Введение к работе
Актуальность tqwh. Проблема изменения климата привлекает в настоящее время внимание не только исследователей, но и самые широкие слои общества. На возникающие при этом вопросы о возможных масштабах и социально-экономических последствиях климатических изменений нельзя получить ответы без детального теоретического и эмпирического исследования изменений во всех звеньях глобальной климатической системы на протяжении по крайней мере последних ста лет.
Актуальная задача прогноза предстоящих изменений климата э настоящее время не может быть решена только путем численных экспериментов с моделями глобальной климатической системы. Основная трудность заключается, во-первых, в расхождении оценок, полученных по разным моделям и, во-вторых, в отсутствии достаточно полной эмпирической информации об изменчивости основных параметров климатической системы. Анализ материалов долговременных наблюдений за состоянием атмосферы и океана позволяет получить новые сведения об их климатической изменчивости, и тем самым, появляется возможность не только проверки реалистичности современных моделей, но и для их дальнейшего совершенствования.
Благодаря усилиям, предпринятым как в нашей стране, так и за рубежом по сбору, обработке и анализу данных о приземной температуре воздуха и температуре поверхности океана были получены столетние ряды глобально осредненной температуры, послужившие основой для анализа современных изменений в пограничном слое между атмосферой и океаном (М.Шэудыко, К.Я.Винников, Г.З.Груза, З.Джонс, Дж.Хансен, К.$олланд и др.). Обнаруженное по этим данным повышение в текущем столетии средней глобальной температуры как воздуха, так и поверхности океана (тая называемое "глобальное потепление") вызвало интерес не только к причинам этих изменений климата, но и к проблеме реакции на этот климатический сигнал основных звеньев системы.
Интегральной характеристикой, отражающей изменение термического режима планеты и глобального водообмена, является средний уровень Мирового океана. В последнее время были предприняты попытки объяснить наблюдаемый в XX столетии рост урозня Мирового океана как явление, обусловленное процессом глобального потепле-
ния (Р.К.Клиге, Р.Эткинс, Е.ЭпстеЙн, В.Горнитц и др.). Согласно модельным оценкам, одной га причин этого повышения уровня океана является эффект термического расширения его вод. Однако, практически отсутствуют сведения как о самой возможности существенных изменений температуры воды в толще океана, так и об их характерной валичине для временньк масштабов от десятка до сотни лет. Данные, представленные в работах В.Брокера, Да.Свифта, Д.Реммича, К.Вунла, С.Жевитуса и др., указывают на возможность значительных изменений за последние двадцать-тридцать лет температуры и солености глубоких слоев Северной Атлантики.
Анализ эмпирических данных о долгопериодных изменениях термической структуры глубоких слоев океана таким образом приобретает особую актуальность для дальнейшего углубления знаний о фор ыпровагаш и изменчивости глобального климата.
Пвлъ работы состояла в изучении реакции глубокого океана на современные глобальные климатические изменения на основе анализа всех имевшиеся в СССР глубоководных батометр.ичееккх наблюдений за тешературой воды и оценке вклада теплового расширения вод океана в общее изменение среднего уровня Мирового океана в текущем столетии..
В связи с этим потребовалось решить следующие конкретные задачи:
осуществить всесторонний анализ современного состояния информационной базы глубоководных океанологических наблюдений,-возможности ее использования для обнару&ения климатических изменений;
разработать адекзатную методику пространственно-временного осреднения данных и построить временные ряди средней температуры воды на различных глубинах океана;
«- исследовать статистическую структуру временных рядов температуры воды, оценить трендовые компоненты изменения температуры воды на разных глубинах при различных масштабах пространственного осреднения;
- исследовать в рамках простейшей одномерной климатической
иодели океана отклик глубоких слоев океана на изменение в теку
щем столетии средней температуры поверхности океана;
= оценить вклад эффекта термического расширения воды в наблюдаемое повышение среднего уровня Мирового океана.
Методическая.основа. В основе исследования лэаат современные методы математической статистики (в частности, робастнкз процедуры оценивания параметров статистического распределения) и вычислительной математики. Для выявления климатически значимых тенденций изменения термической структуры океана применен успез-но используемый в климатология метод пространственного осреднения данных.
Научная новизна. Впервые получены данные о долговременных изменениях вертикальной термической структуры северных частей Атлантического и Тихого океанов, сопровождающих современные изменения глобального климата. Для анализа изменений температуры воды глубокого океана впервые использовано пространственное осреднение данных по плоцадям, соизмеримым с размерами отдельных океанов северного полушария. Впервые по эмпирическим данным обнаружено существенное различие в современных изменениях вертикальной термической структуры Атлантического и Тихого океанов (в северном полушарии), что согласуется с имеющимися представлениями о физико-динамических различиях формирования глубинных под этих океанов.
Практическая пенность. В работе получены дополнительные доказательства уникальной роли в целом северной части Атлантического океана, глубокие слои которого оказались весьма чувствительными к процессам, происходивши в глобальной климатической системе на протяжении последнего столетия.
Полученныев работе данные об изменениях температура.воды двух океанов северного полупария на глубинах более ZOO м за двадцатипятилетний интервал временя могут быть использованы для верификации и совершенствования'моделей теории климата. Сформированный массив временных рядов температуры соды глубоких слоев океана монет служить основой" для проведения различных исследований временной динамики океанических процессов. Например, для асохзсохзшм Езааизизяай 'тэргЗчгсгого рзгг±а глубокого' океана с крупнотсштабшта йсоиалайл тс^поратурз.согзрхлзста океана, что-юге? пкзтв больпоэ'ггзгезппо для согзргаиствоваппя пспользусїзсс coarse сгсз долговрсг^ппого прогпосз погоды.
Разработанная в работе процэдурз контроля глбгздепкЗ за . температурой воды, оепоспдзд па подучзнкд робастных оцз-пок статкстіггеского раепрэделаЕЗя тсгзоратура годн.ыогет быть
использована в качестве дополнения к принятой в Центре океанографических данных ВНИИГМИ-МЦД методике контроля данных глубоководных океанологических наблюдений.
Результаты работы использовались при выполнении исследований по темам плана НИР и ОКР Госкомгидромета и заданий ГКНТ, что отракено в соответствующих отчетах (№ ГР 01.64.0046882, 01.86.0039503, 01.8.900654444). Основные результаты диссертации включены в отчет Рабочей группы I Межправительственного Совета по проблеме изменения климата (IPCC, 1ЭЭ0).
Апробация работы и публикации. Результаты работы докладыва
лись на конференциях молодых ученых и специалистов ГГИ (Ленин
град, 1985, 1987); на Всесоюзной конференции "Гидрология 2000
года" (Москва, 1986); на Всесоюзной школе-семинаре "Актуальные
проблемы океанологии" (Репино, 1987); на объединенном семинаре
ЦОД и Отдела климатологии ВНИИШИ-МЦД (Обнинск, 1987); на Ш
школе Шк АН СССР "Теория климата Земли и планет" (Звенигород,
1988); на межведомственной конференции "Автоматизация и комп
лексная обработка гидрофизических наблюдений" (Севастополь,
1989); на семинаре ЛО ИО АН СССР (Ленинград, 1.990); на семинаре
"Физическая океанография" в ГОИНе (Москва, 1990); на семинаре
Отдела гидродинамических методов долгосрочных прогнозов ГМЦ
СССР (Москва, 1990). ^
По теме диссертации опубликовано 6 работ (из 3 в соавторстве) и 2 статьи представлены для публикации.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Объем работы 169 страниц машинописно го текста, в том числе 3 таблицы и 27 рисунков. Список использо ванной литературы включает 198 наименований, в том числе 114 -на иностранном языке.
Похожие диссертации на Исследование современных климатических изменений термической структуры глубоких слоев океана
