Мультидекадная осцилляция теплосодержания верхнего деятельного слоя Мирового океана

Изменчивость современного климата является одной из значительных, пока ещё не решённых фундаментальных проблем в науках о Земле. Не удивительно, что прогнозы специалистов в оценках тенденций происходящих климатических изменений диаметрально расходятся: от глобального потепления до глобального похолодания. Это свидетельствует о необходимости углублённого изучения причин и механизмов наблюдаемых изменений. В нашей работе обсуждается структура мультидекадной планетарной осцилляции в Мировом океане, являющегося одним из ключевых звеньев климатической системы, динамика теплосодержания верхнего деятельного слоя (ВДС) которого ответственна за наблюдаемую ритмику [1-3] современного климата.
Отдельные ритмы, продолжительность которых около 60 лет, состоят из двух по 25-35 лет качественно различающихся фаз: относительно влажной одной и сравнительно континентальной - другой. Смены фаз климата происходят как бы внезапно и стремительно и воспринимаются как климатические сдвиги [4]. Текущая фаза климата, переход к которой произошёл на рубеже 21-ого столетия, обладает признаками континентальной. Она характеризуется сокращением влажности планетарной атмосферы [5], повсеместным увеличением пожароопасности и распространением природных лесных пожаров [6, 7]. Процесс подготовки смены фаз климата занимает 25-35 лет, что позволяет контролировать его, а также изучить и понять наблюдаемую их внезапность и необратимость.
Исследование выполнено на основе результатов воспроизведения циркуляции Мирового океана и её климатической изменчивости по модели ИВМ РАН (INMOM) [8] с высоким пространственным (по широте - 0,5 градуса, по долготе - 1 градус) и временным (1 час) разрешением.
Для анализа мультидекадной изменчивости теплосодержания ВДС Мирового океана были рассчитаны поля и построены карты среднемесячных амплитуд возмущений температуры воды между фазами климата 1948-1974 гг. и 1975-1999гг на горизонтах: 0, 50, 100, 150, 200, 250, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200 метров.
Мультидекадная осцилляция Мирового океана рассмотрена путём анализа изменчивости термической структуры ВДС в период с 1948 по 2007 гг. Возмущения температуры воды в ВДС океана от фазы климата 1948-1974 к фазе 1975-1999 характеризуются как положительными, так и отрицательными аномалиями температуры. Обращает на себя внимание определённое различие структур неоднородностей в Атлантическом, Тихом и Индийском океанах, что, вероятно, связано не только с особенностями самих океанов (например, их стратификация) и с неравномерностью распределения континентов, но также и с характером процессов взаимодействия верхнего деятельного слоя океана с пограничным слоем атмосферы.
Структура мультидекадной осцилляции теплосодержания океана представляет собой совокупность наблюдаемых крупномасштабных положительных и отрицательных аномалий основных элементов общей циркуляции Мирового океана. К ним относятся системы течений (Гольфстрим, Куросио, Антарктическое Циркумполярное и др.), зоны дивергенций (субполярной, северной и южной тропических, антарктической) и конвергенций (северных субтропической и тропической, южных субтропической и тропической) каждого из океанов, апвеллинги на западных границах континентов и пр.
Численное моделирование позволило установить, что в Южном океане заметное выхолаживание вод между указанными фазами климата произошло в слое 150-800 метров в зоне между антарктической конвергенцией и антарктической дивергенцией. В Тихом океане значительное выхолаживание вод наблюдалось между северной и южной субтропическими конвергенциями в слое 100-400 метров. Положительные аномалии температуры воды в Мировом океане обозначились у западных границ континентов, что, вероятно, связано с динамикой апвеллингов в указанные фазы климата. Названные аномалии, очевидно, являются крупномасштабными элементами мультидекадной осцилляции теплосодержания океана (МОСТОК).
Работа выполнена в рамках государственного задания, тема №0149-2019-0002 "Крупномасштабные, волновые и вихревые океанские процессы и роль океана в формировании климата: междекадная эволюция циркуляции, гидрофизических полей океана и потоков на границе океан-атмосфера в условиях меняющегося климата".