Влияние аномалий температуры воды в низких широтах океана на колебания климата Арктики и их предсказуемость

Размещено на http://allbest.ru

ВЛИЯНИЕ АНОМАЛИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОДЫ В НИЗКИХ ШИРОТАХ ОКЕАНА НА КОЛЕБАНИЯ КЛИМАТА АРКТИКИ И ИХ ПРЕДСКАЗУЕМОСТЬ

Г.В. Алексеев, А.Е. Вязилова, Н.И. Глок

Н.Е. Иванов, Н.Е. Харланенкова

Арктический и антарктический научно-исследовательский институт (Санкт-Петербург, Российская Федерация)

Глобальное потепление в Арктике усиливается под влиянием роста атмосферного и океанского переносов тепла и влаги из низких широт, увеличения притока длинноволновой радиации к поверхности вследствие роста притока водяного пара зимой и усиления таяния и увеличения пространств открытой воды летом. Совместное влияние атмосферных и океанических притоков тепла из низких широт океана на приатлантическую Арктику формирует предсказуемую часть межгодовой изменчивости температуры воздуха и морского ледяного покрова. Регрессионная модель прогноза этой части может обеспечить эффективный прогноз летней площади льда с заблаговременностью до нескольких десятилетий.

Ключевые слова: Арктика, климат, арктическое усиление, переносы из низких широт, морской лед, предсказуемость.

Введение

Изменения климата Арктики составляют одно из актуальных и дискуссионных направлений современных климатических исследований. Потепление, происходящее с конца ХХ в. и усилившееся здесь в начале нынешнего столетия, привлекает особое внимание, а сокращение площади морского льда стало наиболее обсуждаемым его проявлением. Поэтому оценка происходящих изменений в состоянии морских льдов, их связи с другими процессами в арктической климатической системе и с глобальными изменениями климата является весьма актуальной.

Основной причиной глобального потепления считается рост концентрации парниковых газов в атмосфере в результате деятельности человека [1]. В Арктике глобальное потепление развивается с участием роста переноса тепла и влаги из низких широт, который, в свою очередь, приводит в действие обратные связи в арктической климатической системе -- рост поглощения тепла от Солнца в результате увеличения пространств открытой воды, увеличение притока длинноволновой радиации к поверхности вследствие роста концентрации водяного пара в атмосфере.

Увеличение меридионального атмосферного и океанического притока тепла в Арктику среди причин арктического усиления глобального потепления рассматривалось во многих работах [2--5]. Рост меридиональных атмосферных переносов тепла в Арктику связан с изменениями циркуляции атмосферы, в частности в результате внешних воздействий на интенсивность и пространственно-временное распределение атмосферных циркуляционных структур. Непосредственное воздействие на атмосферную циркуляцию и, следовательно, на меридиональный атмосферный перенос тепла оказывают аномалии температуры поверхности океана (ТПО) [5--12]. Здесь и далее под аномалиями ТПО понимаются аномалии среднемесячной ТПО относительно многолетних средних значений.

Особенно велика роль аномалий температуры поверхности океана в низких широтах, поскольку здесь запасается основная часть притока тепла сверху от солнечной радиации и антропогенного форсинга [1; 13; 14]. Над областями аномального повышения температуры воды усиливается конвекция в тропической атмосфере, сопровождающаяся интенсификацией и расширением циркуляционной ячейки Хедли [16--17].

Среди механизмов передачи влияния аномалий ТПО в низких широтах океана в Арктику наиболее часто указывают на усиление волн Россби и изменения режима осцилляции Маддена -- Джулиана в атмосфере [18--21]. Аномалии ТПО в тропиках воздействуют и на Северо-Атлантическое колебание [9; 10; 13]. В модельных экспериментах [22] найдена связь между аномалиями нагревания в тропической области Северной Атлантики и зимним Северо-Атлантическим колебанием, которая осуществляется через меридиональную циркуляцию над Атлантическим океаном. Перечисленные исследования воспроизводят реакцию атмосферной циркуляции на аномалию ТПО и ее проявления в Арктике спустя одну-две недели. В то же время остается открытым вопрос о влиянии аномалий ТПО в низких широтах на климатические изменения, включающие тренды и межгодовые колебания.

Анализ причин климатических изменений арктического морского ледяного покрова в приатлантической Арктике привел исследователей к выводу о влиянии притока воды из Северной Атлантики на распространение здесь морского льда в период его формирования [23--25]. В. Ю. Визе [23], изучавший первое потепление Арктики в период его развития, назвал причинами потепления усиление атмосферной циркуляции и увеличение притока атлантической воды. В. Ф. Захаров [24; 26] указал на тесную связь между притоком воды из Атлантики и распространением морского льда в конце зимы в Гренландском и Баренцевом морях. В экспериментах с глобальной моделью климата [2] подтверждено, что увеличение поступления атлантической воды в Баренцево море оказывает сильное влияние на площадь морского льда в результате сокращения области ледообразования и что океан влияет на изменения массы льда сильнее атмосферы -- как на среднее значение, так и на изменчивость.

Цель данной работы -- показать роль атмосферного и океанского переносов тепла и влаги из низких широт в развитии потепления Арктики и влияние аномалий температуры воды в низких широтах океана на формировании переносов, а также продемонстрировать возможность использования установленных зависимостей для климатического прогнозирования в Арктике, в частности состояния морских льдов.

арктика перенос тепло климатическое прогнозирование

Влияние переносов в атмосфере и океане на климат Арктики

Летом усиление потепления в Арктике значительно меньше зимнего. Основной вклад вносят радиационные притоки тепла к поверхности льда, в частности, нисходящая длинноволновая радиация, которая увеличивается вследствие роста содержания водяного пара в атмосфере. В то же время атмосферный перенос тепла и влаги в Арктику через 70° c. ш. не влияет на температуру воздуха и содержание водяного пара в нижней тропосфере, где преобладает вынос водяного пара из Арктики [5] (рис. 3).

Роль переносов тепла и влаги в атмосфере и океане, радиационных переносов и обратных связей в формировании и усилении потепления в Арктике можно представить в виде схемы (рис. 4).

Приток тепла от Солнца включает солнечную инсоляцию и ее межгодовые изменения под влиянием прецессии, нутации, изменений расстояния между Землей и Солнцем, солнечной активности. Аномалии инсоляции от этих изменений малы, но их эффект может усиливаться обратными связями в низких широтах, например между температурой, содержанием водяного пара и нисходящей длинноволновой радиацией. Приток тепла от Солнца необходим и для формирования повышения ТПО под влиянием роста содержания СО₂, реакции на аэрозоли и др. Поэтому в данной общей схеме подразумеваются все возможные внешние факторы появления аномалий ТПО в низких широтах, так или иначе связанные с инсоляций.

Влияние на предсказуемость состояния морских льдов в Арктике

Одну из наиболее сложных задач в исследованиях климата представляет прогнозирование его изменений. Особенно это относится к изменениям климата и морского льда в Арктике [30], на которые прихо- дятся наибольшие расхождения между результатами моделирования и наблюдений [31].

Рис. 3. Вертикальные профили средних меридиональных переносов явного (а, в) и скрытого (б, г) тепла через 70° с. ш. зимой (а, б) и летом (в, г): 1 - средний перенос через весь круг широты, 2 - через атлантическую часть (0-80° в. д.), 3 - через тихоокеанскую часть (200-230° в. д.)

Fig. 3. Vertical profiles of the mean meridional transfer of sensible (а, в) and latent (б, г) heat through 70° N in winter (а, б) and in summer (в, г): 1 - mean transfer through the whole range of latitude, 2 - across the Atlantic part (0-80° E), 3 - across the Pacific part (200-230° E)

Рис. 4. Схема развития и усиления потепления в Арктике: ПТВ - приповерхностная температура воздуха, ПМЛ - площадь морского льда, НДВР - нисходящая длинноволновая радиация

Fig. 4. Scheme of warming development in the Arctic: ПТВ - near-surface air temperature, ПМЛ - sea ice area, НДВР - downward long-wave radiation

Предсказуемость состояния морского льда в Арктике рассматривалась во многих работах. R. Msadek и др. [32] нашли, что прогноз сентябрьского морского льда в Арктике возможен до 7 месяцев вперед. При этом начальные условия играют ключевую роль, и предсказуемость зависит также от состояния ледяного покрова. Однако в [33] для ледовитости арктических морей в сентябре найдена предсказуемость всего на 2 месяца вперед. Возможность сезонного прогноза площади морского льда обеспечивается в основном трендом, а исключение тренда уменьшает предсказуемость до 2--3 месяцев за исключением ноября-декабря, где она сохраняется до 11 месяцев [34].

За последнее десятилетие улучшилось качество воспроизведения современного климата моделями нового поколения за счет увеличения разрешения, улучшения вычислительных методов и параметризации физических процессов, включения дополнительных климатически значимых процессов [1]. Одним из важнейших условий качественного расчета будущих изменений климата является требование, чтобы модели достоверно воспроизводили основные характеристики современного климата. Пока ни одна из моделей не может быть признана в полной мере удовлетворяющей указанному требованию.

В [35] отмечено, что модели недооценивают величину наблюдаемой изменчивости и искажают ее пространственную структуру. Поэтому способность интерпретировать наблюдаемое изменение климата с использованием моделей ограничена. Прогнозы, основанные на использовании глобальных и региональных моделей климата, зависят от заданного априори внешнего воздействия, которое ограничивается сценариями форсинга антропогенного происхождения без учета возможных аномалий в естественных воздействиях. Это обстоятельство побуждает исследователей обратиться к поискам таких аномалий, которые чаще всего обнаруживаются в притоке тепла от Солнца в результате колебаний его светимости и возмущений параметров движения Земли вокруг Солнца. При этом влияние аномалий естественных воздействий проявляется в колебаниях характеристик климата в виде квазипериодических (циклических) составляющих, представляющих предсказуемую составляющую изменчивости климата.

Прогностический потенциал при таком подходе зависит от вклада циклической составляющей в общую изменчивость и метода его реализации, который может быть простой экстраполяцией периодического колебания либо может использовать внутренние связи в климатической системе, и тогда циклическая составляющая послужит предиктором для прогноза других характеристик климата.

В Арктике климат и состояние морского льда претерпевали наряду с приходящим в настоящее время потеплением и сокращением льда почти столь же значительное потепление и сокращение в 1930-е годы, т. е. более 70 лет назад. Этот феномен, известный как первое потепление Арктики, и его современный аналог образуют вместе 60--80-летнее колебание. Такое же колебание выделено в изменчивости ТПО в Северной Атлантике и названо Атлантической междесятилетней осцилляцией (АМО) [8; 36]. Индекс АМО в настоящее время рассчитывается по данным о ТПО начиная с конца XIX столетия и сохраняет 60--80-летнюю цикличность [37]. Воспроизведение АМО в экспериментах на глобальной модели циркуляции океана [38] подтверждает неслучайность и устойчивость этого феномена динамики Атлантического океана.

Влияние АМО было обнаружено в изменениях глобальной температуры воздуха [36], температуры воздуха на Северном полушарии [39], в Арктике в изменениях атмосферной циркуляции [40], температуры воды, поступающей из Атлантики [41], протяженности и толщины морских льдов [42]. 60--80-летнее колебание в изменениях климата в Арктике также полагается проявлением АМО [38]. Ранее подобное колебание в изменениях атмосферной циркуляции в Арктике [40] было названо «низкочастотным колебанием», которое вместе с трендом составляют низкочастотные компоненты (НЧК) в изменчивости характеристик климата. В [43] предпринята попытка использовать низкочастотные компоненты для прогноза характеристик морского льда на десятилетия вперед, экстраполируя имеющиеся данные с 1930-х годов. В [38] 60-летнее колебание включено в атмосферный форсинг глобальной модели циркуляции океана для прогноза изменений климата и морского льда в Арктике до 2060 г.

Влияние на Арктику атмосферных и океанических притоков тепла, берущих начало в низких широтах океана, указало на приатлантическую Арктику как на ключевой регион, в котором прежде всего проявляется это влияние, распространяющееся далее на всю морскую Арктику [25; 29]. Благоприятным для разработки климатического прогноза является и то обстоятельство, что наблюдения за климатом здесь начаты с конца XIX столетия, почти на 50 лет раньше, чем в других арктических областях. При этом наиболее полные и надежные данные имеются о температуре воздуха на метеорологических станциях, расположенных на островах и побережье от западной Гренландии до Новой Земли (рис. 5а).

По этим данным получены среднемесячные, сезонные, полугодовые и годовые средние значения за 1900--2017 гг., которые затем усреднены по всем шести станциям. В восточном регионе морской Арктики имеется лишь одна станция с длительными наблюдениями, расположенная на мысе Барроу. Данные этой станции были добавлены к шести станциям, что несколько повысило репрезентативность среднего по семи станциям по сравнению со средним по шести станциям для характеристики климата всей морской Арктики.

Изменчивость средней температуры воздуха на семи станциях содержит низкочастотные компоненты, состоящее из тренда и периодического (с периодом примерно 70 лет) колебания (рис. 5б и 5в). Вклад НЧК в изменчивость средних за сезоны и за год значений температуры воздуха достигает 71% (табл. 2).

Оценки вклада составляющих в таблице получены на основе представления рядов средней температуры T_mg в виде суммы составляющих:

Рис. 5. Температура воздуха на семи арктических станциях с длительными наблюдениями: а -- метеорологические станции в морской Арктике с длительными наблюдениями, б -- среднегодовая температура, в -- летняя температура; 1 -- фактические значения, 2 -- тренд, 3 -- НЧК

Fig. 5. Air temperature at seven Arctic stations with long-term observations: a -- meteorological stations in the marine Arctic with long-term observations, б -- average annual temperature, в -- summer temperature; 1 -- actual values, 2 -- trend, 3 -- low frequency components -- LFC

Тренд выделялся методом наименьших квадратов, а его вклад определен как отношение дисперсии тренда, равной (a_m N)²/12, к дисперсии ряда T_mg Х100%. Вклад НЧК находился как часть дисперсии ряда T_mg, отражаемая ортогональным полиномом пятой степени (заметим, что при увеличении степени полинома коэффициент детерминации практически не менялся). Вклад периодического колебания равен отношению дисперсии периодического колебания (B_m)²/2, отнесенной к дисперсии ряда T х100%. mg

Из табл. 2 следует, что значительная часть межгодовых изменений средней температуры за отдельные сезоны и за год, приходящаяся на тренд и периодическое колебание, составляющие в сумме НЧК, может быть экстраполирована и при значимой связи между температурой и характеристиками морского льда послужить предиктором для прогнозных оценок. В табл. 3 приведены коэффициенты корреляции между средней температурой воздуха на семи арктических станциях и площадью морского льда на акватории Северного Ледовитого океана. Представлены наиболее значительные корреляции, свидетельствующие о тесной связи межгодовых изменений температуры воздуха на семи станциях и площади морского льда.

Данные в табл. 3 показывают, что площадь, занятая льдом, и площадь льда в СЛО в навигационный период с августа по ноябрь тесно связаны с летней температурой воздуха на семи арктических станциях. Регрессионные модели на основе этой связи могут обеспечить эффективность прогноза при допустимой ошибке 0,684о более 30%. Эта оценка получена в предположении нормальности распределения рассматриваемых характеристик и следующих из этого соотношений.

При коэффициенте корреляции между предиктором и предиктантом R имеем

Таблица 2. Вклад составляющих межгодовой изменчивости средней за сезон и за год приповерхностной температуры воздуха на семи арктических станциях за 1902--2017 гг.

Примечания:

1. НЧК -- низкочастотные компоненты, ПК -- периодическое колебание (ПК = НЧК - Тренд), Шум = (100 - НЧК).

2. Жирным шрифтом выделен вклад НЧК.

Таблица 3. Корреляция между летней температурой воздуха на семи арктических станциях и среднемесячной площадью льда в СЛО за 1979--2017 гг.

Примечание. Жирным шрифтом выделены коэффициенты 0,79 и более (по модулю).

Применение регрессионной модели для климатических прогнозных оценок характеристик ледяного покрова требует задания предиктора вперед на необходимую заблаговременность прогноза. Значительный вклад низкочастотного колебания в изменчивость предиктора (табл. 2) позволяет экстраполировать эту часть его межгодовой изменчивости на требуемую заблаговременность прогноза. Экстраполяция осуществляется по формуле (1) путем наложения на тренд периодического колебания, что в сумме представляет НЧК в рядах средних температур на семи станциях за разные сезоны, полугодия и за год.

Кроме НЧК в изменчивости предиктора присутствуют более короткопериодные колебания, представляющие шум, который добавляется к экстраполированным значениям. На основании спектрального анализа шума установлены основные энергонесущие полосы частот, соответствующие периодам 25--30 лет, 6--8 лет, 3--4 года, которые выделены полосовым фильтром Баттерворта и добавлены к экстраполированным НЧК. В результате получены экстраполированные ряды предикторов, которые можно использовать для расчета прогнозных оценок по регрессионной модели. Такой прием использован нами для прогнозной оценки до 2060 г. площади, занятой морским льдом в СЛО, по экстраполированной летней температуре воздуха на семи станциях (рис. 6).

Из рис. 6 видно, что температура воздуха на семи станциях достигает наибольших значений в 2010-- 2020 гг. На этот период приходятся и абсолютные максимумы, отмечавшиеся в Арктике летом 2012 г. и зимой 2015/16 гг. После этого ожидается относительное понижение температуры в 2040--2050 гг. при сохранении многолетнего положительного тренда. На 2010--2020 гг. приходится и минимум сентябрьской площади льда с последующим ростом до середины 2040-х годов.

Рис. 6. Прогнозная оценка изменения площади льда в Северном Ледовитом океане до 2060 года: а -- экстраполированная летняя температура воздуха (предиктор) с добавлением шума, б -- рассчитанная по регрессионной модели площадь льда в Северном Ледовитом океане без добавления шума к предиктору (1) и фактические значения площади льда (2), в -- то же, что и б, но с добавлением шума к предиктору

Fig. 6. Predictive values of the change of ice area in the Arctic Ocean until 2060: a -- extrapolated summer air temperature (predictor) with added noise, б -- the ice area calculated by the regression model in the Arctic Ocean without adding noise to the predictor (1) and the actual values of the ice area (2), в -- the same as б, but with the addition of noise to the predictor

Выводы

Приток водяного пара через 70° с. ш. значимо влияет на содержание водяного пара и на температуру воздуха в холодную часть года. Летом атмосферный перенос не влияет на температуру воздуха и на содержание водяного пара в нижней тропосфере, где в среднем преобладает вынос водяного пара из Арктики. Многолетние изменения общего содержания водяного пара в арктической атмосфере показывают рост во все месяцы года с максимальным трендом в августе, в то время как перенос водяного пара через 70° с. ш. в летние месяцы не увеличивается.

На потепление в Арктике и особенно на сокращение площади морских льдов влияет поступление теплой и соленой воды из Северной Атлантики в Баренцево и Гренландское моря, объясняющее основную часть изменчивости площади льда в СЛО с декабря по июнь.

Совместное влияние атмосферных и океанических притоков тепла из низких широт океана на приат- лантическую Арктику распространяется далее на всю морскую Арктику. Изменчивость средней температуры воздуха над приатлантической Арктикой включает низкочастотные компоненты, состоящие из тренда и периодического (с периодом примерно 70 лет) колебания, вклад которых в изменчивость средней за год температуры воздуха достигает 71%.

НЧК представляют предсказуемую часть изменчивости температуры воздуха, которая тесно связана с характеристиками морского ледяного покрова. Регрессионная модель прогноза на основе этой связи может обеспечить эффективность прогноза летней площади льда при допустимой ошибке 0,684о более 30%, а экстраполяция предиктора (летней температуры на семи станциях) -- заблаговременность до нескольких десятилетий.

Литература/References

1. IPCC: Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. 2014, 151 p.

2. Sando A. B., Gao Y., Langehaug H. R. Poleward ocean heat transports, sea ice processes, and Arctic sea ice variability in NorESM1-M simulations. J. Geophys. Res. Oceans, 2014, vol. 119, no. 3, pp. 2095--2108.

3. Arthun M., Eldevik T. On anomalous ocean heat transport toward the Arctic and associated climate predictability. J. Climate, 2016, vol. 29, no. 2, pp. 689--704.

4. Алексеев Г. В., Кузмина С. И., Глок Н. И. и др. Влияние Атлантики на потепление и сокращение морского ледяного покрова в Арктике // Лед и снег. -- 2017. -- Т. 57, № 3. -- С. 381--390.

Alekseev G. V., Kuzmina S. I., Glok N. I., Vyazilova A. E., Ivanov N. E., Smirnov A. V Vliyanie Atlantiki na poteplenie i sokrashhenie morskogo ledyanogo pokrova v Arktike. [Influence of Atlantic on the warming and reduction of sea ice in the Arctic]. Led i sneg, 2017, vol. 57, no. 3, pp. 381--390. (In Russian).

5. Alekseev G., Kuzmina S., Bobylev L., Urazgildeeva A., Gnatiuk N. Impact of atmospheric heat and moisture transport on the Arctic warming. Int. J. Climatol., 2019, pp. 1--11. Available at: https://doi.org/10.1002/ joc.6040.

6. Марчук Г. И., Скиба Ю. Н. Численный расчет сопряженной задачи для моделей термического взаимодействия атмосферы с океаном и континентом // Изв. АН СССР. ФАО. -- 1976. -- Т. 12, № 5. -- С. 459--469.

Marchuk G. I., Skiba Yu. N. Chislennyi raschet so- pryazhennoi zadachi dlya modelei termicheskogo vzaimodeistviya atmosfery s okeanom i kontinentom. [Numerical calculation of the conjugate problem for a model of the thermal interaction of the atmosphere with the oceans and continents]. Izv. AN SSSR. FAO, 1976, vol. 12, no. 5, pp. 459--469. (In Russian).

7. Николаев Ю. В. Крупномасштабное взаимодействие океана и атмосферы и формирование аномалий погоды. -- Л.: Гидрометеоиздат, 1981. -- 51 c. Nikolaev Ju. V Krupnomasshtabnoe vzaimodeistvie okeana i atmosfery i formirovanie anomalii pogody. [Large-scale ocean-atmosphere interaction and weather anomaly formation]. Leningrad, Gidrome- teoizdat, 1981, 51 p. (In Russian).

8. Kushnir Y. Interdecadal Variations in North Atlantic Sea Surface Temperature and associated Atmospheric Conditions. J. Climate, 1994, vol. 7, pp. 141 --157.

9. Robertson A. W., Mechoso C. R., Kim Y.-J. The influence of Atlantic sea surface temperature anomalies on the North Atlantic Oscillation. J. Climate, 2000, vol. 13, no. 1, pp. 122--138.

10. Sutton R. T., Hodson D. L. R. Influence of the ocean on North Atlantic climate variability 1871--1999. J. Climate, 2003, vol. 16, no. 20, pp. 3296--3313.

11. Wang C., Lee S. K., Enfield D. B. Climate response to anomalously large and small Atlantic warm pools during the summer. J. Climate, 2008, vol. 21, pp. 2437--2450.

12. Семенов В. А. Влияние океанического притока в Баренцево море на изменчивость климата в Арктике // Докл. РАН. -- 2008. -- Т. 418, № 1. -- С. 106--109.

Semenov V. A. Vliyanie okeanicheskogo pritoka v Bar- entsevo more na izmenchivost' klimata v Arktike. [Influence of ocean flow to the Barents Sea on climate variability in the Arctic]. Dokl. RAN, 2008, vol. 418, no 1, pp. 106--109. (In Russian).

13. Hoerling M. P, Hurrell J. W., Xu T. Tropical origins for recent North Atlantic climate change. Science, 2001, vol. 292, pp. 90--92.

14. Palmer M. D., Haines K., Tett S. F. B., Ansell T. J. Isolating the signal of ocean global warming. Geophys. Res. Lett., 2007, vol. 34, no. L23610, pp. 1--6.

15. Huang J., McElroy M. B. Contributions of the Hadley and Ferrel circulations to the energetics of the atmosphere over the past 32 years. J. Climate, 2014, vol. 27, no. 7, pp. 2656--2666.

16. Lee S., Gong T., Johnson N., Feldstein S. B., Pollard D. On the possible link between tropical convection and the northern hemisphere arctic surface air temperature change between 1958 and 2001. J. Climate, 2011, vol. 24, pp. 4350--4367.

17. Garfinkel C. I., Waugh D. W., Polvani L. M. Recent Hadley cell expansion: The role of internal atmospheric variability in reconciling modeled and observed trends. Geophys. Res. Lett., 2015, vol. 42, no. 24, pp. 10824--10831.

18. Barrett B. S., Henderson G. R., Werling J. S. The influence of the MJO on the intraseasonal variability of Northern Hemisphere spring snow depth. J. Climate, 2015, vol. 28, no. 18, pp. 7250--7262.

19. Goss M., Feldstein S. B., Lee S. Stationary wave interference and its relation to tropical convection and Arctic warming. J. Climate, 2016, vol. 29, no. 4, pp. 1369--1389.

20. Yoo C., Lee S., Feldstein S. B. Arctic response to an MJO-like tropical heating in an idealized GCM. J. Atmospheric Sciences, 2012, vol. 69, no. 8, pp. 2379--2393.

21. Yoo C., Feldstein S., Lee S. The impact of the Madden-Julian Oscillation trend on the Arctic amplification of surface air temperature during the 1979-2008 boreal winter. Geophys. Res. Lett., 2011, vol. 38, no. 24, pp. 1--6.

22. Yu B., Lin H. Tropical Atmospheric Forcing of the Wintertime North Atlantic Oscillation. J. Climate, 2016, vol. 29, no. 5, pp. 1755--1772.

23. Визе В. Ю. Причины потепления Арктики // Совет. Арктика. -- 1937. -- Т. 1. -- С. 1 --7.

Vize V Yu. Prichiny potepleniya Arktiki. [The reasons for Arctic warming-up]. Sovet. Arktika, 1937, vol. 1, pp. 1--7. (In Russian).

24. Захаров В. Ф. Мировой океан и ледниковые эпохи плейстоцена. -- Л.: Гидрометеоиздат, 1978. -- 64 c.

Zakharov V. F. Mirovoi okean i lednikovye epokhi pleistotsena. [World ocean and ice ages of the Pleistocene]. Leningrad, Gidrometeoizdat, 1978, 64 p. (In Russian).

25. Алексеев Г. В., Глок Н. И., Смирнов А. В., Вязило- ва А. Е. Влияние Северной Атлантики на колебания климата в Баренцевом море и их предсказуемость // Метеорология и гидрология. -- 2016. -- Т. 8. -- С. 38--56.

Alekseev G. V., Glok N. I., Smirnov A. V., Vyazilova A. E. Vliyanie Severnoi Atlantiki na kolebaniya klimata v Barentsevom more i ikh predskazuemost'. [The Influence of the North Atlantic on Climate Variations in the Barents Sea and Their Predictability]. Meteorologiya i gidrologiya, 2016, vol. 8, pp. 38--56. (In Russian).

26. Захаров В. Ф. Морские льды в климатической системе. -- СПб.: Гидрометеоиздат, 1996. -- 213 c.

Zakharov V. F. Morskie l'dy v klimaticheskoi sisteme. [Sea ice in the climate system]. St. Petersburg, Gidrometeoizdat, 1996, 213 p. (In Russian).

27. Алексеев Г. В., Кузмина С. И., Уразгильдеева А. В., Бобылев Л. П. Влияние атмосферных переносов тепла и влаги на усиление потепления в Арктике в зимний период // Фундамент. и прикладная климатология. -- 2016. -- Т. 1. -- С. 43--63.

Alekseev G. V., Kuzmina S. I., Urazgildeeva A. V., Bobilev L. P. Vliyanie atmosfernykh perenosov tepla i vlagi na usi- lenie potepleniya v Arktike v zimnii period. [The effect of atmospheric heat and moisture transfers on warming in the Arctic during the winter period]. Fundament. i prikladnaya klimatologiya, 2016, vol. 1, pp. 43--63. (In Russian).

28. Карсаков А. Л. Океанографические исследования на разрезе «Кольский меридиан» в Баренцевом море за период 1900--2008 гг. -- Мурманск: Изд- во ПИНРО, 2009. -- 139 c.

Karsakov A. L. Okeanograficheskie issledovaniya na razreze “Kol'skii meridian” v Barentsevom more za period 1900--2008 gg. [Oceanographic Studies at the “Kola Meridian” Section in the Barents Sea for 1900-- 2008]. Murmansk, PINRO, 2009, 139 p. (In Russian).

29. Алексеев Г. В., Кузмина С. И., Глок Н. И. Влияние аномалий температуры океана в низких широтах на атмосферный перенос тепла в Арктику // Фундамент. и прикладная климатология. -- 2017. -- Т. 1. -- С. 106--123.

Alekseev G. V., Kuzmina S. I., Glok N. I. Vliyanie anom- alii temperatury okeana v nizkikh shirotakh na atmos- fernyi perenos tepla v Arktiku. [Influence of temperature anomalies of the ocean surface in low latitudes on the atmospheric heat transport to the Arctic]. Fun-

dament. i prikladnaya klimatologiya, 2017, vol. 1, pp. 106--123. (In Russian).

30. Kattsov V. M. et al. Arctic sea-ice change: a grand challenge of climate science. J. Glaciology, 2010, vol. 56, no. 200, pp. 1115--1121.

31. Павлова Т. В., Катцов В. М. Площадь ледяного покрова Мирового океана в расчетах с помощью моделей CMIP5 // Тр. ГГО. -- 2013. -- Т. 568. -- С. 7--25. Pavlova T. V., Kattsov V M. Ploshchad' ledyanogo pokro- va Mirovogo okeana v raschetakh s pomoshch'yu modelei CMIP5. [The area of the World Ocean ice cover in the calculations using the models CMIP5]. Tr. GGO, 2013, no. 568, pp. 7--25. (In Russian).

32. Msadek R., Vecchi G. A., Winton M., Gudgel R. G. Importance of initial conditions in seasonal predictions of Arctic sea ice extent. Geophys. Res. Lett., 2014, vol. 41, no. 14, pp. 5208--5215.

33. Day J. J., Tietsche S., Hawkins E. Pan-Arctic and regional sea ice predictability: initialization month dependence. J. Climate, 2014, vol. 27, no. 12, pp. 4371--4390.

34. Sigmond M., Fyfe J. C., Flato G. M., Kharin V V., Merryfield W J. Seasonal forecast skill of Arctic sea ice area in a dynamical forecast system. Geophys. Res. Lett., 2013, vol. 40, DOI: 10.1002/grl.50129.

35. Kravtsov S. Pronounced differences between observed and CMIP5-simulated multidecadal climate variability in the twentieth century. Geophys. Res. Lett., 2017, vol. 44, pp. 5749--5757.

36. Schlesinger M. E., Ramankutty N. An oscillation in the global climate system of period 65-70 years. Nature, 1994, vol. 367 (6465), pp. 723--726.

37. Trenberth K., Zhang R. & National Center for Atmospheric Research Staff (Eds). Last modified 10 Jan 2019. “The Climate Data Guide: Atlantic Multi-decadal Oscillation (AMO)”. Available at: https://climatedataguide.ucar.edu/climate-data/ atlantic-multi-decadal-oscillation-amo.

38. Панин Г. Н., Дианский Н. А., Соломонова И. В. и др. Оценка климатических изменений в Арктике в XXI столетии на основе комбинированного прогностического сценария // Арктика: экология и экономика. -- 2017. -- № 2 (26). -- С. 35--52. -- DOI: 10.25283/2223-4594-2017-2-35-52.

Panin G. N., Diansky N. A., Solomonova I. V еt al. Ot- senka klimaticheskikh izmenenii v Arktike v XXI stoletii na osnove kombinirovannogo prognosticheskogo stse- nariya. [Assessment of climatic changes in the arctic in the 21st century based on the combined forecast]. Arktika: ekologiya i ekonomika, 2017, no. 2 (26), pp. 35--52. DOI: 10.25283/2223-4594-2017-2-35-52. (In Russian).

39. Semenov V., Latif M., Dommenget D., Keenlyside N., Strehz A., Martin T., Park W The Impact of North Atlantic-Arctic Multidecadal Variability on Northern Hemisphere Surface Air Temperature. J. Climate, 2010, vol. 23, pp. 5668--5677.

40. Polyakov I., Johnson M. Arctic decadal and inter- decadal variability. Geophys. Res. Lett., 2000, vol. 27(24), pp. 4097--4100.

41. Polyakov I. V., Alekseev G. V., Timokhov L. A., Bhatt U., Colony R. L., Simmons H. L., Walsh D., Walsh J. E., Zakharov V F. Variability of the intermediate Atlantic Water of the Arctic Ocean over the last 100 years. J. Climate, 2004, vol. 17 (23), pp. 4485--4497.

42. Zhang R. Mechanisms for low-frequency variability of summer Arctic sea ice extent. PNAS, 2015, vol 112, pp. 4570--4575.

43. Фролов И. Е., Гудкович З. М., Карклин В. П. и др. Оценка возможных изменений температуры воздуха и площади распространения льда в арктических морях в XXI веке // Научные исследования в Арктике. -- Т. 2: Климатические изменения ледяного покрова морей Евразийского шельфа. -- СПб.: Наука, 2007. -- С. 111--116.

THE EFFECT OF WATER TEMPERATURE ANOMALIES AT LOW LATITUDES OF THE OCEAN ON ARCTIC CLIMATE VARIATIONS AND THEIR PREDICTABILITY

Alekseev G.V., Vyazilova A.E., Glok N.I., Ivanov N.E., Kharlanenkova N.E.

Arctic and Antarctic Research Institute (St. Petersburg, Russian Federation)

Abstract

Keywords: Arctic, climate, arctic boost, transport from low latitudes, sea ice, predictability.

Размещено на Allbest.ru