ВЗК как локомотив современных изменений глобального климата

Внутритропическая зона конвергенции (ВЗК) является важнейшей составной частью прямой циркуляционной ячейки Хэдли (30° с.ш. — 30° ю.ш.), которая в низких широтах полностью определяет закономерности и изменчивость процессов взаимодействия океана и атмосферы. В последнее время происходит сужение ВЗК, существенное усиление количества выпадающих осадков, интенсификация многих гидрометеорологических процессов, причины которой недостаточно известны (Малинин, Вайновский, 2021а; Bellomo, Clement, 2015; Byrne et al.,, 2018; Wodzicki, Rapp, 2016). Важнейшим элементом ВЗК является ЭНЮК (Эль-Ниньо−Южное Колебание) которое оказывает воздействие на погоду и климат практически в глобальном масштабе. Кроме того, Атлантический Ниньо влияет на изменения климата в региональном масштабе.
В ВЗК отмечается максимальный парниковый эффект (ПЭ), определяющий короткопериодные колебания климата, доминирующим фактором формирования которого служит атмосферный водяной пар. Если принять широтные границы ВЗК в пределах 20о с.ш.−20о ю.ш., то вклад компонент влагообмена (испарения Е, осадков Р, влагосодержания атмосферы ВА) в среднюю «глобальную» оценку над Мировым океаном (МО) составляет примерно 50 %, причем их корреляция с глобальными значениями Е, Р и ВА превышает 0,95. Это означает, что процессы влагообмена в системе океан-атмосфера в пределах ВЗК в значительной степени определяют современные изменения глобального климата. Поэтому цель данного доклада состоит в демонстрации закономерностей межгодовой изменчивости компонент влагообмена на основе данных архива Reanalysis-2 для условий современного глобального потепления. Для решения данной задачи выполнен расчет компонент вертикального влагообмена, температуры воздуха и температуры поверхности океана и их трендов за период 1979—2019 гг. для 10-градусных широтных зон отдельных океанов в области ВЗК (20о с.ш. — 20о ю.ш.).
В результате выполненных расчетов и их анализа показано:
* климатические изменения компонент влагообмена, обусловленные оценками трендов, а также их межгодовая изменчивость не связаны с аналогичной изменчивостью ТВ и ТПО;
* максимальный тренд в ВА отмечается вблизи экватора, в то время как тренд в ТВ здесь минимальный. Влагосодержание атмосферы является доминирующим фактором формирования максимальных значений ПЭ, для которого характерно наличие положительного тренда при ясном небе и его отсутствие при полной облачности;
* вследствие резкой интенсификации ВЗК, самые мощные тренды свойственны осадкам в северной экваториальной зоне (0—10о с.ш.). При этом экстремальный положительный тренд в данной зоне отмечается в Атлантическом океане (АО). В зоне 0―10о ю.ш. проявляется тенденция к их уменьшению;
* корреляция испарения и осадков отдельных океанов друг с другом в зонах 0―10о с.ш. и 0―10о ю.ш. оказывается незначимой, т. е. практически долговременная изменчивость характеристик влагообмена в ВЗК в каждом из океанов обусловлена преимущественно региональными гидрометеорологическими процессами;
* при ослаблении пассатной циркуляции в атмосфере Тихого океана (ТО), т.е при уменьшении индекса южного колебания, и росте ТПО в районах N1+2 и N3+4 происходит увеличение количества осадков в зоне 0—10о ю.ш. Межгодовая изменчивость осадков в зоне 0—10о с.ш. в большей степени зависит от общего характера взаимодействия процессов в системе океан-атмосфера, т.е. индекса MEI. По сути, температурные индексы ЭНЮК в значительной степени контролирует межгодовую изменчивость осадков в зонах 0―10о с.ш. и 0―10о ю.ш.;
* В Атлантическом океане рост (уменьшение) осадков в зоне 0―10о с.ш. зависит от повышения (понижения) ТПО и ТВ и усиления (ослабления) меридионального режима атмосферной циркуляции. Рост осадков в зоне 0―10о ю.ш. определяется уменьшением индексов AMM, TNAI, API и повышением индекса ТSАI;
* В результате расчетов пошаговых моделей множественной регрессии выявлены 6 из 12 широтных зон океанов, который дают доминирующий вклад в дисперсию годовых значений «глобальных» компонент ВА, Е и Р. При этом зона 10—20о ю.ш. Тихого океана описывает 73 % дисперсии испарения, а зона 10—20о ю.ш. Индийского океана — 55 % дисперсии ВА;
* существует противоположный эффект влияния площади осреднения на величину корреляции ВА с ТВ и ВА с Е—Р. Так, корреляция между годовыми значениями ВА и ТВ в отдельных широтных зонах океанов меняется в широких пределах, причем в зоне 0—10о ю.ш. в Атлантическом и Индийском океанах она даже оказывается незначимой. В каждом из океанов связь ВА с разностью Е—Р является выше, причем в Индийском океане она доминирует, т. е. влияние ТВ на ВА отсутствует. Однако для широтных зон МО корреляция ВА с ТВ повышается, а с Е—Р, наоборот, понижается. Для всего МО корреляция между ВА и Е—Р оказывается слабой, что вводит в заблуждение многих исследователей, которые принимают главенствующее влияние ТВ на ВА через положительную обратную связь и игнорируют роль эффективного испарения;
* поскольку экспертами МГЭИК постулируется положительная обратная связь между ТВ и ВА как единственный механизм изменений ВА (AR4 Climate…, 2007), то в этом случае связь между ТВ и ВА должна быть почти функциональной, т. е. близкой к 1. Из наших расчетов следует, что связь между ВА и ТВ изменяется в широких пределах и даже может быть незначимой. Для МО в целом связь между ними автоматически завышается, а между ВА и Е―Р автоматически занижается. Поэтому пренебрегать влиянием вертикального влагообмена океана с атмосферой на «увеличение концентрации водяного пара» ни в коем случае нельзя, тем более, что тренд в испарении и осадках значительно больше чем в ТВ не только в ВЗК, но и для МО в целом (Малинин, Вайновский, 2021б; Малинин и др. 2018).