Морские информационно-управляющие системы Май 2014, № 4

Согласно оценкам, полученным в результате анализа эмпирических данных, среднегодовой меридиональный перенос тепла в Северном полушарии достигает максимума вблизи 40° c. ш. и составляет примерно 6•1015 Вт. При этом около 80 % приходится на перенос тепла атмосферой. Несмотря на относительно меньший вклад в общий среднезональный перенос, океанический перенос тепла может играть существенную роль в формировании регионального климата. Для численных экспериментов была использована совместная модель общей циркуляции атмосферы ECHAM5 и термодинамическая модель верхнего (50 м) перемешанного слоя океана, разработанная в Метеорологическом институте им. Макса Планка [1]. Модель имеет спектральное горизонтальное разрешение Т31 (примерно 3,75°x3,75° по широте и долготе). Температура поверхности океана в модели определяется из уравнения баланса тепла на поверхности океана, а образование морского льда происходит при понижении температуры до –1,8°C. Для реалистичного воспроизведения климата в таких моделях в уравнение теплового баланса к потокам радиационного и турбулентного тепла добавляется так называемый поток океанической конвергенции тепла, который описывает приток тепла к модельной ячейке вследствие динамики океана. Поток океанической конвергенции тепла оценивается из эксперимента с моделью с заданными граничными условиями для температуры поверхности океана и концентрация морского льда как дисбаланс потоков тепла на поверхности. Использовалась среднемесячная климатология температуры поверхности и концентрации морского льда по данным HadISST1 [2], осредненным для периода 2000–2009 годов. Концентрации парниковых газов задавались на уровне современных значений. Карта среднегодового потока океанической конвергенции тепла представлена на рисунке 1. Для анализа рабочих гипотез были выполнены три эксперимента: • контрольный, в котором воспроизводилс я климат первого десятилетия XXI века, • эксперимент 1 с обнулением потока океанической конвергенции тепла в атлантическом секторе (80° з. д. – 80° в. д., 50° c. ш. – 90° c. ш.); • эксперимент 2 с обнулением потока океанической конвергенции тепла в Баренцевом море (10° в. д. – 80° в. д., 65° c. ш. – 85° c. ш.). Длительность каждого эксперимента составляла 100 лет. Осредненный по указанным областям поток океанической конвергенции тепла, например, в январе составляет 1,9•1015 Вт и 0,4•1015 Вт для экспериментов 1 и 2, соответственно. Применяемый в данной работе подход весьма схож с подходом, использованным ранее в работе [3], но облада- Рис. 1. Карта меридионального круговорота воды в Северной Атлантике, частью которого является Северо-Атлантическое течение, обеспечивающего перенос океанического тепла в Баренцево море ет рядом существенных отличий. Поток океанической конвергенции тепла обнулялся только в ограниченном регионе северной Атлантики, в том числе отдельно в Баренцевом море. Таким образом, представленные далее результаты следует рассматривать как реакцию климатической системы «атмосфера – верхний слой океана» на прекращение потока океанической конвергенции тепла. Время релаксации к равновесному состоянию для глобальной температуры в используемой модели составляет около 10 лет. Для анализа использовались последние 80 лет каждого эксперимента. Подчеркнем, что наиболее значимые изменения между результатами экспериментов и контролем происходят во внетропических широтах Северного полушария. В Южном полушарии изменения несущественны. На рисунке 2 представлены изменения январского давления воздуха на уровне моря во внетропических широтах Северного полушария в виде разности «эксперимент минус контроль» для экспериментов 1 и 2 соответственно. В целом прекращение потока океанической конвергенции тепла в атлантическом секторе приводит к понижению давления над континентами и увеличению над океанами с наиболее сильными изменениями в северной Атлантике с образованием контрастного диполя давления воздуха на уровне моря с положительной аномалией с центром над Лабрадорским морем и отрицательной аномалией над Гренландией. Следует отметить, что самые значительные изменения, с понижением давления до 5 гПа, произошли в области Канадского антициклона. Также можно отметить положительную аномалию давления (превышающую 3 гПа) в регионе Черного и Каспийского морей. При сравнении карт распределения давления воздуха в контрольном эксперименте и эксперименте 1 (не показаны) оказывается, что прекращение потока океанической конвергенции тепла приводит к уменьшению амплитуды атмосферных центров действия с незначительным измеNo. 1 (4) / 2014, Морские информационно-управляющие системы 39

Морские информационно-управляющие системы Май 2014, № 4 | Seite 41