научная статья по теме ОБ ОПРЕДЕЛЕНИИ ЯВЛЕНИЙ ЭЛЬ-НИНЬО И ЛА-НИНЬЯ Геофизика
Текст научной статьи на тему «ОБ ОПРЕДЕЛЕНИИ ЯВЛЕНИЙ ЭЛЬ-НИНЬО И ЛА-НИНЬЯ»
Об определении явлений Эль-Ниньо и Ла-Нинья
М. А, Петросянц*, Д. Ю. Гущина*
Детально изучена структура аномалий температуры поверхности океана (АТПО) в области Niño 3 экваториальной части Тихого океана для обоснования их использования в качестве критерия при выделении событий Эль-Ниньо и Ла-Нинья в непрерывном ряду данных об АТПО за 1948—1997 гг. Показано, что наиболее реалистичным пороговым значением АТПО для выделения Эль-Ниньо в области Niño 3 является АТПО i 0,5°С, а явления Ла-Нинья — АТПО á -0,5"С. Предложенный способ определения этих явлений позволил выделить в ряду данных об АТПО в районе Niño 3 с 1948 по ¡997 г. 13 событий Эль-Ниньо и 18 Ла-Нинья. Показано, что распределение аномалий ТПО в исследуемой области не соответствует нормальному, поэтому эмпирическая вероятность появления Ла-Нинья в 1,7 раза больше, чем вероятность появления Эль-Ниньо, хотя это может быть свойственно только используемой в настоящей работе выборке. Рассмотрены также взаимосвязи между явлениями Эль-Ниньо и Ла-Нинья и особенностями глобальной циркуляции атмосферы.
Несмотря на множество работ, посвященных явлению Эль-Ниньо (см., например, [12]), в хронологии как событий Эль-Ниньо, так и JIa-Нинья наблюдаются многочисленные разночтения. Например, сравнивая ряд сильных и умеренных явлений Эль-Ниньо по Квинну и др. (1978 г.), приведенный в [7, 9], с рядом Центра климатических прогнозов США [2], можно видеть, что в первом ряду пропущены случаи Эль-Ниньо в 1923, 1932, 1951, 1969 гг., а во втором ряду это явление не отмечено в 1912, 1919, 1926, 1929, 1958 и 1973 гг.
Если сопоставить данные о Эль-Ниньо Центра климатических прогнозов США с данными об аномалиях температуры поверхности океана (АТПО) в области Niño 3 (5° с. ш. — 5° ю. ш.; 150° в. д. — 90° з. д.) в июле, которые приведены в докладе Дж. Шуклы [11], то несогласованность увеличивается — в ряду Центра климатических прогнозов США не отмечены явления Эль-Ниньо в 1940, 1944, 1963, 1968, 1983, 1987, 1993 гг. и указаны 1941 и 1994 гг. с отрицательными АТПО в июле. То же относится и к рядам данных о явлении JIa-Нинья — оно не указано в 1908, 1922, 1933, 1942, 1949, 1954, 1978 и 1985 гг. и ошибочно отнесено к 1904, 1915, 1917 гг. (с положительными АТПО в июле) и 1995 г. (с близкой к нулевой отрицательной аномалией ТПО).
* Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова.
Неопределенность в дате начала Эль-Ниньо вызывает некоторые трудности при исследовании дальних связей этого явления и гидрометеорологических явлений. Например в [3] ищутся связи характеристик атмосферы и океана в атлантико-европейском регионе с явлениями Эль-Ниньо и JIa-Нинья с использованием АТПО в районе Niño 3 в январе в годы, следующие за годами, указанными в хронологии Центра климатических прогнозов США, как годы Эль-Ниньо, т. е. в январи, приходящиеся, как правилу на заключительную фазу этого явления [2]. Вероятно, такой подход правилен, поскольку он вносит определенность во время появления Эль-Ниньо и JIa-Нинья, Но он страдает тем недостатком, что пропускает эти явления малой продолжительности внутри года, не включающие январь. А такие случаи существуют, например, Эль-Ниньо 1963 г. и Ла-Нинья 1978 г.
Главные причины таких разночтений, по-видимому, кроются в разных определениях осуществления события Эль-Ниньо (Ла-Нинья), принятых разными авторами. Мы не останавливаемся здесь на этих определениях, отсылая читателя к статье Г. В. Грузы и др. [2], в которой содержится превосходный обзор определений Эль-Ниньо и Ла-Нинья. Упомянем только, что широко распространен прием определения осуществления этих явлений по знаку индекса южного колебания (ИЮК). Хотя между температурой поверхности экваториальной части Тихого океана в период явлений Эль-Ниньо (Ла-Нинья) и ИЮК существует тесная отрицательная корреляция, все же коэффициент корреляции не равен единице, и поэтому возможны неточности в определении времени наступления Эль-Ниньо (Ла-Нинья) даже в этом случае.
Все эти разночтения в хронологии Эль-Ниньо (Ла-Нинья) несомненно влияют на поиски дальних связей между этими событиями и особенностями циркуляции, а также климатическими аномалиями. Естественно, что это замечание не относится к дальним связям, полученным по непрерывному ряду АТПО в экваториальной части Тихого океана, но оно имеет непосредственное отношение к анализу временных рядов, составленных конкретно из месяцев Эль-Ниньо и Ла-Нинья [6]. Поскольку Эль-Ниньо (Ла-Нинья) — это явление в поле температуры воды в экваториальной части Тихого океана, задача данной работы состоит в том, чтобы изучить структуру аномалий ТПО, а затем обосновать критерий (порог) выделения событий Эль-Ниньо и Ла-Нинья в непрерывном ряду аномалий ТПО в области NiHo 3.
В работе использованы среднемесячные значения АТПО, осредненные по области Niño 3, вычисленные относительно среднего годового хода за период с 1948 по 1997 г. Данные о ТПО взяты из массива NCEP/NCAR Reanalysis [8, 10]. Этот ряд данных содержит всего 600 месяцев, что, конечно, недостаточно для получения надежных статистических дальних связей, но для изучения структуры АТПО в районе Niño 3 его можно использовать.
Прежде всего, рассмотрим распределение аномалий ТПО по величине. На рис. 1 приведена гистограмма повторяемости аномалий ТПО в области