Крупномасштабные возмущения уровня вод Балтийского моря по данным спутниковых альтиметрических измерений

В последнее десятилетие отмечается глобальный рост средних значений приземной температуры воздуха и температуры поверхности океана (ТПО) что в свою очередь обусловливает стабильную тенденцию подъема уровня Мирового океана, как вследствие стерического эффекта, так и таяния ледников. В настоящее время скорость повышения уровня Мирового океана приближенно оценивается до 2-3 мм/год. Однако рост уровня в связи с потеплением климата проявляется далеко не во всех частях Мирового океана. В трендах, рассчитанных для отдельных районов океана вследствие региональных особенностей, глобальные тенденции не прослеживаются, а тренды уровенной поверхности имеют разные знаки.
Автор, разделяя, концепцию о циклическом характере долгопериодной изменчивости климатических процессов на примере изменчивости уровня Балтийского моря показал, что особое значение для формирования уровня имеют крупномасштабные волновые процессы.
Целью работы является исследование особенностей крупномасштабных возмущений уровня в Балтийском море за последние двадцать лет (1993-2013 гг.) по данным спутниковых альтиметрических измерений.
Анализ линейных трендов уровня Балтийского моря показал, что в целом наблюдался монотонный подъём со скоростью 6-7 мм/год, что значительно выше средней скорости роста уровня Мирового океана.
Основные результаты статистического анализа среднемесячных временных рядов уровня Балтийского моря сводятся к следующему:
1. Выделены основные диапазоны изменчивости уровня Балтийского моря и оценён количественный вклад выделенных периодических составляющих в общую дисперсию;
2. Рассчитаны и картированы амплитуды основных составляющих колебаний уровня Балтийского моря. Показано, что наибольший вклад в суммарную дисперсию вносит сезонная составляющая – 40–60%;
3. В пространственном распределении колебаний внутри Балтийского моря наблюдается возрастание амплитуд от Датских проливов к вершинам Финского и Ботнического заливов.
4. Показано, что определяющая роль в формировании крупномасштабных возмущений уровня в Балтийском море помимо полугодовых, годовых и 2-3 годовых волн принадлежит колебаниям 6 годовым периодом. Обнаружено, что максимальные амплитуды межгодовых возмущений уровня достигаются в Финском, Ботническом и Рижском заливах;
5. Максимальные значения дисперсии крупномасштабных колебаний уровня наблюдаются в местах пучности основной моды моря – в Финском заливе и в юго-западной части моря.
6. Взаимный спектральный анализ временных рядов уровня с тестовыми гармониками с нулевой начальной фазой показал, что на несущих частотах колебания осуществляется почти синфазно на всей акватории Балтийского моря.
7. Пространственное распределение оценок амплитуды и когерентности на акватории моря свидетельствует о наличии 2-3 годовых стоячих волн, пучности которых находятся в районе максимальных амплитуд, а узлы - в зоне минимальных амплитуд и минимальных когерентностей.
8. На основе вейвлет-анализа показано, что в межгодовой изменчивости энергоснабжения колебаний уровня значительная роль принадлежит нелинейным потокам энергии, как от крупномасштабных возмущений к мелкомасштабным («положительная вязкость»), так и в обратном
направлении («отрицательная вязкость»). Таким образом, крупномасштабные аномалии уровня Балтийского моря формируются не только за счет внешних источников, но и за счет перераспределения внутренней энергии по различным пространственно-временным масштабам.
9. Выделенные колебания уровня в пределах Балтийского моря существенно модулированы по амплитуде. Фазовая модуляция ритмики наблюдается в отдельные годы на полугодовых и 2-3 годовых периодах.