Оценка роли Тихого океана в изменениях современного климата

Исследованы гидротермодинамические процессы в системе атмосфера–океан, способствовавшие замедлению темпов роста температуры земного шара с 1998 по 2014 г. На основе данных дистанционного зондирования Земли и реанализа показана тесная связь глобального и регионального содержания водяного пара в атмосфере со скоростью приземного ветра и аномалиями температуры поверхностного слоя воды в тропической зоне Тихого океана. Усиление ветра в тропической зоне Тихого океана наблюдается с 1980 г. (коэффициент линейного тренда –0.017 м · c^–1/год). Наибольшее усиление ветра пришлось на период 1992–2013 гг. (–0.025 м · с^–1/год). В эти годы температура поверхностного слоя воды в центрально- и восточно-экваториальной зоне Тихого океана понижалась со скоростью 0.024 K/год, а глубинные воды на западе Тихого океана (к северу от экватора) накапливали тепло. Указанные тенденции способствовали уменьшению испарения с поверхности Тихого океана, которое с задержкой около года сказывается на глобальном содержании водяного пара в атмосфере (коэффициент корреляции 0.88). В результате среднее по планете содержание водяного пара в столбе атмосферы понижалось до 2014 г. со средней скоростью 0.12 мм/год. Расчеты модели переноса излучения в атмосфере показывают, что уменьшение интегрального содержания водяного пара в атмосфере с 2001 по 2014 г. снизило приходную часть радиационного баланса подстилающей поверхности примерно на 0.93 Вт/м2, что примерно в 11 раз превышает усиление парникового эффекта CO2 за эти годы. Такие тенденции изменений содержаний парниковых газов в атмосфере обуславливали понижение зимней температуры воздуха в Северном полушарии. Летняя температура воздуха продолжала расти за счет уменьшения оптической толщины облаков в широтном поясе 30°–75° с.ш. и прогревания подстилающей поверхности солнечной радиацией.

1. Бышев В.Н., Нейман В.Г., Романов Ю.А., Серых И.В. О пространственной неоднородности некоторых параметров глобальной изменчивости современного климата // Докл. акад. наук. 2009. Т. 426. № 4. С. 543–548.

2. Бышев В.Н., Нейман В.Г., Романов Ю.А., Серых И.В. Эль-Ниньо как следствие глобальной атмосферной осцилляции в динамике климатической системы Земли // Докл. акад. наук. 2012. Т. 446. № 1. С. 89–94.

3. Федоров В.М. Тенденции изменения температуры поверхности Мирового океана и их причины // Сложные системы. 2015. Т. 2. № 5. С. 45–56.

4. Федоров В.М. Инсоляция Земли и современные изменения климата. М.: Физматлит., 2018. 232 с.

5. Baldridge A.M., Hook S.J., Grove C.I., Rivera G. The ASTER Spectral Library Version 2.0 // Remote Sens. Env. 2009. V. 113. P. 711–715.

6. Byshev V.I., Neiman V.G., Anisimov M.V., Gusev A.V., Serykh I.V., Sidorova A.N., Figurkin A.L., Anisimov I.M. Multi-decadal oscillations of the ocean active upper-layer heat content // Pure Appl. Geophys. 2017. V. 174. № 7. P. 2863–2878.

7. Camp C.D., Tung K.-K. Surface warming by the solar cycle as revealed by the composite mean difference projection // Geophys. Res. Lett. 2007. V. 34. № L14703.

8. Chen X., Tung K.-K. Varying planetary heat sink led to global-warming slowdown and acceleration // Science. 2014. V. 345 (6199). P. 897–903.

9. Climatic Research Unit Data. URL. http://www.cru. uea.ac.uk/cru/data/temperature/.

10. Cronin T.W. On the Choice of Average Solar Zenith Angle // J. Atmospheric Sci. 2014. V. 71. № 8. P. 2994–3003.

11. Dai A., Fyfe J.C., Xie S.-P., Dai X. Decadal modulation of global surface temperature by internal climate variability // Nat. Clim. Chang. 2015. V. 5. № 6. P. 555–559.

12. Drijfhout S.S., Blaker A.T., Josey S.A., Nurser A.J.G., Sinha B., Balmaseda M.A. Surface warming hiatus caused by increased heat uptake across multiple ocean basins // Geophys. Res. Lett. 2014. V. 41. P. 7868–7874.

13. England M.H., McGregor S., Spence P., Meehl G.A., Timmermann A., Cai W., Gupta A.S., McPhaden M.J., Purich A., Santoso A. Recent intensification of wind-driven circulation in the Pacific and the ongoing warming hiatus // Nat. Clim. Chang. 2014. V. 4. P. 222–227.

14. Hansen J., Sato M., Kharecha P., von Schuckmann K. Earth’s energy imbalance and implications // Atmos. Chem. Phys. 2011. № 11. P. 13421–13449.

15. Hu S., Fedorov A.V. The extreme El Niño of 2015–2016 and the end of global warming hiatus // Geophys. Res. Lett. 2017. V. 44. № 8. P. 3816–3824.

16. Kebiao M., Jingming C., Zhaoliang L., Ying M., Yang S., Xuelan T., Kaixian Y. Global Water Vapor Content Decreases from 2003 to 2012: An Analysis Based on MODIS Data // Chin. Geogr. Sci. 2017. V. 27. № 1. P. 1–7.

17. Kosaka Y., Xie S.-P. Recent global-warming hiatus tied to equatorial Pacific surface cooling // Nature. 2013. V. 501 (7467). P. 403–407.

18. Ridley D.A., Solomon S., Barnes J.E., Burlakov V.D., Deshler T., Dolgii S.I., Herber A.B., Nagai T., Neely III R.R., Nevzorov A.V., Ritter C., Sakai T., Santer B.D., Sato M., Schmidt A., Uchino O., Vernier J.P. Total volcanic stratospheric aerosol optical depths and implications for global climate change // Geophys. Res. Lett. 2014. V. 41. P. 7763–7769.

19. Risbey J.S., Lewandowsky S., Langlais C., Monselesan D.P., O’Kane T.J., Oreskes N. Wellestimated global surface warming in climate projections selected for ENSO // Nat. Clim. Chang. 2014. V. 4. № 9. P. 835–840.

20. Santer B.D., Bonfils C., Painter J.F., Zelinka M.D., Mears C., Solomon S., Schmidt G.A., Fyfe J.C., Cole J.N.S., Nazarenko L., Taylor K.E., Wentz F.J. Volcanic contribution to decadal changes in tropospheric temperature // Nat. Geosci. 2014. V. 7. P. 185–189.

21. Scott C.E., Arnold S.R., Monks S.A., Asmi A., Paasonen P., Spracklen D.V. Substantial large-scale feedbacks between natural aerosols and climate // Nat. Geosci. 2018. V. 11. P. 44–48.

22. Steinman B.A., Mann M.E., Miller S.K. Atlantic and Pacific multidecadal oscillations and Northern Hemisphere temperatures // Science. 2015. V. 347 (6225). P. 988–991.

23. Tunved P., Stroöm J., Kulmala M., Kerminen V.-M., Dal Maso M., Svenningson B., Lunder C., Hansson H.-C. The natural aerosol over Northern Europe and its relation to anthropogenic emissions— implications of important climate feedbacks // Tellus B. 2008. V. 60. № 4. P. 473–484.

24. VonderHaar T.H., Forsythe J.M., Luo J., Randel D.L., Woo S. Water vapor trends and variability from the global NVAP dataset // 16th Symposium on Global Change and Climate Variations. URL. https:// ams.confex.com/ams/pdfpapers/84927.pdf.

25. Yao S.-L., Huang G., Wu R.-G., Qu X. The global warming hiatus – a natural product of interactions of a secular warming trend and a multi-decadal oscillation // Theor. Appl. Clim. 2016. V. 123. № 1–2. P. 349–360.