Известия высших учебных заведений

Прикладная нелинейная динамика

ISSN 0869-6632 (Print)
ISSN 2542-1905 (Online)


Для цитирования:

Вакуленко Н. В., Серых И. В., Сонечкин Д. М. Хаос и порядок в атмосферной динамике часть 3. Предсказуемость Эль-Ниньо // Известия вузов. ПНД. 2018. Т. 26, вып. 4. С. 75-94. DOI: 10.18500/0869-6632-2018-26-4-75-94

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
(загрузок: 442)
Полный текст в формате PDF(En):
(загрузок: 107)
Язык публикации: 
русский
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
551.465

Хаос и порядок в атмосферной динамике часть 3. Предсказуемость Эль-Ниньо

Авторы: 
Вакуленко Н. В., Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук
Серых Илья Викторович, Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук
Сонечкин Дмитрий Михайлович, Гидрометеорологический научно-исследовательский центр Российской Федерации
Аннотация: 

Тема. Опираясь на предположение, что короткопериодные климатические вариаций нехаотичны, и, следовательно, к этим вариациям не применима парадигма ограниченной предсказуемости погоды, сформулированная Э.Н. Лоренцем, ставится вопрос о неограниченной предсказуемости короткопериодных вариаций климата. Это принципиально отличается от общепринятого в климатологии представления о неустойчивости атмосферных движений всех временных масштабов, начиная от изменений погоды ото дня ко дню и включая многолетние, многовековые и даже тысячелетние вариации климата. Цель. Конкретно, рассматриваются межгодовые масштабы, и специально исследуется предсказуемость широко известного феномена Эль-Ниньо. При этом рассматривается недавно обнаруженная так называемая Глобальная Атмосферная Осцилляция (ГАО), которая представляет собой синхронизованную совокупность хорошо известных процессов в тропиках, связанных с Эль-Ниньо, и внетропических процессов. Метод. Считая ГАО главной модой короткопериодных климатических вариаций, определяются индексы, характеризующие динамику самого ГАО и взаимосвязи внетропических и тропических компонент ГАО друг с другом. Оказывается, что между этими индексами имеется столь тесная кросскорреляция, что ее можно считать проявлением взаимно-однозначных связей между тропическими и внетропическими компонентами ГАО. Результаты. Это позволяет положительно ответить на поставленный вопрос о нехаотичности вариаций климата. Среди индексов, характеризующих ГАО, находится один, с помощью которого оказывается возможным предсказывать Эль-Ниньо с заблаговременностью в 14 месяцев. Затем, с помощью специально разработанной техники кроссвейвлетного анализа пар временных рядов, выявляется диапазон временных масштабов, внутри которого имеет место наиболее тесная кросскорреляция этого индекса с индексом, характеризующим Эль-Ниньо. Этот диапазон включает в себя масштабы всех известных ритмов Эль-Ниньо, то есть от двух до примерно 16 лет. Обсуждение. В итоге указывается на возможность дальнейшего увеличения этой заблаговременности до нескольких лет. Это много больше, чем заблаговременности всех ныне существующих динамических и статистических методов прогноза Эль-Ниньо.

Список источников: 
  1. Кибель И.А. Введение в гидродинамические методы краткосрочного прогноза погоды. М.: Гостехиздат, 1957. 375 с.
  2. Richardson L.F. Weather Prediction by Numerical Process. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1922. 236 p.
  3. Charney J. On the scale of atmospheric processes // Geofys. Publ. 1948. Vol. 17. P. 1–17.
  4. Lorenz E.N. Deterministic nonperiodic flow // J. Atmos.Sci., 1963. Vol. 20. P. 130–141.
  5. Блинова Е. Н. Динамика атмосферных движений планетарного масштаба и гидродинамический долгосрочный прогноз погоды. М.: Гидрометеоиздат, 1976. 78 с.
  6. Saltzman B., Teweles S. Further statistics on the exchange of kinetic energy between harmonic components of the atmospheric flow // Tellus. 1964. Vol. 16. P. 432–435.
  7. Серых И.В. Сонечкин Д.М. Хаос и порядок в атмосферной динамике. Часть 1. Хаотические вариации погоды // Известия высших учебных заведений. Прикладная нелинейная динамика. 2017. Т. 25. № 4. С. 4–22.
  8. Сидоренков Н.С. Атмосферные процессы и вращение Земли. СПб: Гидрометеоиздат, 2002. 200 с.
  9. Серых И.В. Сонечкин Д.М. Сопоставление временных энергетических спектров индексов Эль-Ниньо – Южного Колебания и глобальных полей температуры и атмосферного давления в приповерхностном слое // Фундаментальная и Прикладная Климатология. 2017. Т. 2. С. 144–155.
  10. Серых И.В.. Сонечкин Д.М. О проявлениях движений полюсов Земли в ритмах Эль-Ниньо – Южного Колебания // Доклады Академии наук. 2017. Т. 472. № 6. С. 716–719.
  11. Бышев В.И., Нейман В.Г., Романов Ю.А., Серых И.В., Сонечкин Д.М. О статистической значимости и климатической роли глобальной атмосферной осцилляции // Океанология. 2016. Т. 56. № 2. С. 179–185.
  12. Блехман И.И. Синхронизация динамических систем. М.: Наука, 1971. 896 с.
  13. Pikovsky A., Rosenblum M., Kurths J. Synchronization. A Universal Concept in Nonlinear Sciences. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2001. 496 p.
  14. Sugihara G., May R., Ye H., Hsieh C.-H., Deyle E., Fogarty M., Munch S. Detecting causality in complex systems // Science. 2012. Vol. 338. P. 496–500.
  15. Максимов И.В. Полюсный прилив в морях и атмосфере Земли // Труды института океанологии АН СССР. 1955. № 8. С. 92–118.
  16. Bryson R.A., Starr T.B. Chandler tides in the atmosphere // J. Atmos. Sci. 1975. Vol. 34. P. 1975–1986.
  17. Серых И.В., Сонечкин Д.М. О влиянии полюсного прилива на Эль-Ниньо // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 2. С. 44–52.
  18. Вакуленко Н.В., Котляков В.М., Сонечкин Д.М. О соотношениях лидирования– запаздывания между атмосферными трендами температуры и концентрации углекислого газа в период плиоцена // Доклады Академии наук. 2016. Т. 467. № 6. С. 709–712.
  19. Вакуленко Н.В., Котляков В.М., Парренин Ф., Сонечкин Д.М. Исследование разномасштабных взаимосвязей между изменениями приземной температуры воздуха и концентрации CO2 в атмосфере // Лёд и Снег. 2016. Т. 56. № 4. С. 533–544.
  20. Вакуленко Н.В., Котляков В.М., Сонечкин Д.М. О связи антропогенного роста концентрации углекислого газа в атмосфере и современного потепления // Доклады Академии наук. 2017. Т. 477. № 1. С. 87–91.
Поступила в редакцию: 
02.03.2018
Принята к публикации: 
20.04.2018
Опубликована: 
31.08.2018
Краткое содержание:
(загрузок: 83)