1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Водные ресурсы
  4. T. 50, № 5, 2023

Водные ресурсы, 2023, T. 50, № 5, стр. 513-523

Численное исследование взаимодействия компонентов климатической системы и их роли в усиленном потеплении Арктики

Г. А. Платов a, *, Е. Н. Голубева a, В. Н. Крупчатников a, М. В. Крайнева a

a Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН
630090 Новосибирск, Россия

* E-mail: Platov.G@gmail.com

Поступила в редакцию 25.01.2023
После доработки 25.01.2023
Принята к публикации 20.03.2023

Аннотация

С помощью численного моделирования и данных реанализа исследованы некоторые взаимодействия компонентов климатической системы в Арктике в условиях потепления климата. При анализе данных и результатов численных экспериментов использовался метод разложения полей характеристик состояния среды по естественным ортогональным функциям. Выявлены тенденции изменения атмосферного воздествия на систему океан–лед в период потепления и их связь с тенденциями будущих проекций потепления в рамках наиболее жесткого сценария RCP 8.5 в проекте CMIP-5. Кроме того, с помощью численного моделирования выявлена 44-летняя периодичность в системе взаимодействия общей циркуляции Северного Ледовитого океана и теплосодержания слоя Атлантических вод в нем, которая может быть связана с Атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляцией.

Ключевые слова: климатические изменения, Арктика, взаимодействие компонентов климата, будущие проекции климата, численное моделирование.

Список литературы

  1. Алексеев Г.В. Проявление и усиление глобального потепления в Арктике // Фундаментал. приклад. климатология. 2015. Т. 1. С. 11–26.

  2. Алексеев Г.В., Александров Е.И., Глок Н.И., Иванов Н.Е., Смоляницкий В.М., Харланенкова Н.Е., Юлин А.В. Эволюция площади морского ледового покрова Арктики в условиях современных изменений климата // Исследование Земли из космоса. 2015. № 2. С. 5. https://doi.org/10.7868/S0205961415020025

  3. Багатинский В.А., Дианский Н.А. Изменчивость термохалинной циркуляции Северной Атлантики в различные фазы Атлантической мультидекадной осцилляции по данным океанских объективных анализов и реанализов // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2021. Т. 57. № 2. С. 1–14. https://doi.org/10.31857/S0002351521020024

  4. Бекряев Р.В. Изменения потоков нисходящей длинноволновой радиации и эффективного излучения подстилающей поверхности в высоких широтах // Фундаментал. приклад. Климатология. 2015. Т. 1. С. 27–48.

  5. Будыко М.И. Избранные работы. СПб.: Америт: ГГО, 2020. 206 с.

  6. Дымников В.П., Лыкосов В.Н., Володин Е.М. Моделирование климата и его изменений: современные проблемы // Вестн. РАН. 2012. Т. 82. № 3. С. 227–236.

  7. Семенов В.А. Современные исследования климата Арктики: прогресс, смена концепций, актуальные задачи // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2021. Т. 57. № 1. С. 21–33. https://doi.org/10.31857/S0002351521010119

  8. Barry R.G., Serreze M.C., Maslanik J.A., Preller R.H. The Arctic sea ice-climate system: Observations and modeling // Rev. Geophys, 1993. V. 31. P. 397–422. https://doi.org/10.1029/93RG01998

  9. Bjornsson H., Venegas S.A. A manual of EOF and SVD analyses of climate data // CCGCR Rep. 97–1. McGill Univ. 1997. 52 p.

  10. Drijfhout S. Competition between global warming and an abrupt collapse of the AMOC in Earth’s energy imbalance // Sci. Rep. 2015. V. 5. 14877. https://doi.org/10.1038/srep14877

  11. Dymnikov V.P., Lykosov V.N., Volodin E.M. Problems of modeling climate and climate change // Izvestiya Atmospheric and Oceanic Physics. 2006. V. 42. № 5. P. 568–585. https://doi.org/10.1134/S0001433806050045

  12. Eisenman I. Factors controlling the bifurcation structure of sea ice retreat // J. Geophys. Res. 2012. V. 117. D01111. https://doi.org/10.1029/2011JD016164

  13. Golubeva E.N., Platov G.A. Numerical modeling of the Arctic Ocean ice system response to variations in the atmospheric circulation from 1948 to 2007 // Izv. Atmos. Ocean. Phys. 2009. V. 45. 137–151.

  14. Golubeva E.N., Platov G.A. On improving the simulation of Atlantic Water circulation in the Arctic Ocean // J. Geophys. Res. 2007. V. 112. C04S05.

  15. Inoue J., Masatake E.H., Koutarou T. The Role of Barents Sea Ice in the Wintertime Cyclone Track and Emergence of a Warm-Arctic Cold-Siberian Anomaly // J. Clim. 2012. V. 25. P. 2561–2568. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-11-00449.1

  16. Intrieri J.M., Fairall C.W., Shupe M.D., Persson P.O.G., Andreas E.L., Guest P.S., Moritz R.E. An annual cycle of Arctic surface cloud forcing at SHEBA // J. Geophys. Res. 2002. V. 107. C10. 8039. https://doi.org/10.1029/2000JC000439

  17. IPCC, 2022: Climate Change 2022: Impacts, Adaptation and Vulnerability. Contribution of Working Group II to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / Eds Pörtner H.-O., Roberts D.C., Tignor M., Poloczanska E.S., Mintenbeck K., Alegría A., Craig M., Langsdorf S., Löschke S., Möller V., Okem A., Rama B. Cambridge, UK; NY, USA: Cambridge Univ. Press, 3056 p. https://doi.org/10.1017/9781009325844

  18. Kalnay E., Kanamitsu M., Kistler R., Collins W., Deaven D., Gandin L., Iredell M., Saha S., White G., Woollen J. et al. The NCEP/NCAR 40-Year Reanalysis Project // Bull. Amer. Meteor. Soс. 1996. V. 77. P. 437–471. https://psl.noaa.gov/data/gridded/data.ncep.reanalysis.html (дата обращения: 16.01.2023)

  19. Lykossov V.N., Platov G. A. A numerical model of interaction between atmospheric and oceanic boundary layers // Russian J. Numerical Analysis Mathematical Modelling. 1992. V. 7. № 5. P. 419–440. https://doi.org/10.1515/rnam.1992.7.5.419

  20. Markus T., Stroeve J.C., Miller J. Recent changes in Arctic sea ice melt onset, freezeup, and melt season length // J. Geophys. Res. 2009. V. 114. C12024. https://doi.org/10.1029/ 2009JC005436

  21. North G.R., Bell T.L., Cahalan R.F., Moeng F.J. Sampling errors in the estimation of empirical orthogonal functions // Mon. Weather Rev. 1982. V. 110. P. 699–706. https://doi.org/10.1175/1520-0493(1982)110%3C0699:SEITEO%3E2.0.CO;2

  22. Osborn T.J. Winter 2009/2010 temperatures and a record-breaking North Atlantic Oscillation index // Weather. 2011. V. 66. P. 19–21. https://doi.org/10.1002/wea.660

  23. Petoukhov V., Semenov V.A. A link between reduced Barents-Kara sea ice and cold winter extremes over northern continents // J. Geophys. Res, 2010. V. 115. D21111. https://doi.org/10.1029/2009JD013568

  24. Platov G.A., Golubeva E.N., Kraineva M.V., Malakhova V.V. Modeling of climate tendencies in Arctic seas based on atmospheric forcing EOF decomposition // Ocean Dynamics. 2019. V. 69. P. 747–767. https://doi.org/10.1007/s10236-019-01259-1

  25. Platov G., Iakshina D., Krupchatnikov V. Characteristics of Atmospheric Circulation Associated with Variability of Sea Ice in the Arctic // Geosci. 2020. V. 10. 359. https://doi.org/10.3390/geosciences10090359

  26. Proshutinsky A., Dukhovskoy D., Timmermans M.-L., Krishfield R., Bamber J. Arctic circulation regimes // Phil. Trans. R. Soc. A. 2015. V. 373. 20140160 https://doi.org/10.1098/rsta.2014.0160

  27. Serreze M.C., Barrett A.P., Slater A.G., Steele M., Zhang J., Trenberth K.E. The large-scale energy budget of the Arctic // J. Geophys. Res. 2007. V. 112. D11122. https://doi.org/10.1029/ 2006JD008230

  28. Sévellec F., Fedorov A., Liu W. Arctic sea-ice decline weakens the Atlantic Meridional Overturning Circulation // Nat. Clim. Chang, 2017. V. 7. P.604–610. https://doi.org/10.1038/nclimate3353

  29. Stroeve J.C., Markus T., Boisvert L., Miller J., Barrett A. Changes in Arctic melt season and implications for sea ice loss // Geophys. Res. Lett. 2014. V. 41. P. 1216–1225. https://doi.org/10.1002/ 2013GL058951

  30. Taylor K.E., Stouffer R.J., Meehl G.A. An overview of CMIP5 and the experiment design // Bull. Amer. Meteor. Soc. 2012. V. 93. P. 485–498. https://doi.org/10.1175/BAMS-D-11-00094.1

  31. Thorndike A.S. A toy model linking atmospheric thermal radiation and sea ice growth // J. Geophys. Res. 1992. V. 97. P. 9401–9410. https://doi.org/10.1029/92JC00695

  32. Zhang R., Sutton R., Danabasoglu G., Kwon Y.-O., Marsh R., Yeager S.G., Amrhein D.E., Little C.M. A review of the role of the Atlantic Meridional Overturning Circulation in Atlantic Multidecadal Variability and associated climate impacts // Rev. Geophys. 2019. V. 57. P. 316–375. https://doi.org/10.1029/2019RG000644

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Водные ресурсы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал