Роль изменения фонового состояния системы "океан-атмосфера" в декадной модуляции Эль-Ниньо (РФФИ)НИР

The role of ocean-atmosphere mean state changes in the El Nino decadal modulation

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# 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.

Прикрепленные к НИР результаты

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".