Журнал Природа №5, 2006
А.Л. Бондаренко
Альберт Леонидович Бондаренко, доктор географических
наук, ведущий научный сотрудник Института водных проблем РАН.
Несколько десятков лет назад в мировую научную литературу вошли
испанские слова Эль-Ниньо и Ла-Нинья, означающие младенца соответственно
мужского и женского пола. Когда вода прибрежной экваториальной зоны Тихого
океана, обычно холодная, начинала нагреваться и в это же самое время гибли
рыба, морские животные и птицы, на суше начинались обильные ливни, происходили
наводнения и штормы на море, тогда жители Южной Америки называли такое
состояние природы Эль-Ниньо (оно могло продолжаться более года). Когда
температура морской воды падала, погода и экологические условия вновь становились
благоприятными, а продуктивность океана и суши, пострадавших от Эль-Ниньо,
восстанавливалась, наступало Ла-Нинья.
Со второй половины XX в. изучением этих природных состояний активно
занялись специалисты, и представление о них несколько расширилось. Эль-Ниньо
- это глобальное явление, при котором температура поверхностного слоя воды
восточной половины экваториального Тихого океана и вод, прилегающих к Южной
Америке в районе Эквадора, Перу и частично Чили, повышается на 4-5°С относительно
среднего значения 26°С. При явлении Ла-Нинья в этом слое температура падает
приблизительно на такую же величину. Выяснилось также, что оба состояния
- единое явление, а Эль-Ниньо и Ла-Нинья - лишь крайние стадии его развития.
Гидрометеорологические условия изменяются не только вблизи Южной Пацифики,
но и в тропической и субтропической зонах всего земного шара. Во время
Эль-Ниньо Австралия, Африка, Индонезия и страны бассейна Индийского океана
страдают от засухи. Дефицит осадков приводит к заметному снижению мирового
урожая зерновых культур, поскольку большинство посевных площадей находится
именно в этих местах. По неполным данным, ущерб от одного из самых сильных
Эль-Ниньо 1982-1983 гг. составил 13 млрд долл.
В последнее время выполнено большое количество исследований, в том числе
и российскими специалистами, доказывающими возможность влияния Эль-Ниньо
- Ла-Нинья на гидрометеорологические и экологические условия океанов, морей
и материков не только экваториальной зоны, но и всего земного шара.
Полагают даже, что самый большой и наиболее важный сигнал в межгодовой
климатической изменчивости Земли связан именно с этим феноменом.
Если этим вопросам посвящено значительное количество публикаций, то существенно
меньшее внимание в последние годы уделяется изучению природы Эль-Ниньо - Ла-Нинья.
Существует много, в том числе и принципиально разных, объяснений возникновения
Эль-Ниньо - Ла-Нинья. Их можно
разделить на два основных типа. И тот, и другой основаны в основном на
расчетно-гипотетических представлениях и в меньшей степени - на инструментальных
данных о динамике вод океана.
Аномалии температуры поверхности воды экваториальной
зоны Тихого океана в октябре 1987 г.
относительно среднего ее значения за период 1980-1995
гг. (по данным П.Вебстера и др.).
I, II, III - пункты продолжительных измерений течений.
В объяснениях первого типа Эль-Ниньо формируется экваториальными крупномасштабными
течениями и противотечениями. Явление возникает из-за поступления теплых
вод из западной в восточную часть океана, оно вызвано поверхностным противотечением,
возникающим при прекращении действия пассатов.
Однако анализ измерений скорости течений показывает, что таких
поверхностных
противотечений просто не существует. Время действия течений в восточном
направлении не превышает половины года при средней скорости не более
0.3 м/с. А для того, чтобы доставить воду из западной части океана в
восточную,
скорость течения должна быть в три раза больше - 1 м/с.
Объяснения формирования Эль-Ниньо - Ла-Нинья второго типа (в частности,
образование Эль-Ниньо) связывают с планетарными волнами (Кельвина и Россби),
образование и развитие которых тесно связано с ветровой активностью над
океаном. Другими словами, Эль-Ниньо вызвано пассатами, генерирующими волны
Россби вне экватора, севернее и южнее от него, приблизительно в районе
широт 15-20°. Волны распространяются на запад, достигнув западных окраин
океана, отражаются от них уже в виде волн Кельвина. Далее они распространяются
на восток вдоль экватора. Достигнув восточной части океана, они создают
Эль-Ниньо.
Однако из анализа измерений течений следует, что в экваториальной зоне
океана нет волн ни Кельвина, ни Россби. А есть “смешанные” волны, обладающие
признаками гравитационных и волн Россби. Эти “смешанные” волны и волны
Россби имеют как сходства, так и различия. Так, те и другие распространяются
в западном направлении, но основная доля энергии волн Россби сосредоточена
севернее и южнее экватора, а у “смешанных” волн - на экваторе, что и наблюдается.
Однако эти “смешанные” волны все же будем называть волнами Россби, поскольку
так принято. В дальнейшем мы более основательно изложим представления о
течениях и волнах Россби экваториальной зоны океана, что позволит читателю
лучше понять их природу.
Кроме того, инструментальные данные показывают, что появление Эль-Ниньо
связано как раз с отсутствием в восточной части волн Россби (точнее, Эль-Ниньо
возникает, когда они небольшие), но не с появлением больших волн, как в
упомянутых объяснениях второго типа.
Достоверная инструментальная информация позволяет сделать новые выводы.
Она была получена в рамках Международного проекта ТОГА (Тропический океан
- Глобальная атмосфера) в экваториальной зоне океана в конце XX в..
Этими материалами мы и воспользовались для объяснения и обоснования механизма
формирования явления Эль-Ниньо - Ла-Нинья.
А толчком для этих исследований послужили более ранние наши исследования
волн Россби, крупномасштабных течений и в особенности прибрежного апвеллинга
и даунвеллинга - подъема глубинных вод на поверхность моря и опускания
поверхностных на глубину на шельфе
Каспия. Здесь мы наблюдали изменение температуры и продуктивности, напоминающие
те, что происходят во время Эль-Ниньо - Ла-Нинья. На шельфе Каспия было
экспериментально установлено, что апвеллинг-даунвеллинг формируется не
ветром, как предполагалось ранее, а крупномасштабными течениями и континентальными
шельфовыми волнами. Последние похожи на волны Россби,
поскольку имеют подобную динамику и дисперсионные соотношения. Фактически
это одни и те же явления, но развивающиеся в различных условиях: одни у
берегов океанов и в морях, другие в открытых частях океанов. При этом в
обоих случаях активную роль в формировании этого явления играют крупномасштабные
течения и волны, а пассивную - восточный берег моря или океана при апвеллинге-даунвеллинге
и экватор - в образовании Эль-Ниньо - Ла-Нинья.
Чтобы стал понятен читателю механизм формирования явления Эль-Ниньо
- Ла-Нинья, необходимо дать некоторые представления о крупномасштабных
течениях и волнах Россби экваториальной зоны Тихого океана.
Крупномасштабные течения и волны
Россби тропической зоны Тихого океана
В период с 1979 по 1995 г. были выполнены измерения течений на экваторе
Тихого океана в пунктах I (140°в.д.), II (124°в.д.), III (110°в.д.), а
также севернее и южнее на 1.5° пункта I.
|
Скорости течения в пункте I
(140°з.д.): средней многолетней (1), переменного течения на восток (2),
на запад (3). |
Крупномасштабные течения представляют собой сложную систему изменяющихся
с глубиной и во времени течений. Всегда и везде на поверхности океана крупномасштабное
течение имеет скорость ~30 см/с и направлено на запад, с глубиной его скорость
быстро уменьшается и уже на горизонте ~20 м равна нулю. Глубже направление
течения становится восточным, и на глубине ~80 м скорость достигает максимальной
величины ~90 см/с, а затем снова уменьшается до нулевых значений на горизонте
260 м. Это течение с максимальными скоростями на горизонте
80 м названо подповерхностным течением Кромвелля. На экваторе расход подповерхностностного
течения на восток в среднем многолетнем режиме приблизительно в 50-100
раз больше поверхностного на запад. Большие скорости течений наблюдаются
только в узкой, до 2° к северу и югу, приэкваториальной зоне океана, а
за пределами этой зоны они малы (в среднемноголетнем режиме). В течение
года меняются скорость и направление течений (так называемая годовая изменчивость).
Существуют данные, что у поверхности океана скорости переменных течений
достигают ~70 см/c, как в восточном, так и в западном направлениях.
Волны Россби экваториальной зоны открытого океана составляют
часть взаимосвязанного поля свободных, прогрессивных (распространяющихся
в пространстве в горизонтальном направлении) волн Россби всего Мирового
океана. Последовательность волн как во времени, так и в пространстве представляет
собой непрерывный ряд сформированных в модуляции (группы, цуги, биения)
малых-больших-малых и т.д. волн. Свойство волн приобретать модуляционное
строение присуще многим типам волн и играет важную роль в динамике вод
океана. Однако механизм его до сих пор не изучен. Предположительно, построение
волн в модуляции связано с неким взаимодействием между собой волн с различными
периодами. Назовем его модуляционным механизмом. В настоящее время не существует
доказательств того, как и почему волны выстраиваются в модуляции, почему
иногда они четкие, а иногда нечеткие, почему эти модуляции имеют определенный
период, почему они иногда разрушаются и т.д.
С большой степенью уверенности можно считать, что энергетический уровень
поля волн во времени изменяется гораздо медленнее, чем амплитуды колебания
скорости течения волн в модуляциях, а также направление и скорость связанных
с волнами крупномасштабных течений. О связи волн и течений будет сказано
немного позже.
Скорость течений (фактически волн Россби) вдоль меридиана
(вверху) и крупномасштабных течений вдоль экватора (внизу) в пункте I (140°з.д.).
Выделяются четкие модуляции между промежутками времени, отмеченными цифрами
1-2, нечеткие между 3-1 и промежутки времени, где модуляции разрушены, 4-3.
Согласно исследованиям автора, проведенным вместе с коллегами,
время жизни и установления поля волн Россби и связанных с ними крупномасштабных
течений превышает 102 периодов волн, что равно приблизительно 10 годам.
Это значит, что если с какого-то момента волны не будут получать энергию,
то они будут существовать еще 10 лет. Большое время жизни и установления
волн и течений объясняется их высокой инерционностью, большой массой воды,
вовлеченной в движение, и крайне малыми потерями энергии, например на трение,
что характерно для волн в целом.
По параметрам течений с большой степенью точности американские специалисты определили основные параметры волн Россби экваториальной
зоны: направление распространения - на запад, фазовая скорость - 0.9 м/c,
период ~20 сут, длина волны ~1600 км, амплитуды колебаний меридиональной
составляющей скорости течений волн достигают 80 см/c. У этих волн в приэкваториальных
районах океанов движения частиц воды, т.е. волновые течения, происходят
вдоль меридиана - в направлении, перпендикулярном направлению распространения
волн и крупномасштабных течений.
Такие большие амплитуды колебаний скорости течений волн Россби наблюдаются
в узкой приэкваториальной зоне океана. По мере удаления от экватора к северу
и югу на 2-3° амплитуды заметно уменьшаются и уже в пассатной зоне они
не превышают 30 см/c. Таким образом, основная доля кинетической энергии
волн, впрочем, как и течений, сосредоточена у экватора в пределах 2-3°.
Часто эти волны и течения у экватора рассматривают как “захваченные” экватором,
а небольшие по площади экваториальные зоны - как особые зоны концентрации
энергии волн и течений. Большие скорости крупномасштабных течений и волн
Россби наблюдаются только у экватора и в западных областях океанов. В целом
по океанам скорости крупномасштабных течений и волн Россби имеют порядок
10-15 см/с.
Волны у экватора заметно модулируют, и в модуляциях укладывается примерно
18 волн, что соответствует по времени одному году. В экваториальной зоне
Тихого океана укладывается девять волн, т.е. половина модуляции. Иногда
модуляции имеют стройный квазигармонический характер, иногда они выражены
нечетко и иногда “разрушаются” и превращаются в волновые образования с
частым чередованием больших и малых волн, или в целом волны становятся
малыми.
Возможно, в механизме создания модуляций участвуют колебания системы
Земля-океан-атмосфера, которые проявляются в свободных нутационных движениях
полюсов с таким же приблизительно периодом, как и период модуляций, около
года. Исследования Н.С.Сидоренкова показывают, что
явления Южное колебание атмосферы и Эль-Ниньо - Ла-Нинья каким-то образом
связаны с нутациями Земли. Во всяком случае, между этими явлениями наблюдается
корреляционная связь.
По мнению геофизика В.И.Ферронского , гравитационное
поле Земли попеременно ускоряет или замедляет движение Луны по орбите.
Это вызывает нутацию Земли с различными периодами, в том числе и с периодом
около года. Вполне возможно, что нутация с периодом один год влияет на
модулирование волн.
Следует отметить, что такие четкие модуляции волн наблюдаются только
у экватора, в остальных областях океана они выражены нечетко и период их
различный.
При пересечении волнами Тихого океана (за 0.5 года) их параметры очень
слабо трансформируются. Так, при прохождении волн между пунктами с координатами
110°в.д. и 140°в.д. (расстояние 3500 км) форма и параметры волн и модуляций
практически не трансформировались, что и позволило с большой степенью точности
определить основные параметры волн: фазовую скорость, длину, период.
О связи волн Россби и крупномасштабных
течений
Наши исследования показывают, что крупномасштабные течения и волны Россби
физически и корреляционно взаимосвязаны . Обсудим эту проблему.
Для приповерхностных течений и волн Россби экваториальной зоны Тихого
океана получена следующая зависимость: U = K(V0
– V). Здесь U - скорость крупномасштабного течения, взятая со знаком плюс,
если течение направлено на запад, и минус - если на восток, V0
- амплитуда колебания скорости течений волн Россби, V - значение амплитуды
колебания волн Россби, при котором происходит смена направления течения
(для условий эксперимента она равна 30 см/с), K - постоянный коэффициент,
численно близкий к 2.0.
Эта зависимость одновременная, получена по продолжительным измерениям
скорости течений в пункте I с высокой достоверностью (коэффициент корреляции
- 0.9). В этом случае можно считать, что волны Россби генерируют крупномасштабные
течения в режиме одновременной связи их энергий. Может быть дано и другое,
пожалуй, более правильное, объяснение: крупномасштабные течения и волны
Россби представляют нечто целое.
События, описываемые рассматриваемой зависимостью, можно трактовать
так. При волнах Россби с амплитудой колебания скорости течения больше 30 см/с крупномасштабное течение направлено вдоль экватора на запад, в направлении
распространения волн, если же эта амплитуда меньше - то на восток. Скорость
крупномасштабного течения пропорциональна амплитуде колебания скорости
течения волн Россби, а точнее разности V0
– V.
Как уже отмечалось, в формировании Эль-Ниньо - Ла-Нинья участвуют крупномасштабные
экваториальные поверхностное течение и подповерхностное противотечение
и связанные с ними (физически и корреляционно) волны Россби.
Поверхностные течения и подповерхностные противотечения создают наклон
термоклина (сравнительно небольшой прослойки воды между холодными глубинными
и приповерхностными более теплыми водами, т.е. слоя воды с наибольшими
градиентами температуры): на западе океана термоклин опущен на глубину
~150 м, а на востоке приподнят близко к поверхности океана. Такая ситуация
преобладает в среднегодовом и многолетнем изменении.
Но крупномасштабные поверхностные течения, как отмечалось ранее, обычно
с периодичностью один год изменяются по скорости в направлении восток-запад-восток
и т.д., и в такт с этими изменениями термоклин меняет свое положение по
вертикали. Если поверхностное течение западное, то термоклин в восточной
части океана опускается. Этой ситуации соответствуют волны Россби с большими
амплитудами колебания скорости течения. Если поверхностное течение восточное,
то термоклин поднимается, и этой ситуации соответствуют волны Россби с
малыми амплитудами колебания скорости течения.
Распределение температуры воды (в градусах Цельсия)
по вертикальному сечению Тихого океана вдоль экватора .
Установлено, что движение частиц воды в волнах Россби севернее экватора
происходит по вытянутым вдоль меридиана орбитам по часовой стрелке, а южнее
- против . В этой ситуации в пределах половины длины
волны, что соответствует 800 км, воды расходятся от экватора с очень большой
скоростью до 75 см/c, а в пределах второй - сходятся с такой же скоростью.
Это создает подъем глубинных холодных вод на поверхность моря в пределах
первой половины волны и, соответственно, опускание теплых на глубину в
пределах второй половины волны. По мере продвижения волн на запад ситуация
в фиксированной точке около экватора попеременно, с периодичностью 20 сут,
будет меняться. В результате глубинные холодные и теплые поверхностные
воды перемешиваются, и в целом на поверхности океана у экватора окажется
более холодная вода, чем в удалении от него.
Интенсивность перемешивания вод по вертикали будет зависеть от таких
параметров волны, как ее период и амплитуда колебания скорости ее течения.
Температура воды у поверхности океана Т будет зависеть от разности количеств
тепла, поступившего из атмосферы и глубин океана. Количество тепла, поступившее
из глубин океана, будет зависеть от осредненной за некоторое время величины
амплитуды колебания скорости течений волн Россби, где s
- среднее квадратическое отклонение амплитуды колебаний скорости течения
V0, зависящее от продолжительности действия
этих волн, их частоты 1/t (t
- период волны) и обратной величины расстояния от поверхности океана до
термоклина - 1/H. Если допустить, что в среднем поток тепла из атмосферы
не меняется во времени, то изложенные связи для фиксированного места области
развития Эль-Ниньо - Ла-Нинья можно записать в условной форме:
T = F(s, 1/t ,
1/H).
Учитывая, что s и U взаимосвязаны и глубина
термоклина зависит от U, то для постоянной частоты волн 1/t
это соотношение для фиксированного места можно записать так: T = K1s,
где K1 - постоянная величина, определяемая
экспериментально.
На рисунке ниже представлены результаты проверки изложенного объяснения
формирования Эль-Ниньо - Ла-Нинья и определения зависимости температуры
поверхности воды от амплитуды колебания скорости течения волн Россби .
Характеристики скорости течений и температуры
поверхности океана в пункте I (140°з.д.). Меридиональная составляющая скорости
течений (фактически течений волн Россби), измеренных на горизонте 25 м
(вверху), среднеквадратическая за половину года величина этих течений волн
Россби (в середине), температура поверхности океана (внизу). Римскими и
арабскими цифрами отмечены моменты времени. Пояснение в тексте.
Эта связь хорошо заметна при визуальном рассмотрении поведения параметров
волн Россби. Так, моментам 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 соответствует низкая температура
воды ~24°C (нижний график) и четкие модуляции с волнами Россби с большой
амплитудой колебаний скорости течения (например, верхняя кривая, модуляция
1-2-3). Такое состояние среды наблюдается при Эль-Ниньо. В это время крупномасштабные
течения направлены на запад, и их скорости достигают максимальных значений.
Моментам I, II, III, IV, V соответствует слабое Эль-Ниньо, при этом средняя
температура поверхности воды ~27°C и волновые колебания в модуляциях непродолжительное
время имеют малые амплитуды. В это время крупномасштабное течение направлено
на восток и его скорости максимальны. Моментам VI, VII, VIII соответствует
сильное Эль-Ниньо, высокая температура воды ~29°С и волновые колебания
течений с малыми амплитудами продолжительное время и малыми скоростями
крупномасштабных течений. Такая ситуация наблюдается, например, между моментами
времени 4-5 (верхний график) и моментами 6-7.
Таким образом, температура на поверхности океана и является показателем
развития Эль-Ниньо - Ла-Нинья, зависит от амплитуды колебания скорости
течения волн Россби и, естественно, от параметров связанных с ними крупномасштабных
течений.
В периоды Ла-Нинья биологическая продуктивность океана увеличивается,
но не только за счет понижения температуры воды, а в первую очередь за
счет интенсификации вертикальных ее движений. В период Эль-Ниньо вертикальные
движения воды ослабевают, что и приводит к уменьшению биологической продуктивности
океана и гибели рыбы.
Явления, аналогичные Эль-Ниньо - Ла-Нинья Тихого океана, наблюдаются
и в Атлантическом, и в Индийском океанах, но в менее заметных масштабах.
Эль-Ниньо - Ла-Нинья и пассаты
Согласно общепринятому объяснению первого типа, Эль-Ниньо - Ла-Нинья
развивается так. Изменения атмосферной активности, а точнее ветра - пассатов
- приводят к изменению динамики вод океана (крупномасштабных течений или
долгопериодных волн). В свою очередь эти изменения динамики вод определяют
стадию развития явления Эль-Ниньо - Ла-Нинья, что проявляется в изменениях
температуры поверхностных вод океана. Таким образом, первопричина изменения
стадии развития Эль-Ниньо - Ла-Нинья - атмосферная активность, активность
ветра.
В нашем же объяснении первопричина развития явления Эль-Ниньо - Ла-Нинья
- модуляционный механизм взаимодействия волн, в результате активности которого
изменяется динамика океана, а точнее волн Россби и крупномасштабных течений.
Это в свою очередь приводит к изменению стадии развития явления Эль-Ниньо
- Ла-Нинья, а соответственно, и температуры поверхностных вод океана и,
как следствие этого, температуры воздуха над океаном и режима ветра - пассатов.
Другими словами, если в общепринятых объяснениях вариации пассатов -
причина изменения стадии развития Эль-Ниньо - Ла-Нинья, то в нашем - следствие.
Считается, что существует довольно тесная корреляционная одновременная
связь скорости крупномасштабных течений и скорости ветра - пассатов. Если
рассматривать эту связь формально, то трудно ответить, что в этой связи
является причиной, а что следствием. Обычно считается, что ветер, в данном
случае пассаты, создает крупномасштабные течения. Эта точка зрения хотя
и популярная, но довольно странная. Если допустить, что ветер создает крупномасштабные
течения у экватора, тогда, учитывая инерционность течений (время их жизни
более 10 лет), одновременная корреляционная связь крупномасштабных течений
с ветром должна отсутствовать, а она вроде бы есть и, судя по всему, хорошая.
Из этого можно сделать вывод, что ветер (пассаты) не создает изменения
динамики вод океана и принятые объяснения формирования явления Эль-Ниньо
- Ла-Нинья неверны.
Циркуляция вод в вертикальной плоскости, перпендикулярной
экватору, создаваемая волнами Россби:
в одной половине волны (а), в другой половине волны (б).
Циркуляция в виде линий токов представлена замкнутыми
контурами со стрелками.
Связь среднеквадратической (за половину года) величины
скорости течений волн Россби с температурой поверхности океана.
Коэффициент корреляции 0.88.
Вместе с тем наличие высокой корреляционной связи ветров с динамикой
океана хорошо согласуется с нашим объяснением формирования Эль-Ниньо -
Ла-Нинья, если считать, что инерционность атмосферы невелика и задержка
в реакции ветра на изменения температуры вод небольшая.
Следует отметить, что мы не одиноки в представлениях о характере связи
ветра - пассатов и температуры поверхности вод экваториальной зоны океана.
Так, известный американский метеоролог Дж.Бьеркнес отмечал, что повышение температуры поверхности океана в восточной части
экваториальной зоны Тихого океана происходит одновременно, а зачастую и
опережает ослабление пассатов над центральной частью Тихого океана. Это
дало основание метеорологам считать, что причиной ослабления пассатов является
аномально высокая температура поверхности центральной части Тихого океана .
Отсюда вывод: изменение ветровой активности - не причина развития Эль-Ниньо
- Ла-Нинья, как рассматривается в принятых объяснениях этого явления, а
его следствие. И это не противоречит нашему объяснению природы явления
Эль-Ниньо - Ла-Нинья, согласно которому сначала меняется динамика вод,
обусловленная взаимодействием волн, а затем изменяется температура поверхностных
вод океана и еще позже (в данном случае через два месяца) - режим ветра.
* * *
Итак, можно подвести итог. В развитии явления Эль-Ниньо - Ла-Нинья активно
участвуют волны Россби и крупномасштабные течения в режиме одновременной
их взаимной связи. Крупномасштабные течения обуславливают положение термоклина,
удаляя его от поверхности океана или приближая к нему. Волны Россби создают
переменно направленную циркуляцию в вертикальной плоскости, перпендикулярной
экватору. В результате активности волн происходит перемешивание по вертикали
холодных глубинных вод с более теплыми поверхностными водами и, как следствие
этого, на поверхности экваториальной зоны океана оказывается более холодная
вода, чем за ее пределами к северу и к югу. Фактически Эль-Ниньо - Ла-Нинья
- это апвеллинг-даунвеллинг, обусловленный активностью волн Россби и связанных
с ними крупномасштабных течений, который развивается в обширной приэкваториальной
зоне восточной части Тихого океана.
В этом едином явлении (волны-течения) изменчивость во времени и пространстве
указанных параметров волн и течений обусловлена действием некоего модуляционного
механизма перестройки волн, в результате активности которого волны Россби
выстраиваются в последовательность волн чередующихся амплитуд, с малыми
- большими - малыми амплитудами. Они приобретают модуляционную структуру
с периодом один год. Иногда эти модуляции “разрушаются” и превращаются
в последовательность волн с хаотически изменяющимися и в целом малыми по
величине амплитудами. Пропорционально и в такт с величиной амплитуды колебаний
скорости течений волн Россби изменяется скорость и направление крупномасштабных
течений и, соответственно, стадия развития явления Эль-Ниньо - Ла-Нинья.
В периоды, когда волны выстраиваются в стройные модуляции, развивается
Ла-Нинья, при уменьшении волн в модуляциях развивается слабое Эль-Ниньо,
а при разрушении модуляций - сильное Эль-Ниньо.
Таким образом, непосредственная причина развития явления Эль-Ниньо -
Ла-Нинья - модуляционный механизм перестройки волн Россби и связанных с
ними крупномасштабных течений. Для дальнейшего познания феномена Эль-Ниньо
- Ла-Нинья необходимо более глубоко изучить механизмы формирования волн
Россби и крупномасштабных течений, их взаимные связи, а также закономерности
построения волн Россби в модуляции.
Литература
1. Нечволодов Л.В., Лобов А.Л., Овинова Н.В. и др.
// Метеорология и гидрология. 1999. №6. С.53-65.
2. Гущина Д.Ю., Девитт Б., Петросянц М.А. //
Известия АН. Физика атмосферы и океана. 2000. Т.36. №5. С.581-604.
3. Мохов И.И., Елисеев А.В., Хворостьянов Д.В. //
Известия АН. Физика атмосферы и океана. 2000. Т.36. №6. С.741-751.
4. Нелепо А.Б., Калашников З.Р., Хунджуа Г.Г. Энергетика
взаимодействия между океаном и атмосферой в зоне действия феномена Эль-Ниньо
// Труды III конференции “Физические проблемы экологии”. М., 2002. №10.
С.118-123.
5. Baturin N.G., Niiler P.P. // J. of Geophysical
Research. 1997. V.102. NO. C13. P.27, 771-777, 793.
6. Halpern D., Knox R.A., Luther D.S. // J. of
Physical Oceanography. 1988. V.18. P.1514-1534.
7. Бондаренко А.Л. // Водные ресурсы. 1998. Т.25.
№4. С.510-512.
8. Бондаренко А.Л., Жмур В.В., Филиппов Ю.Г., Щевьев
В.А. О переносе масс воды морскими и океанскими долгопериодными волнами
// Морской гидрофизический журнал. Севастополь. 2004. №5. С.24-34.
9. Бондаренко А.Л., Жмур В.В. // Метеорология
и гидрология. 2004. №11. С.39-52.
10. Сидоренков Н.С. Межгодовые колебания системы
Атмосфера-Океан-Земля // Природа. 1999. №7. С.26 - 34.
11. Ферронский В.И. // Электронный журнал “Исследовано
в России”.
2005. Т.8. №120. С.1207-1228.
12. Bjerknes J. // J. Phys. Oceanogr. 1972.
V.2. P.212-217.
13. Gill A. // Quart. J. Roy. Meteorol. Soc.
1980. V.106. P.447-462.
14. Коротаев Г.К., Михайлова Э.Н., Шапиро Н.Б. Теория
экваториальных противотечений в Мировом океане. Киев, 1986.
15. Webster P.J., Palmer T.N. // Nature. 1997.
V.390. P.562-564.
|