Ветровые циклы и климатические тренды Черного моря

Как известно, гидрология и течения Черного моря в широком диапазоне пространственно-временных масштабов
формируются в значительной степени в результате атмосферных воздействий, в числе которых атмосферное давление,
ветровое напряжение, тепло- и влагообмен. Однако, в силу большой сложности системы атмосфера-море, общей
концепции взаимосвязей полей на разных масштабах до сих пор не существует. Предметом работы является выяснение
режимов ветра в регионе и оценка "отклика" морской гидрофизической системы на ветровые воздействия. Анализ
основан на данных стандартных метеорологических измерений в период 1998-2011 гг. на 134 прибрежных
метеорологических станциях (из списка сети ВМО) вокруг всего побережья Черного моря, включая более
продолжительные (1938-2011 гг.) измерения на метеорологической станции Геленджика. Использовались базы данных
NCEP-NCAR, QuickSCAT и PathFinder v5, а также данные измерений при помощи различных зондов на гидрофизическом
Полигоне ИО РАН на Черном море.
По данным прибрежных метеостанций исследовался процесс формирования климатической изменчивости системы
атмосфера-море из многообразия синоптических состояний. Были обнаружены характерные для северо-восточной части
региона ветровые циклы - смены северо-восточного ветра на юго-восточный и обратно. Такие циклы имеют различную
продолжительность и могут быть внутрисезонными, сезонными (годовыми) и климатическими (многолетними). Подобие
временной структуры циклических изменений ветра разной продолжительности рассматривается как фрактальность
(самоподобие) изменчивости ветра. Фрактальность связана с повторяемостью типовых региональных синоптических
процессов. К вопросу о происхождении климатических колебаний и связей с "центрами атмосферных действий"
показано, что зональная компонента долговременного ветра статистически связана с индексом атмосферной циркуляции
NAO(North Atlantic Oscillation), а меридиональная – с индексом EAWR(East Atlantic–West Russia pattern).
Межгодовые температуры воздуха и воды изменяются в соответствии с изменениями направления меридионального
переноса воздуха. Несколько многолетних ветровых циклов в период 1968-2011 гг. составили климатическую "волну".
Обсуждается соотношение региональных ветров с центрами атмосферных действий и циркуляционными механизмами в
Северном полушарии согласно классификации Б.Л.Дзердзеевского.
Получены оценки трендов в изменениях температур воды и воздуха. За последние 40 лет, фоновое потепление
составляет 0.072°C/год по температуре воды и 0.051°C/год по температуре воздуха. Подобные расчёты для 70-
летнего ряда дают 0.009°C/год и 0.011°C/год, соответственно. Обнаружена смена режимов низкочастотных колебаний
гидрометеорологических параметров, выражающаяся в изменениях амплитуд и частот долговременных цикличностей.
Так, 43-летний цикл по температурам (1947-1990 гг.) сменился полуциклом (незавершённым) 1990-2005 гг. с более
коротким периодом, причём амплитуды вариаций температур с 1990 г. явно возросли. Смена режимов низкочастотных
колебаний наблюдается во временном ходе и других параметров. Продолжительность циклов низкочастотных колебаний
уровня моря в период с 1995 г. по 2010 г. возросла до ~7 лет по сравнению с 3 годами в течение 1980-1995 гг., а
амплитуда увеличилась с 5 до 10 см. В долговременных изменениях атмосферного давления и осадков видна обратная
закономерность: амплитуды и периоды цикличностей во второй половине наблюдений достоверно уменьшились.
Преобладающие ветры Черного моря порождают ряд гидрофизических явлений, такие как ОЧТ, вихреобразование,
апвеллинги, ХПС и др. По данным метеостанций вокруг Черного моря, климатический ветер имеет циклоническую
завихренность, причем центр вращения расположен примерно над Турцией. Такая пространственная структура ветра
должна вызывать низкочастотную(многолетнюю) циклоническую циркуляцию Черного моря. Показано также, что
апвеллинги в северо-восточной части ЧМ возникают в соответствии с внутрисезонными ветровыми циклами примерно
через 20-25 дней, а процесс образования ХПС при более сильных нордостах усиливается.