![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Эль-Ниньо Южное Колебание (ЭНЮК) – ведущая мода естественной межгодовой изменчивости глобального климата. Оно проявляется в крупномасштабной перестройке всей системы тропический океан-атмосфера и определяет аномалии погоды и климата во многих районах мира. Изучение механизмов Эль-Ниньо и его изменчивости необходимо для улучшения качества его прогноза, что позволит уменьшить риски, обусловленные последствиями ЭНЮК. Низкочастотные колебания фонового состояния системы океан-атмосфера в значительной степени определяют изменение характеристик цикла ЭНЮК, механизмов его формирования и развития. Предлагаемый проект направлен на решение новой научной задачи – исследование декадной изменчивости характеристик Эль-Ниньо и Ла-Ниньа, а также механизмов его формирования и эволюции, и определение роли фонового состояния океана-атмосферы в этой изменчивости. Основными задачами исследования являются изучение характеристик Эль-Ниньо двух типов и Ла Ниньа в условиях климатических сценариев будущего климата и в палеоклиматах; определение характера перестройки атмосферных процессов, сопутствующих Эль-Ниньо двух типов и Ла Ниньа, в будущем климате и в климатах прошлого; анализ декадной изменчивости взаимосвязей между компонентами внутрисезонной тропической изменчивости и ЭНЮК и ее причин, за последние шесть десятилетий и при потеплении климата в течение XXI века. определение вклада в формирование аномалий ТПО при двух типах Эль-Ниньо горизонтальной и вертикальной адвекции (адвективная и термоклинная обратная связь), его изменения за период инструментальных наблюдений и в условиях глобального потепления, и роли фонового состояния океана в механизме формирования аномалий ТПО в условиях Эль-Ниньо.
El Nino Southern Oscillation (ENSO) is a main mode of natural interannual climate variability. It manifests in a large-scale restructuring of the entire system of the tropical ocean-atmosphere and governs the weather and climate anomalies in many regions of the World. The study of El Nino mechanisms and variability results in improvement of its forecast and contributes to the reduction of the risks associated to ENSO consequences. The low frequency modulation of the ocean-atmosphere mean state has significant imprint onto the ENSO characteristics and mechanisms. The Project aims to analyze the decadal modulation of El Nino and La Nina characteristics and mechanisms and document the contribution of ocean-atmosphere mean state changes to this modulation. The main objectives of the study are Identification of two types of El Nino and La Nina characteristics in future and paleoclimates Analysis of decadal modulation of relationship between intraseasonal tropical variability and ENSO during last six decades and under global climate warming in XXI century. Definition of zonal and vertical advection (advective and thermocline feedbacks) contribution to the sea surface temperature anomalies during El Nino, its changes during last century and under global warming condition. Analysis of the role of ocean mean state in evolution of sea surface temperature anomalies during El Nino
• исследовать изменение характеристик Эль-Ниньо двух типов и Ла Ниньа в условиях климатических сценариев будущего климата и в палеоклиматах; • определить характер перестройки атмосферных процессов, сопутствующих Эль-Ниньо двух типов и Ла Ниньа, в будущем климате и в климатах прошлого; • определить декадную изменчивость взаимосвязей между компонентами внутрисезонной тропической изменчивости и ЭНЮК и ее причины в течение последних шести десятилетий и при потеплении климата в течение XXI века. • определить вклад в формирование аномалий ТПО при двух типах Эль-Ниньо горизонтальной и вертикальной адвекции (адвективная и термоклинная обратная связь), его изменение за период инструментальных наблюдений и в условиях глобального потепления, и роль фонового состояния океана в механизме формирования аномалий ТПО в условиях Эль-Ниньо.
Гущиной Д.Ю. на базе обобщения всего комплекса аэросиноптической информации была построена композиционная схема эволюции Эль-Ниньо Южного Колебания, а также детально исследован циркуляционный механизм формирования основных аномалий ЭНЮК. Это позволило построить обобщающий сценарий развития явления ЭНЮК, который может рассматриваться в качестве схемы канонического Эль-Ниньо [Гущина и др., 1997 а,б]. В сотрудничестве с коллегами из Лаборатории геофизики и спутниковой океанографии (LEGOS, Тулуза, Франция) была разработана объединенная модель промежуточной степени сложности LODCA-QTCM [Dewitte et al., 2002; Гущина и др., 2011], которая, как было показано, воспроизводит основные характеристики Эль-Ниньо, а также его удаленное воздействие на внетропические широты с качеством сопоставимым с качеством моделей общей циркуляции океана и атмосферы. С помощью данной модели проведен целый ряд экспериментов по изучению механизмов Эль-Ниньо [Гущина и др., 2000, 2005; Gushchina et al., 2006]. В последние годы основное внимание коллектива уделялось атмосферной изменчивости в тропиках на внутрисезонных масштабах (ВТИ) и ее роли в механизме инициирования Эль-Ниньо. Впервые выявлена важная роль экваториальных атмосферных волн Россби в механизме генерации аномалии ТПО в период Эль-Ниньо и предложен механизм влияния колебаний Маддена-Джулиана и волн Россби на генерацию Эль-Ниньо. Обнаружено, что взаимодействие между ВТИ и ЭНЮК имеет четко выраженную сезонную зависимость, а также подвержено низкочастотным модуляциям [Gushchina and Dewitte, 2011, 2018]. Впервые показано, что немаловажную роль в формировании Восточно и Центрально тихоокеанского Эль-Ниньо играют различия в эволюции и интенсивности колебаний Маддена-Джулиана и экваториальных волн Россби [Gushchina and Dewitte, 2012]. Особое внимание было обращено на анализ механизмов формирования и эволюцию аномалий в океане и атмосфере в период двух различных Эль-Ниньо.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Изменение характеристик Эль-Ниньо двух типов и Ла Ниньа в условиях климатических сценариев будущего климата и в палеоклиматах |
Результаты этапа: Рассмотрены изменения характеристик Эль-Ниньо двух типов и Ла Ниньа в условиях климатических сценариев будущего климата и в палеоклиматах. Показано, что усиления Эль-Ниньо при глобальном потеплении не происходит. В ряде моделей амплитуда Эль-Ниньо двух типов при потеплении ослабевает, однако для ЦТ Эль-Ниньо ослабление выражено меньше. Не отмечается и ярко выраженного однонаправленного изменения амплитуды Ла-Нинья при потеплении климата в XXI веке. При интенсивном потеплении (сценарий RCP8.5) повторяемость ЦТ Эль-Ниньо по оценкам большинства моделей возрастает, а повторяемость ВТ Эль-Ниньо меняется незначительно. Определены аномалии атмосферных процессов, сопутствующие Эль-Ниньо двух типов и Ла Ниньа, в будущем климате и в климатах прошлого. Показано, что в эпоху максимума последнего оледенения и климатического оптимума голоцена отмечались два типа Эль-Ниньо и Ла-Нинья , причем амплитуда этих явлений была меньше, чем в современном климате(при неизменной локализации максимумов аномалий,) ослабление больше выражено в холодную эпоху. Исследованы декадная изменчивость взаимосвязей между компонентами внутрисезонной тропической изменчивости и ЭНЮК и ее причины в течение последних шести десятилетий и при потеплении климата в течение XXI века. На основании модельных данных сделан вывод, что к концу XXI века (по сценарию RCP 8.5) не будет наблюдаться существенных изменений прогностической значимости MJO и волн Россби в генерации двух типов Эль-Ниньо. | ||
2 | 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Влияние Тихоокеанской декадной изменчивости на механизмы формирования и характеристики Эль-Ниньо |
Результаты этапа: Исследовано взаимодействие тихоокеанского декадного колебания (ТДО) и явления Эль-Ниньо. Установлено, что однозначного усиления ЭН в положительную фазу ТДО, о котором говорилось в предыдущих исследованиях, не наблюдается, а эффект сильно зависит от типа Эль-Ниньо. Так, Каноническое Эль-Ниньо действительно усиливается, а Эль-Ниньо Модоки, наоборот, ослабевает при ТДО+. Результаты, полученные по данным реанализа, подтверждены данными климатических моделей для более длинного ряда наблюдений, что увеличивает количество исследуемых явлений в каждую фазу ТДО. С помощью статистической модели прогноза аномалий ТПО и анализа относительного вклада компонент внутрисезонной тропической изменчивости (ВТИ) показано, что стохастическое воздействие со стороны атмосферы, играет важную роль в механизме развития Эль-Ниньо. Несмотря на то, что вклад компонент ВТИ в прогноз Эль-Ниньо ниже, чем вклад среднего теплосодержания океана, учет их вклада может улучшать прогноз почти на 25% при условии сезонной дифференциации взаимосвязей. Сравнение прогнозов предложенной модели с прогнозами других статистических и динамических моделей показало, что для отдельных ситуаций прогноз нашей модели оказывается успешнее, чем средний модельный прогноз для того же периода и заблаговременности. Проведены оценки изменения связей между активностью колебаний Маддена-Джулиана (КМД) и волн Россби с циклом ЭНЮК в конце XXI века (2081-2100 гг.) по сценарию максимального потепления - RCP8.5 с использованием данных моделей BNU-ESM, CCSM4, CMCC-CM, INM-CM4 и MIROC5. Показано, что модели демонстрируют неоднозначные оценки изменений прогностической значимости КМД и волн Россби в генерации двух типов Эль-Ниньо. Также проведена оценка изменения роли КМД и волн Россби в генерации Эль-Ниньо в течение всего XXI века по сценарию RCP8.5 Показано, что как и в современных условиях, в течение XXI века будет наблюдаться значительная декадная изменчивость взаимодействия между компонентами ВТИ и ЭНЮК, а именно периоды, когда КМД и волны Россби будут играть значительную роль в формировании Эль-Ниньо, будут чередоваться с периодами, когда стохастическое воздействие атмосферы не будет являться решающим фактором генерации ЭНЮК. Уменьшения прогностической значимости ВТИ в генерации ЭНЮК при потеплении климата отмечаться не будет. Проведена оценка составляющих бюджета тепла верхнего перемешанного слоя океана, в частности горизонтальная и вертикальная составляющие адвекции и нелинейный динамический нагрев, для экваториальной зоны Тихого океана для двух типов Эль-Ниньо по данным реанализа GLORYS2v4. Показано, что в эволюции ТПО в экваториальном Тихом океане значительна роль как горизонтальной, так и вертикальной адвекции. Вклад вертикальной адвекции при этом максимален в восточной части тихоокеанского бассейна. Нелинейный динамический нагрев способствует уменьшению интенсивности Эль-Ниньо, т.к. приводит к снижению ТПО. | ||
3 | 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. | Влияние горизонтальной и вертикаьной адвекции на механизмы формирования двух типов Эль-Ниньо |
Результаты этапа: Создан архив данных 16 климатических моделей проекта CMIP5 сценария RCP8.5 о состоянии тропического Тихого океана (зональная и меридиональная компоненты скорости, температура воды (в т. ч. ТПО), уровень океана) и о количестве осадков. Для данных осуществлялось месячное осреднение, удаление сезонного хода и линейного тренда для дальнейшего расчета составляющих бюджета тепла перемешанного слоя океана. Реализован новый подход к исследованию уравнения эволюции температуры поверхности океана, предложенный в [Takahashi and Dewitte, 2015]. Проведена оценка вклада вертикальной и горизонтальной адвекции, а также нелинейного динамического нагрева в механизм роста аномалий температуры поверхности океана в условиях двух типов Эль-Ниньо и Ла-Ниньа по данным реанализа.Оценен вклад составляющих бюджета тепла в эволюцию ТПО в условиях двух типов Эль-Ниньо. Показано, что вне зависимости от типа Эль-Ниньо в центральной части Тихого океана эволюция ТПО определяется в первую очередь процессом зональной адвекции температуры, на востоке – вертикальной адвекцией. В период развития канонических Эль-Ниньо значительно усиливается интенсивность нагрева за счёт доминирующей составляющей адвекции: горизонтальной (в особенности её меридиональной составляющей) в центре Тихого океана и вертикальной на востоке. Основное различие механизма формирования двух типов Эль-Ниньо заключается в интенсивности нагрева, которая значительно больше для канонического Эль-Ниньо. Выполнена оценка изменения механизма роста аномалий ТПО в XX веке (по данным эксперимента historical) и в будущем климате (по данным эксперимента rcp8.5). А именно, исследован вклад составляющих бюджета тепла перемешанного слоя океана (горизонтальной и вертикальной адвекции и нелинейного динамического нагрева) по данным климатических моделей проекта CMIP5. Обнаружено, что выявленное по данным реанализа доминирование вклада горизонтальной адвекции в центре Тихого океана и вертикальой адвекции на востоке, сохраняется в условиях будущего климата. Более интенсивный рост ТПО при канонических Эль-Ниньо по сравнению с Эль-Ниньо Модоки наблюдается и в будущем климате. По данным моделей ACCESS1.3, BNU-ESM, CCSM4, CMCC-CM, EC-EARTH, HadGEM2-ES, HadGEM2-CC, INM-CM4, MIROC5, NorESM1M, участвующим в проекте CMIP5 получены оценки чувствительности взаимосвязей внтруритропической изменчивости (ВТИ) и Эль-Ниньо Южного Колебания (ЭНЮК) к интенсивности потепления по данным наиболее «жесткого» сценария потепления (RCP8.5). Показано, что при последовательном изменении среднего состояния системы океан-атмосфера в течение XXI века будет отмечаться значительная декадная изменчивость взаимосвязей ЭНЮК и с колебаниями Маддена-Джулиана и с экваториальными волнами Россби. К концу XXI века по модельным данным не будет наблюдаться существенных изменений прогностической значимости компонент ВТИ в генерации ЭНЮК относительно начала века. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".