тип в 59 % сл чаев (в ва

Continuity of the synoptic types over the Okhotsk Sea, тип в % случаев (в два % of all cases of each type Раза чаще> чем тот сохРаня-

ется повторно), а холодный

IV тип зачастую формируется следом за другими типами "холодного" периода — V, VI и VII.

Никогда не чередуются сугубо сезонные типы: "летний" II и "зимний" V. II тип "предпочитает" появляться за I типом либо сохраняться повторно, а V тип может либо повторяться, либо формироваться только за процессами холодного и переходного периодов, чаще всего (в 16 % случаев) за VI типом. Наименьшей инерционностью обладает VII тип, который воспроизводится в следующей декаде только в 20 % случаев, зато в 27 % сменяется IV типом, т.е. чаще всего область циклонической активности с охотоморского района смещается в сторону Берингова моря. Однако нередко бывают обратные ситуации, когда очаг циклогенеза с Берингова моря сдвигается в Охотское море (IV тип сменяется VII типом в 15 % случаев).

Межгодовая изменчивость повторяемости охотоморских синоптических типов

Каждый конкретный год может весьма существенно отличаться от "среднего" такими факторами, как: различный набор типов, сроки их начала и конца формирования, повторяемость. И, в свою очередь, преобладание тех или иных типов синоптических условий над районом формирует здесь и определенный режим погоды. Поэтому был проведен анализ межгодовой изменчивости суммарной за год повторяемости каждого типа (рис. 10): в многолетнем плане процесс формирования каждого типа происходит квазипериодически — выделяются целые ряды лет увеличения и уменьшения их количества. У некоторых типов, например I и II, периоды изменения их повторяемости схожи, но находятся в противофазе друг к другу.

Так, в годы максимального формирования малоградиентных процессов I типа (конец 1980 — начало 1990-х гг.), обусловливающих в Охотском море наиболее спокойные погодные условия, отмечалось снижение количества "мус-сонных" ситуаций II типа, "рекордно" минимальное число которых (всего одна декада) пришлось на 1990 г. И наоборот, высокой повторяемости II типа в 19811986 и 1994-2002 гг. соответствовало заметное уменьшение количества малоградиентных ситуаций. Исключение составили 1983 и 1999 гг., когда "скачки" в повторяемости процессов I типа происходили на фоне высокой повторяемости "муссонных" ситуаций II типа.

Динамика межгодовой изменчивости количества этих процессов имеет одинаковую 8-10-летнюю ритмику, хотя у I типа дополнительно обнаруживается и четкий 2-3-летний цикл (табл. 7).

Количественная связь между обоими типами также довольно тесная: их коэффициент корреляции r = -0,64 (табл. 8). При этом I тип коррелирует и с VI типом (r = -0,50), а II тип с другими процессами связан слабо.

Частая повторяемость процессов II типа, при котором над бассейном развивается устойчивый южный перенос, способствует усилению адвекции в Охот-

ское море теплых тихоокеанских вод. Это предположение подтверждается данными А.Л.Фигуркина ( 1997а, б), который выделял периоды усиления (1984-1989) и ослабления (1990-1995) интенсивности Западно-Камчатского течения (ЗКТ). Первому периоду предшествовало увеличение, а второму — уменьшение частоты формирования II типа (рис. 10).

Таблица 7 Периоды повторяемости атмосферных процессов над Охотским морем

Table 7

The periods of variation of repeatability of atmospheric processes over the Okhotsk Sea

Тип

2-3

Период, годы 4-5 6-7

8-10

I

II

III

IV

V

VI

VII

12,90

0,56 3,44 1,60 6,88 6,30 6,30

4,90 0,90 12,73 6,59 1,30 4,44 6,50

4,90 0,56 12,35 15,43 29,02 30,07 4,20

15,30 23,14

1,63 15,12

3,31 21,50

0,32

1 6 4 A A I ТИП

& 8 -ф s c 4 VA

1 1 1 1 .......... ........

К 198 0 1982 1 984 198 6 1 988 1990 1992 1 994 199 6 1998 2000 2002

Процесс формирования "осеннего" III типа имеет совершенно иную ритмику: практически с одинаковой частотой повторяемость данной ситуации может меняться каждые 4-5 и 6-7 лет. Чаще всего — до 5-6 декад — этот тип появлялся в 1989-1990 и 1998 гг., а наименьшее количество, не превышающее двух декад, пришлось на вторую половину 80-х, начало 90-х гг. и 2001 г.

Рис. 10. Межгодовая изменчивость повторяемости типов атмосферных процессов над Охотским морем

Fig. 10. Interannual variability of repeatability of the types of atmospheric processes over the Okhotsk Sea

VII ТИП

5 T . а Д " 4 ] t\ из Ii , 8 3 /\/ о 2 J/ »

Коли 1980 -1982 - TT СО СО О C\1 Tf СО 8889999 9999999 Годы 1998 -2000 2002

Таблица 8 С другими ситуация-

Корреляционная матрица взаимосвязи суммарной ми III тип связан довольно

за год повторяемости типов атмосферной циркуляции слабо и наиболее высокая

над Ох°тским м°рем корреляция

, . , . , , , , , .ТаЬ'е 8 оказалась с V типом. Это Correlation matrix oi interrelation oi repeatability

r ,, , г , , . r J означает, что после осенней

oi the types oi atmospheric processes

over the Okhotsk Sea in the whole year активизации циклоничнос-

ти над Чукоткой впослед-

Тип I II III IV V VI VII

I 1,00 -0,64 -0,20 0,29 -0,14 -0,50 -0,02

II -0,64 1,00 -0,13 -0,35 0,34 0,17 -0,26

III -0,20 -0,13 1,00 0,09 -0,41 -0,11 -0,26

IV 0,29 -0,35 0,09 1,00 -0,05 -0,66 -0,34

V -0,14 0,34 -0,41 -0,05 1,00 -0,34 -0,34

VI -0,50 0,17 -0,11 -0,66 -0,34 1,00 0,46

VII -0,02 -0,26 -0,26 -0,34 -0,34 0,46 1,00

ствии иногда можно ожидать ослабление воздействия на Охотское море сибирского антициклона и алеутской депрессии и, следовательно, уменьшение интенсивности зимнего муссонного переноса.

"Всплески" интенсивности формирования процессов IV типа отмечались в 1982-1983, 1987, 1990-1991, 1997-1998 и 2002 гг.; максимальное их количество (10-11 декад) приходилось на 1990-1991 гг. и составляло тогда почти треть от общего числа ситуаций за год. В целом в межгодовой изменчивости его повторяемости наилучшим образом выделяются два цикла — 6-7- и 8-10-летние.

Наиболее тесная корреляционная связь у IV типа отмечена с VI типом процессов (г = -0,66). Отрицательный характер связи при этом вполне закономерен, поскольку появление обоих типов обусловлено различной географической локализацией центра алеутской депрессии, связанной с особенностями общей циркуляции атмосферы. При нахождении депрессии в Беринговом море (преобладание в течение декады меридиональных процессов) над Охотским морем формируется IV тип, а когда она располагается над океаном (зональные процессы), над Охотским морем чаще всего возникает VI тип.

Как уже отмечалось, наличие ситуаций V типа можно объяснить активизацией и взаимодействием зимних стационарных барических образований — сибирского антициклона и алеутского минимума. С этим типом синоптических положений связаны наиболее суровые погодные условия в Охотском море — штормовые ветры северных и северо-восточных направлений и затоки холодного арктического воздуха с Чукотки и Северного Ледовитого океана, вызывающие здесь сложную ледовую обстановку. Выделяется несколько "пиков" развития ситуаций V типа: в 1980-1981, 1984-1985, 1992 и 2000 гг., причем последний из них был максимальным за весь рассматриваемый период. Наименьшее количество "холодных" ситуаций пришлось на 1990 и 1996 гг. (в последнем случае этот тип процессов не формировался ни разу). За весь период наблюдений интенсивность возникновения V типа менялась с регулярной 6-7-летней ритмикой, хотя с остальными процессами, имеющими соразмерную циклику (III, IV и VI), корреляционная связь оказалась довольно низкой (табл. 8).

В повторяемости процессов VI типа (так же как и IV типа) выделяются два цикла — 6-7- и 8-10-летние. Количество этих ситуаций в течение всего периода исследования увеличивалось несколько раз: в начале и середине 1980-х, в середине 90-х гг. (1993-1997) и в начале 2000-х гг., причем амплитуда третьей "волны" превысила остальные примерно в полтора раза. Очевидно, в эти годы над регионом в холодные сезоны доминировали зональные процессы, поскольку, как показывают графики рис. 10, повторяемость остальных типов (IV и V), формирующихся главным образом при меридиональной циркуляции, была на низком уровне. Одновременно наблюдалось сокращение повторяемости и малоградиентных процессов I типа.

Весьма своеобразно происходит колебание повторяемости "весенне-осенне-го" VII типа: ее общее годовое количество обычно меняется от 2 до 5 декад (за

исключением одной декады в 1980 и 2002 гг.) с двойной ритмичностью — 2-3-и 4-5-летней (см. табл. 7). Частое появление этой ситуации характеризует степень активности циклонической деятельности непосредственно над Охотским морем. При этом в восточной части моря и у западной Камчатки в результате преобладания южных переносов создаются условия для усиления адвекции тепла, а над западными районами акватории Охотского моря — для адвекции холода.

Из всех атмосферных процессов VII тип "лучше" всего взаимосвязан с процессами холодного периода, но ни с одним из них коэффициент корреляции не превышает 0,50 (см. табл. 8). Положительный характер связи обнаруживается только с VI типом (г = 0,46), и это означает, что по интенсивности циклогенеза в зимний период над океанической частью региона можно судить о вероятности активизации циклонической деятельности над Охотским морем весной и осенью.

В целом межгодовая повторяемость различных синоптических ситуаций имеет разнопериодный характер, но у большинства охотоморских типов выделяются два основных цикла — 6-7- и 8-10-летние. Исключение составляют III и VII типы процессов переходных периодов, повторяемость которых имеет и более короткую изменчивость.

В зависимости от соотношения количества всех процессов в конкретные годы (либо периоды лет) в Охотском море складывается определенный климатический режим. Т ак, например, осенне-зимне-весенние сезоны 1982, 1983, 1990, 1991, 1997, 1998 и 2002 гг. по значительному количеству ситуаций IV типа можно отнести к "умеренно холодным", а 1984, 1985, 1992, 2000 и 2001 гг., благодаря увеличению повторяемости V типа (и сокращению количества IV и VI типов) — к "экстремально холодным". Более того, в эти же годы (кроме 1992 и 2001) отмечалось снижение количества VII типа (ослабление циклогенеза над бассейном), поэтому тенденция к похолоданию термического режима могла проявляться не только в зимние, но и в весенне-осенние сезоны. Эта закономерность вполне согласуется с замечанием А.Н.Крындина (1964) о том, что перед суровыми и ледовитыми зимами интенсивность циклонической деятельности над Охотским морем всегда бывает низкой.

Наиболее теплыми в климатическом плане можно считать периоды 19861988 и особенно 1993-1997 гг., когда на фоне высокой повторяемости VI типов отмечалось общее уменьшение числа атмосферных ситуаций IV и V. При этом частое формирование ситуаций VII типа в 1988 и 1995-1996 гг. может свидетельствовать о том, что в это время предпосылки для потепления Охотского моря складывались в течение всех "холодных" сезонов — с осени до весны.

Развитие наиболее "благоприятных" (маловетреных) погодных условий в летние сезоны приходилось на 1985-1993 гг., когда в преобладающем большинстве случаев над бассейном формировались малоградиентные ситуации, максимум которых пришелся на 1988 и 1990 гг. В середине 90-х гг. (1994-1998) их повторяемость значительно снизилась, но возросло количество "муссонного" II типа, вызвав увеличение интенсивности южного переноса над большей частью моря.

Несмотря на то что практически все синоптические типы "приурочены" к определенным сезонам, каждый из них может появляться в разные месяцы. Например, будучи преимущественно "зимними", процессы IV, V и VI типов изредка формируются и в другие сезоны — весной и осенью. Поэтому для межгодовой оценки именно сезонных изменений синоптических ситуаций были построены графики повторяемости всех типов по полугодиям: январь—июнь (сезоны зимы, весны и первой половины лета) и июль—декабрь (вторая половина лета, осень и начало зимы) (рис. 11). Отмечается та же особенность, что и для Японского моря: почти у всех охотоморских ситуаций характер хода их повторяемости в разные сезоны отличается друг от друга. Из "холодных" процессов наиболее наглядно это проявляется у IV, V и VII типов. Как правило, колебания их "весенней" повторяемости противоположны "осенней", за исключением отдельных лет.

I тип

II тип

III ти п

IV тип

Рис. 11. Межгодовая изменчивость повторяемости типов атмосферных процессов над Охотским морем по полугодиям: 1 — первое, 2 — второе полугодие

Fig. 11. Interannual variability of repeatability of the types of atmospheric processes over the Okhotsk Sea by half of year: 1 — first, 2 — second half of year

V I, III и VII типов основная повторяемость приходится на вторую половину года. Например, III тип в весенние месяцы появляется не чаще 1-2 декад, а в периоды 1982-1983 и 1987-1995 гг. в это время года не возникал ни разу.

Интересная особенность проявилась в ходе I типа. В период общего увеличения его количества — с конца 80-х до начала 90-х гг. — интенсивность его формирования была одинаково высокой в течение обеих половин года, однако начиная с середины 1990-х гг. при общем сокращении его повторяемости количество этой ситуации в первой половине года также постепенно уменьшалось, но во втором полугодии несколько лет подряд возрастало.

VI тип процессов чаще возникает в начале года (конце зимы и начале весны), причем характер изменчивости его повторяемости в этот период почти полностью соответствует годовому ходу.

Характерно, что некоторые процессы разных полугодий довольно тесно взаимосвязаны друг с другом количественным образом. Например, IV тип первого полугодия неплохо коррелирует с процессами II и IV типов второго полугодия (соответственно г = -0,59 и -0,50) (табл. 9). Обратный характер связи позволяет сделать следующий прогностический вывод: чем чаще в зимне-весенние месяцы циклоны выходят в северозападную часть Берингова моря, воздействуя на Охотское море своими тыловыми ложбинами, тем меньше их будет проходить летом над континентом (ослабление интенсивности дальневосточной депрессии) и осенью у восточной Камчатки.

COOO—'C^^t--—< ^ " (MO

C^O—'О ОсоО ^ C0O  1Я C0O

0~ 0~ 0~ 0~ 0~ 0~ 0~ о 0~0~ о о 0~ I I I I I I I I

cosiOiN McocomnooNnOM

0~ 0~ 0~ 0~ о 0~ 0~ 0~ 0~ 0~ 0~ 0~ I I I | I II I

I О I

C^LOOt— ' i-lW^c^OCO ^

—'OO—t"» ^ ^ Tf oc^ Ю

o~ о o~ o~ сзс^'сзооо 0~ 0~ о ........

ШЮОСОШ^ОО ^

Ococo—' —'OO W ^ c^ О '

o~ o~ o~ o~ o~ сзсз oo o~ o~ es о ......

COCOOOHDM-'OOOON ^00(M Oc^coOcoO^—'OOc^ "i1 OO 0~ 0~ О 0~ 0~ 0~ 0~ 0~ 0~ ^ 0~ О 0~ 0~ II I I I I I | I

i со ^ Ci И ООО 00 Wo^^

i—<0 i'o^ 1ЛИОО ^^rf«

o~ o~ o~ о o~o~ о о II I I I

О о о оо I I I I

ООСО—'t~-LO<^ О w О  со сз О—'Ос^ Осо 1Я О 00 '— 1Я Г» оо ^

о~ о~ О 0~ 0~0~ о о 0~ о о 0~ о

I I I I I I I I I

to Wo 65 оо —'СО—'

с^ ^ со 1Я —< ^FO 1Я 1Я О 'О

о~ © о~ © о~ оо о" 0~ 0~ 0~ 0~

I I I I I I I

Ос^О^соО^оо^ОО—'СО

оооо о I I I

оооооооо III I

LOO W^O^LOLO-^CDLOC^ со—' Юс^Ооо—'ООоо—' !Я О

0~ О о 0~ ^ 0~ 0~ 0~ 0~ 0~ 0~ 0~ О 0~ I III I I | I

^^ООс^^ Юс^^О—'Ос^О

ООО I I I

' 0~0~ о 0~ 0~ 0~ 0~ 0~ 0~ 0~

I I I I I I I

^ОО^^ОООЮ^  ООО 1ЯО00ОО0000О00—'

© 0~ 0~ о 0~ 0~ 0~ 0~ 0~ 0~ 0~ 0~ 0~ | I I II III

OOOffi^O^f WooCOCOLOLOf-O OOO^f —'С^ «i1—<c^co—'CO

0~ 0~ 0~ 0~ 0~ о 0~ 0~ 0~ 0~ 0~ 0~ 0~ II I I I I I I

OO^  СЧ lO^iO OO оо (О -H COO(N о

жпопш О О —' Oc^

оо ooooooooooo I II III II

Гсч-н сч.

I <M

i s >> >> >> E;

VI тип "весеннего" периода оказался связанным с "осенними" IV и VII типами (г = -0,59 и 0,64), т.е. при увеличении циклонической деятельности над океаном в начале года следует ожидать уменьшения ее "осенней" активности над западной частью Берингова моря и усиления — над Охотским морем.

Самый высокий коэффициент корреляции (г = 0,83) обнаружен между V типом первого полугодия и IV типом второго полугодия. Подобная асинхронная связь свидетельствует о возможной смене характера "зимних" процессов от одного сезона к другому. Например, если в зимние месяцы над Охотским морем отмечалось общее усиление зимнего муссона и преобладание северных и северо-восточных ветров, то в последующий холодный сезон (осень — начало зимы) ветровой режим должен смениться на северо-западный и западный (IV тип) и повлечь за собой "смягчение" погодных условий. В озможна и другая ситуация, когда после "умеренно холодного" в климатическом отношении зимне-весеннего периода наступающая зима будет отличаться более суровым погодным режимом.

Если оценивать взаимосвязь синоптических процессов каждого полугодия в отдельности, то можно видеть, что в первом полугодии количество коррелируемых пар (I-II, I-IV, II-III, III-VII, IV-V, V-VI) больше, чем во втором полугодии (IV-VI, IV-VII, V-VI и VI-VII). В течение следующего полугодия взаимосвязь сохраняется только у одной пары — V-VI.

Берингово море

Количественное соотношение, сезонная повторяемость и преемственность беринговоморских типов

Берингово море расположено на северной периферии Тихого океана и, так же как и другие дальневосточные моря, подвержено муссонным перемещениям воздуха. Направление воздушных потоков над бассейном определяется воздействием трех основных образований: алеутского минимума, сибирского зимнего антициклона и северотихоокеанского максимума. Наиболее контрастно эти барические системы выражены в холодный период года, причем основную роль в формировании погодных условий Берингова моря играют сибирский максимум и алеутская депрессия. В теплое время года барическая ситуация меняется коренным образом. Сибирский антициклон разрушается, алеутский минимум значительно заполняется и отходит вглубь Арктического бассейна, а северотихоокеанский максимум усиливается и смещается к северу. В зависимости от местоположения, интенсивности, сроков возникновения либо исчезновения этих центров действия атмосферы над Беринговым морем формируются типы различных синоптических процессов.

Количественное соотношение всех выделенных над Беринговым морем за исследуемый период синоптических ситуаций представлено на рис. 12.

Рис. 12. Вероятность формирования типов атмосферных процессов над Беринговым морем

Fig. 12. Probability of formation of the types of atmospheric processes over Bering Sea

Видно, что наибольшее число появлений приходится на типы, связанные с положением алеутского минимума, — IV, V и VI (соответственно 21, 18 и 19 %). В сумме это составляет 58 %, или почти две трети общего количества ситуаций, что лишний раз может свидетельствовать о той весьма значительной роли, которую этот центр действия атмосферы играет в процессе развития погодного и климатического режимов в беринговоморском бассейне. Из данных ситуаций чуть чаще появляется IV тип, при котором центр алеутского минимума находится в восточной части моря, однако над западными районами (V тип) он располагается реже всего.

Минимальное воздействие на формирование климатических особенностей моря оказывают дальневосточная и арктическая депрессии: ситуации, которые они обусловливают (II и III типы), появляются в 9 % случаев, т.е. вдвое реже, чем все остальные типы атмосферных процессов.

Довольно часто над Беринговым морем возникают малоградиентные процессы I типа (24 %), которые формируются прежде всего под влиянием гребня северотихоокеанского максимума. В целом на долю малоградиентных процессов приходится примерно одна четвертая часть общего количества ситуаций, а

Берингово море

I

24%

остальные три четверти процессов связаны с влиянием циклонического поля. Подобный "расклад" вполне согласуется с данными Л.П.Карповой и Р.Э.Свину-ховой (1962), которые отмечали, что преобладание циклонического типа барического поля над Беринговым морем составляет 70 %.

В течение года формирование синоптических ситуаций над Беринговым морем, как и над другими бассейнами, происходит неравномерно (рис. 13).

Рис. 13. Вероятность повторяемости типов атмосферных процессов над Беринговым морем по месяцам, %

Fig. 13. Probability of repeatability of the types of atmospheric processes over Bering Sea by months, %

Например, малоградиентный I тип крайне редко появляется в холодный период года (и никогда в период с ноября по февраль). Наибольшее число случаев его проявления приходится на май—сентябрь, с максимумом в летние месяцы, когда над беринговоморским бассейном преобладает антициклональное поле, обусловленное воздействием устойчивого гребня северотихоокеанского максимума.

Во внутригодовом ходе повторяемости II типа обнаруживаются два "пика": один из них наблюдается весной и летом (апрель—июль), а второй — ближе к предзимью (октябрь—ноябрь). Частое появление этого типа поздней осенью связано с началом глобальной перестройки барического поля — перераспределением областей высокого и низкого давления и активизацией циклонической деятельности над акваториями дальневосточных морей, в частности над Охотским морем. В летний период II тип может формироваться при активизации дальневосточной депрессии, когда на Берингово море ориентирована ее ложбина.

III тип с наибольшей вероятностью появляется во второй половине года, главным образом в августе—октябре. Формирование его преимущественно связано с частым прохождением по Чукотскому полуострову арктических циклонов, хотя нередко этот тип процессов может возникать при смещении тихоокеанских циклонов на северные районы Берингова моря.

IV и V типы проявляются в течение всего года, но преобладают больше в холодные месяцы: IV тип — с сентября по май, а V тип — с ноября по март с дополнительным "пиком" в июле. Их формирование (как и VI типа) связано с локализацией алеутской депрессии, которая наиболее развита в холодные месяцы года, а в летний сезон значительно заполняется и смещается в Берингово море, располагаясь либо над восточной, либо над западной его частью.

VI тип атмосферных процессов по срокам формирования является "антиподом" I типа. Этот тип преимущественно "зимний", поскольку основная его повторяемость приходится на декабрь—март, но он также встречается весной и осенью. За весь 22-летний период наблюдений летом он не был зафиксирован ни разу.

Для оценки "физической инерции" атмосферных процессов рассматривалась их "преемственность" на следующей декаде (табл. 10).

Практически все типы с большой долей вероятности повторяются две декады подряд, и в этом смысле наиболее устойчивыми являются I и VI типы, которые сохраняются в течение следующей декады в половине случаев. II и

III типы процессов менее устойчивы и чаще всего сменяются I и

IV типами. На смену II и III типам нередко приходит и V тип атмосферных процессов. Из этого следует, что после активного циклогенеза над Охотским морем либо севернее бассейна (над материком) можно ожидать смещения центра циклонической деятельности в западную часть Берингова моря и усиления здесь штормовой деятельности. А сами IV и V типы с одинаковой вероятностью либо формируются друг за другом, либо появляются повторно, и, кроме того, за ними нередко следует и VI тип. Фактически это означает, что положение центра алеутской депрессии может существенно меняться от декады к декаде, последовательно перемещаясь на огромные расстояния — с западной части Берингова моря в его восточную часть и наоборот, и даже сдвигаться в северо-западную часть Тихого океана.

Межгодовая изменчивость повторяемости беринговоморских синоптических типов

В многолетнем плане формирование всех синоптических типов над Беринговым морем носит колебательный характер, т.е. выделяются целые квазициклические периоды уменьшения либо увеличения их повторяемости (рис. 14), причем в ходе годового количества большинства синоптических ситуаций явно доминирует один и тот же 8-10-летний цикл (табл. 11).

Интересно, что подобная ритмика (9,3-летняя) обнаружена в чередовании холодных и теплых зим на востоке С еверной Пацифики (Trenberth, Hurrell, 1995) и связывается авторами с периодическими изменениями состояния алеутской депрессии. Исключение составляют III и V типы, у которых более четко выражены соответственно 4-5- и 6-7-летние периоды (табл. 11), соразмерные 4-6-летним циклам ледовитости Берингова моря (Mysak, Manak, 1989) и 7-8-летним циклам температуры его поверхности (Wooster, Hollowed, 1995).

Таблица 10 Преемственность синоптических типов над Беринговым морем, % от общего количества каждой ситуации

Table 10

Continuity of the synoptic types over Bering Sea, % of all cases of each type

Предыдущие Последующие типы

типы I II III IV V VI

I 54 14 11 12 8 1

II 23 17 9 19 19 13

III 20 11 22 24 16 7

IV 19 8 6 24 25 18

V 11 6 8 25 25 25

VI 8 4 3 19 17 49

Рис. 14. Межгодовая изменчивость повторяемости типов атмосферных процессов над Беринговым морем

Fig. 14. Interannual variability of repeatability of the types of atmospheric processes over Bering Sea

Таблица 11 Периоды повторяемости атмосферных процессов над Беринговым морем

Table 11

The periods of variation of repeatability of atmospheric processes over Bering Sea

Тип 2-3 Период, годы 4-5 6-7 8-10

I 10,00 10,00 7,11 28,44

II 4,77 3,20 0,60 9,71

III 5,59 20,20 9,44 16,84

IV 8,50 6,80 9,16 91,00

V 12,41 10,78 32,94 18,89

VI 6,57 8,50 26,14 35,37

Вполне вероятно, что если бы ряд наблюдений был более продолжительным, в ходе повторяемости некоторых типов можно было бы обнаружить и более дли- -тельные циклы. На это указывает характер хода малоградиентных ситуаций I типа: с начала 1980-х гг. в динамике их хода прослеживается устойчивая тенденция к увеличению, и наибольшая повторяемость I типа (до 10-12 декад) пришлась на 1996 г.

Совершенно иной характер многолет- -них колебаний у II типа: на фоне крупных 8-10-летних "волн" проявляются и корот-копериодные 2-3-летние циклы. За период исследования наиболее часто II тип формировался в середине 1980-х и 1990-х,

а также в начале 2000-х гг. (до 5 декад в * "о'^'^'ш'о'о'^'^'ш'о'о1™

сососососоооооооо

год), а сокращение его количества наблю- ггггггггггйй

далось в начале 1980-х, на рубеже 1980- -

1990-х, в конце 1990-х и в 2002 гг.

В противофазе со II типом находится повторяемость III типа: чаще всего он появлялся в годы уменьшения повторяемости II типа, т.е. общего ослабления "муссонного" переноса над Беринговым морем. Максимальное количество III типа (7-8 декад) наблюдалось в 1989 и 1990 гг., но в следующем 1991 г. эта синоптическая ситуация не формировалась ни разу.

Тип I II III IV V VI

I 1,00 0,11 -0,51 -0,32 -0,46 0,38

II 0,11 1,00 -0,13 -0,37 -0,62 0,49

III -0,51 -0,13 1,00 -0,15 0,10 -0,32

IV -0,32 -0,37 -0,15 1,00 0,24 -0,66

V -0,46 -0,62 0,10 0,24 1,00 -0,65

VI 0,38 0,49 -0,32 -0,66 -0,65 1,00

По результатам расчетов коэффициентов корреляции выяснилось, что количественная связь между III и II типами довольно слабая (r = -0,13), однако достаточно высокая у III и I типов — r = -0,51 (табл. 12).

Четкая периодичность обна-

Таблица 12 ружилась в колебаниях повторя-

К°рреляци°нная матрица емости осенне-зимне-весенних взаимосвязи суммарной за год „ ,, т, т

- процессов — холодных IV и повторяемости типов атмосферной циркуляции

над Беринговым морем теплых VI типов. Их формиро-

Table 12 вание происходило синхронно, но

A correlation matrix по принципу "зеркального отра-

of interrelation total for one year жения" (рис. 14). По частоте по-

of repeatability of the types of the atmospheric явления этих синоптических си-

circulations above the Bering Sea_ туаций

можно выделить периоды "похолодания" и "потепления" климата Берингова моря.

Так, в течение последнего двадцатилетнего периода наибольшее количество синоптических ситуаций, при которых в Беринговом море может складываться холодный погодно-климатического режим, отмечалось трижды: в начале 1980-х, начале 1990-х и на рубеже 2000-х гг. Особенно следует отметить первый период, когда количество декад IV типа (холодного для Берингова моря) несколько лет подряд (1980-1983) держалось на максимальном уровне. Характерно, что последовавшее затем снижение его повторяемости было также "затяжным" и длилось с 1984 до 1990 г. Весьма своеобразная ситуация сложилась в Беринговом море в начале 1990-х гг.: одновременно увеличилась повторяемость как IV, так и V типов, но VI тип появлялся исключительно редко. Подобное сочетание атмосферных процессов косвенным образом свидетельствует о том, что в это время над регионом преобладала меридиональная циркуляция: отмечался активный выход глубоких циклонов в Берингово море с юга, пополняющих собой алеутскую депрессию. При этом центр депрессии с одинаковой частотой располагался и над восточной частью бассейна, и над западными его районами, поэтому на бассейне попеременно формировались "суровые" и "умеренно холодные" климатические условия, однако "теплый" тип (VI) почти не образовывался. Не случайно, что в эти же годы (1991-1992) в гидротермическом режиме всей северной части Тихого океана в зимнее время отмечалось экстремальное похолодание (Plotnikov, Y urasov, 1995).

После непродолжительного периода уменьшения повторяемости процессов IV типа (вторая половина 1990-х гг.) в 1998-1999 гг. в Беринговом море произошло резкое увеличение их количества (с 3-4 до 10-13 декад за год) при одновременном уменьшении количества V и VI типов. В эти годы также было зафиксировано похолодание, которое, по данным Кровнина (Krovnin et al., 1999), проявилось не только в Беринговом море, но и во всей Северной Пацифике. Вместе с тем уже в 2000 г. обозначилась тенденция к сокращению количества декад с этим "холодным" процессом.

Аналогичным образом выделяются и периоды, соответствующие росту частоты появления "теплого" VI типа — это вторая половина 1980-х, середина 1990-х и начало 2000-х гг. Вероятно, в эти годы в Беринговом море могли складываться предпосылки для формирования "теплого" климатического фона на беринговоморском бассейне.

Между всеми "зимними" типами существует хорошая корреляция: у VI и IV типов коэффициент корреляции r = -0,66, а у V и VI типов — r = -0,65.

Однако IV и V типы между собой связаны очень слабо (г = 0,24), т.е. положение центра алеутской депрессии над акваторией моря (смещение с запада на восток и наоборот) может меняться довольно "бессистемно".

Обнаруживается статистически значимая связь процессов холодного и теплого периодов. Например, "зимний" VI тип положительным образом коррелирует с "весенне-летним" II типом (г = 0,49), а V тип имеет отрицательную корреляцию с малоградиентным процессом I типа (г = -0,46).

Как и в предыдущих случаях, помимо годовых колебаний повторяемости типов атмосферных процессов, анализируется и межгодовой ход суммарного количества беринговоморских типов по полугодиям (рис. 15). Отмеченные ранее особенности проявились и в данном случае: в течение разных полугодий повторяемость большинства беринговоморских типов менялась в основном противоположным образом. Например, увеличение числа I и II типов в первой половине года (весной и в начале лета) сопровождается, как правило, снижением их повторяемости во второй половине года (конец лета — начало осени), и наоборот. Относительно I типа подобное наблюдение подтверждается и количественным образом: коэффициент корреляции между повторяемостью процессов I типа в течение первого и второго полугодий довольно высок и имеет отрицательный знак (г = -0,60). У II типа корреля- *

ОТО! ОТО! ц) О! о)

ция меньше статистически значимых зна- --—-—-—-—-—-—-

чений (г = -0,42) (табл. 13).

IV тип

II тип

Рис. 15. Межгодовая изменчивость повторяемости типов атмосферных процессов над Беринговым морем по полугодиям: 1 — первое, 2 — второе полугодие

Fig. 15. Interannual variability of repeatability of the types of atmospheric processes over Bering Sea by half of year: 1 — first, 2 — second half of year

Таблица 13

Корреляционная матрица взаимосвязи повторяемости синоптических процессов над Беринговым морем в течение первого и второго полугодий

Table 13

Correlation matrix of interrelation of repeatability of the types of atmospheric processes over Bering Sea within the first and second half of year

Тип I

1(1) 1,00 -0,17 -0,06 -0,31 0,00 -0,29 -0,60 0,18 0,19 -0,14 -0,23 0,05

Ш) -0,17 1,00 0,25 -0,56 -0,31 0,48 0,25 -0,42 -0,13 -0,35 -0,25 0,46

Ш(1) -0,06 0,25 1,00 -0,31 -0,17 0,11 0,04 0,19 0,01 -0,50 -0,04 0,17

IV(1) -0,31 -0,56 -0,31 1,00 -0,05 -0,43 0,04 0,09 0,02 0,77 0,24 -0,55

V(1) 0,00 -0,31 -0,17 -0,05 1,00 -0,66 -0,09 -0,31 0,27 0,14 0,69 -0,65

VI(1) -0,29 0,48 0,11 -0,43 -0,66 1,00 0,33 0,18 -0,35 -0,52 -0,58 0,87

I(2) -0,60 0,25 0,04 0,04 -0,09 0,33 1,00 -0,14 -0,57 -0,16 -0,24 0,25

II(2) 0,18 -0,42 0,19 0,09 -0,31 0,18 -0,14 1,00 -0,17 -0,10 -0,36 0,17

III (2) 0,19 -0,13 0,01 0,02 0,27 -0,35 -0,57 -0,17 1,00 -0,06 0,18 -0,37

IV(2) -0,14 -0,35 -0,50 0,77 0,14 -0,52 -0,16 -0,18 -0,06 1,00 0,35 -0,60

V(2) -0,23 -0,25 -0,04 0,24 0,69 -0,58 -0,24 -0,38 0,18 0,35 1,00 -0,70

VI(2) 0,05 0,46 0,17 -0,55 -0,65 0,87 0,25 0,17 -0,37 -0,60 -0,77 1,00

Судя по характеру хода графиков, колебания количества IV типа по полугодиям также большей частью происходят несогласованно, а у V типа синхронное формирование в течение разных половин года наблюдалось лишь в период с 1990 по 1995 г. (на фоне общего повышения их количества). В предшествующий и последующий периоды частота их появления менялась противоположным образом. Однако анализ количественных характеристик показал, что фактически между повторяемостью обоих типов в разные сезоны обнаруживается довольно высокая положительная корреляция: у IV типа г = 0,77, а у V типа г = 0,69.

Самая высокая "межсезонная" корреляция отмечена у VI типа — г = 0,87, причем и на графике многолетней изменчивости его повторяемости периоды увеличения и уменьшения его количества в течение разных полугодий также совпадают. Четко видно, что повторяемость этого процесса в начале года в 2-3 раза превышает интенсивность его формирования в конце года.

В течение каждого из полугодий некоторые синоптические процессы взаимосвязаны между собой. Например, в первом полугодии коррелируют друг с другом II—IV, II—VI, и V-VI типы (соответственно г = -0,56, 0,48, -0,43

и —0,66), а во второй половине года — I—III, и вновь V—VI (г = —0,57,

0,60 и —0,70). Последняя пара типов является единственной, у которой взаимосвязь отмечается в течение обеих половин года, и во втором полугодии она несколько выше, чем в первом. Более того, между этими типами существует и "межсезонная" взаимосвязь: у пары V(1)—VI(2) коэффициент корреляции г = = —0,65, а у VI(1)—V(2) г = —0,58. Аналогичным образом взаимосвязаны между собой и другие процессы разных сезонов: Г^(1)^К2) (г = —0,55) и УЮ)—^(2) (г = —0,52).

Физический смысл отрицательной корреляции VI типа с IV и V типами в том, что при развитии циклогенеза над Алеутскими островами и южнее их в начале года (первое полугодие) значительно уменьшается вероятность выхода приземных циклонов в Берингово море в сезоны осени и начала зимы (второе полугодие), причем как в его восточную часть, так и в западные районы. Однако высокий коэффициент корреляции VГ(1 )—VГ(2) (г = 0,87) позволяет предположить, что формирование этого процесса в течение года обычно имеет одну и ту же тенденцию: частота его появления может либо одновременно увеличиваться в зимне-весенний период и в осенний последующий сезон, либо уменьшаться.

Характерно, что IV и V типы, отражающие "миграцию" центра алеутской депрессии в пределах Берингова моря, формируются практически независимо друг от друга, поскольку корреляционная связь между ними оказалась довольно низкой.

Сопряженность атмосферных процессов над дальневосточными морями

Над всем Дальневосточным регионом действуют одни и те же циркуляционные механизмы, которые создают некоторую систему локальных процессов, поэтому на следующем этапе работы возникла идея оценить, насколько согласованно происходит их развитие в различных районах единого региона.

О необходимости системного подхода в исследовании природных процессов высказывался ранее Г .К.Ижевский (1961, 1964), который относил Берингово, Охотское и Японское моря к единой восточносибирской планетарной системе. Однако должным образом с этой точки зрения дальневосточные моря изучались мало.

Первые исследования в этой области принадлежат А.Н.Крындину (1964), который рассматривал сопряженность ледовитости в морях единого дальневосточного бассейна в связи с воздействием на них атмосферной циркуляции регионального масштаба. Он показал, что ледовые процессы в морях в целом развиваются практически несогласованно, но тем не менее обнаруживаются попарные связи: ледовитость Японского моря больше согласуется с ледовитостью Охотского моря, а ледовитость Охотского моря — с ледовитостью Берингова моря. По его мнению, такая сопряженность определяется влиянием двух крупномасштабных ЦДА (сибирского антициклона и алеутской депрессии), а также характером перемещения приземных циклонов.

Иной точки зрения придерживался И.В.Давыдов (1984), предположивший, что под влиянием единых барико-циркуляционных условий изменения гидрологических условий в дальневосточных морях происходят всегда однонаправленно.

В.В.Плотников (1997) для рассмотрения взаимной зависимости гидрометеорологических процессов, происходящих на различных акваториях дальневосточного бассейна, также предлагал рассматривать систему в целом, учитывая при этом, что каждый из региональных компонентов имеет свои специфические особенности. По данным этого автора, эволюция ледяного покрова в разных морях имеет своеобразный характер. Так, развитие ледовитости в Охотском и Беринговом, Беринговом и Японском морях чаще всего происходит в противо-фазе, а в Охотском и Японском морях — однофазно. При этом выделяются отдельные годы и даже периоды лет однонаправленного развития ледовитости во всех трех морях, что, по его предположению, связано с особенностями атмосферной циркуляции.

В связи с этим представляется крайне важным провести сравнительный анализ сопряженности развития атмосферных процессов, формирующихся над различными морями дальневосточного бассейна.

Ранее (Глебова, 2001б) характер согласованности в появлении синоптических типов для каждого из морей оценивался попарно (Японское—Охотское, Охотское—Берингово и Берингово—Японское моря), поэтому в настоящей работе подробно рассмотрим характер сопряженности атмосферных процессов для всех трех морей в целом.

Выше уже отмечалось, что повторяемость всех типов атмосферных процессов меняется, как правило, квазипериодически.

Так, над Охотским и Беринговым морями в появлении атмосферных типов "холодного" периода прослеживается 6-7- и 8-10-летняя периодичность, а над Японским морем "аналогичные" по погодно-ветровым условиям ситуации чаще имеют 4-5-летнюю цикличность. В весенне-летний период в ходе всех I и II типов также выделяется 8-10-летний ритм, но при этом у некоторых из малоградиентных процессов обнаруживаются и дополнительные циклы: у япономор-ского — 4-5- и 6-7-летний, а у охотоморского — 2-3-летний. Вероятно, именно в силу того, что атмосферные режимы над морями имеют такую сложную "пульсацию", формирование над ними схожих по климатическим условиям периодов происходит не всегда одновременно.

О существовании в атмосфере нескольких инерционных режимов, обладающих различной пространственно-временной изменчивостью, ранее уже было известно (Дымников и др., 1990; Багров, 1995). Ритмика природных процессов использовалась, как правило, для решения многих практических задач, в том числе и прогностических, поэтому многие исследователи пытались выяснить механизм ее формирования. Обычно в качестве первопричины циклических колебаний называются космические и геофизические факторы, такие, например, как неравномерность вращения Земли, полюсные приливы, солнечная активность и т.д.

От частоты возникновения синоптических типов над районами исследования зависит формирование локальных климатических особенностей, и совместный анализ межгодовой изменчивости повторяемости типов над дальневосточными морями позволяет выделить общие периоды увеличения или уменьшения количества аналогичных по своему воздействию ситуаций, т.е. оценить характер колебания климатического фона во всем регионе. Более того, учитывая "принадлежность" каждого типа процессов к определенному времени года, по многолетнему ходу их повторяемости можно анализировать изменчивость климатических характеристик отдельно по сезонам.

Процессы I типа имеют весьма широкий диапазон сроков появления — от начала весны до поздней осени, хотя максимально часто над каждым из бассейнов они формируются летом, и весьма независимо друг от друга (рис. 16). Некоторую согласованность в повторяемости этих процессов можно обнаружить лишь в отдельные годы. Например, одновременное увеличение их количества над тремя бассейнами отмечено во второй половине 1980-х, в начале и конце 1990-х гг. (рис. 16), а одновременное сокращение — в начале 1980-х и 2000-х гг., причем в последнем случае в течение двух лет подряд (2000 и 2001) их повторяемость над каждым из морей была одинаковой (соответственно 8 и 7 декад). В остальные же годы изменение повторяемости I типов происходило более "беспорядочно". Не случайно, что все I типы довольно слабо коррелируют друг с другом (табл. 14). Скорее всего, возникновение малоинтенсивных синоптических ситуаций над каждой акваторией не подчинено общей закономерности развития процессов в регионе и имеет более локальный характер.

Однако с появлением других атмосферных процессов I типы могут быть связаны довольно тесно, и, как оказалось, характер их появления над любым из дальневосточных морей зачастую связан с характером циклоничности над другим районом и в другие сезоны.

Например, положительная корреляционная связь между ^ и IV о (г = 0,65) означает, что увеличение повторяемости I типа над Японским морем летом часто происходит на фоне активного циклогенеза над Беринговым морем (именно в этом случае над охотоморским бассейном и возникает IV тип) в холодный период года. С другой стороны, при смещении циклонической деятельности в сторону океана (VI типы) повторяемость I типа над Японским морем уменьшается (коэффициенты корреляции \я с VIо и VIб соответственно равны: г = -0,73 и -0,71).

Возможен и другой вариант: по частоте формирования I типа летом над Беринговым морем можно судить о степени развития циклоничности осенью над Охотским морем, т.е. о возможности формирования VII типа (корреляция между этими процессами составляет г = 0,56), поскольку основная повторяемость VII типа приходится на октябрь—ноябрь. Со II типами, также относящимися к "категории" весенне-летних, малоградиентные процессы связаны обратным образом, особенно !я с Пя (г = -0,71), а также \о с По (г = -0,64) и с Пя (г = -0,55). Исключение составил тип IIб, который не показал значимой количественной взаимосвязи ни с одним из I типов.

Одновременное увеличение или уменьшение частоты появления над бассейнами II типов наблюдалось в одни и те же периоды. Максимальное их коли-

V типы над Японским и Охотским и "" японское IV тип над Беринговым мор "* 0х0тск0е

VI типЫ О Япо нское

12 К Бери нго во

ф Ч О ti 8 4

ф У ^

с „

с 1 980 -19 82 -1 984 - CD 8 9 8 8 9 1990 -1 992 1994 -1 996 - 199 8 -2000 - 200 2

IV тип охотоморский И V И Берингово

ТИП б "ри ...-о~о..орскчй Охотское

VII ох отоморский и IV -в-Я понское

япономорский тип Ы Охотское

Г оды

Рис. 16. Сопряженность атмосферных процессов, формирующихся над дальневосточными морями

Fig. 16. Correspondence of the atmospheric processes formed over the Far-Eastern Seas

чество отмечалось в середине 1980-х, 1990-х и в начале 2000-х гг., что может свидетельствовать об усилении в эти годы интенсивности дальневосточной депрессии и южного муссонного переноса над регионом. Ослабленными же эти процессы были в начале 1980-х, начале и конце 1990-х гг. Характерно, что в 2002 г., при увеличении повторяемости япономорского и охотоморского II типов, количество этих процессов над Беринговым морем существенно снизилось.

Устойчивую взаимосвязь этих процессов подтверждают данные табл. 14, и наилучшим образом связаны между собой IIo и IIя (r = 0,73).

Интересно, что весенне-летние II типы неплохо коррелируют с "зимними" беринговоморскими процессами V и VI типов и охотоморским IV типом (табл. 14), причем самые высокие коэффициенты корреляции обнаружились у Пя с VI6 (r = 0,76) и с V6 (r = -0,71). Отрицательный знак корреляции с V6 положительный с VI6 может свидетельствовать о том, что при уменьшении повторяемости циклонов у восточной Камчатки и преобладающем развитии циклогенеза над океаном в холодные месяцы года в теплые сезоны следует ожидать активизации дальневосточной депрессии. И наоборот, развитие зимой меридиональных процессов, приводящее к смещению циклонической деятельности с океана

Таблица 14

Корреляционная матрица взаимосвязи повторяемости синоптических процессов над дальневосточными морями

Table 14

Correlation matrix of interrelation of repeatability of the synoptic processes over the certain Far-Eastern Seas

Тип 16 II б III б IV6 V6 VI6 I я II я III я 1Уя Vя У1я 10 По Шо IVo Vo VI о VIIo

16 1,00 0,11 -0,51 -0,32 -0,46 0,38 -0,34 0,32 -0,16 0,49 -0,12 -0,00 -0,21 0,16 -0,34 -0,16 -0,33 0,46 0,56

II б 0,11 1,00 -0,13 -0,37 -0,62 0,49 -0,35 0,57 -0,06 -0,09 0,25 0,40 -0,16 0,57 -0,17 -0,65 0,10 0,31 0,01

III б -0,51 -0,13 1,00 -0,15 0,10 -0,32 -0,55 -0,26 -0,28 -0,29 -0,32 -0,13 0,24 -0,12 0,74 0,23 -0,35 -0,39 -0,51

IV б -0,32 -0,37 -0,15 1,00 0,24 -0,66 0,32 -0,34 0,09 -0,22 0,17 -0,39 0,07 -0,10 -0,11 0,29 0,53 -0,51 -0,05

V6 -0,46 -0,62 0,10 0,24 1,00 -0,65 0,40 -0,76 0,32 -0,07 -0,30 -0,13 0,32 -0,72 0,20 0,64 -0,07 -0,32 -0,16

VI б 0,38 0,49 -0,32 -0,66 -0,65 1,00 -0,71 0,76 -0,04 0,20 0,35 0,40 -0,35 0,50 -0,34 -0,66 0,03 0,63 0,20

I я -0,34 -0,35 0,55 0,32 0,40 -0,71 1,00 -0,71 -0,13 -0,53 -0,36 -0,49 0,41 -0,28 0,31 0,65 0,04 -0,73 -0,43

II я 0,32 0,57 -0,26 -0,34 -0,76 0,76 -0,71 1,00 -0,34 0,30 0,37 0,30 -0,55 0,73 -0,25 -0,59 0,05 0,57 0,13

III я -0,16 -0,06 -0,28 0,09 0,32 -0,04 -0,13 -0,34 1,00 -0,31 0,27 -0,13 -0,07 -0,05 -0,04 0,10 0,39 -0,13 -0,27

IV я 0,49 -0,09 -0,29 -0,22 -0,07 0,20 -0,53 0,30 -0,31 1,00 -0,22 0,10 -0,21 -0,27 0,02 -0,25 -0,50 0,66 0,58

Vя -0,12 0,25 -0,32 0,17 -0,30 0,35 -0,36 0,37 0,27 -0,22 1,00 -0,20 0,02 0,30 -0,56 -0,17 0,60 -0,10 -0,11

У1я -0,00 0,40 -0,13 -0,39 -0,13 0,40 -0,49 0,30 -0,13 0,10 -0,20 1,00 -0,13 0,09 0,02 -0,59 -0,20 0,47 0,43

10 -0,21 -0,16 0,24 0,07 0,32 -0,35 0,41 -0,55 -0,07 -0,21 0,02 -0,13 1,00 -0,64 -0,20 0,29 -0,14 -0,50 -0,02

II0 0,16 0,57 -0,12 -0,10 -0,72 0,50 -0,28 0,73 -0,05 -0,27 0,30 0,09 -0,64 1,00 -0,13 -0,35 0,34 0,17 -0,26

Шо -0,34 -0,17 0,74 -0,11 0,20 -0,34 0,31 -0,25 -0,04 0,02 -0,56 0,02 -0,20 -0,13 1,00 0,09 -0,41 -0,11 -0,26

IVo -0,16 -0,65 0,23 0,29 0,64 -0,66 0,65 -0,59 0,10 -0,25 -0,17 -0,59 0,29 -0,35 0,09 1,00 -0,05 -0,66 -0,34

Vo -0,33 0,10 -0,35 0,53 -0,07 0,03 0,04 0,05 0,39 -0,50 0,60 -0,20 -0,14 0,34 -0,41 -0,05 1,00 -0,34 -0,34

VI о 0,46 0,31 -0,39 -0,51 -0,32 0,63 -0,73 0,57 -0,13 0,66 -0,10 0,47 -0,50 0,17 -0,11 -0,66 -0,34 1,00 0,46

VIIo 0,56 0,01 -0,51 -0,05 -0,16 0,20 -0,43 0,13 -0,27 0,58 -0,11 0,43 -0,02 -0,26 -0,26 -0,34 -0,34 0,46 1,00

со fa Я Вз

г н

B3

я о со fa Ж

О J3 СО

н Я=

Й ° о п о н со £

о

43 со

о н

СО Я со

П> ж

43 Вз

ж П

СО 43

я

о й

О &

, 43

я °

43 н

а со

О а X О

Z о

СО i-Д

о

Я Я О я

О 5»

р s

я

Я о

, ж I О

о «

Я

сл S сл &

со

ж

вз а Я со

ВЗ

о

43

н 3 Я S Я Я

я

T-j о вз

о S Я

я ^

о ° о

S

S) и о

s ^ £

Я О ^

-I я

Я 43 Д

в р в

Й н

Я СО

СП 2 Ез

П> Я tr

43 н я

Я я Е

я Е 3

о

43 О

Я « Я 43

я С о g

>—I СО

К н

о

н ^ я Р я о

ни п

Я 43 СО Я

Я я

Ез

О со о

43 г а о

2 ^ S со о 3. п

н ^

я —< а

<; со К ^ о я 4—- я со я я а

я о со н о

Я о

я я

* d

^ й. о CV

1-1 43 со со

Я I со I со я w О

т м

X о о я

Н Ез О п>

3 ж

Я Я

S а

О 43

со fa со Ез п> я я о я=

fa о Ез со я=

со со 43

о а н

OV я со о 43 Ш

я -

Я а

3 н

° I

о S н я

со ^g

Я Ез Вз о

fa Я

'S1 *

45 №

>—i о

- 43

о w

о я о

о

Вз

о ^

" Ж

Vc ^

'С

я н

Я я я со

о 5

я

S

X

со я tr

Ё

со я 43 Я »

со

1 °

1—1 ж Я о

43

Я О

Ез

О п> р ^

Я

Вз 5

о о

^ Е

2 я я з я а

Я OV Я 43

Я м

43 g Я

W ^ Я

'с 0 S

s и 3 " g ф

w й 43

я

а

о Дн

I—( о я

К 43

Ovo О ^

Н №

р я

я

° и с^ ov а

СО я 43

О п> Е

Я 43 fB я

вз о >©-

_ i=l о

К • • 43

0\ я

I I ^

m 5 й н о а

S я

я о

я=

о о п> я tr 5

со н

о п>

П> 43 "l

о со со

а сд

о я

со

я я я

Н CV

к Л я

о о со вз а

ВЗ

я я

Я О со

я ° о S н о

О 43

со s «, < S

° о Я

Ез Я Вз

вз 43

О С вз

? % «

я g

43 ° о СО

^ 3.

я •

о

о

н

я

я

со

п

я

я

я=

я

со 43 со

я о о

ВЗ

я

ВЗ

'С о о о я я о

ьа 3

я

о Ез

Я со

о н

Ез ГЗ

вз н

^ S

Ез Я

СО 43

я я

я о о Ез п>

ни ^

Я <-<

S s

со я i п

СО

н о я

я= ?

"I а о

со со

ВЗ м

g я

3 ВЗ Й

а я

- 'С

а 5 со

ё ^

5 вз

2 S

3 СП

« д

"fa 4:5 w 5

со Я

Появление III типа над Японским морем обусловлено усилением субтропического атмосферного фронта либо выходом на акваторию моря тайфунов. Со всеми остальными процессами япономорский III тип количественно связан весьма слабо, но характер колебания его повторяемости в большинстве случаев обратный ходу У^, в формировании которого также основную роль играют субтропические циклоны. Напрашивается вывод, что активизация субтропического атмосферного фронта над Японским морем либо к юго-западу от него в летние месяцы редко сопровождается его усилением над районом восточнее Японии, включая и Южно-Курильский район (ЮКР), в последующие холодные сезоны, и наоборот.

Наибольшую сопряженность с другими атмосферными процессами показал "умеренно холодный" тип ГУо: положительная корреляция с У б (г = 0,64) и \я (г = 0,65) и отрицательная с Пб и Пя и со всеми VI типами (табл. 14). Отрицательный характер связи ^о с VI типами вполне логичен, поскольку формирование перечисленных ситуаций зависит от "миграции" центра алеутской депрессии в удаленные друг от друга районы. Для возникновения ^о необходимо ее положение над Беринговым морем, а VI типы формируются при смещении депрессии в район Алеутской гряды и южнее.

В целом однонаправленно происходит изменение количества наиболее "холодных" синоптических процессов, и в количественном отношении подобная взаимосвязь наиболее выражена у ТУ б и Уо (г = 0,53). Повторяемость японо-морского У типа в многолетнем плане меняется с ними довольно сопряженно (рис. 16), при этом с охотоморским У типом количественная связь у У я высокая (г = 0,60), а с 14 б — довольно слабая (г = 0,17). Однако все же можно выделить отдельные периоды одновременного увеличения и уменьшения частоты формирования этих процессов, что позволяет косвенным образом судить о появлении периодов "похолодания" и "потепления" зимних сезонов в рассматриваемых районах.

Одновременное увеличение числа этих ситуаций отмечалось в начале 1980-х, начале 1990-х и на рубеже 1990-2000-х гг. При этом повторяемость количества ^ типа над Беринговым морем обычно в 2-3 раза превышала повторяемость У типов над Охотским и Японским морями. Поскольку в ходе данных атмосферных процессов выделяется различная ритмика, согласованность в их ходе нередко нарушалась. Наиболее ярко это проявилось в середине 1980-х и в конце 1990-х гг. Например, в 1999 г. повторяемость "холодного" ^ типа над беринговоморским бассейном была очень высокой, на уровне максимальных значений 1980-х гг., а над Охотским и Японским морями, наоборот, даже немного снизилась по сравнению с предыдущим 1998 г. Однако в 2000-2001 гг. ситуация изменилась: количество Уо и Уя возросло почти до своих наивысших значений, а над Беринговым морем число этих ситуаций немного уменьшилось. В 2002 г. повторяемость "холодных" процессов над Беринговым и Охотским морями снизилась (количество беринговоморского !У типа приблизилось к минимуму), а над Японским морем оставалась на уровне двух предыдущих лет, т.е. была довольно высокой.

Частота формирования "холодных" синоптических ситуаций определяет характер термического режима дальневосточных морей, и довольно наглядно это иллюстрирует рис. 17: периоды повышения суммарной за зиму ледовитости (по данным, взятым из работы Устиновой (и stinova е! а1., 2001)), как правило, совпадают с периодами высокой повторяемости этих атмосферных процессов, а сокращение общей ледовитости наблюдается в годы резкого уменьшения их количества. Хотя отмечались случаи, когда ледовитость в морях снижалась на фоне высокой повторяемости этих атмосферных процессов. В Японском море это произошло в 1981 и 2002 гг., в Беринговом — в 1982 и 1994 гг., а в Охотском море — в 1984 г. Зафиксированы и обратные ситуации, когда при сокращении

количества "холодных" атмосферных процессов ледовитость в морях все же возрастала: в Японском море в 1984 и 1999 гг., в Охотском — в 1982-1983, а в Беринговом — в 1984 и 2002 гг. Следует отметить, что в последнем случае (в 2002 г.) в Беринговом море ледовитость увеличивалась, в основном в восточной части моря, а в северо-западном районе была ниже нормы.

Рис. 17. Межгодовой ход продолжительности "холодных" типов атмосферных процессов над дальневосточными морями и тенденции развития в них ледовитости

Fig. 17. Interannual change of duration of the "cold" types of atmospheric processes over the Far-Eastern Seas and tendencies of development in them ice conditions

тенденция к повышению ледовитости; тенденция к уменьшению ледовитости

В те годы, когда экстремумы в ходе повторяемости "холодных" климатических ситуаций над разными бассейнами не совпадали, это отражалось и на характере сопряженного развития ледовитости. Во второй половине 1980-х гг. минимум в ходе беринговоморского IV типа наступил на несколько лет раньше, чем в Охотском море, поэтому в то время, как в Охотском море среднезимняя ледовитость в течение нескольких лет сохранялась на стабильном уровне, в Беринговом море ее количество уже снизилось.

Иная картина сложилась в 1990-е гг.: при довольно синхронном изменении количества "холодных" ситуаций над всеми морями колебание ледовитости в них в этот период происходило более согласованно.

Как было показано, из всех процессов холодных сезонов VI типы, возникающие при развитии над регионом зональной циркуляции, являются наиболее "теплыми" и в течение всего рассматриваемого периода характер взаимосвязи между ними менялся. В 1980-е гг. колебание повторяемости VI типов было менее согласованным, чем в 1990-е гг., но во второй половине 1980-х гг. их количество увеличилось над всеми морями дальневосточного бассейна, причем над Беринговым морем их формировалось вдвое больше, чем над остальными. Если учесть, что на эти же годы пришлось сокращение повторяемости всех "холодных" типов, то данный период логично характеризовать как "теплый" для всего региона.

Следующая "волна" потепления климата пришлась на середину 1990-х гг.: в это время над Охотским морем VI тип стал формироваться с такой же частотой,

как и над Беринговым морем. Однако начиная с 1997 г. количество их стало постепенно сокращаться, достигнув минимума в 1998-1999 гг. В 2000-2001 гг. вновь произошло одновременное увеличение этих процессов, поэтому вполне логично ожидать наступления в ближайшие несколько лет очередного "теплого" периода в Дальневосточном регионе (наряду с ожидаемым уменьшением количества "холодных" типов). Можно предположить, что обнаружившееся некоторое уменьшение количество VI типов над Беринговым и Японским морями в 2002 г. не является тенденцией к общему сокращению их повторяемости. Скорее всего, в 2003 г. наступит очередной "пик" в их ходе (по аналогии с 1993-1995 гг.).

Характер количественной связи VI типов между собой неоднозначный. Лучше всего коррелируют VIo и VIб (г = 0,63), и несколько хуже VIo связан с VIя (г = 0,47) (табл. 14). Кроме того, VIб хорошо сопряжен с другими беринго-воморскими типами холодного периода, IV и V (г = -0,66 и -0,65), но наиболее тесным образом он оказался связанным с япономорскими процессами весенне-летнего периода: с !я (г = -0,71) и с IIя (г = 0,76), о чем уже говорилось выше.

Формирование VII охотоморского типа зачастую приводит к появлению над Японским морем IV типа процессов, поэтому не случайно, что коэффициент корреляции между ними относительно высок (г = 0,58), хотя на графиках (см. рис. 16) периоды увеличения и уменьшения их повторяемости совпадают довольно редко.

Обнаруженная качественная и количественная взаимосвязь между типами атмосферных процессов, формирующихся над разными морями и даже в разные сезоны, имеет прогностический смысл, поскольку позволяет по характеру развития синоптических ситуаций над каким-либо бассейном в течение конкретного сезона предположить, как будут развиваться синоптические "события" над другим морем в течение следующего сезона.

Но, кроме того, прикладное значение могут иметь и полученные в настоящем исследовании выводы о ритмичности в ходе атмосферных процессов, в частности при объяснении и прогнозировании изменений в сырьевой базе рыболовства. Поэтому в следующем разделе мы попытаемся объяснить существующие в ходе биологических факторов волнообразные экстремумы именно с точки зрения влияния периодических повторений различных синоптических ситуаций.

Цикличность в формировании типов синоптических ситуаций над дальневосточными морями как фактор изменений в их экосистемах

О зависимости состояния биопродуктивности морей от общециркуляционных факторов было известно уже давно (И жевский, 1961; Кушинг, 1979; Шунтов, Васильков, 1982; и др.). Фактически чередование различных по характеру периодов атмосферных и океанологических процессов в многолетнем плане влияет на изменение экологической емкости среды (Шунтов, 1999), которая определяется как способность природного комплекса обеспечить нормальную жизнедеятельность определенному числу организмов. При этом одним из ведущих факторов, способным привести к многолетним перестройкам в экосистемах, В .П.Шунтов (1986, 2000) называет динамику и преобладание на разных этапах определенных форм циркуляции атмосферы, обусловливающих в свою очередь особенности циркуляции вод.

Анализ различных климатических показателей (индексов атмосферной циркуляции, скорости вращения 3 емли, алеутского минимума) позволил Л .Б.Кляш-торину и Н.С.Сидоренкову (Кляшторин, С идоренков, 1996; Кляшторин, 2000) обосновать важность существующего в природе 40-60-летнего цикла, который проявляется и в динамике биоты (Шунтов, 2001; Radchenko, 2001). В наибольшей степени он выражен в динамике многих нектонных промысловых групп (лососи, минтай, треска, сельдь) и в соотношении биомасс таких пелагических видов рыб,

как минтай/ сельдь, а также других видов, численность которых, по существующим представлениям, развивается в противофазе. Так, например, отмечается, что в середине 1990-х гг. началась эпоха, аналогичная периоду относительно "холодных" 1940-1960-х гг., сменившая в свою очередь "теплую" эпоху 1970 — начала 1990-х гг., сходную с периодом 1920-1930-х гг. Указанные "теплые" периоды характеризовались высокой численностью таких видов рыб, как дальневосточная сардина (иваси), лососи, минтай, серебрянка. В конце 1980 — начале 1990-х гг. эффективность размножения этих видов рыб снизилась и одновременно начался рост численности более холодолюбивых "альтернативных" видов: сельди, японского анчоуса, северного и южного одноперого терпугов, тихоокеанского кальмара.

Предполагается, что "эпоха минтая", которая приходилась на 1970-1980-е гг., закончилась, а 1990-е гг. прогнозировались как начало "эпохи сельди" (Шунтов, 1986; Радченко и др., 1997). И действительно, в настоящее время процесс постепенной убыли запасов минтая и роста "альтернативных" видов продолжается: если в начале 1990-х гг. биомасса нектона (минтай, сардина иваси, серебрянка) в российских водах уменьшилась примерно на 15 млн т, то к середине десятилетия — на 25-30 млн т, и при этом только на 5 млн т увеличилось количество холодолюбивых видов (Шунтов и др., 1997).

Вместе с тем на общем фоне постепенного сокращения численности минтая отмечалось некоторое увеличение его биомассы в Охотском море, пришедшееся на середину 1990-х гг., которое, хоть и в значительно меньшей степени, проявилось и в Беринговом море. Сравнение динамики численности минтая с повторяемостью типов атмосферных процессов, формирующихся над Охотским и Беринговым морями, показало, что рост биомассы минтая в обоих бассейнах совпадал с периодами активного формирования "теплых" VI типов и одновременного уменьшения количества "холодных" процессов Vo и Г^б (рис. 18). Поэтому можно предположить, что изменения в биоте, особенно в пелагических сообществах, соответствуют не только длительным 40-60-летним климатическим циклам, но и более коротким 8-10-летним (именно такая циклика преобладает в повторяемости выделенных синоптических типов). Это подтверждается и данными О.Г.Золотова с соавторами (2000), согласно которым в колебании численности западнокамчатского нерестового минтая обнаруживается схожая периодичность — 10-12-летняя.

Экологическая емкость в морях определяется также объемом планктонной продукции (Шунтов, 1999). Интересно, что в Охотском море общее количество макропланктона в течение последних двух десятилетий тоже менялось довольно синхронно с изменениями биомассы минтая, причем со схожей 8-10-летней ритмикой: численность планктона возрастала в периоды "потепления" климата Охотского моря и сокращалась при развитии в охотоморском районе "холодных" климатических режимов (начало 1980-х, начало и конец 1990-х гг.) (рис. 19).

С точки зрения оценки причин колебания численности минтая сравнение с климатическими факторами такого параметра, как величина его биомассы, не совсем верно. Дело в том, что запас любой популяции в каждом конкретном году складывается из количества половозрелых особей, рожденных 5-6 лет назад, поэтому более логично рассматривать условия воспроизводства (влияние погодно-климатических и океанологических характеристик) именно в годы рождения, т.е. с 5-6-летним сдвигом.

Если оценивать причины изменения численности минтая с этих позиций, по изменению его урожайности, то вырисовывается несколько иная картина. Как видно на рис. 20 (А), урожайность охотоморского минтая в наибольшей степени прямым образом связана с повторяемостью "умеренно холодного" IV охотомор-ского типа, а вот с повторяемостью "теплого" VI типа она оказалась преимущественно даже в противофазе.

Рис. 18. Межгодовая динамика биомассы минтая в Охотском море (А) (по данным А.В.Смирнова и др., 2001) и в восточной части Берингова моря (Б) (по данным М.А.Степаненко, 2001) на фоне многолетнего хода повторяемости типов атмосферных процессов

Fig. 18. Interannual dynamics of Alaska pollack biomass in the Okhotsk Sea (А) (after Smirnov et al. (Смирнов и др., 2001)) and in the eastern part of Bering Sea (Б) (after Stepanenko (Степаненко, 2001)) on a background of long-term change of repeatability of the types of atmospheric processes

А Б

Рис. 19. Межгодовая изменчивость биомассы макропланктона в юго-западном (А) и западнокамчатском (Б) районах Охотского моря (данные В.П.Шунтова, 2001) на фоне колебаний повторяемости V и VI типов атмосферной циркуляции

Fig. 19. Interannual variability of the biomass of macroplankton in the southwestern (А) and West-Kamchatka (Б) areas of the Okhotsk Sea (after Shuntov (Шунтов, 2001)) on a background of the fluctuations of V and VI types of atmospheric circulation repeatability

Рис. 20. Межгодовая динамика численности нерестового минтая в Охотском (А) и Беринговом (Б) морях со сдвигом на 5 лет на фоне многолетней изменчивости повторяемости типов атмосферных процессов

Fig. 20. Interannual dynamics of the number of spawning pollack in the Okhotsk (А) and the Bering Seas (Б) with 5 years shift on a background of long-term variability of repeatability of the types of atmospheric processes

Причины появления урожайных и неурожайных поколений западнокамчат-ского минтая ранее исследовались многими авторами (Д авыдов, 1975, 1986; Качи-на, С ергеева, 1981; Фадеев, 1981; Карманов, 1982; Васильков, Глебова, 1984; Смирнов и др., 2001), причем единого мнения по этому поводу у них не было. Например, по мнению И .В.Давыдова (1975), Н.С.Фадеева (1981), А .В.Смирнова (2001), А.Л.Фигуркина (1997а), поколения минтая с численностью выше среднемного-летнего уровня рождаются преимущественно в "теплые" годы. А.Л.Фигуркин (1997а) связывает это со слабым развитием либо отсутствием в такие годы шельфового К омпенсационного течения (ШКТ), в результате чего у минтая появляется возможность нереститься ближе к берегу, где складываются наиболее благоприятные условия для появления его высокоурожайных поколений.

Иной точки зрения придерживаются Г.Е.Карманов (1982), Т.Ф.Качина и Н.П.Сергеева (1981), которые предполагают, что наиболее благоприятные условия для выживания личинок минтая отмечаются, наоборот, в "холодные" годы. Свою гипотезу эти авторы обосновывают следующим образом. Успешность нереста западнокамчатского минтая, приходящегося на март—июнь, зависит не столько от температурного фактора, сколько от характера циркуляции шельфо-вых вод, который в свою очередь тесно связан с зимними атмосферными процессами над Охотским морем. Так, при усилении интенсивности метеорологических процессов, и в частности при преобладании зимой северо-западных переносов, приток тихоокеанских вод весной ослабевает, а основной геострофический поток на шельфе направлен с севера на юг. В этом случае икра и личинки минтая вовлекаются в систему антициклональных круговоротов, чаще всего формирующихся в прибрежных районах, что благоприятным образом сказывается на их выживаемости (Качина, С ергеева, 1981).

Поскольку чаще всего северо-западные ветры над охотоморским бассейном формируются при "умеренно холодном" IV типе процессов, то связь урожайности минтая именно с данной атмосферной ситуацией представляется вполне логичной. Как было показано выше, IV охотоморский тип преимущественно возникает одновременно с V беринговоморским типом, когда алеутская депрессия располагается над западными районами Берингова моря. Характерно, что подобную ситуацию Давыдов (Davydov, 1989) также считал наиболее благоприятной для воспроизводства минтая, хотя и определял ее как "теплую". Таким образом, фактически по-разному называются следствия одной и той же причины — формы атмосферной циркуляции, при которой появляются поколения минтая высокой численности. Вполне вероятно, что северо-западная и западная направленность ветровых переносов каким-то образом влияет и на состояние шельфового Компенсационного течения, хотя, к сожалению, специальных исследований в этой области не проводилось.

При усилении восточных ветров (VI тип) теплообмен Охотского моря с океаном повышается, и весной происходит быстрое увеличение теплосодержания западнокамчатских вод. Практически весь шельф занимает обширный, однородный поток, направленный на север, который, по мнению Г .Е.Карманова (1982), способствует сносу икры, личинок и мальков минтая в сторону от благоприятных кормовых районов. Вследствие этого при VI типе процессов не складываются предпосылки для появления урожайных поколений.

В Беринговом море формирование урожайных поколений в большей степени оказалось связанным с появлением самого "холодного" IV типа, и особенно четко это проявилось в 1980-е гг. (рис. 20, Б). Характерно, что при данной синоптической ситуации, при преобладании над большей частью бассейна северо-восточных и северных переносов, над основными районами нереста беринговоморс-кого минтая (восточноберинговоморский шельф) также отмечаются западные ветры. Вместе с тем в начале 1990-х гг. характер взаимосвязи несколько нарушился: во время очередного "пика" в ходе IV типа урожайность минтая, наоборот, снизилась. Вероятно, в Беринговом море влияние атмосферных процессов на формирование условий для появления урожайных и неурожайных поколений минтая носит более сложный характер, чем в Охотском море, опосредуясь через инерционные изменения в океанологическом режиме. В частности, ранее (Гле-бова, Соколовский, 1986) обосновывалось предположение о преимущественном влиянии на численность беринговоморского минтая характера ледовитости, циркуляции вод, а также состояния кормовой базы, тем более что в многолетнем плане колебания биомассы некоторых видов беринговоморского планктона все же вполне согласуются с повторяемостью атмосферных процессов.

Известно, что из основных групп зоопланктона в северо-западной части Берингова моря преобладают копеподы и сагитты. Численность этих видов обычно находится в противофазе друг к другу, поскольку копеподы являются пищей для сагитт: чем больше хищников-сагитт, тем больше они выедают ко-пепод (Ш унтов, 2001).

На рис. 21 (А) показано, что заметное увеличение биомассы этих групп (в частности, группировок, обитающих над шельфом и глубоководными районами) в целом приходилось на периоды частой повторяемости над Беринговым морем V типа, а низкая их численность отмечалась в годы снижения количества этих синоптических ситуаций (вторая половина 1980-х и середина 1990-х гг.).

Подобную особенность попытаемся объяснить следующим образом. В результате характерного для V типа интенсивного ветрового воздействия, обусловленного частой циклонической деятельностью над западной частью моря (у восточной Камчатки), может происходить подъем глубинных вод, который способен обусловить вертикальный круговорот, при котором воды с мелководных районов могут переноситься вместе с планктоном в глубоководную зону. Кроме

того, отмечено ^аЬепо е! а1., 2000), что сильные шторма в Беринговом море в весенний период вообще играют значительную роль в характере интенсивности и продолжительности воспроизводства открытых вод, приводя к нарушению стратификации, увеличению глубины перемешивания и, как следствие, — восстановлению воспроизводства планктона.

Рис. 21. Межгодовая изменчивость биомассы различных группировок планктона (сагитт — А и копепод — Б) в Беринговом море (Шунтов, 2001) на фоне колебания повторяемости типов атмосферных процессов

Fig. 21. Interannual variability of the biomass of various groups of plankton (Sagitta — А and Copepo-da — Б) in Bering Sea (Шунтов, 2001) on a background of the fluctuation of repeatability of the types of atmospheric processes

В то же время над центральными и восточными районами Берингова моря преобладающие ветровые переносы южных и юго-восточных направлений могут вызвать активизацию Центрально-Беринговоморского (Склонового) течения, что в свою очередь сказывается на усилении Наваринского течения и в конечном итоге — на усилении стационарных Наваринского и Анадырского круговоротов. В эти круговороты могут вовлекаться копеподы, численность которых здесь может значительно возрасти. "Вспышка" биомассы этого мирного вида планктона сказывается и на последующем увеличении численности сагитты, основные концентрации которой приурочены обычно к Анадырскому заливу и материковому склону наваринского района (Шунтов, 2001). Вместе с тем характер изменения численности копепод другой группировки, обитающей в мелководной прибрежной зоне, в большей степени соотносится с колебаниями повторяемости II типа (рис. 21, Б), при котором над западной частью бассейна преобладают ветры южных и юго-западных направлений. Можно предположить, что под их влиянием осуществляется нагон водных масс в прибрежные зоны, нередко сопровождающийся даунвеллингом (опусканием вод), что может стать предпосылкой для значительного увеличения концентрации копепод на мелководье. Еще одним благоприятным фактором для роста биомассы этой группировки зоопланктона может явиться общее фоновое потепление вод, которое происходит вследствие усиления адвекции тепла, обусловленной южными переносами, и может сопро-

вождаться увеличением концентрации фитопланктона. По этой причине возможен подъем копепод из нижних слоев моря на мелководье для их откормки и размножения.

Характерно, что численность некоторых других видов планктона — эвфау-зиид мелководной прибрежной зоны и амфипод надшельфовой зоны и открытой глубоководной части — в наибольшей степени связана с развитием в бассейне "холодных" климатических условий, определяемых частым формированием IV синоптического типа (рис. 22, А).

Эвфаузииды прибрежной зоны ]Амфиподы надшельфовой зоны

Рис. 22. Многолетние колебания биомассы различных группировок зоопланктона (эвфаузиид — А, В и амфипод — Б) в Беринговом море (Шунтов, 2001) на фоне межгодового хода повторяемости некоторых типов атмосферных процессов

Fig. 22. Long-term fluctuations of the biomass of various groups of Zooplankton (Euphausia — А, В and Am-phipoda — Б) in Bering Sea (Шунтов, 2001) on a background of interannual change of repeatability of certain types of atmospheric processes

ii

-- 8 -- 5

2 «

ГодьГ

Амфиподы прибрежной зоны

Год ы

|Эвфаузииды надшельфовой зоны -III -VI

В

Годы

Высокая интенсивность формирования этих атмосферных ситуаций отмечалась в 1991-1994 гг., и именно в эти годы произошел рост биомассы данных видов (с максимумом в 1992 г.). Во время следующего "пика" биомассы этих видов (1998-1999 гг.) также произошло резкое увеличение повторяемости IV типа.

Данная синоптическая ситуация (IV тип) чаще всего возникает в холодную половину года, и при этом над беринговоморским бассейном формируется устойчивый и интенсивный северо-восточный перенос, существенно влияющий на общую циркуляцию вод в Беринговом море. Например, подобный характер ветрового режима может способствовать ослаблению Центрально-Беринговоморс-кого и Наваринского течений, но значительному усилению Камчатского течения, которое при этом может прижиматься к свалу глубин, а его воды — распространяться и на шельф. Не случайно, по данным Г.В.Хена (1997), наиболее показательным в плане активизации Камчатского течения является 1991 г., и в этом же году отмечалась максимальная повторяемость IV типа. В ероятно, данный факт может являться причиной увеличения как на шельфе, так и в мелководных районах Карагинского залива количества океанических видов планктона, в частности амфипод и эвфаузиид, сезонный рост численности которых как раз приходится на осенне-зимние месяцы (Шунтов, 2001).

50

0

С другой стороны, увеличение количества амфипод прибрежной зоны и эв-фаузиид надшельфовой зоны пришлось на годы частого формирования III берин-говоморского типа, при котором над северными районами Берингова моря преобладают ветры западных четвертей, и резкого снижения количества VI типа, обусловливающего восточные переносы практически над всем бассейном (рис. 22, Б, В). Вероятно, устойчивые западные ветры способны вызвать усиление Анадырского течения и, как следствие, — активизацию циклонической циркуляции в Анадырском заливе, районе массового обитания этих видов зоопланктона. При такой ситуации, возможно, уменьшается вероятность выноса планктона течением в глубоководные районы и в заливе его концентрация повышается.

Заключение

Предложенная методика систематизации данных и классификации атмосферных процессов, формирующихся над Дальневосточным регионом у поверхности земли, разработана для конкретных районов — Японского, Охотского и Берингова морей. Исходными материалами послужили среднедекадные карты приземного давления за период 1980-2002 гг., а в качестве главного критерия для типизации процессов было выбрано распределение барических полей и, следовательно, направление ветрового переноса над каждым из бассейнов, обусловленное влиянием центров действия атмосферы.

Выделение типовых ситуаций для каждого бассейна позволило оценить их синоптико-климатические особенности, а именно: количественное соотношение типов для каждого из морей, их преемственность и сезонную повторяемость, а также провести сравнительный анализ временного хода этих характеристик. Оказалось, что над Японским и Охотским морями преобладают ситуации со слабым или неустойчивым ветровым переносом (I типы), а в весенне-летний сезон большую роль здесь играют муссонные процессы Но, IIя и IIIя. В холодную часть года над обоими бассейнами наиболее часто формируется северозападный и западный перенос (^о и ^я). Погодно-климатические особенности Берингова моря в этом плане существенно отличаются: муссонный перенос здесь выражен в значительно меньшей степени, а основное влияние на него оказывает алеутская депрессия (IVб, Vб и VIб).

Климатический фон каждого моря в течение конкретного сезона, года или нескольких лет определяется повторяемостью и сочетанием определенных типов ситуаций, а также сроками начала и окончания их формирования. Отмечено, что в многолетнем плане повторяемость атмосферных процессов меняется периодически и в целом преобладает 8-10-летняя ритмика, на фоне которой в ходе некоторых япономорских типов прослеживается 4-5-, а у охотоморских и беринговоморских — 6-7-летняя цикличность. В следствие этого выделяются целые периоды, когда формирование синоптических типов, схожих по характеру ветрового режима, над всеми морями происходило в основном сопряженно. Например, одновременное увеличение повторяемости весенне-летних II типов и "теплых" зимних VI типов приходилось на середину каждого десятилетия, а их уменьшение всегда наблюдалось на рубежах десятилетий.

Характерно, что очередной перелом в ходе повторяемости атмосферных процессов произошел в 2000-2001 гг., когда количество "холодных" Vя, Vо и IV б типов в зимние сезоны стало сокращаться, а "теплых" IV типов (как и "весенне-летних" II) — увеличилось. Косвенным образом это может свидетельствовать о начале периода постепенного ослабления интенсивности зимнего (усилении летнего) муссона, потеплении климатического и термического режима в дальневосточных морях и, как следствие, уменьшении в них ледовитости. "Пик" потепления может прийтись на 2003-2004 гг.

Вместе с тем из-за существования в "пульсации" атмосферы разных ритмов согласованность в характере развития процессов нередко может нару-

шаться. Наиболее наглядно это проявилось в ходе самых "холодных" зимних типов IV6, Vo и Уя, повторяемость которых в отдельные годы (начало 1980 и конец 1990-х гг.) менялась даже противоположным образом.

Между синоптическими типами, формирующимися над различными морями, обнаруживается не только "качественная", но и "количественная" взаимосвязь, причем наличие удовлетворительной корреляции между типами различных сезонов может найти применение в прогностической области. В частности, положительный характер связи между 11я и VI6 позволяет по состоянию дальневосточной депрессии (количеству появлений 11я) предположить вероятность смещения в зимний период алеутской депрессии в сторону океана и формирования над Беринговым морем восточного переноса (VI6) и потепления климата.

Ритмичность процессов в атмосфере находит свое отражение и в изменениях сообществ гидробионтов, в частности в появлении в ходе некоторых биологических явлений волнообразных экстремумов. В Охотском море в ходе численности макропланктона и нерестового минтая выделяется характерная цикли-ка, близкая 8-10-летней, причем появление урожайных поколений минтая совпадает с увеличением повторяемости "умеренно холодного" IVo, а рост биомассы макропланктона отмечается в периоды "потепления" климата Охотского моря (увеличение повторяемости VI и сокращение V типов). В Беринговом море флюктуации биомассы отдельных группировок зоопланктона неплохо согласуются с повторяемостью различных синоптических типов: биомасса копепод и сагитт меняется синхронно с повторяемостью Ш и V6, при которых в местах их обитания распространяется южный перенос и активизируется адвекция теплых вод, а численность эвфаузиид и амфипод зависит от частоты формирования "холодного" IV6 типа с северными и северо-восточными ветрами.

Литература

Багров H.A. Климатический процесс как случайное блуждание // Метеорол. и гидрол. — 1995. — № 5. — С. 41-52.

Байдал М.Х., Неушкин А.И. Многолетний режим и сопряженность океанических центров действия атмосферы // Тр. ВНИИГМИ — МЦД. — 1990. — Вып. 153. — С. 60-64.

Вангенгейм Г.Я. К вопросу о типизации и схематизации атмосферных процессов // Метеорол. и гидрол. — 1938. — № 3. — С. 38-45.

Васильков В.П., Глебова С.Ю. Факторы, определяющие урожайность поколений западно-камчатского минтая // Вопр. ихтиол. — 1984. — № 4. — С. 22-36.

Гирс A.A. Многолетние преобразования форм атмосферной циркуляции и изменения солнечной активности // Метеорол. и гидрол. — 1956. — № 10. — С. 3-13.

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

Глебова С.Ю. Сопряженность атмосферных процессов над дальневосточными морями // Изв. ТИНРО. — 2001б. — Т. 128. — С. 58-73.

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

Глебова С.Ю., Соколовский А.С. "Волны численности" беринговоморского минтая // Человек и стихия: Сб. статей. — М.: Гидрометеоиздат, 1986. — С. 126-127.

Давыдов И.В. О природе длительных изменений численности рыб и возможности их предвидения // Динамика численности промысловых животных дальневосточных морей: Сб. статей. — Владивосток: ТИНРО, 1986. — С. 5-16.

Давыдов И.В. О сопряженности развития океанологических условий в основных рыбопромысловых районах дальневосточных морей // Изв. ТИНРО. — 1984. — Т. 109. — С. 3-16.

Давыдов И.В. Режим вод западно-камчатского шельфа и некоторые особенности поведения и воспроизводства промысловых рыб // Изв. ТИНРО. — 1975. — Т. 97. — С. 63-82.

Дзердзеевский Б.Л., Курганская В.М., Витвицкая З.М. Типизация циркуляционных механизмов в Северном полушарии и характеристика синоптических сезонов // Тр. НИУ ГУГМС. Сер. 2: Синоптическая метеорология. — 1946. — Вып. 21.

Дымников В.П., Казанцев Е.В., Харин В.В. Характеристики устойчивости и время жизни режимов атмосферной циркуляции // Изв. АН СССР. ФАО. — 1990. — Т. 26, № 11. — С. 339-349.

Золотов О.Г., Бабаян В.К., Балыкин П.А. и др. Оценка запасов восточноохо-томорского минтая традиционными и альтернативными методами // Проблемы охраны и рационального использования биоресурсов Камчатки: Докл. Второй Камчатской областной науч.-практ. конф. — Петропавловск-Камчатский, 2000. — С. 20-27.

Ижевский Г.К. Океанологические основы формирования промысловой продуктивности морей. — М.: Пищепромиздат, 1961. — 216 с.

Ижевский Г.К. Системная основа прогнозирования океанологических условий и воспроизводства промысловых рыб. — М.: ВНИРО, 1964. — 165 с.

Ильинский О.К. Опыт выделения основных форм циркуляции атмосферы над Дальним Востоком // Тр. ДВНИГМИ. — 1965. — Вып. 20. — С. 26-45.

Ильинский О.К., Егорова М.В. Циклоническая деятельность над Охотским морем в холодное полугодие // Тр. ДВНИГМИ. — 1962. — Вып. 14. — С. 34-83.

Калачикова В.С., Николаева Е.В. Календарь форм циркуляции над Северным полушарием, форм циркуляции и типов синоптических процессов над Восточной Азией за 1949-1979 гг. — Владивосток, 1980. — 50 с.

Карманов Г.Е. Некоторые особенности динамики западно-камчатских вод в период воспроизводства минтая // Экология и условия воспроизводства рыб и беспозвоночных дальневосточных морей и северо-западной части Тихого океана. — Владивосток: ТИНРО, 1982. — С. 9-13.

Карпова Л.П., Свинухова Р.Э. Режим циклонической деятельности над Беринговым морем // Тр. ДВНИГМИ. — 1962. — Вып. 14. — С. 88-95.

Кац А.Л. Сезонные изменения общей циркуляции атмосферы и долгосрочные прогнозы. — Л.: Гидрометеоиздат, 1960. — 270 с.

Качина Т.Ф., Сергеева Н.П. Динамика численности восточноохотоморского минтая // Экология, запасы и промысел минтая. — Владивосток: ТИНРО, 1981. — С. 19-27.

Кляшторин Л.Б. Тихоокеанские лососи: климат и динамика запасов // Рыб. хоз-во. — 2000. — № 4. — С. 32-34.

Кляшторин Л.Б., Сидоренков Н.С. Долгопериодные климатические изменения и флюктуации численности пелагических рыб Пацифики // Изв. ТИНРО. — 1996. — Т. 119. — С. 33-54.

Крындин А.Н. Сезонные и межгодовые изменения ледовитости и положения кромки льда на дальневосточных морях в связи с особенностями атмосферной циркуляции // Тр. ГОИН. — 1964. — Вып. 71. — С. 32-104.

Кушинг Д.Х. Морская экология и рыболовство. — М.: Пищепромиздат, 1979. — 283 с.

Охотское море: Гидрометеорологические условия. — СПб.: Гидрометеоиздат, 1998. — Т. 9, вып. 1.

Плотников В.В. Пространственно-временная сопряженность ледовитости дальневосточных морей // Метеорол. и гидрол. — 1997. — № 3. — С. 71-77.

Полякова А.М. Типы атмосферной циркуляции с учетом нестационарности над северной частью Тихого океана и особенности их развития в период проведения "Мега-полиса-67" // Эксперимент "Мегаполигон". — М.: Наука, 1992. — C. 186-195.

Радченко В.И., Мельников И.В., Волков А.Ф. и др. Состав планктонных и нектонных сообществ в эпипелагиали северной части Охотского моря осенью 1994 г. // Биол. моря. — 1997. — Т. 23, № 3. — С. 143-150.

Смирнов А.В., Авдеев Г.В., Фронек С.Л. Основные черты динамики численности минтая в северной части Охотского моря в 1990-е годы // Изв. ТИНРО. — 2001. — Т. 128. — С. 266-280.

Смолянкина Т.В. Многолетняя изменчивость аномалий давления, широты и долготы центров действия атмосферы азиатско-тихоокеанского региона // Тр. ДВНИГ-МИ. — Тем. вып. 2. — Владивосток: Дальнаука, 1999. — С. 10-16.

Соркина А.И. Типы атмосферной циркуляции и связанных с ней ветровых полей над северной частью Тихого океана. — М.: Гидрометеоиздат, 1963. — 247 с.

Сорочан О.Г. Климатические особенности летнего муссона Дальнего Востока // Тр. ГГО. — 1958. — Вып. 84. — С. 44-67.

Степаненко М.А. Возрастная изменчивость пространственной дифференциации минтая Theragra chalcogramma в восточной и северо-западной частях Берингова моря // Изв. ТИНРО. — 2001. — Т. 128. — С. 125-135.

Тейлор Дж. Введение в теорию ошибок. — М.: Мир, 1985. — 270 с.

Фадеев Н.С. Сроки размножения и нерестовых подходов минтая // Экология, запасы и промысел минтая. — Владивосток: ТИНРО, 1981. — С. 3-18.

Фигуркин А.Л. Циркуляция вод западнокамчатского шельфа весной 1983-1995 гг. // Комплексное исследование экосистемы Охотского моря. — М., 1997а. — С. 25-29.

Фигуркин А.Л. Межгодовая изменчивость теплого состояния вод охотоморского шельфа (1983-1995 гг.) // Там же. — М., 19976. — С. 50-56.

Хен Г.В. Межгодовая динамика гидрологических областей на шельфе западной части Берингова моря в связи с меандрированием Камчатского течения // Изв. ТИН-РО. — 1997. — Т. 122. — С. 484-496.

Хромов С.П. Метеорология и гидрология для географических факультетов. — Л.: Гидрометеоиздат, 1983. — 455 с.

Хромов С.П. Основы синоптической метеорологии. — Л.: Гидрометеоиздат, 1948.

Шунтов В.П. Биология дальневосточных морей России. Т. 1. — Владивосток: ТИНРО-центр, 2001. — 579 с.

Шунтов В.П. Итоги экосистемных исследований биологических ресурсов дальневосточных морей // Биол. моря. — 1999. — Т. 25, № 6. — С. 442-450.

Шунтов В.П. Результаты изучения макросистем дальневосточных морей России: задачи, итоги, сомнения // Вестн. ДВО РАН. — 2000. — № 1. — С. 19-29.

Шунтов В.П. Состояние изученности многолетних циклических изменений численности рыб дальневосточных морей // Биол. моря. — 1986. — № 3. — С. 3-14.

Шунтов В.П., Васильков В.П. Эпохи атмосферной циркуляции и цикличность динамики численности дальневосточной и калифорнийской сардин // Вопр. ихтиол. — 1982. — Т. 22, вып. 1. — С. 187-199.

Шунтов В.П., Радченко В.И., Дулепова Е.П., Темных О.С. Биологические ресурсы дальневосточной российской экономической зоны: структура пелагических и донных сообществ, современный статус, тенденции многолетней динамики // Изв. ТИНРО. — 1997. — Т. 122. — С. 3-15.

Davydov I.V. Characteristics of Development of Atmospheric Circulation in the Northern Pacific Ocean and Their Role in Determining Long-Term Changes in the Abundance of Certain Fishes // Effects of Ocean Variability on Recruitment and an Evaluation of Parameters Used In Stock Assessment Models. — Ottawa: Department of Fisheries and Oceans, 1989. — P. 181-194.

Krovnin A.S., Vanyushin G.P., Kruzhalov M.Yu. et al. The State of the Far East Seas during the 1997/1998 El Nino Event // PICES Scientist Report. — 1999. — № 10. — P. 105-110.

Mysak L.A., Manak D.K. Arctic sea-ice extent and anomalies, 1953-1984 // At-mos-Ocean. — 1989. — Vol. 27. — P. 376-405.

Plotnikov V.V., Yurasov G.I. Seasonal and Interannual Variability of Ice Cover in the North Pacific Marginal Seas // PICES Scientific Report: Monitoring Subarctic North Pacific Variability. — 1995. — № 3. — P. 31-41.

Radchenko V.I. Tangible outline of the whole elephant (Results of ecosystem studies of biological resources in the far-eastern seas in 1990s) // PICES Press. — 2001. — Vol. 9, № 1. — P. 20-24.

Stabeno P.J., Hunt G.L., Whitledge T. Interannual variability in the southeastern Bering Sea: The role of wind-forcing in setting the stage // Conference on Pacific Climate Variability and Marine Ecosistem Impacts, from the tropics to the Arctic. — USA, California, 2000. — P. 42.

Trenberth K.E., Hurrell J.W. Decadal coupled atmosphere-ocean variation in the North Pacific Ocean // Climate Change and Northern Fish Populations. — Ottawa, 1995. — P. 15-24.

Ustinova E.I., Sorokin Yu.D., Dyomina T.V. Long-term variability of hydromete-orological parameters in the Japan, Okhotsk and Bering Sea's // Proceedings of CREAM's 2000 International Symposium. — Vladivostok: Dalnauka, 2001. — P. 230-240.

Wooster W.S., Hollowed A.B. Decadal-scale variations in the eastern subarctic Pacific. Part 1. Winter ocean conditions // Climate change and Northern Fish Populations / R.J.Beamish (ed.). — Can Spec. Publ. Fish. Aquar. , 1995. — Sci 121. — P. 81-85.