Климатические тенденции атмосферной циркуляции на Дальнем Востоке

УДК 551.553.21

КЛИМАТИЧЕСКИЕ ТЕНДЕНЦИИ АТМОСФЕРНОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ

НА ДАЛЬНЕМ ВОСТОКЕ

Л. И. Мезенцева, А. С. Федулов

CLIMATE TRENDS OF THE ATMOSPHERIC CIRCULATION IN THE FAR EAST REGION

L. I. Mezentseva, A. S. Fedulov

В работе исследуются параметры атмосферной циркуляции над прибрежными районами Дальнего Востока во второй половине XX - начале XXI вв. Для объективной оценки этих параметров рассчитаны индексы: усредненные нормированные значения атмосферного давления и геопотенциальной высоты по выделенным районам Дальнего Востока и нормированные разности атмосферного давления между смежными районами суши и моря. Прослеживая многолетний ход муссонных индексов (стандартизованной разности атмосферного давления), можно выявить, что в период исследования интенсивность муссонной циркуляции в прибрежной зоне Дальнего Востока ослабевала: как летняя, так и зимняя фазы муссона. Основной причиной ослабления летней фазы является деградация циклонической активности над Азией. Азиатская и амурская депрессии в последние десятилетия были менее активны по отношению к 50-60-м гг. прошлого столетия. Начало периода ослабления приходится на 1968 г., носит характер скачка от стадии обострения муссона к состоянию, близкому к среднему многолетнему с незначительными отклонениями в отдельные годы от нормы (лишь изредка индексы отклоняются от нормы более чем на одно стандартное отклонение). В последние годы XX в. и начале XXI в. ослаблению летнего муссона способствовал слабый антициклогенез над Охотским морем и прилегающими акваториями Тихого океана. В холодное полугодие состояние сибирского максимума в 90-х гг. прошлого века и начале нового тысячелетия оценивается как близкое к норме или слабее обычного, атмосферное давление над бассейном р. Лены также ниже средних многолетних значений. Эти процессы способствовали ослаблению зимней барической напряженности на Дальнем Востоке. Алеутская депрессия, несмотря на активное развитие, зачастую занимала невыгодное для развития муссона восточное положение относительно среднего многолетнего.

циркуляция атмосферы, муссон, депрессия, антициклон, бассейн, давление, индекс, климатическая тенденция

The paper deals with the study of the parameters of the atmospheric circulation over the coastal regions of the Far East in the second half of the 20th and the beginning of the 21st centuries are studied. For objective estimation of the atmospheric circulation

parameters the following indices are calculated: averaged normalized values of atmospheric pressure and geopotential height for selected regions of the Far East and normalized atmospheric pressure differences between adjacent areas of land and sea. Tracing the long-term course of monsoon indices (standardized atmospheric pressure difference), it can be revealed that during the study period the intensity of monsoon circulation in the coastal zone of the Far East was decreasing; both summer and winter phases of the monsoon fell. The main reason for the weakening of the summer monsoon phase is the degradation of cyclonic activity over Asia. The Asian and Amur depression in the last decades were less active in relation to the 50-60th years of the last century. The beginning of the weakening period is in 1968, it has the character of a jump from the stage of monsoon exacerbation to a state close to the average multiyear one with insignificant deviations in some years from the norm (only occasionally the indices deviate from the norm by more than one standard deviation). In the last years of the 20th century and the beginning of the 21st, the weakening of the summer monsoon was facilitated by a weak anticyclogenesis over the Sea of Okhotsk and the adjacent waters of the Pacific Ocean. In the cold half-year, the state of the Siberian maximum in the 90s of the last century and the beginning of the new millennium is estimated as close to normal or weaker than usual, the atmospheric pressure above the Lena basin is also below the average multiyear values. These processes contributed to the weakening of winter pressure in the Far East. The Aleutian depression, despite its active development, often occupied the eastern position, unprofitable for the development of the monsoon, relative to the average perennial.

atmospheric circulation, monsoon, depression, anticyclone, basin, pressure, index, climatic trend

ВВЕДЕНИЕ

В работе оцениваются изменения атмосферной циркуляции на Дальнем Востоке, в том числе над дальневосточными морями, во второй половине XX -начале XXI вв. Выявленные тенденции атмосферной циркуляции во многом позволяют объяснить современные изменения гидрометеорологического режима в регионе: повышение зимних и летних температур воздуха над бассейном Амура, в Приморском крае, на Сахалине и в Японии, уменьшение летнего количества осадков над бассейном Амура, отдельными районами Охотского моря, на севере Китая [1, 2].

ДАННЫЕ И МЕТОДЫ

Для объективной оценки параметров атмосферной циркуляции были рассчитаны некоторые индексы: усредненные нормированные значения атмосферного давления и геопотенциальной высоты по выделенным районам, нормированные разности атмосферного давления между смежными районами (индексы, подобные SOI - Southern Oscillation Index). Исходными данными для расчета индексов послужили данные реанализа NCEP/NCAR. Характеристики и упрощенные алгоритмы к расчету индексов приведены в табл. 1.

Таблица 1. Характеристики индексов атмосферной циркуляции Table 1. Atmospheric circulation indices characteristics_

Индекс циркуляции атмосферы Исходные данные в узлах сетки Алгоритм расчета Регион

Стандартизованное среднее значение Давление на уровне моря; геопотенциаль-ная высота изобарической поверхности 700 гПа Значение усреднялось за месяц и по району, нормировалось относительно стандартного отклонения; за норму принимался период 1971- 2000 гг. 1. Бассейн Амура - 45-55° с. ш., 115-130° в. д. 2. Северный отрог северотихоокеанского антициклона - 40-50° с. ш., 150-170° в. д. 3. Азиатская депрессия -30-40° с. ш., 85-100° в. д. 4. Западный отрог северотихоокеанского антициклона - 30-40° с. ш., 150-170° в. д.

Стандартизованная разность атмосферного давления Давление на уровне моря Разность стандартизованных аномалий между смежными районами суши и океана, нормированная на стандартное отклонение разности 1. Между районами Бассейн Амура и Северный отрог северотихоокеанского антициклона - северная пара 2. Между районами Азиатская депрессия и Западный отрог северотихоокеанского антициклона - южная пара

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Чередование полей давления определенного знака с устойчивым их преобладанием от сезона к сезону создает на Дальнем Востоке и над дальневосточными морями особый тип циркуляции - муссонный. Синоптические процессы при этом характеризуются ярко выраженной сезонностью, но находятся в определённом согласии с общепланетарными факторами.

В развитии летнего дальневосточного муссона принято выделять две стадии [3, 4]. Первая продолжается с апреля по июнь. Поддерживается активным антициклогенезом над Охотским морем и понижением давления над бассейном Амура.

В первой стадии муссон представляет собой очень холодное влажное морское воздушное течение. В период второй стадии (это период примерно с июля по сентябрь) усиливается меридиональная компонента переноса воздуха. Северотихоокеанский субтропический максимум хорошо развит, часто смещен к западу и занимает большую часть акватории океана. Депрессия над Азией находится на пике развития. Вовлекаемый в муссонную циркуляцию влажный, очень теплый субтропический воздух поступает на континент с южными, юго-западными ветрами. Вторая стадия муссона характеризуется обильными дождями. В прибрежной зоне Японского и Охотского морей и в целом на юго-востоке Азии максимум осадков в годовом ходе приходится именно на июль-август.

Прослеживая многолетний ход муссонных индексов (стандартизованной разности атмосферного давления) вблизи дальневосточного побережья, можно

видеть, что во второй половине XX в. наблюдалось ослабление интенсивности летнего дальневосточного муссона, в особенности его второй фазы. Напряженность между барическими парами - амурской депрессией и Северным отрогом северотихоокеанского антициклона и азиатской депрессией и Западным отрогом северотихоокеанского антициклона - ослабевала. Начало периода ослабления приходится на 1968 г., носит характер скачка от стадии обострения муссона к состоянию, близкому к среднему многолетнему с незначительными отклонениями в отдельные годы от нормы (лишь изредка индексы отклоняются от нормы более чем на 1о - одно стандартное отклонение).

Ослабление летней стадии муссона демонстрируется на рис. 1 в виде многолетнего хода стандартизованной разности аномалий атмосферного давления между северной барической парой за период май-август (отрицательные значения индекса соответствуют усилению летней барической напряженности, положительные - ее ослаблению).

Рис. 1. Стандартизованная разность аномалий атмосферного давления, усредненная за май-август, между амурской депрессией и Северным отрогом северотихоокеанского антициклона Fig. 1. Standardized atmosphere pressure anomaly difference between Amur depression and North Pacific anticyclone northern spur averaged for May-August

Ослабление летней барической напряженности в муссонных районах определялось, прежде всего, деградацией летней дальневосточной и азиатской депрессий (рис. 2, 3); эти процессы продолжались и в начале XXI в. Полученные выводы согласуются с результатами исследований, изложенными в работах [2, 5, 6].

II.. .1 1.1 1.1. 1. 1. 11 1.1

1 > С ' ' 1 ) ( 1 й>\\ш Л Ч- ü А т CIS iN lip 00 Jh чг  ' > i • > • И р  iH rt dt. «. оо A m ffiB ffs о ö ö 4Н h i'iiiüniiSI'aaaalaaaRRsas

-1.21

Рис. 2. Многолетний ход стандартизированных усредненных значений атмосферного давления в области амурской депрессии (45-55° с. ш., 115-130° в. д.) в мае-августе Fig. 2. Atmosphere pressure perennial standardized averaged values in the Amur depression area (45-55°N 115-130°E) for May-August

ll ll 1 l iH,Ii 1 l l ll.-l

Щ iliSI 1 ul II ap 4 rv.1 0| m vc m

П1 tt^ 1 1

Рис. 3. Многолетний ход стандартизированных усредненных значений атмосферного давления в области азиатской депрессии

в мае-августе

Fig. 3. Atmosphere pressure perennial standardized averaged values in the Asian depression area (30-40° N 85-100° E) for May-August

Процессы антициклогенеза над Охотским морем и прилегающими районами океана, ответственные за интенсивность летней муссонной циркуляции, не столь однозначны, имеют большую частоту изменчивости, чем процессы летнего циклогенеза над материком.

Здесь же следует отметить, что летние сезоны 2012 и 2013 гг. с высокой долей вероятности можно считать началом периода усиления летнего муссона. Амурская и азиатская депрессии, а вслед за этим и интенсивность выноса воздуха

с моря на сушу, приобрели черты, характерные для этих явлений в 50-60 гг. прошлого века.

В холодное полугодие благодаря характерному расположению барических пар - континентальная часть занята обширным антициклоном, а океаническая -циклоном или серией циклонов, все прибрежные территории находятся в зоне больших барических и термических градиентов обратной направленности по отношению к теплому полугодию. Создается циркуляция, благоприятная для стока холодного сухого воздуха с континента, преобладают ветры северных, северо-западных и западных направлений (с континента), количество осадков и влажность в непосредственной близости к материку незначительны. Таково проявление зимней стадии муссона.

В холодное полугодие состояние сибирского максимума в 90-х гг. прошлого века и начале нового тысячелетия оценивается как близкое к норме или слабее обычного [7]; атмосферное давление над бассейном р. Лены также ниже средних многолетних значений [8]. Ослабление антициклогенеза над материком способствовало ослаблению зимней фазы муссона на Дальнем Востоке. Алеутская депрессия, несмотря на активное развитие, зачастую занимала невыгодное восточное положение относительно среднего многолетнего положения [9].

На рис. 4 демонстрируется многолетний ход стандартизованной разности аномалий атмосферного давления между районами Азии в бассейне Амура и районами северо-западной части Тихого океана за период декабрь-март. В холодное полугодие при характерном распределении атмосферного давления положительные значения муссонного индекса говорят в пользу усиления зимней барической напряженности, отрицательные - о её ослаблении. Здесь использованы районы, по которым рассчитаны летние индексы, что не в полной мере характеризует процессы зимней муссонной циркуляции.

Из данных рис. 4 следует, что с середины 60-х гг. зимняя барическая напряженность в умеренных широтах ослабевала и устойчивых тенденций к ее обострению не наблюдается до настоящего времени.

Рис. 4. Стандартизованная разность аномалий атмосферного давления между районами Азии (бассейн Амура) и районами северо-западной части Тихого океана

за период декабрь-март Fig. 4. Standardized atmosphere pressure anomaly difference between Asian and Northwestern Pacific ocean for December-March

ВЫВОДЫ

Обобщая материалы, полученные в работе, можно заключить следующее. Во второй половине XX в. в регионе, в том числе над Японским и Охотским морями, отмечался процесс ослабления муссонной циркуляции. Это относится к обеим стадиям летнего дальневосточного муссона и зимней фазе муссона. Ослабление летней барической напряженности в муссонных районах определялось деградацией азиатской и летней дальневосточной депрессий, начиная с 1968 г. В последние годы XX и начале XXI в. этому способствовал слабый антициклогенез над Охотским морем и прилегающими акваториями Тихого океана.

В холодное полугодие состояние сибирского максимума в 90-х гг. прошлого века и начале нового тысячелетия оценивается как близкое к норме или слабее обычного, атмосферное давление над бассейном Лены также ниже средних многолетних значений. Эти процессы способствовали ослаблению зимнего муссона на Дальнем Востоке. Алеутская депрессия, несмотря на активное развитие, зачастую занимала невыгодное для развития муссона восточное относительно среднего многолетнего положение.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Мещенина, Л. А. Климатические изменения и колебания стока Амура / Л. А. Мещенина, П. В. Новороцкий, В. И. Пономарев // Вестник ДВО РАН. - 2007. - № 4. - С. 44-54.

2. Yihui Ding et al. Weakening of the Asian Summer Monsoon and Its Impact on the Precipitation Pattern in China / Yihui Ding et al. // International Journal of Water Resources Development. - 2010. - Vol. 26, I. 3, pp. 423-439.

3. Сорочан, О. Г. Некоторые особенности муссонной циркуляции Восточной Азии / О. Г. Сорочан // Труды ГГО. - Ленинград: Гидрометеоиздат, 1957. - Вып. 70. - С. 92-108.

4. Лисогурский, Н. И. Распространение муссона над Восточной Азией и степень его устойчивости / Н. И. Лисогурский, А. З. Петричев // Метеорология и гидрология - 1980. - № 5. - С. 54-59.

5. Тунеголовец, В. П. Интенсивность циклогенеза во второй половине XX столетия / В. П. Тунеголовец // Труды ДВНИГМИ. - Владивосток: Дальнаука, 2009. - Вып. 151. - С. 140-153.

6. Шатилина, Т. А. Изменчивость интенсивности дальневосточного муссона в 1948-2009 гг. / Т. А. Шатилина, Г. И. Анжина // Известия ТИНРО. -2011. - Т. 167. - С. 146-159.

7. Василевская, Л. Н. Сезонные и многолетние изменения параметров сибирского антициклона / Л. Н. Василевская, Т.М. Журавлева, А.Н. Манько // Труды ДВНИГМИ. - Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 2002. - Вып. 150. -С.87-102.

8. Плотников, В. В. Циркуляция атмосферы над Дальним Востоком и ее отражение в ледовых процессах: моногр. / В. В. Плотников, Л. И. Мезенцева, В. А. Дубина. - Владивосток: Дальнаука, 2015. - 164 с.

9. Глебова, С. Ю. Циклоническая деятельность над Азиатско-Тихоокеанским регионом зимой и ее влияние на термические условия дальневосточных морей и северо-западной части Тихого океана / С. Ю. Глебова // Метеорология и гидрология. - 2011. - № 10. - С. 35-43.

REFERENCES

1. Meshchenina L. A., Novorotskiy P. V., Ponomarev V. I. Klimaticheskie izmeneniya i kolebaniya stoka Amura [Climatic changes and fluctuations in the flow of Amur]. VestnikDVO RAN, 2007, no. 4, pp. 44-54.

2. Yihui Ding et al. Weakening of the Asian Summer Monsoon and Its Impact on the Precipitation Pattern in China. International Journal of Water Resources Developmen, 2010, vol. 26, I. 3, pp. 423-439.

3. Sorochan O. G. Nekotorye osobennosti mussonnoy tsirkulyatsii Vostochnoy Azii [Some features of the monsoon circulation over the East Asia]. Tr. GGO, Leningrad, Gidrometeoizdat, 1957, vol. 70, pp. 92-108.

4. Lisogurskiy N. I., Petrichev A. Z. Rasprostranenie mussona nad Vostochnoy Aziey i stepen' ego ustoychivosti [Monsoon distribution over East Asia and degree of its stability]. Meteorologiya i gidrologiya, 1980, no. 5, pp. 54-59.

5. Tunegolovets V. P. Intensivnost' tsiklogeneza vo vtoroy polovine XX stoletiya [Intensity of cyclogenesis in the second half of the XX century]. Tr. DVNIGMI, Vladivostok, Dal'nauka, 2009, vol. 151, pp. 140-153.

6. Shatilina T. A., Anzhina G. I. Izmenchivost' intensivnosti dal'nevostochnogo mussona v 1948-2009 gg. [Change in the intensity of the Far Eastern monsoon in 1948-2009]. Izvestiya TINRO, 2011, vol. 167, pp. 146-159.

7. Vasilevskaya L. N., Zhuravleva T. M., Man'ko A. N. Sezonnye i mnogoletnie izmeneniya parametrov sibirskogo antitsiklona [Seasonal and long-term changes in the parameters of the Siberian anticyclone]. Tr. DVNIGMI, Saint-Petersburg, Gidrometeoizdat, 2002, vol. 150, pp. 87-102.

8. Plotnikov V. V., Mezentseva L. I., Dubina V. A. Tsirkulyatsiya atmosfery nad Dal'nim Vostokom i ee otrazhenie v ledovykh protsessakh [Atmospheric circulation over the Far East and its reflection in ice processes]. Vladivostok, Dal'nauka, 2015, 164 p.

9. Glebova S. Yu. Tsiklonicheskaya deyatel'nost' nad Aziatsko-Tikhookeanskim regionom zimoy i ee vliyanie na termicheskie usloviya dal'nevostochnykh morey i severo-zapadnoy chasti Tikhogo okeana [Cyclonic activity over the Asia-Pacific region in winter and its influence on the thermal conditions of the Far Eastern seas and the northwestern part of the Pacific Ocean]. Meteorologiya i gidrologiya, 2011, no. 10, pp. 35-43.

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Мезенцева Людмила Ивановна - Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет (г. Владивосток); кандидат географических наук; доцент кафедры «Судовождение»; E-mail: LMezenceva@ferhri.ru

Mezentseva Lyudmila Ivanovna - Far Eastern Technical Fisheries University (Vladivostok); PhD in Geographic sciences, Associate professor of the Department of Navigation; E-mail: LMezenceva@ferhri.ru

Федулов Александр Сергеевич - Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет (г. Владивосток); аспирант кафедры «Судовождение»; E-mail: fjor7a@gmail.com

Fedulov Alexander Sergeevich - Far Eastern Technical Fisheries University (Vladivostok); post-graduate student of the Department of Navigation;

E-mail: fjor7a@gmail.com