ОКО ПЛАНЕТЫ > Новость дня / Стихии > Глобальные климатические индексы

Глобальные климатические индексы


9-09-2010, 07:57. Разместил: Редактор Al_Magn
Введение
Глобальные климатические индексы приземной температуры
Глобальный индекс приземной температуры
Глобальные аномалии приземной температуры
Климатические индексы крупномасштабного взаимодействия по полю давления:
Индекс Северо-Атлантического Колебания
Индекс Арктического Колебания
Индекс Северо-Тихоокеанского Колебания
Индекс Южного Колебания
Климатические индексы крупномасштабного взаимодействия по температуре поверхности океана
Индекс Эль Ниньо- Ла Нинья (ЭНЮК)
Индекс Атлантического мультидекадного колебания
Индекс Тихоокеанского декадного колебания
Индексы циклонической и штормовой активности
Индекс циклонической активности в Арктике
Тропические циклоны, количество и траектории
Специализированные климатические океанографические индексы
Индекс ледовых условий
Индекс течения Гольфстрим
Индексы аномалий составляющих гидрологического цикла в атмосфере
Дата схода снежного покрова

 

Введение

 

Климатические изменения оказывают значительное влияние на состояние природной среды, общества и экономики. В настоящее время в различных странах разрабатываются таблицы индикаторов, которые могут быть использованы для отслеживания (мониторинга) климатических изменений на территории страны и отражения влияния этих изменений на окружающую среду, более того, в ряде стран уже разработаны документы, содержащие индикаторы устойчивого развития государства, включающие и индикаторы климатической изменчивости.

 

Всю группу используемых индикаторов можно разбить на две части. В первую входят климатические индексы, отражающие состояние атмосферы и океана в глобальном масштабе. Во вторую группу можно включить индикаторы, отражающие состояние атмосферы и гидросферы в определенном регионе земного шара, например, на территории какой-нибудь конкретной страны. Значения глобальных климатических индексов рассчитываются по определенным методикам и их значения (исторические и оперативные) представлены на WEB сайтах ведущих мировых климатических центров. Климатические индексы, представленные на данном сайте, условно разделены на несколько групп, в зависимости от ключевого параметра, на основании которого они рассчитаны.

 

Глобальный индекс приземной температуры

  

Глобальный индекс температуры является важнейшим индикатором изменения климата и представляет осредненные аномалии температуры у поверхности земли (приземной температуры воздуха над континентами и температуры поверхности в регионах мирового океана). Глобальный индекс температуры рассчитывается отдельно для Северного и Южного полушарий, и в целом для всего Земного шара. Иногда рассчитываются также осредненные аномалии температуры для отдельных широтных зон. Алгоритм и методики расчета индекса постоянно усовершенствуются.

 

Несмотря на различия в методиках расчета индекса, применяемых в различных мировых климатических центрах, аномалии приземной температуры над континентами, в основном, рассчитываются на базе станционных метеорологических данных (архив Global Historical Climatology Network [ Peterson and Vose , 1997]) , тогда как основным источником данных температуры поверхности океана являются спутники [ Smith and Reynolds , 2005].

 

Глобальный индекс приземной температуры для всего Земного шара. Основные источники информации

Организация

Автор(ы)

Временное разрешение

Методика расчета

Период представления

WEB-ссылка

NCDC/ NOAA

Smith, T. M., and R. W. Reynolds, 2005  

Месяц

Индекс рассчитывается на основе глобальных объединенных аномалий температуры поверхности океана + приземной температуры воздуха над континентами. С 2006 г. - по данным специализированного архива - Global Land and Ocean data set, созданного на основе архива данных ТПО в узлах сетки + данных приземной температуры воздуха в узлах сетки из архива Land Surface Temperature, представляющего «сеточную» версию архива Global Historical Climatology Network
Аномалии и индекс температуры рассчитываются относительно базового периода 1960-1990 гг.

1880 - наст.время

Описание Данные

Goddard Institute of Space Studies/ NASA

Hansen, J., R. Ruedy, Mki. Sato, and R. Reynolds 1996.  

Месяц

Сезон

Год

Источники данных : файл станционных метеоданных приземной температуры воздуха Global Historical Climatology Network (GHCN) + файл данных ТПО HadISST1, полученный на основе спутниковых наблюдений.
Индекс рассчитывается на основе среднемесячных аномалий относительно базового периода 1951-1980 гг.

1880 - наст.время

Описание  Данные  График

CRU/UEA

Hadley Centre of the UK Met Office

Brohan, P., J.J. Kennedy, I. Haris, S.F.B. Tett and P.D. Jones, 2006  

Месяц

Год

 

Глобальный индекс температуры рассчитывается на основе среднемесячных объединенных аномалий приземной температуры воздуха и температуры поверхности океана в узлах регулярной сетки 5° х 5°.
Аномалии рассчитываются относительно базового периода 1961-1990 гг.

1850-наст. время

График, данные

 

На сайте Национального климатического центра США ( NCDC / NOAA ) помещены сведения о глобальных индексах приземной температуры отдельно для Северного и Южного полушарий, полученных на основе тех же данных и тех же методик, что и глобальный индекс для всего земного шара, а на сайте Института космических исследований США ( GISS / NASA ) - средние зональные значения глобального индекса приземной температуры для различных широтных зон Северного и Южного полушарий (24° – 90°, 24°-44°, 44°-64°, 64°-90°, 24°-экв), и отдельно для тропической зоны (24°с.ш. – 24° ю.ш.).

  

Глобальные аномалии приземной температуры

  

Значительный интерес представляют также и отдельно рассчитанные Глобальные аномалии температуры поверхности океана, Глобальные аномалии приземной температуры воздуха над континентами, Глобальные аномалии приземной температуры воздуха над океанами .

  

Данные индексов показывают (рис. 1), что в последние 20-30 лет наблюдалось значительное потепление нижнего слоя тропосферы и поверхности океана. Только в 70-е годы 20-го века отмечено увеличение глобальной температуры на 0.15 град за декаду, а 1998 год был отмечен как экстремально теплый за всю историю наблюдений. Представленные индексы не только отражают глобальное потепление на земном шаре, но также широко используются в изучении особенностей проявления глобального потепления в различных регионах земного шара. В ряде стран ведутся исследования о взаимосвязи региональных индикаторов климатической изменчивости и экстремальности климата с глобальным потеплением. В научном сообществе существует мнение, что основная причина глобального потепления - это увеличение в атмосфере концентрации газов, усиливающих парниковый эффект. В то же время высказываются предположения, что даже если все страны будут выполнять решения Киотского протокола о сокращении выбросов газов в атмосферу вследствие промышленной деятельности, вероятней всего, тенденция к потеплению сохранится. 


Глобальные аномалии: приземной температуры воздуха и температуры поверхности океана (верхний рисунок);
температуры поверхности океана (средний рисунок); приземной температуры воздуха над континентами (нижний рисунок). (http ://lwf .ncdc .noaa .gov /oa /climate /research /anomalies /anomalies .html )


Глобальные аномалии температуры над континентами и мировым океаном

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тип аномалий
Организация
Временное разрешение
Методика расчета
Период представления
WEB - ссылка

Глобальные аномалии ТПО

NCDC/ NOAA

Месяц

Рассчитываются на основе данных архива [United Kingdom MOHSST data set and the NCEP Optimum Interpolated SSTs (Version2)].
Аномалии рассчитываются относительно периода 1961-1990 гг.

1880 - наст.
Данные

Год

Рассчитываются на основе данных архива [United Kingdom MOHSST data set and the NCEP Optimum Interpolated SSTs (Version2)].
Аномалии рассчитываются относительно периода 1961-1990 гг.

1880 - наст.

Данные

Глобальные аномалии приземной температуры воздуха над континентами.

NCDC/ NOAA
Peterson, T. C., and R. S. Vose, 1997

Месяц

Рассчитываются на основе станционных данных архива Global Historical Climatology Network
Аномалии рассчитываются относительно периода 1961-1990 гг.

1880 - наст.

Данные

Год

Рассчитываются на основе станционных данных архива Global Historical Climatology Network
Аномалии рассчитываются относительно периода 1961-1990 гг.

1880 - наст.

 

Данные

 

Климатические индексы крупномасштабного взаимодействия по полю давления

  

В данной группе представлены глобальные климатические индексы, отражающие развитие аномалий циркуляции в атмосфере, и рассчитываемые по данным давления на уровне моря и значениям геопотенциальной высоты изобарической поверхности (в основном, это поверхность 500 мбар).

 

Индекс Северо-Атлантического Колебания

  

Индекс Северо-Атлантического Колебания (или в краткой интерпретации - САК) является суммарным измерением состояния циркуляции в средних широтах Северной Атлантики. САК отражает колебание атмосферной массы между севером и югом Северной Атлантики с центрами в районе Исландии (минимум) и в районе Азорских о-вов (максимум). Пространственные особенности и временная изменчивость САК обычно определяются по полю давления на уровне моря ( SLP ), для которого существует наиболее длительный ряд инструментальных наблюдений. Обычно индекс САК вычисляется как разность нормированных значений давления на станции Гибралтар (Лисбон или Понта Дельгада) и станции Рейкьявик. Вычисляются средние значения индекса САК за каждый месяц, а также за каждый календарный сезон. В таблице представлены основные источники, откуда можно получить сведения об индексе САК. Из всех представленных источников следует выделить Климатический прогностический центр США ( CPC / NCEP / NOAA ), на сайте которого можно получить оперативные значения индекса за последний календарный месяц и за последние 120 дней, а также прогностические данные об индексе на предстоящие несколько дней.

Индекс Северо-Атлантического Колебания. Основные источники информации

Организация

Автор ( ы )

Временное разрешение

Методика расчета

Период представления

WEB- ссылка

Climate Analysis Section, NCAR, Boulder , USA ,

Hurrell J. , 1995

Среднее за период с декабря по март

Рассчитывается на основе станционных данных как разность нормализованного давления на уровне моря ( SLP ) на станциях Лиссабон (Португалия) и Рейкъявик (Исландия) .
Аномалии приземного давления предварительно нормализуются относительно базового периода 1864-1983 гг.

 1860– 2005/ 2006

 

Таблица  График

Среднее за год, Среднее за календарный сезон, Среднее за период с декабря по март

Рассчитывается по данным давления на уровне моря ( SLP ) в узлах сетки в Атлантическом секторе (20 - 80 с.ш., 90 з.д.- 40 в.д.).

 1899 –2006

Таблица  График

 

University of East Anglia 

Jones P. D., Jonsson T and Wheeler D (1997)


Osborn TJ (2004)

Среднее за период с декабря по март

Рассчитывается на основе станционных данных как разность давления на уровне моря ( SLP ) на станциях Гибралтар и Рейкъявик (Исландия)

1823 – наст. время

График

Месяц

Рассчитывается на основе станционных данных как разность давления на уровне моря ( SLP ) на станциях Гибралтар и Рейкъявик (Исландия)

1821 – 2000

Файл со значениями индекса (временной ряд)

1999 – наст.вр.

График : Winter NAO 1821-present   Таблица : 1999 – present

1948 -2001

Таблица

CPC/NCEP NOAA

 

Месяц

Определяется по первой составляющей разложения Е OF поля давления на уровне моря ( SLP ) для Северного полушария (20-90 с.ш.). Значения индекса нормализуются относительно базового периода 1979-2000 гг.

С 1950 года по наст. время

Данные  Временной ряд

Сутки

Вычисляется на основе ежедневных данных высоты поверхности 500 мбар над Северным полушарием в срок наблюдения 00 Z .

С 1950 года по наст. время

Данные-временной ряд

За послед. 120 дней

График  Данные

Сутки 

Прогноз на несколько дней

 

График

Хотя взаимосвязь между центрами действия атмосферы проявляется в течение всего года, амплитуда колебания максимальна в зимний сезон, когда атмосфера динамически наиболее активна. Поэтому наиболее популярны значения индекса, рассчитываемые за зимний сезон с декабря по март. Согласно многочисленным исследованиям, Северо-Атлантическое колебание в значительной степени определяет погоду (интенсивность и траектории циклонов и штормов, аномалии осадков и приземной температуры воздуха) в большинстве стран Европы и на акватории Северной Атлантики в зимний сезон, поэтому тенденции климатических изменений в Европейском регионе невозможно правильно объяснить без этого индекса. В качестве примера использования индекса САК в климатических исследованиях можно привести карту распределения разности композиционных аномалий приземного давления в зимний сезон (декабрь- март), для выборок лет с положительной и отрицательной фазой зимнего индекса САК за период с 1899 года.

 

Пространственное распределение разности композиционных аномалий приземного давления в зимний сезон в годы положительной и отрицательной фазы САК. Для отбора лет использовались значения индекса по абсолютной величине > или = 1 [ Hurell , 2000].

 

 

Индекс Арктического Колебания

  

Термин «Арктическое колебание» введен для исследования глобальных процессов аномалий циркуляции в стратосфере Северного полушария [ Thompson and Wallace , 1998], где также как и в нижней тропосфере имеет место постоянное перекачивание массы атмосферы между полюсом и средними широтами (в ту и другую стороны). Когда высоты над полярным районом выше нормы, высоты над средними широтами – ниже нормы. В этой фазе стратосферный западный перенос значительно интенсивнее нормы, полярный вихрь более интенсивен и значительно холоднее по сравнению с нормой. В годовом масштабе такое колебание и носит название Арктического (АК). Как видно из таблицы, среднемесячные значения индекса вычисляются как по данным давления на уровне моря в регионе Северного полушария с координатами (20° с.ш -90° с.ш.), так и по среднемесячным аномалиям высоты геопотенциальной поверхности 1000 (или 700) гПа в узлах регулярной сетки, которые нормализуются относительно базового периода. По среднемесячным значениям индекса вычисляются также и скользящие средние значения индекса за каждые три месяца. Среднемесячные, а также среднесуточные значения индекса за период с 1950 года по настоящее время регулярно публикуются на сайте Национального климатического центра США. Здесь же можно найти среднесуточные прогноз значений индекса на предстоящие несколько дней.

 

Индекс Арктического Колебания. Основные источники информации

Организация

Автор(ы)

Временное
разрешение

Методика расчета

Период
представления

WEB-
ссылка

Colorado State University 

 

D. W. J. Thompson,

J. M. Wallace. - J. Climate, 2000, v.13, 5: 1000-1036 

месяц

Определяется по первой составляющей разложения Е OF поля давления на уровне моря ( SLP ) для Северного полушария (20-90 с.ш.).

 

1899 – 2002

 

Данные -Файл числовых значений

JISAO

 

Todd Mitchell

 

 

месяц  

сутки

 

Определяется по первой составляющей разложения Е OF поля давления на уровне моря ( SLP ) для Северного полушария (20-90 с.ш.). Данные реанализа NCAR / NCEP .

По среднемесячным значениям индекса вычисляются также и скользящие средние значения индекса за каждые три месяца.

1948 – наст. вр. 

 

Данные -Файл числовых значений   Анализ, график

CPC/NCEP NOAA 

 

 

Сезон :

Январь-февраль-март

Определяется по первой составляющей разложения Е OF поля аномалий высоты геопотенциальной поверхности 1000 (или 700 гПа) для Северного полушария (20-90 с.ш.). Значения индекса нормализуются относительно базового периода 1950-2000 гг.

1950 – наст. вр.

 

График

 

сутки

Рассчитывается на основе данных высоты поверхности 1000 мбар

 

1950 – наст. вр. 

Данные -Файл числовых значений (временной ряд)

за последние 120 дней

График   Данные - страница HTML

 

 

сутки

 

Прогноз на несколько дней 

График

 

 

 

 

Индекс Северо-Тихоокеанского Колебания

  

Определяется по сеточным данным как стандартизированное отклонение средне-взвешенного значения давления на уровне моря (-1000 мбар) для района с координатами 30-65 с.ш., 160 в.д.-140 з.д. [ Trenberth and Hurrell , 1994]. Среднемесячные значения индекса и средние значения индекса за зимний сезон (с ноября по март, включительно) публикуются на сайте Национального центра атмосферных исследований США ( http:// www. cgd. ucar. edu/ cas/ jhurrell/ indices. data. html# npanom).

 

Индекс Южного Колебания

  

Явление Эль-Ниньо – Южное колебание (ЭНЮК) представляет самый большой и наиболее важный сигнал в межгодовой климатической изменчивости в системе океан-атмосфера, наблюдается регулярно, каждые 2 – 7 лет, последствия ЭНЮК проявляются в виде значимых климатических аномалий в различных районах земного шара. Идентификация явления ЭНЮК осуществляется, в основном, по среднемесячным данным приземного давления (индекс SOI ) или среднемесячных аномалий температуры поверхности в экваториальном районе Тихого океана (индексы Эль Ниньо и Ла Нинья). Индекс SOI представляет стандартизированную разность нормализованных среднемесячных аномалий давления на станциях Таити и Дарвин.

 

Индекс Южного Колебания. Основные источники информации

Организация

Автор(ы)

Временное
разрешение

Методика расчета

Период
представления

WEB-
ссылка

NCAR

 

Trenberth K.E. , 1984

 

месяц

Рассчитывается на основе ежемесячных значений как разность стандартизированных аномалий приземного давления ( SLP ) на станциях Таити - Дарвин по методу ( Trenberth K.E., 1984), с использованием нормализующего фактора, основанного на среднегодовых значениях давления .

 

18 66 – наст.

График  файл числовых значений

 

CPC/NCEP

 

 

месяц  

Рассчитывается как разность стандартизированных аномалий приземного давления ( SLP ) на станциях Таити - Дарвин. Аномалии рассчитываются относительно базового периода 1951-1980 гг. на основе данных реанализа.

 

1951 – наст.

Таблица данных

 

University of East Anglia 

Ropelewski, C.F. and Jones, P.D., 1987  

месяц  

Рассчитывается как разность стандартизированных аномалий приземного давления ( SLP ) на станциях Таити - Дарвин по методу, описанному в работе Ropelewski , C . F . and Jones , P . D ., 1987:

1866 - 2004

Файл данных (с описанием формата)

 

В настоящее время имеется непрерывный ряд среднемесячных индексов SOI , начиная с 1866 года. Наиболее употребительны значения индекса SOI , используемые в практике Центра климатических прогнозов США и публикуемые в Бюллетене по диагнозу климата [ Bell et al ., 1999].

Значения индекса SOI , вычисляемые в CPC NOAA , за период с 1986 по 2005 гг.

(http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/analysis_monitoring/bulletin/figt2.gif )

Для определения фазы ЭНЮК по индексу SOI наиболее часто применяется критерий, предложенный Ропелевски и Халпертом [ Ropelewski and Halpert , 1996]. Согласно этому критерию, в течение пяти и более месяцев 5-месячные скользящие средние значения индекса SOI по модулю должны превышать 0.5 (sigma) (отрицательные значения индекса  SOI соответствуют теплому эпизоду ЭНЮК, положительные – холодному).

 

 

Климатические индексы крупномасштабного взаимодействия по температуре поверхности океана

Индекс Эль Ниньо- Ла Нинья (ЭНЮК)

  

Важно отметить, что если название «Южное колебание» собственно относится к колебанию приземного давления в тропиках Тихого океана, то явление Эль Ниньо– это аномальное повышение температуры поверхности океана (или понижение в случае развития Ла Нинья) в экваториальной центральной и восточной части Тихого океана. Поэтому, индексы Эль Ниньо и Ла Нинья определяются по аномалиям температуры поверхности океана. До последнего времени наиболее распространенным являлся расчет индексов ТПО для трех экваториальных районов Тихого океана [ Bell G . D . et al .,1999 ]:

Nino1+2 (90° з.д.- 80° з.д., 10° ю.ш.- 0° ) , Nino 3 (90° з.д.-150° з.д., 5° ю.ш.- 5° с.ш.) , Nino 4 (160° в.д.-150° з.д., 5° ю.ш.- 5° с.ш.) .

Индекс ЭНЮК (Эль Ниньо и Ла Нинья), рассчитанный по среднемесячным аномалиям ТПО в экваториальных районах Тихого океана

Однако, в апреле 1996 к существующим районам был добавлен новый район Nino 3-4 (5° с.ш.-5° ю.ш.; 120° – 170° з.д.). Хотя по происхождению, термины Эль Ниньо и Ла Нинья относятся к аномалиям ТПО, в настоящее время в исследованиях ЭНЮК под названием Эль Ниньо и Ла Нинья понимают не просто аномалии температуры поверхности в экваториальном районе Тихого океана, но и соответствующие аномалии циркуляции атмосферы и осадков в данном регионе, то есть климатические аномалии в системе океан-атмосфера. Согласно соглашению стран Северной Америки, начиная с 2005 г., для идентификации явления ЭНЮК в качестве основного индикатора был принят Океанический индекс, который рассчитывается по данным ТПО в экваториальном районе Nino 3-4 . Значение индекса рекомендуется рассчитывать как среднее за три месяца отклонение температуры поверхности океана от нормы.

 

Положительные значения индекса означают развитие Эль Ниньо или теплой фазы ЭНЮК, отрицательные значения индекса соответствуют развитию холодной фазы ЭНЮК или Ла Нинья. Данные океанического индекса ЭНЮК (Эль Ниньо и Ла Нинья) доступны на сайте Климатического центра США для всего периода наблюдений с 1950 г. Более детальную информацию о методах идентификации, хронологии событий Эль Ниньо и Ла Нинья и особенностях развития ЭНЮК можно найти в работах Вязиловой Н.А. [1,2, 3, 4].

Организация

Автор(ы)

Временное разрешение

Методика расчета

Период представления

 WEB-
ссылка

 

CPC/NCEP NOAA 

 

 

неделя

 

Средние значения ТПО за неделю и аномалии относительно периода 1960-1990 до 1.08.2001, и относительно 1971-2000 после.

 

 

1990 – наст вр.

 

Файл данных

 

 

 

месяц

Средние значения ТПО за месяц и аномалии относительно периода 1960-1990 до 1.08.2001, и относительно 1971-2000 после.

 

 

1950 – наст . вр.

 

Файл данных

 

NCAR

 

Trenberth K.E.

J. Climate , 14, 1697-1701 

 месяц 

Нормализованные и сглаженные за 5 месяцев аномалии ТПО в районе Nino 3-4. Аномалии и стандартные отклонения вычисляются относительно периода 1950-1979.

 

1871- 2001

 

Файл данных

 

CPC/NCEP NOAA

 

месяц 

Океанический индекс ЭНЮК рассчитывается как скользящее среднее за три месяца отклонение температуры поверхности океана от нормы в экваториальной части Тихого океана (район Ниньо 3.4). В качестве нормы принимается среднее многолетнее значение температуры поверхности океана за месяц, вычисленного за период 1971-2000 гг.

Аномалии рассчитываются по данным архива данных ERSST.v2 SST

1950- наст. вр

 

Индекс Атлантического мульти-декадного колебания

 

Атлантическое мульти-декадное колебание ( AMO ) представляет долгопериодное изменение температуры поверхности в Северной части Атлантического океана, с холодными и теплыми фазами, длительность которых составляет 20-40 лет, а разница температур между экстремумами – 1 град. AMO оказывает влияние на температуру воздуха и интенсивность осадков на большей части Северного полушария, на территории, как Северной Америки, так и Европы. Это влияние проявляется в изменении частоты засух и интенсивных ураганов в Атлантике. В период теплой фазы AMO число тропических штормов, по интенсивности достигающих уровня ураганов, значительно больше по сравнению с холодной фазой. Частота более слабых штормов не столь зависима от АМО. Однако, число слабых штормов, с интенсивностью близкой к ураганной, значительно увеличивается.

 

Модели взаимодействия океана и атмосферы показывают, что цикл АМО включает изменение циркуляции (север-юг) и переворот водных масс и тепла в Атлантическом океане. Подобные изменения в циркуляции наблюдались в ледниковые периоды, однако, в случае АМО эти изменения более утонченные (менее уловимые). Теплое течение Гольфстрим вдоль восточного побережья США является частью атлантической циркуляции. Когда «переворотная» циркуляция ослабевает, температура в Северной Атлантике понижается.

Индекс АМО – аномалии ТПО в Северной Атлантике в градусах Цельсия, со скользящим осреднением в 10 лет.
[ http:// www. aoml. noaa. gov/ phod/ amo_ faq. php ]

Влияние AMO можно считать альтернативной причиной изменения температуры воздуха в противовес глобальному изменению температуры вследствие антропогенного влияния деятельности человека. Существующие инструментальные наблюдения позволяют исследовать цикл АМО только за последние 150 лет, что не достаточно для выяснения таких вопросов, как является ли АМО природным колебанием, или оно определяется глобальным потеплением, в основе которого лежат антропогенные факторы. Однако палеоклиматические исследования показывают, что колебания подобные АМО, могли иметь место и миллионы лет назад. Вероятней всего, что в основе развития АМО лежат природные факторы. В 20-ом веке климатические аномалии, связанные с АМО, сопровождаются и аномалиями, связанными с глобальным потеплением. Трудно выделить климатические аномалии, обусловленные только АМО, и только глобальным потеплением.

 

 Индекс Атлантического мульти-декадного колебания. Основные источники информации  

Организация

Автор(ы)

Временное разрешение

Методика расчета

Период представления

WEB-
ссылка

AOML/ NOAA 

 

Enfield , D.B., A.M. Mestas-Nunez, and P.J. Trimble, 2001 

месяц

Скользящее среднее за десять лет аномалий температуры поверхности Атлантического океана севернее экватора

1856 - 2000 

ИР: график, анализ

CDC/NOAA

 

 

месяц

 

Скользящее среднее за десять лет аномалий температуры поверхности Атлантического океана севернее экватора

 

 

1856 - наст. вр. 

Данные  Файл данных

  

Индекс Тихоокеанского декадного колебания  

  

Термин «Тихоокеанское Декадное колебание» или в английской транскрипции " Pacific Decadal Oscillation " ( PDO ), ввел Steven  Hare в 1996 г. исследуя взаимосвязь между продуктивностью лосося на побережье Аляски и климатом Северной части Тихого океана. Изменчивость PDO обычно представляется двумя индексами, рассчитанными на основе температуры поверхности океана (ТПО) и приземного давления. Индексы представляют средние аномалии ТПО и приземного давления за период с октября по март в регионе Тихого океана севернее 20?с.ш., рассчитанные по среднемесячным значениям аномалий. Среднемесячные значения индекса (рассчитанного по данным ТПО) за период исследования с 1900 г по настоящее время, в том числе за последний месяц, можно найти на сайте JISAO ( http ://jisao .washington .edu /pdo / ) (рис. 6).. На рис.7, представлены как средние значения индексов за период с октября по март, так и скользящие средние значения индексов, рассчитанные как средние за пять лет. Положительные (отрицательные) значения индексов соответствуют положительной (отрицательной) фазе PDO . По характеру изменчивости индексов видно, что каждая фаза PDO имеет тенденцию длиться 20-30 лет. Однако, внутри этих длительных периодов отмечены и короткие интервалы до 3 лет противоположной фазы PDO , например, 1959-1961 гг., и 1989-1991 гг. Исследования ( Trenberth 1990, Trenberth and Hurrel 1994, Zhang et al . 1997, and Mantua et al . 1997) показывают, что теплой фазе PDO соответствуют холодные аномалии ТПО в северной центральной части океана и теплые вдоль западного

Среднемесячные значения индекса Тихоокеанского декадного колебания, рассчитанного по данным ТПО за период исследования с 1900 г по настоящее время [http ://jisao .washington .edu /pdo / ]

 

Средние значения индексов Тихоокеанского декадного колебания (верхний рисунок – по ТПО, нижний рисунок – приземному давлению)-за период с октября по март, и скользящие средние значения индексов, рассчитанные как средние за пять лет [ Mantua , et al ., 1997].

 

побережья Северной Америки, а также отрицательные аномалии приземного давления в северной части океана. По характеру изменчивости индексов видно, что каждая фаза имеет тенденцию длиться 20-30 лет. Однако, внутри этих длительных периодов отмечены и короткие интервалы до 3 лет противоположной фазы PDO , например, 1959-1961 гг., и 1989-1991 гг.

 

Несколько независимых исследований показали развитие двух полных циклов PDO в 20-м столетии: «холодный период» PDO преобладал в 1890-1924 гг. и 1947-1976 гг., «теплый период» PDO отмечен в 1925-1946 гг. и с 1977 до середины 1990-х годов ( Mantua et al . 1997, Minobe 1997). Исследования показывают, что в 20-м столетии в изменчивости PDO преобладал масштаб 15-25 лет и 50-70 лет. Основные изменения морской экосистемы в северо-восточной части Тихого океана хорошо согласуются с изменением фазы PDO : теплая фаза отличается высокой морской биологической продуктивностью в прибрежных водах Аляски и значительным уменьшением продуктивности на всем западном побережье США, в холодную фазу PDO отмечается обратная картина (север-юг). Механизм возникновения и развития PDO в настоящее время не достаточно изучен. Однако, даже при отсутствии теоретического объяснения этого механизма, информация о развитии PDO чрезвычайно полезна в сезонных и годовых прогнозах для региона Северной части Тихого океана, Северной Америки и Северо-Восточной Азии.

 

Индексы циклонической и штормовой активности

Интегральный индекс циклонической активности в Арктике

  

Циклоническая активность является одним из ключевых параметров в исследованиях погоды и климата в полярных широтах Северного полушария. Ветер и осадки, связанные с интенсивными штормами, оказывают значительное влияние на погоду и климат в арктических широтах. Важнейшую проблему представляет эрозия арктического побережья, в значительной степени связанная с циклонами. Циклоны также представляют основной механизм переноса тепла и влаги в Арктику. В контексте исследования изменчивости климата наибольший интерес представляет изучение взаимосвязи циклонической активности в полярных широтах с изменчивостью межширотного градиента температуры и переноса тепла и влаги из умеренных широт в Арктику.

 

Интегральный Индекс циклонической активности в Арктике разработан в Интернациональном Арктическом исследовательском центре ( International Arctic Research Center -USA ) и представляет комбинированную информацию об интенсивности, продолжительности и траекториях циклонов в Арктическом регионе и приполярном районе северного полушария (включая район Охотского и Берингова морей, залива Аляски в Тихом океане и регион Северной Атлантики – от Гренландского и Исландского морей до Баренцева моря). Индекс рассчитывается на основе данных реанализа США ( NCAR / NCEP ) - синоптических 6-часовых данных давления на уровне моря ( SLP ) – как сумма отличий приземного давления в центре циклона от климатического среднемесячного значения давления в данной точке за месяц [ Zhang , X . Et al , 2004 ]. Значения индекса представлены за период 1948-2002 гг. с временным разрешением месяц, сезон для различных широтных зон (60° – 90°,60°-70°, 70°-90° с.ш.) на сайте центра ( http ://www .frontier .iarc .uaf .edu /~xdz /CAI / ).

 

Изучение межгодовой изменчивости индекса показывает наличие значительного тренда за период исследования (1948-2002 гг.). Это означает, что циклоническая активность в Арктике во вторую половину 20-го столетия значительно увеличилась. Экстремальное усиление аномалий индекса, и, следовательно, циклонической активности в Арктике, отмечено в период 1989-1991 гг. Этот факт совпадает с ослаблением среднего давления на уровне моря ( SLP ) в Арктике [ Walsh et al , 1996] и усилением индекса Арктического колебания [ Thompson and Wallace 1998] в эти годы. Низкочастотная изменчивость индекса в междекадном масштабе проявляется в виде наименьших значений индекса в 1960-е годы и максимальных значений индекса в 1990-е годы, что совпадает с изменчивостью индекса САК [ Dickson et al , 2000] и изменчивостью аномалий ТПО в Арктике [ Polyakov et al 2002].

 

Усиление циклонической активности в арктическом регионе происходит на фоне ослабления циклонической активности в умеренных широтах. В то же время отмечено, что значительно возросло количество циклонов, проникающих в Арктический регион из умеренных широт, в основном из Северной Атлантики и Евразии, возросла и их интенсивность. Этот факт позволяет сделать вывод о смещении траектории циклонов в Северной Атлантике (в умеренных широтах) в более высокие широты.

 

Годы с интенсивными аномалиями Интегрального Индекса циклонической активности
(стандартное отклонение аномалий индекса превышает +1, 0 и – 1,0)

 

Стандартное отклонение аномалий индекса превышает +1, 0

Стандартное отклонение аномалий индекса меньше-1, 0

Зимние месяцы

1967 /68, 1975/76, 1989/90, 1990/91, 1991/92, 1992/93, 1994/95

1951/52, 1952/53, 1958/59, 1960/61, 1965/66, 1966/67, 1968/69, 1969/70

Летние месяцы

1967, 1975, 1989, 1990, 1991, 1992, 1994

1951, 1952, 1958, 1960, 1965, 1966, 1968, 1969

 

 



Тропические циклоны, их количество и траектории

  

Сведения о тропических циклонах, их статистических характеристиках (положения, интенсивности) за прошедший период наблюдений, а также исследования взаимосвязи тропических циклонов в различных регионах земного шара с климатическими аномалиями в системе океан-атмосфера имеют важнейшее значение для разработки численных моделей прогноза развития ураганов и предотвращения, или хотя бы ослабления экономического ущерба от их возникновения. Новейшие исследования дают безжалостный прогноз: в будущем следует ожидать роста числа ураганов столь же разрушительных, как например «Катрина». Прогноз основан на статистике ураганов силой в 4-5 баллов, число которых за последние 35 лет непрерывно увеличивается. По сообщению журнала Science, исследование, проведенное группой ученых под руководством Питера Вебстера [Webster, 2005] из Технического университета штата Джорджия в Атланте, США, выявило парадоксальную картину: несмотря на то, что, начиная с 1955 г., общее количество тропических ураганов уменьшается, их мощность систематически увеличивается. Согласно оценкам Вебстера, в период с 1975 по 1989 гг. по всей Земле отмечен 171 ураган максимальной мощности, в то время как в период с 1990 по 2004 гг. их количество увеличилось до 269.

 

Сведения о тропических циклонах по центрам данных, географическим регионам, периодам наблюдений

Организация

Географический
регион

Временное
разрешение

Методика
анализа

Период
представления

WEB-ссылка

Colorado State/Tropical Prediction Center 

Атлантический океан

Год,

десятилетие 

Для каждого календарного года представлена карта траекторий тропических штормов, а также характеристика скорости ветра и давления в центре циклона, индивидуальных особенностей каждого циклона.

1851 – наст

График

AOML NOAA

 

Атлантический океан 

 

Статистика штормов обеспечивается в рамках проекта - Atlantic Hurrican Re-analysis Project data set (HURDAT)

1886 – наст. 

html - страница

 JISAO

Тихий океан

Индийский океан 

Месяц

Статистика штормов по регионам

(количество, год, месяц, длительность в днях, координаты, интенсивность):

Тихий океан

Северо-восточная часть 

 

 

 

 

 

1949 - 2000

График

Тихий океан

Северо-западная часть 

1945-1994 

Австралийский регион – Юго-западная часть Тихого океана 

1958 -1994 

Индийский океан, Северная часть 

1877 - 1994

Индийский океан, Южная часть  

1877-1994

 

 

Специализированные океанографические индексы

Индекс ледовых условий

  

Морской лед регулирует обмен между теплом, влагой и соленостью в полярных районах земного шара. Концентрация морского льда в полярных районах, его пространственное распространение являются важнейшими индикаторами климатических изменений на земном шаре. Размер ледового поля составляет 14-16 миллионов квадратных км в Арктике и 17-20 миллионов квадратных км в Антарктическом Южном океане с максимум в Северном полушарии в феврале и минимумом в сентябре. Сезонное уменьшение ледового поля в Антарктике значительно сильнее по сравнению с Арктикой. Если в Антарктике к концу летнего сезона остается 3-4 миллиона квадратных км морского льда, то в северных полярных широтах – 7-9 миллионов квадратных км. Индекс ледовых условий п редставляет о ценку ледовых условий в арктическом и антарктическом регионах за последний месяц, а именно, среднемесячные аномалии концентрации и распространения льда, вычисленные относительно базового периода 1979-2000 гг. на основе спутниковых данных микроволнового зондирования. Значения индекса представляет американский национальный центр NSIDC , на сайте которого представлены карты и файл со значениями индекса за период с 1978 г. по настоящее время [ http://nsidc.org/data/seaice_index/archives/index.html].

 

Анализ состояния ледового покрытия в полярных районах в настоящее время проводится на основе спутниковых данных микроволнового зондирования, которые показывают, что в последние годы наблюдается драматическое уменьшение величины ледовых полей. В сентябре 2002 г. отмечен рекордный минимум в Арктике, который составил 4 % относительно 1978 г., и 14 % относительно средней нормы, рассчитанной за период 1979-2000 гг. [ Serreze et al . 2003]. Более того, если в предшествующие годы обычно вслед за годом значительного уменьшения ледового поля в последующие годы наблюдалось его увеличение до нормальных значений, то после 2002 года , (в сентябре 2003 и сентябре 2004 гг.) были отмечены еще более низкие значения, которые обусловили уменьшение ледового поля для сентября месяца в целом за декаду на 7,7% [ Stroeve et al ., 2005] по сравнению с периодом 1979-2004 гг. 2005 год отмечен новым рекордным минимумом в Арктике.

Среднемесячные нормализованные аномалии распространения морского льда в Северном полушарии, полученные на основе данных микроволнового зондирования атмосферы ( SMMR / SSM / I ) относительно базового периода 1979-2000 гг.. Источник : сайт Национального центра исследований снега и льда США-( National Snow and Ice Data Center , University of Colorado , Boulder ) [http :// nsidc . org / seaice / environment / trends . html ]

  

Индекс течения Гольфстрим

  

Известно, что теплое течение Гольфстрим является важнейшей составляющей циркуляции в Северной Атлантике и оказывает важнейшее влияние на климат Западной и Северной Европы. Любые изменения в положении и интенсивности этого течения могут иметь серьезные последствия для Европы. Изменения океанической циркуляции неразрывно связаны с изменениями в поле температуры и солености в океане. Исследования ученых разных стран показывают, что с середины 1990-х годов в западных районах Северной Атлантики (Северном и Норвежском море) отмечается рекордное повышение, как температуры, так и солености воды. В то же время усиливается приток холодных и пресных вод в регионе Гренландии и Исландии. Опреснение Северной Атлантики в этих районах океана происходит вследствие усиления осадков, а также таяния снега и льда в условиях потепления климата. Изменения в характере и интенсивности распространения холодных и более пресных водных масс приводят к тому, что теплые и соленые водные массы оттесняются и попадают в Норвежское море южнее Исландии и западнее Фарерских островов. Мониторинг положения течения Гольфстрим имеет важное значение не только для изучения и прогноза климатических изменений в океане и атмосфере Северной Атлантики, но и для экономики различных стран, и, прежде всего, для рыболовной отрасли.

 

Индекс, представленный на сайте Плимутской морской лаборатории Великобритании показывает аномалии в положении северной границы течения Гольфстрим у побережья Северной Америки. Аномалия широты северной границы течения определяется на основе данных ТПО в шести долготных точках (79°, 75°, 72°, 70°, 67°, 65° з.д.) с помощью специальной методики анализа. На сайте лаборатории (http://web.pml.ac.uk/gulfstream/data.htm) представлены таблица (http://web.pml.ac.uk/gulfstream/Web2005.pdf) и график (http://web.pml.ac.uk/gulfstream/GSNWc_means2005.pdf) среднемесячных и среднегодовых аномалий положения северной границы течения в регионе исследования за период наблюдений с 1966 по 2005 гг.

 

 

Индексы аномалий составляющих гидрологического цикла в атмосфере

Дата схода снежного покрова

 

Снежный покров оказывает значительное влияние на величину сезонного и годового бюджета влаги и является важнейшим параметром в численных моделях прогнозов погоды. Усовершенствование методов гидрологических прогнозов и прогнозов погоды невозможно без оценки величины снежного покрова, даты его установления и схода в различных регионах Земного шара. Дата схода снежного покрова является важнейшим индикатором климатических изменений. Дата схода снежного покрова представляет порядковый день в календарном году, когда последний раз в этом году в данной местности наблюдался снежный покров. Индикатор (дата схода) определяется на основе данных спутниковых микроволновых наблюдений. На сайте Национального центра исследований снега и льда США ( NSIDC  USA ) [http://nsidc.org/noaa/search/indicators/snowcover_sod.html] представлены карты средних дат схода снежного покрова в полярном регионе северного полушария (севернее полярного круга), определенных за период с 1979 по 2000 гг. Представлены графики временных серий средних дат схода снега для регионов, масштаба не менее 250 кв км, (Сибири, Канады и Аляски), определенных за период с 1979 по 2000 гг., а также аномалии дат схода снежного покрова в этих регионах за период с 1979 по 2005 гг. (Рис. 9 )

Средние даты схода снега для Сибири, Канады и Аляски за период с 1979 по 2000 гг., а также аномалии дат схода снежного покрова в этих регионах за период с 1979 по 2005 гг. [http://nsidc.org/noaa/search/indicators/snowcover_sod.html]

 


Вернуться назад