Исследование влияния полюсного прилива на Эль-Ниньо по данным спутниковой альтиметрии

На основе исследования ежемесячных спутниковых данных альтиметрии для всей поверхности Земли за период 1993-2012 гг. предоставленных проектом AVISO, и данных по приповерхностной температуре и атмосферному давлению из других источников, показано, что для известного климатического явления Эль-Ниньо – Южное колебание (ЭНЮК), помимо годового хода притока тепла от Солнца, важны еще три внешних периодичности: лунно-солнечная нутация оси вращения Земли (период 18.6 года), солнечная активность (период 11 лет) и чандлеровское колебание земных полюсов (период примерно 14 месяцев). Выдвинута гипотеза, что ЭНЮК может быть понято как проявление странного нехаотического аттрактора (СНА), который является типичным в нелинейных динамических системах, находящихся под воздействием нескольких периодических внешних сил с несоизмеримыми периодами.
Данные AVISO о глобальных изменениях уровня океана были обработаны с помощью отображения на период полюсного прилива (14 месяцев). Эта операция была проведена для рядов каждого узла сетки (размером 720х1440) данных наблюдений за альтиметрией океана. Полученная динамика уровня океана на периоде 14 месяцев во многих деталях соответствует аномалиям колебания Эль-Ниньо – Ла-Нинья, что свидетельствует о взаимосвязи ЭНЮК и вызванного чандлеровским колебанием полюсного прилива. Известно, что полюсный прилив распространяется с запада на восток с наибольшими амплитудами вдоль широт 45-50 градусов. В Тихом океане дойдя до побережий Северной и Южной Америк он движется вдоль них к экватору оказывая влияние на прибрежный апвеллинг. Далее сигнал полюсного прилива продолжает своё движение вдоль экватора уже с востока на запад воздействуя на экваториальный апвеллинг. Изменение интенсивности прибрежного и экваториального апвеллингов сказывается на развитии событий Эль-Ниньо и Ла-Нинья. На полученных нами полях динамики полюсного прилива в тропиках видно, что сигнал полюсного прилива распространяется вдоль экватора до западной части Тихого океана, где поочередно отрывается и уходит в виде волн на север и на юг. Поскольку этот процесс происходит уже на протяжении длительного времени, то ритмичность ЭНЮК настроилась в соответствии с периодами воздействия внешних сил.
Опираясь на методологию математической теории нелинейных динамических систем с квазипериодическим внешним форсированием, детально исследованы энергетические спектры процессов ЭНЮК. При этом найдено, что все основные пики, точнее – полосы повышенной спектральной плотности, могут быть отнесены к суб-гармоникам чандлеровского колебания полюсов Земли и к супергармоникам лунно-солнечной нутации и 11-летнего цикла солнечной активности. Подтверждена статистическая значимость этих полос, уже предполагавшаяся многими исследователями. На основе специальных рассмотрений структуры энергетических спектров ЭНЮК получено свидетельство дискретности энергетических спектров ЭНЮК, т.е. их нехаотичности, чего ранее никто не предполагал. Из дискретности энергетических спектров ЭНЮК следует принципиальная возможность долгосрочных (на годы вперед) предсказаний ЭНЮК.