Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2020, T. 493, № 1, стр. 83-88

ВВЕДЕНИЕ

С тропическими циклонами (ТЦ), особенно с самыми мощными – тайфунами (ураганами), связаны значительные погодно-климатические аномалии и социально-экономические последствия [1–4]. Существенная часть ТЦ трансформируется во внетропические [5–10].

Особенности режимов ТЦ в разных океанических бассейнах представлены, например, в [11] по данным для последних десятилетий (1970–2011 гг.). При этом использовалось традиционное деление Мирового океана на регионы зарождения ТЦ: СЗТО (северо-западная акватория Тихого океана), СВТО (северо–восточная акватория Тихого океана), САО (северная часть Атлантического океана) и СИО (северная часть Индийского океана) в Северном полушарии (СП), а также ЮИО (южная часть Индийского океана), ЮТО (южная часть Тихого океана) и ЮАО (южная часть Атлантического океана) – в Южном полушарии (ЮП). В [11] использовалось общепринятое разделение ТЦ по стадиям развития: тропическая депрессия – при скорости ветра 15–17 м/с, тропический шторм – при скорости ветра 18–23 м/с, сильный тропический шторм – при скорости ветра 24–32 м/с, тайфун или ураган – при скорости ветра более 32 м/с.

По данным для последних десятилетий проявляется тенденция все более частого проявления во внетропических широтах интенсивных циклонов, трансформировавшихся из тропических [8]. При тенденции глобального потепления следует ожидать увеличения числа интенсивных циклонов в более теплой и влагоемкой тропосфере. В [8] получены оценки тенденций изменения процессов трансформации ТЦ во внетропические для разных океанических бассейнов СП и ЮП полушарий по данным для периода 1970–2012 гг. При анализе использовались данные, представленные в [11], с некоторыми уточнениями и добавлением новых данных.

В данном сообщении проведены результаты аналогичного анализа тенденций для процессов трансформации ТЦ во внетропические для разных океанических бассейнов по более длинным рядам данных – для последних пяти десятилетий. Значимость подобного анализа связана с существенным усилением глобального потепления в последние годы. В частности, увеличение средней глобальной приповерхностной температуры для анализируемого периода (1970–2019 гг.) по данным GISS (https://data.giss.nasa.gov/) более, чем на четверть превышает глобальное потепление для ранее анализировавшегося в [8] периода.

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДАННЫЕ

При анализе использовались данные для характеристик ТЦ в разных океанических бассейнах СП и ЮП для периода 1970–2019 гг. (https://meteoinfo.ru/tropicyclones, см. также [11]).

Связь характеристик активности ТЦ и их трансформации во внетропические с явлениями Эль-Ниньо анализировалась с использованием индекса ONI (https://www.cpc.ncep.noaa.gov/).

РЕЗУЛЬТАТЫ

В табл. 1 представлены среднегодовые значения количества ТЦ N_tc и трансформировавшихся во внетропические N_etc, а также их соотношения N_etc/N_tc по данным для 1970–2019 гг. для разных океанических бассейнов: СЗТО, СВТО, САО и СИО в СП, ЮИО, ЮТО и ЮАО – в ЮП. Приведены также полушарно и глобально осредненные величины.

На рис. 1 приведены межгодовые вариации N_etc для полушарий и для Земли в целом, а на рис. 2 – межгодовые вариации количества N_etc в СЗТО и САО. Наибольшая частота переходов ТЦ во внетропические по 50-летним данным характерна для СЗТО – в среднем более 9 событий в год. Средняя повторяемость соответствующих событий в САО (около 5), ЮИО (5) и ЮТО (менее 5) примерно вдвое меньше, чем в СЗТО. Число ТЦ, трансформировавшихся во внетропические, в САО может достигать 8–10 при максимуме 12 и минимуме 1. В ЮИО максимальная частота трансформации достигала 9 событий в год, для пяти лет было отмечено только по одному такому событию, а для двух лет событий трансформации тропических циклонов во внетропические для ЮИО не было выявлено. В ЮТО число переходов доcтигало 10 событий в год, трижды отмечалось только одно событие и однажды такие события не были выявлены. Мала повторяемость переходов ТЦ во внетропические для СВТО (около 3%) – в отдельные годы редко отмечается более одного события при максимальном числе событий – 5. В СИО возможность выхода ТЦ во внетропические широты затрудняется при низкоширотной границе азиатского континента. Подобные события были отмечены только дважды.

Рис. 1.

Межгодовые вариации количества ТЦ, трансформировавшихся во внетропические, N_etc в СП (ромбы и тонкая линия) и ЮП (квадраты и пунктир) и для Земли в целом (треугольники и жирная линия). Прямыми линиями отмечены соответствующие линейные регрессии (тренды).

Рис. 2.

Межгодовые вариации количества тропических циклонов, трансформировавшихся во внетропические, N_etc в СЗТО (квадраты и тонкая линия) и САО (ромбы и пунктир). Прямыми линиями отмечены соответствующие линейные регрессии (тренды).

Особый режим характерен для ЮАО, что связано с низкой температурой поверхности океана в этом регионе. Первые пять ТЦ в ЮАО были отмечены только в последние годы – уже в ХХI веке [8]. Первый случай (по крайней мере для последних пяти десятков лет со спутниковыми наблюдениями) формирования циклона типа тропического в Южной Атлантике был отмечен в марте 2004 г. [12]. Для трех из пяти ТЦ в ЮАО выявлено их трансформирование в циклоны умеренных широт.

Наибольшая вероятность превращения ТЦ во внетропические характерна для ЮТО. Однажды все ТЦ в ЮТО трансформировались во внетропические. При этом отмечалась и малая вероятность трансформации в ЮТО (1 переход при 9 ТЦ). Высокая вероятность перехода характерна для САО и для СЗТО. В ЮИО в циклоны умеренных широт трансформируется в среднем каждый третий ТЦ.

В ЮП среднее количество ТЦ в 2.3 раза меньше, чем в СП, а среднее число северных циклонов, трансформировавшихся во внетропические, в 1.6 раза больше, чем в ЮП. Число переходов ТЦ во внетропические широты в отдельные годы достигало 15 в ЮП и 25 – в СП. При этом в 2017 г. в ЮП не было отмечено ни одного перехода. Средняя вероятность трансформации южно-полушарных ТЦ во внетропические в 1.5 раза больше, чем для северо-полушарных. Это связано с особенностями распределений океанов и континентов в ЮП и СП. Количество N_etc для Земли в целом менялось в диапазоне от 10 до 36, в СП – от 4 до 25, в ЮП – от 0 до 15. При этом вероятность перехода ТЦ во внетропический, характеризуемая соотношением N_etc/N_tc, для Земли в целом менялась от 15% до 48%, в СП – от 8% до 45%, в ЮП – от 0% до 65%.

На рис. 3 представлены межгодовые вариации и линейные тренды N_etc/N_tc – доли количества ТЦ (N_tc), транформировавшихся во внетропические (N_etc): для полушарий и для Земли в целом. Рис. 4 характеризует соответствующие вариации и тренды N_etc/N_tc в СЗТО и САО.

Рис. 3.

Межгодовые вариации N_etc/N_tc – доли количества ТЦ (N_tc), трансформировавшихся во внетропические (N_etc): в СП (ромбы и тонкая линия) и ЮП (квадраты и пунктир) полушариях и для Земли в целом (жирная линия). Прямыми линиями отмечены соответствующие линейные регрессии (тренды).

Рис. 4.

Межгодовые вариации N_etc/N_tc – доли количества тропических циклонов (N_tc), трансформировавшихся во внетропические (N_etc): в СЗТО (квадраты и тонкая линия) и САО (ромбы и пунктир). Прямыми линиями отмечены соответствующие линейные регрессии (тренды).

Анализ 50-летних данных выявил (см. табл. 2) статистически значимые (не менее, чем на уровне 95%) положительные тренды числа внетропических циклонов N_etc, трансформировавшихся из ТЦ, для СП и Земли в целом. Значимый положительный тренд для N_etc отмечен в СЗТО – с увеличением числа событий трансформации на 1 циклон за 14–15 лет. Положительный тренд проявляется также для САО – с увеличением на 1 циклон за 13–14 лет. Для СП и Земли в целом увеличение – на 1 циклон примерно за 5 лет.

Статистически значимые тренды получены также для N_etc/N_tc в СП (3.3% за десятилетие) и ЮП (1.6% за 10 лет), а также для Земли в целом (2.7% за 10 лет). В СП значимый тренд роста вероятности событий трансформации выявлен для СЗТО – более 4% за десятилетие. При этом для САО получен слабый тренд N_etc/N_tc для периода 1970–2019 гг.

Аналогично [8] проведен анализ среднегодовых значений N_tc, N_etc и N_etc/N_tc в СЗТО для разных десятилетий. Отмечено общее уменьшение N_tc в СЗТО от десятилетия к десятилетию – с 2000-х гг. величина N_tc ниже средней. При этом величина N_etc с 1990-х гг. превышала среднюю, а соотношение N_etc/N_tc с 2000-х гг. превышало 0.4. В первое десятилетие XXI века каждый второй ТЦ становился внетропическим. Проявилось существенное различие изменений активности ТЦ в СЗТО и САО. В САО отмечен быстрый общий рост N_tc с почти двухкратным увеличением количества ТЦ в первые десятилетия XXI века по сравнению с 1970-ми годами. При общем существенном росте N_etcв САО для последних десятилетий значимых тенденций изменения в целом высоких значений N_etc/N_tc в этой акватории не отмечено.

Отмечается связь перехода ТЦ во внетропические с температурными изменениями в тропических и внетропических широтах. В частности, выявлена значимая (на уровне 95%) положительная корреляция N_etc/N_tc с изменениями приповерхностной температуры T_tr в тропиках СП [8]. При этом соответствующая положительная корреляция N_etc и T_tr получена менее значимой.

С использованием корреляционного и кросс-вейвлетного анализа проявляется значимая когерентность процессов трансформации с проявляющимися в тропических широтах Тихого океана квазициклическими явлениями Эль-Ниньо/Ла-Нинья (со средней периодичностью около 4–5 лет) [8]. От интенсивности этих явлений зависит активность ТЦ, в частности в СЗТО [13]. В [8] отмечены сезонные особенности связи N_etc в СЗТО с явлениями Эль-Ниньо.

Выявленные особенности характеризуются, в частности на рис. 2, минимальными значениями N_etc для СЗТО в годы, начинающиеся в фазе максимального проявления Эль-Ниньо – 1973, 1983, 1998, 2010, 2019 гг. (см. также [8]). В связи с этим следует  отметить,  что  за  весь  анализируемый 50-летний период было всего несколько лет, когда величина N_etcдля СЗТО была меньше, чем для САО. В их числе годы, начинающиеся в фазе максимального проявления Эль-Ниньо – 1973, 1998, 2010 и 2019 гг.

В табл. 3 представлены средние значения количества ТЦ, тайфунов и доли ТЦ, трансформировавшихся во внетропические, в СЗТО для лет, начинающихся в фазе Эль-Ниньо (Е), Ла-Нинья (L) и нейтральной фазе (N), в течение последних двух десятилетий (2000–2019 гг.). Фазы Эль-Ниньо определялись с использованием индекса ONI (https://www.cpc.ncep.noaa.gov/). Согласно табл. 3 в СЗТО в годы, начинающиеся в нейтральной фазе, N_etc, соответственно, на 3 (25%) и 2 (18%) циклона больше, чем в годы, начинающиеся в фазе Эль-Ниньо и Ла-Нинья. При этом доля тайфунов в общем числе ТЦ (N_t/N_tc) в годы, начинающиеся в нейтральной фазе, оценена минимальной (меньше половины), а доля тайфунов, перешедших во внетропические широты (N_et/N_t) в эти годы оценена максимальной – почти 2/3.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для последних десятилетий на фоне глобальных изменений климата отмечены значимые тенденции изменений повторяемости ТЦ в разных океанических бассейнах. В том числе в последние полвека проявляются значимые тенденции увеличения повторяемости трансформации ТЦ во внетропические для Земли в целом, в СП и в СЗТО с влиянием на Дальний Восток.

Отмеченные изменения для ТЦ связаны не только с изменением температурного режима, прежде всего температуры поверхности океана в тропиках, но и с рядом других факторов, в том числе изменением меридиональной ячейки Хэдли в атмосфере тропических широт – ее интенсивности и меридиональной протяженности. На фоне долгопериодных изменений проявляются значимые вариации генерации и активности ТЦ в связи с квазициклическими естественными процессами Эль-Ниньо, в частности в тихоокеанских бассейнах, включая СЗТО. При этом результаты анализа данных и модельных расчетов свидетельствуют о реальной возможности учащения и усиления явлений Эль-Ниньо [14, 15] с соответствующим влиянием на активность ТЦ.