ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА
ФЕНОМЕН ПРОНИКНОВЕНИЯ АЗИАТСКОГО МУССОНА НА СЕВЕР АЗИИ © 2014 г. О. М. Покровский
Российский государственный гидрометеорологический университет, Санкт-Петербург
E-mail: pokrov_06@mail.ru Поступила в редакцию 09.01.2014 г.
Показано, что аномальные осадки на водосборе р. Амур в 2013 г. имели муссонную природу. Проведен анализ возникновения и эволюции азиатского муссона (АМ), начиная от области его зарождения в западной части Индийского океана и до проникновения на север Азии. Показано, что индексы диполя Индийского океана, Эль-Ниньо и северо-тихоокеанские индексы находились в фазах, способствующих не только максимизации его интенсивности, но и наискорейшему перемещению АМ от области зарождения через территорию п-ова Индостан, юго-восточной Азии и Китая на Дальний Восток России. Благодаря сложившейся композиции климатических индексов в Индийском и Тихом океанах, переувлажненные массы муссонного воздуха принесли минимально возможные потери осадков на своем пути до достижения конечной области. Усилению выпадения муссон-ных осадков на обширном водосборе р. Амур способствовало и то обстоятельство, что арктическое колебание находилось в отрицательной фазе, что приводило к забросам холодного арктического воздуха в этот регион. Последнее обстоятельство влияло на усиление осадков через механизм ускорения конденсации во влажном воздухе. Отрицательные значения северо-тихоокеанских индексов способствовали развитию блокирующих ситуаций в зональном токе умеренных широт, что локализовало зону выпадения осадков.
Ключевые слова: азиатский муссон, температура поверхности океана, климатические индексы, арктическое колебание, МСЕР/ЫСАЯ, Дальний Восток России, Азия
БО1: 10.7868/80205961414050054
ВВЕДЕНИЕ
Наводнение на Дальнем Востоке в 2013 г. явилось необычным явлением природы, поскольку предыдущее подобное явление произошло около 120 лет назад, в конце 19 в. В то же время в последние годы многие связывают любые аномальные погодные явления с изменениями климата. Возникает вопрос, какой из этих ответов более обоснован с научной точки зрения. Вероятно, одно исключает другое. Действительно, в 19 в. речь еще не могла идти об антропогенных изменениях климата, а аналогичное наводнение тем не менее произошло. Следовательно, необходимо искать иные причины, объясняющие данный феномен.
Длительность и устойчивая локализация осадков в бассейне р. Амур указывает на то, что это были преимущественно нециклонические осадки. Они имели природу, более сходную с муссон-ными, т.е. сезонными и локализованными, дождями. Чрезвычайная интенсивность дождей указывает на то, в этом регионе действовали дополнительные факторы усиления образования осадков. Все это вызывает необходимость более внимательного и обстоятельного исследования
указанного феномена. Тем более что нельзя быть застрахованными от того, что аналогичное событие не повторится в ближайшие годы. Выявление механизмов формирования данного феномена позволит разработать методы его прогнозирования, которые чрезвычайно востребованы со стороны правительства РФ.
Цель данной работы — исследовать причины зарождения и развития указанного феномена на основе строго научных данных, которыми являются результаты гидрометеорологических и океанографических наблюдений. При этом доминирующим вкладом являются данные спутниковых наблюдений. Нами использовались данные ре-анализа основных полей и соответствующие временные ряды данных NCEP/NCAR (Kalnay et al., 1996). Это среднемесячные поля основных физических параметров атмосферы и океана, представленные на регулярной широтно-долготной сетке с шагом 2.5°. С учетом того, что в основном рассматриваются поля над акваторией океанов, данные ре-анализа преимущественно основаны на данных спутниковых наблюдений, прежде всего, температуры поверхности океана (см. http:// www.esrl.noaa.gov/psd/data/gridded/; http://www.
°C 1.6
J_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_ULI_I t I_I_L_
XI I III V VII IX XI I III V VII IX XI XII II IV VI VIII X XII II IV VI VIII X
Мес., 2012 и 2013 гг.
Рис. 1. Внутригодовой ход в 2012—2013 гг. индекса ДИО в Индийском океане (http://www.esrl.noaa.gov/ psd/data/).
esrl.noaa.gov/psd/data/climateindices/). Показано, что рассматриваемое явление определяется не локальными, а глобальными факторами. В последующих разделах будут представлены основные этапы развития муссона, начиная с его зарождения в западной части Индийского океана и заканчивая конечной точкой его траектории на территории северной Азии.
Диполь Индиийского океана
Азиатский муссон (АМ) берет свое начало в северо-западной части Индийского океана. Его физической основой является бризовая циркуляция атмосферы, когда в летний период вследствие разности температур в системе океан—суша возникает разность атмосферных давлений, приводящая к возникновению воздушного потока в направлении с океана на сушу. Различаются две ветви АМ, возникающие в Арабском море и Бенгальском заливе. Время развития АМ — с июля по сентябрь, направление переувлажненных воздушных масс — с юго-запада на северо-восток. АМ имеет годовую цикличность. Зимой поверхность океана становится теплее суши. В октябре температурный градиент в системе океан—суша меняется на противоположный, что приводит к изменению направления ветров также на противоположное.
В тропической зоне Индийского океана формируются воздушные массы, движущиеся в различных направлениях. Перенос воздушных масс в этой зоне зависит от распределения аномалий температуры поверхности океана (ТПО) и определяется индексом диполя Индийского океана (ДИО),
который связан с разностью средних значении ТПО в двух регионах акватории океана на западе у берегов Африки и на востоке в районе о-вов Индонезии (Yang et al., 2007). При положительных значениях ДИО доминируют ветра, направленные с востока на запад, при отрицательной фазе ДИО преобладают ветра противоположных направлений (Chang et al., 2000). В первом случае воздух в районе восточного берега Африки становится суше и прохладнее, во втором — погода теплеет уже в районе Индонезии.
Весной и летом 2013 г. индекс ДИО имел отрицательные значения (рис. 1), а в предшествующем году — противоположный знак. Отрицательное значение индекса ДИО связано с тем, что на западе акватории Индийского океана сформировалась обширная зона малых значений аномалии ТПО (рис. 2), контрастирующих с большими значениями на востоке. Теперь рассмотрим поле средних разностей между полем ТПО за 2013 г. и за три предшествующих года (рис. 3). Здесь можно увидеть, что зона отрицательных значений для аномалий ТПО простиралась с запада акватории Индийского океана до п-ова Индостан и о-ва Суматра на востоке. Это обстоятельство способствовало не только ускорению (по сравнению с предшествующими годами) западно-восточного переноса воздушных масс, но и усилению бризовой циркуляции у берегов Индии и южной Азии. Наряду с этим индексом обычно рассматривается и другой, региональный, юго-западный индекс Индийского океана (ЮЗИО), характеризующий отклонение среднемесячной ТПО от климатических значений в квадрате океана у восточных берегов тропической Африки. В 2013 г. индекс ЮЗИО имел экстремальные отрицательные значения. Соответствующий индекс в восточной части Индийского океана, называемый ЮВИО, принимал положительные значения. Последнее связано с тем, что в регионе индонезийских островов ТПО имело положительную аномалию. На западе Индийского океана возникла область повышенного давления, а на востоке — пониженного, что способствовало увеличению скорости ветра в западно-восточном потоке воздуха. Подобная комбинация аномалий ТПО способствовала ускорению западно-восточного переноса, скорость которого была заметно выше, чем в предшествующем 2012 г. (рис. 4). При таких обстоятельствах основной влагозапас облаков муссона сохранялся на протяжении более длительного пути, и поэтому меньшее, чем обычно, количество осадков выпадало по пути его движения через территорию Индии и стран юго-восточной Азии (Ashok et al., 2001).
Данные рис. 4 показывают, что на окраине юго-восточной Азии воздушная масса муссона поворачивает на север в сторону Китая. Более того, отсюда видно, что навстречу воздушному по-
40° N 35° N 30° N 25° N 20° N 15° N 10° N 5° N EQ 5°S 10°S 15°S 20°8
30°Е 40°Е 50°Е 60°Е 70°Е 80°Е 90°Е 100° Е110° Е 120° Е 130° Е 140° Е 150° Е 160° Е Рис. 2. Поле аномалий ТПО в Индийском океане для марта—мая 2013 г. (ре-анализ МСЕР/МСАК).
току муссона на границе Индийского и Тихого океанов движется мощная воздушная масса противоположного направления со стороны Тихого океана, с востока на запад. Последняя воздушная масса определяется влиянием феномена Эль-Ни-ньо. Следует полагать, что именно наличие этого природного феномена определяет направление и скорость дальнейшего пути АМ (Huang, Wu, 1989).
Роль Эль-Ниньо
Индекс ДИО тесно связан с развитие феномена Эль-Ниньо в тропической зоне Тихого океана. Более точно — это явление называется Эль-Ни-ньо Южное Колебание (ЭНЮК). С одной стороны, ЭНЮК определяется влиянием океанического течения переменной температуры, которое
распространяется в тропической зоне Тихого океана с востока на запад от берегов Южной Америки в районе Перу. С другой стороны, ЭНЮК зависит от температуры поднимающихся глубинных океанических вод (при апвеллинге) для восходящей ветви глобального океанического конвейера у берегов Перу, с третьей — на ЭНЮК влияют воды холодного перуанского течения (Гумбольдта), приходящего со стороны Антарктиды. Указанные обстоятельства объясняют сложность физического механизма формирования ЭНЮК, которое интересует метеорологов прежде всего с позиции разности атмосферных давлений на западе и востоке тропической зоны Тихого океана. Эта величина называется южным колебанием (ЮК). В свою очередь ЮК зависит от разности значений ТПО по обе стороны Тихого
30° E 40° E 50° E 60° E 70°E 80°E 90° E 100° E110° E120° E130° E
Рис. 3. Поле средних разностей аномалий ТПО в Индийском океане для марта—мая 2013 г. и соответствующих аномалий за 2010—2012 гг. (ре-анализ МСЕР^САК).
30° E 40° E 50° E 6
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.