Hydrosphere. Hazard processes and phenomena
Not a member yet
170 research outputs found
Sort by
ТРАНСФОРМАЦИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ВОД МАЛЫХ РЕК АРКТИЧЕСКОЙ ТУНДРЫ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С ГОРНЫМИ ПОРОДАМИ
Get PDFThe degree of knowledge about migration of water and dissolved substances in arctic and subarctic permafrost landscapes is extremely low. In our study the water sources and the mechanisms of streamflow formation of the small Arctic tundra rivers in the lower Lena River are described on the basis of hydrochemical data. Studied natural waters are contrasting in chemical composition. The maximum concentrations of chemicals, up to the brackish type of water, are characteristic of groundwater seeps, the composition of which is formed during long-term interaction with parent rocks. The freshest waters are confined to the organic layers of the soil profile. The sources of streams are ultra-fresh, cold and sometimes show a slightly acidic reaction, which indicates their formation in the organic part of the active layer at the contact with the permafrost top. Downstream where the channel is actively cut into the bedrock, the streams\u27 waters are enriched with mineral compounds. Downstream, water warms up in the channel and ultra-fresh water flows from the slopes and dilute the stream water. The sources and low-mineralized tributaries of the small streams are formed due to the thawing of the ground ice in the active layer. The interaction of water and rocks determines the chemical composition of the water of the studied streams. Information about the chemical composition of natural waters allows drawing conclusions about the sources and water pathways in the watersheds, which is necessary for developing models and predicting natural processes.Степень изученности процессов миграции воды и растворенных веществ в арктических и субарктических мерзлотных ландшафтах крайне низкая. В нашем исследовании на основе гидрохимических данных, полученных в ходе экспедиций в 2019 и 2020 годах, делаются выводы об источниках питания и механизмах формирования стока трех ручьев в арктической тундре в низовьях реки Лены. Исследованные природные воды контрастны по химическому составу. Максимальные концентрации химических веществ, вплоть до солоноватого типа вод, характерны для высачиваний подземных вод, состав которых формируется при длительном взаимодействии с материнскими породами. Наиболее пресные воды приурочены к органогенным горизонтам почвенного профиля. Воды в истоках ручьев ультрапресные, холодные и иногда показывают слабокислую реакцию, что говорит об их формировании в обедненном минеральными веществами органогенном почвенном горизонте сезонно-талого слоя по контакту с кровлей многолетнемерзлых пород. На участках активного врезания русла в коренные породы воды ручьев обогащаются минеральными соединениями. Ниже по течению происходит прогрев воды в русле и приток ультрапресной воды со склонов, сформированной в верхней грубогумусной части сезонно-талого слоя. Истоки и слабоминерализованные притоки ручьев формируются за счет вытаивания льда сезонно-талого слоя. Взаимодействие воды и горных пород определяет химический состав воды исследованных ручьев. Сведения о химическом составе природных вод позволяют делать выводы об источниках и путях движения воды на водосборах, что необходимо для разработки моделей и прогнозирования природных процессов
ИНФРАЗВУКОВЫЕ КОЛЕБАНИЯ, ВЫЗЫВАЕМЫЕ ВНЕТРОПИЧЕСКИМИ ЦИКЛОНАМИ В ЯПОНСКОМ МОРЕ
Get PDFA brief review of the works of the authors, who performed the analysis of an extensive database microdeformations of the Earth\u27s crust. As a result of the analysis of experimental data, it was revealed that in the general background of oscillations there are microseisms signals in the high-frequency infrasound range (5–12 Hz) during the periods of the passage of powerful tropical cyclones in the Sea of Japan. As a result of the study of the coastal laser strainmeter data, microseisms of oscillations in the upper part of the infrasound range with a distinct dual-frequency component were detected and manifested during the extratropical cyclone development in the northwestern and central part of the Sea of Japan. The methods for measuring microdeformations of the Earth\u27s crust by a stationary two-coordinate coastal laser strainmeter and their processing are described. It is determined that the development of infrasound oscillations does not depend on local meteorological conditions. A brief synoptic analysis of the development of a cyclonic vortex in the Sea of Japan is performed in the article. The detected infrasound signals develop when a certain wind strength is reached along an extended atmospheric front in the Sea of Japan and fade quickly enough during the beginning of rapid displacement of the atmospheric front to the central part of the Sea of Japan with accelerating inflow of cold air masses from the north. The character of the manifestation of infrasound signals during the passage of an extratropical cyclone differs from similar manifestations during a more concentrated impact of tropical cyclones.Выполнен краткий обзор работ авторов, выполнивших анализ обширной базы данных микродеформаций земной коры, в результате которого выявлено, что в общем фоне колебаний присутствуют микросейсмы сигнала верхней части инфразвукового диапазона (5–12 Гц) в периоды прохождения мощных тропических циклонов в акватории Японского моря. При обработке экспериментальных данных определены некоторые зависимости в появлении этих сигналов, а также локализованы области генерации в Японском море инфразвуковых колебаний при прохождении определенных тайфунов. Так как акватория Японского моря в холодное время года также подвергается влиянию циклонов, возникающих во внетропической области земного шара и временами достигающих значительной силы, было обработаны данные берегового лазерного деформографа, ведущего непрерывную запись, во время одного из таких событий, произошедшего в ноябре 2020 года. В результате исследования натурных данных берегового лазерного деформографа были обнаружены микросейсмы колебаний в верхней части инфразвукового диапазона, имеющие явную двухчастотную составляющую и проявляющиеся в момент развития циклона в северо-западной и центральной части Японского моря. Выполнено описание методики выполнения измерений микродеформаций земной коры стационарным двухкоординатным береговым лазерным деформографом и проведения их обработки. Определено, что развитие инфразвуковых колебаний не зависит от местной метеорологической обстановки. В статье выполнен краткий синоптический анализ развития циклонического вихря в Японском море. Обнаруженные инфразвуковые сигналы развиваются при достижении определенной силы ветра вдоль протяжённого атмосферного фронта в Японском море и достаточно быстро затухают в период начала быстрого смещения атмосферного фронта в центральную часть Японского моря при ускоряющемся поступлении холодных воздушных масс с севера. Характер проявления инфразвуковых сигналов при прохождении внетропического циклона отличается от подобных проявлений при более сосредоточенном воздействии тропических циклонов
МОЛНИЕВАЯ АКТИВНОСТЬ В ТАЙФУНЕ ЛЕКИМА (2019) ПО ДАННЫМ ВСЕМИРНОЙ СЕТИ ЛОКАЛИЗАЦИЙ МОЛНИЙ
Get PDFBased on the World Wide Lightning Location Network (WWLLN) data, this paper presents analysis of the lightning activity in the typhoon Lekima, which crossed the Northwestern Pacific Ocean 2–14 August 2019 and had destructive impact on the countries of East Asia. It is shown that lightning activity varies significantly at different stages of cyclone evolution and has two maxima within a radius of 1 000 km around the center. The first (14 161 discharges) was recorded on 2 August 2019 at Tropical Depression stage; the second (13 066 discharges) – on the day of greatest intensity on 8 August 2019, that is almost two times more than on the two previous days of cyclone deepening. The diurnal compositions of lightings relative to the cyclone center in an area with a radius of 1 000 km shows that the formation of ring and spiral structures of lightning from shapeless formations began on the days of the rapid deepening into the typhoon stage, and on the day of greatest intensity, an accumulation of lightning appeared in the central area with a radius of 100 km, which identifies the “eyewall”. The presence of ring structures made it possible to demonstrate the previously published method for estimating of the eyewall characteristics according to WWLLN data. The results of the comparison of the obtained estimates with the structures of the typhoon eye cloud wall from satellite images, as well as with ones obtained from the scatterometer data and from the JMA and JTWC best tracks, are presented.В работе по данным глобальной сети локализаций молний (WWLLN) представлены сведения о молниевой активности в области тайфуна Лекима, который пересёк северо-западную часть Тихого океана со 2 по 14 августа 2019 года и оказал прямое и косвенное разрушительное влияние на страны восточной Азии. Показано, что молниевая активность, которая определяется суточным числом молний, существенно варьирует на различных стадиях эволюции циклона и в области с радиусом 1 000 км имеет два максимума. Первый максимум был зафиксирован 2 августа 2019 года на стадии тропической депрессии и составил 14 161 разряд. Второй максимум отмечен в день наибольшей интенсивности, 8 августа 2019 года, на стадии тайфуна и составил 13 066 разряд, что почти в два раза больше чем в два предшествующих дня углубления циклона и является типичной для тайфунов закономерностью в изменчивости молниевой активности. Анализ суточных композиций молниевых разрядов относительно центра циклона в области с радиусом 1 000 км показал, что формирование кольцевых и спиралевидных структур молний из бесформенных образований началось в дни быстрого углубления циклона до стадии тайфуна, а в день наибольшей интенсивности появилось скопление молний в центральной области радиусом 100 км, которое идентифицирует облачную стену «глаза». Наличие в этой области кольцевых структур позволило продемонстрировать ранее опубликованный метод оценки характеристик облачной стены по данным WWLLN – координат центра облачной стены и её радиуса, а также радиусов внешней и внутренней границ облачной стены. Представлены результаты сравнения полученных оценок со структурами облачной стены глаза тайфуна на спутниковом изображении, а также с такими характеристиками тайфуна, как координаты его центра, радиусами глаза и максимального ветра, полученным по данным скаттерометра ASCAT и данным бест-треков JMA и JTWC
ИЗМЕНЕНИЕ КАСКАДОМ ВОДОХРАНИЛИЩ СТОКА ВЗВЕШЕННЫХ НАНОСОВ РЕКИ ВИЛЮЙ
Get PDFEstimates of the influence of the Vilyuy river reservoir cascade on the transformation of river streamflow discharges and suspended sediments load are presented in the article. The estimates are based on long-term network observations, field measurements in August-September 2021, and satellite imagery. During the fieldwork studies, the horizontal and vertical distribution of water turbidity in the headwaters of the Vilyuy reservoir was estimated, the longitudinal transformation of turbidity patterns in the Svetlinskoe reservoir and downstream Vilyuy river to the Suntar village was assessed. It is shown that due to the backwater from the Vilyuy HPP-1,2 dams, most of the river sediments are deposited in the estuarine zones of large tributaries of the reservoir. The highest water turbidity is also observed here according to sampling and satellite imagery data. Based on the results of ground-penetrating radar survey of the reservoir bottom, it was revealed that the deposition of a significant part of river sediments in the upper compartments of the Vilyuy reservoir explains the absence of contemporary river sediments in this part near the dam. The sediment balance of the Vilyuy reservoir was calculated, accounting for the sediments released downstream of the dam. Based on all the collected data, the nature of the longitudinal transformation of the impacts of reservoirs on water discharges and levels, sediment discharges and water turbidity along the entire length of the middle and lower Vilyuy is discussed. It is shown that almost all the rivers of the Vilyuy basin show a tendency towards a decrease in their sediment runoff. At the same time, anomalies in the runoff and electrical conductivity of water were found in some tributaries of the river Vilyuy, subject to strong anthropogenic impact.В статье приведены оценки влияния каскада вилюйских водохранилищ на трансформацию расходов воды и взвешенных наносов реки Вилюй. Оценки получены на основе данных многолетних сетевых наблюдений, а также экспедиционных измерений в августе – сентябре 2021 года и материалов спутниковой съемки. В ходе экспедиционных исследований оценено распределение мутности воды по акватории и глубине Вилюйского водохранилища, исследована продольная трансформация мутности воды – вдоль руслового Светлинского водохранилища и его нижнего бьефа вплоть до поселка Сунтар. Показано, что в результате подпора Вилюйским водохранилищем, бóльшая часть речных наносов откладывается в приустьевых зонах крупных притоков этого водоема. Здесь также наблюдается и наибольшая мутность воды по данным отбора проб воды и спутникового зондирования. По итогам георадарной съемки дна установлено, что осаждение значительной части речных наносов в верхних отсеках Вилюйского водохранилища объясняет практически отсутствие современных речных отложений в его приплотинной части. Составлен баланс наносов Вилюйского водохранилища с оценкой сбрасываемых в нижний бьеф наносов. По всем собранным данным описан характер продольной трансформации воздействий водохранилищ на расходы и уровни воды, расходы наносов и мутность воды по длине среднего и нижнего течения реки Вилюй. Показано, что не только на зарегулированной реке Вилюй, но и почти на всех ее притоках доминирует тенденция к снижению стока наносов. При этом обнаружены аномалии величин стока и гидрофизических показателей в некоторых притоках реки Вилюй, подверженных сильному антропогенному воздействию
ОЦЕНКА ПОВЕРХНОСТНОЙ И ПОДЗЕМНОЙ СОСТАВЛЯЮЩИХ РЕЧНОГО СТОКА ПО МИНЕРАЛИЗАЦИИ ВОДЫ
Get PDFThe purpose of the article is to evaluate the possibility of determining river runoff and its underground component based on observations of water mineralization. The study was conducted based on the results of four-year observations on the Polomet River in the Novgorod region. The catchment area of the river to the project site is 631 km2, the average long-term water consumption is 7.7 m3/sec. Measurements of mineralization by the water tester were carried out with a frequency of once a day during the formation of spring and rain floods and one measurement for five days during low-water runoff. A stable dependence of mineralization on water consumption has been revealed. The error in determining the annual river flow calculated by mineralization is ± 10%. A significant difference in the mineralization of underground and surface waters (up to 180 mg/l) made it possible to evaluate the genetic components of river runoff. The supply of the river with groundwater is 40-45% of the total river flow. Its intra-annual dynamics is revealed. It has been established that the regime information on mineralization allows us to determine the water flow rate in conditions of a significant violation of its connection with the water level due to ice formations, overgrowth of the riverbed, water outflow into the overgrown floodplain, and so on.Оценка генетических составляющих речного стока является одной из актуальных задач, стоящих перед гидрологами и гидрогеологами. Для объективного определения составляющих речного стока (поверхностной и подземной) используются трассеры, к которым относятся изотопные и гидрохимические. Цель статьи оценить возможность определения речного стока и его подземной составляющей на основе данных наблюдений за минерализацией воды. Исследования выполнены по результатам четырёхлетних наблюдений на реке Полометь в Новгородской области. Площадь водосбора реки до расчётного створа в деревне Яжелбицы составляет 631 км2, средний многолетний расход воды – 7,7 м3/сек. Для регистрации минерализации использовались в полевых условиях портативные тестеры воды. Измерения проводились с частотой один раз в сутки в период формирования весеннего половодья и дождевых паводков и одно измерение за пять суток в период меженного стока. Результаты исследований позволили выявить устойчивую зависимость минерализации с расходом воды. Среднее отклонение суммарного объёма годового речного стока, рассчитанного по минерализации, от измеренных значений находится в пределах ±10%. Существенное различие минерализации подземных и поверхностных вод (до 180 мг/л) позволило оценить генетические составляющие речного стока. Питание реки Полометь подземными водами, оценённое по минерализации, составляет 40–45% от общего речного стока. Выявлена его внутригодовая динамичность. Результаты исследований показали, что режимная информация о минерализации даёт возможность определять расход воды в реке в условиях, когда невозможно выполнить измерения стандартными методами по технике безопасности, или в условиях существенного нарушения связи расхода с уровнем из-за ледовых образований, зарастания русла, подпора, выхода воды на заросшую пойму и так далее
МОРСКИЕ ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ ПОВЕРХНОСТНЫЕ ВОЗМУЩЕНИЯ
Get PDFAlong with the tsunami, killer waves are among the catastrophic phenomena of the World Ocean, which bring enormous losses to both people and marine objects created by human hands. We call them more moderate-marine extreme surface disturbances. This name is due to the fact that the name of the killer wave, in our opinion, corresponds more to a tsunami. In the classical representation of wave excitation, they poorly fit the name of a wave. Nevertheless, their generally accepted name is killer waves. The article discusses the results of processing sections of recordings of a laser hydrosphere pressure variations meter installed on the shelf of the Sea of Japan at a depth of 27 m, in which marine disturbances are distinguished, similar in appearance to killer waves: "one sister", "two sisters", "three sisters". When processing the experimental data obtained for June 2007, the main modes of wind waves and infragravity sea waves responsible for the formation of the observed killer waves were identified. Extreme surface disturbances against the background of wind waves are strongly distinguished in amplitude and shape. The intermode energy transfer in the observed wave packet resembles in its behavior a modified Fermi-Paste-Ulam return, characteristic of oscillators-geoblocks of the Earth\u27s crust. Energy transfer occurs between modes of different wave packets having different nature of formation. Thus, in the experimental data under consideration, the first wave packet corresponds to the wind range, and the second to the infragravity range.Наряду с цунами волны-убийцы относятся к катастрофическим явлениям Мирового океана, которые приносят колоссальные потери людей и морских объектов, созданных руками человека. Мы называем их более умеренно – морские экстремальные поверхностные возмущения. Такое название связано с тем, что название волны-убийцы на наш взгляд больше соответствует цунами. В классическом представлении волнового возбуждения они слабо подходят под название волны. Тем не менее общепринятое их название – волны-убийцы. В статье обсуждаются результаты обработки участков записей лазерного измерителя вариаций гидросферного давления, установленного на шельфе Японского моря на глубине 27 м, в которых выделяются морские возмущения, по внешнему виду похожие на волны-убийцы: «одна сестра», «две сестры», «три сестры». При обработке полученных экспериментальных данных за июнь 2007 года выделены основные моды ветрового волнения и инфрагравитационных морских волн, ответственных за формирование наблюдаемых волн-убийц. Экстремальные поверхностные возмущения на фоне ветрового волнения сильно выделяются по амплитуде и форме. Величина этого возмущения (от минимума до максимума) в несколько раз больше усредненного морского прилива в этом регионе Японского моря. Межмодовая перекачка энергии в наблюдаемом пакете волн по своему поведению напоминает модифицированный возврат Ферми-Пасты-Улама, характерный для осцилляторов-геоблоков земной коры. Перекачка энергии происходит между модами различных волновых пакетов, имеющих различную природу образования. Так в рассматриваемых экспериментальных данных первый волновой пакет соответствует ветровому диапазону, а второй инфрагравитационному диапазону. Инфрагравитационный диапазон связан с собственными колебаниями водной массы шельфовой области зоны расположения лазерного измерителя вариаций гидросферного давления. Наиболее энергонесущими при этом возбуждении являются максимумы, соответствующие колебанию инфрагравитационного диапазона и основному максимуму ветрового диапазона
СОВРЕМЕННЫЕ ГИДРОКЛИМАТИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В БАЙКАЛЬСКОМ РЕГИОНЕ
Get PDFChanges in daily and monthly values of atmospheric precipitation and river runoff characteristics (mean monthly, annual, maximum and minimum discharges) on rivers in the basins of the Lena, Angara and Lake Baikal for the period 1966–2019 are considered in the paper. The dependence of fluctuations in atmospheric precipitation on the characteristics of atmospheric circulation is obtained. The calculation of precipitation trends in the territory under consideration was performed. Trends are determined in the series of monthly and annual precipitation and river runoff series. The assessment of long-term runoff fluctuations was carried out using difference integral runoff curves.
It is showed that in most cases precipitation trends are not statistically significant. Correlation coefficients between hydroclimatic characteristics reach 64%, while their highest values were obtained in the analysis of daily water levels and pentad sums of atmospheric precipitation. The change in circulation epochs within the study period is one of the main factors of changes in the atmospheric precipitation regime and river runoff characteristics.
Changes in river runoff characteristics, for the period under review (1966–2019) were not intended to increase the risk of floods. Positive trends in river runoff characteristics are noted mainly for average monthly values during the cold season and for minima summer and winter runoff. The vast majority of statistically significant trends in annual and average monthly runoff for the warm period, as well as all trends in maximum runoff, are negative. This is due to the period of low water content observed here.В работе рассмотрены изменения суточных и месячных значений сумм атмосферных осадков и характеристик речного стока (средних месячных, годовых, максимальных и минимальных расходов) на реках Байкальского региона за период с 1966 по 2019 год. В гидрографическом отношении регион исследования включает весь бассейн реки Ангары, верхнего течения реки Лены (с рекой Витим) и бассейн озера Байкал. Рассчитаны статистические характеристики, определены тренды в рядах месячных, годовых сумм осадков и характеристиках речного стока. Оценка долговременных колебаний стока проведена с использованием разностных интегральных кривых. Для оценки связи режима атмосферных осадков с глобальными факторами климатообразования рассчитаны коэффициенты корреляции сумм атмосферных осадков с индексами атмосферной циркуляции (NAO, SCAND и повторяемостью типов атмосферной циркуляции по Вангенгейму-Гирсу и Дзердзеевскому).
Расчет тенденций изменения осадков на рассматриваемой территории показал, что в большинстве случаев они статистически незначимы. Коэффициенты корреляции между гидроклиматическими характеристиками достигают 64%, при этом наибольшие их значения получены при анализе суточных уровней воды и пентадных сумм атмосферных осадков. Смена циркуляционных эпох в пределах периода исследований является одним из основных факторов изменений в режиме атмосферных осадков и характеристик речного стока.
Установлено, что изменения речного стока за рассматриваемый период с 1966 по 2019 год не были направлены на увеличение опасности наводнений. Положительные тренды характеристик речного стока отмечаются в основном для средних месячных значений в холодный период года и для минимального летнего и зимнего стока. Подавляющее большинство статистически значимых трендов годовых и средних месячных расходов за теплый период отрицательные. Все значимые тренды максимальных расходов также отрицательные. Это связано, в первую очередь с наблюдающимся здесь периодом пониженной водност
РЕГИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИНФРАГРАВИТАЦИОННЫХ МОРСКИХ ВОЛН В ДИАПАЗОНЕ ОТ 20 ДО 300 С
Get PDFThe work confirms the strong relationship between the spatial properties of infragravitational waves and the characteristics of swell waves. It is shown that the energy level of infragravitational waves depends on geographical conditions and local features. It was found that surface wind waves and swell in the vicinity of Cape Schulz in the Sea of Japan enhance the amplitudes of infragravitational waves with periods from 20 to 300 s. That is, the correspondence between the increase in the amplitude of wind waves and swell and the increase in the amplitude of infragravitational waves has been established. In this case, the increase in the amplitude of infragravitational waves is accompanied by an increase in the period of wind waves. These infragravitational waves propagate in the form of wave trains, the boundaries of which practically do not change with time, while the period of individual waves inside the trains can change, however, the nature and parameters of these changes do not depend on the characteristics of the waves that generated them. At the same time, it was found that infragravitational waves are subject to a change in their spectral structure if they are affected by local oscillatory processes. Thus, in the Vityaz Bay, infragravitational waves have side maxima in the spectrum, due to the modulation effect of the seiche oscillatory process of the bay. The periods of infragravitational and wind waves recorded in Vityaz Bay can also be modulated by tidal oscillations, the characteristics of which obviously depend on local conditions.В работе подтверждена сильная взаимосвязь пространственных свойств инфрагравитационных волн и характеристик волн зыби. Показано, что уровень энергии инфрагравитационных волн зависит от географических условий и местных особенностей. При обработке большого массива данных по вариациям гидросферного давления, полученных в ТОИ ДВО РАН с помощью лазерно-интерференционных донных измерительных систем, обнаружено, что поверхностные ветровые волны и зыбь в окрестностях мыса Шульца Японского моря усиливают амплитуды инфрагравитационных волн с периодами от 20 до 300 с. То есть, установлено соответствие возрастания амплитуды ветровых волн и зыби возрастанию амплитуды инфрагравитационных волн. Замечено, что это правило работает и в обратном порядке, т.е. снижение амплитуды ветровых волн и зыби соответствует снижению амплитуды инфрагравитационных волн. При этом рост амплитуды инфрагравитационных волн сопровождается возрастанием периода ветрового волнения. Данные инфрагравитационные волны распространяются в виде волновых цугов, границы которых практически не меняются со временем, при этом период отдельных волн внутри цугов может меняться, однако характер и параметры этих изменений не зависят от характеристик породивших их волн. В то же время обнаружено, что инфрагравитационные волны подвержены изменению своей спектральной структуры в случае влияния на них местных колебательных процессов. Так, в бухте Витязь инфрагравитационные волны имеют в спектре боковые максимумы, обусловленные модуляционным воздействием сейшевого колебательного процесса бухты. Периоды инфрагравитационных и ветровых волн, регистрируемых в бухте Витязь, могут быть промодулированы также приливно-отливными колебаниями, характеристики которых, очевидно, зависят от местных условий. Отмечено также, что спектральные максимумы, регистрируемых в бухте инфрагравитационных волн, имеют дискретную структуру, обусловленную модуляционным воздействием более низкочастотных волн
ПАУЗЫ В ИЗМЕНЕНИИ СРЕДНЕМЕСЯЧНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ В СЕВЕРНОМ И ЮЖНОМ ПОЛУШАРИЯХ И ИХ ВОЗМОЖНЫЕ ПРИЧИНЫ
Get PDFThe controversial issue of presence or absence and duration of the pause in global temperature change in 1998–2013 is a subject of numerous researches. We considered character and reasons of spatiotemporal changes in linear trends of normalized average monthly temperature in Northern and Southern hemispheres over the period from 1911 to 2020. The objective of the work is to show features of changes in linear temperature trend coefficients for different periods of time, seasons of the year and months in different hemispheres. NOAA’s NCEI (National Centers for Environmental Information of National Oceanic and Atmospheric Administration of the United States of America) data were used for the research.
Comparative analysis of the linear trends in mean monthly temperature values for different time periods revealed the pause presence in winter temperature changes in the Northern Hemisphere, in autumn and, to a lesser extent, in summer and winter in the Southern Hemisphere (1998–2013). The temperature rising rate in the Northern Hemisphere during the current climate warming period was approximately 1.9 times higher than for the previous warming (1911–1944). It was found that in May – October intense climate warming began in the mid 1940-s in the Southern Hemisphere, i.e. thirty years earlier than in the Northern Hemisphere. This fact contradicts the theory of modern greenhouse climate warming. However, the high climate warming rate in recent decades in the Northern Hemisphere is consistent with theory. A critical analysis of the possible causes for the formation of rises and pauses in the global temperature change is carried out. The general reason of formation of the pause (1998–2013) in changes of temperature of Northern and Southern hemispheres is decrease in amount of water vapor in 2003–2012. The highest intensity of this process is observed in 36° N–36° S latitudinal belt.Дискуссионный вопрос о наличии или отсутствии и продолжительности паузы в изменении температуры Земного шара в период с 1998 по 2013 год является предметом многочисленных исследований. Авторами рассмотрены характер и причины пространственно-временных изменений линейных трендов нормированной среднемесячной температуры в Северном и Южном полушариях за период с 1911 по 2020 год. Цель работы – показать особенности изменений величины коэффициентов линейных трендов температуры для разных периодов времени, сезонов и месяцев года в разных полушариях. Использованы данные Национальных центров экологической информации Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA\u27s NCEI) США.
Сравнительный анализ величин линейных трендов среднемесячных значений температуры за различные периоды времени позволил выявить наличие паузы в изменении температуры зимой в Северном полушарии, осенью и в меньшей степени летом и зимой – в Южном полушарии (с 1998 по 2013 год). Скорость роста температуры в Северном полушарии в период современного потепления климата оказалась приблизительно в 1,9 раза больше, чем для предыдущего потепления (с 1911 по 1944 год). Установлено, что в Южном полушарии в мае – октябре интенсивное потепление климата началось в середине 40-х годов прошлого столетия, то есть на тридцать лет раньше, чем в Северном. Этот факт вступает в противоречие с теорией современного парникового потепления климата. Однако большая скорость потепления климата в последние десятилетия в Северном полушарии согласуется с этой теорией. Проведен критический анализ возможных причин формирования пауз в изменении глобальной температуры. Общей причиной формирования паузы (с 1998 по 2013 год) в изменении температуры Северного и Южного полушарий является уменьшение содержание водяного пара с 2003 по 2012 год. Особенно быстро этот процесс происходит в широтном поясе 36° с. ш. – 36° ю.ш.
Литература:
Груза Г.В., Ранькова Э.Я. Наблюдаемые и ожидаемые изменения климата России: температура воздуха. М.: ИГКЭ, 2012. 194 с.
Логинов В.Ф., Лысенко С.А. Современные изменения глобального и регионального климата. Мн.: Беларуская навука, 2019. 315 с.
Chen B., Liu Z. Global water vapor variability and trend from the latest 36 year (1979 to 2014) data of ECMWF and NCEP reanalyses, radiosonde, GPS, and microwave satellite // Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 2016. Vol. 121. Iss. 19. Pp. 11442–11462. DOI: 10.1002/2016JD024917.
Chen X., Tung K.K. Global surface warming enhanced by weak Atlantic overturning circulation // Nature. 2018. Vol. 559. Iss. 7714. Pp. 387–391. DOI: 10.1038/s41586-018-0320-y.
Dai X.-G., Wang P. Identifying the early 2000s hiatus associated with internal climate variability // Nature. Scientific Reports. 2018. Vol. 8. Article number 13602. DOI: 10.1038/s41598-018-31862-z.
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 // Geophysical Research Letters. 2014. Vol. 41. Iss. 22. Pp. 7868–7874. DOI: 10.1002/2014GL061456.
England M.H., McGregor Sh., Spence P., Meehl G.A., Timmermann Ax., Cai W., Gupta Al.S., McPhaden M.J., Purich Ar., Santoso Ag. Recent intensification of wind-driven circulation in the Pacific and the ongoing warming hiatus // Nature Climate Change. 2014. Vol. 4. Iss. 3. Pp. 222–227. DOI: 10.1038/nclimate2106.
Folland C., Parker D. Global climate monitoring and assessing climate change // Proceedings of the World Climate Change Conference (Moscow, 29 September– 3 October 2003). Moscow: Institute of Global Climate and Ecology, 2004, pp. 68–80.
Held I.M. The cause of the pause // Nature. 2013. Vol. 501. Iss. 7467. Pp. 318–319. DOI: 10.1038/501318a.
Huang J., Zhang X., Zhang Q., Lin Y., Hao M., Luo Y., Zhao Z., Yao Y., Chen X., Wang L., Nie S., Yin Y., Xu Y., Zhang J. Recently amplified arctic warming has contributed to a continual global warming trend // Nature Climate Change. 2017. Vol. 7. Iss. 12. Pp. 875–879. DOI: 10.1038/s41558-017-0009-5.
Kosaka Y., Xie S.-P. Recent global-warming hiatus tied to equatorial Pacific surface cooling // Nature. 2013. Vol. 501. Iss. 7467. Pp. 403–407. DOI: 10.1038/nature12534.
Lewandowsky S., Cowtan K., Risbey J.S., Mann M.E., Steinman B.A., Oreskes N., Rahmstor S. The “pause” in global warming in historical context: (II). Comparing models to observations // Environmental Research Letters. 2018. Vol. 13. Iss. 12. Article number 123007. DOI: 10.1088/1748-9326/aaf372.
Sarafanov A., Falina A., Sokov A., Demidov A. Intense warming and salinification of intermediate waters of southern origin in the eastern subpolar North Atlantic in the 1990s to mid-2000s // Journal of Geophysical Research. Oceans. 2008. Vol. 113. Iss. C12. DOI: 10.1029/2008JC004975.
Seneviratne S.I., Donat M.G., Mueller B., Alexander L.V. No pause in the increase of hot temperature extremes // Nature Climate Change. 2014. Vol. 4. Iss. 3. Рp. 161–163. DOI: 10.1038/nclimate2145.
Solomon S., Rosenlof K.H., Portmann R.W., Daniel J.S., Davis S.M., Sanford T.J., Plattner G.-K. Contributions of stratospheric water vapor to decadal changes in the rate of global warming // Science. 2010. Vol. 327. Iss. 5970. Pp. 1219–1223. DOI: 10.1126/science.1182488.
Tollefson J. Climate change: The case of the missing heat // Nature. 2014. Vol. 505. Iss. 7483. Pp. 276–278. DOI: 10.1038/505276a.
Trenberth K.E., Fasullo J.T. Tracking Earth’s energy // Science. 2010. Vol. 328. Iss. 5976. Pp. 316–317. DOI: 10.1126/science.1187272.
Wagenmakers E-J. A practical solution to the pervasive problems of p values // Psychonomic Bulletin and Review. 2007. Vol. 14. Iss. 5. Рp. 779–804. DOI: 10.3758/bf03194105.
Yao S.-L., Huang G., Wu R.-G., Qu X. The global warming hiatus – a natural product of interaction of a secular warming trend and a multidecadal oscillation // Theoretical and Applied Climatology. 2016. Vol. 123. Iss. 1-2. Pp. 349–360. DOI: 10.1007/s00704-014-1358-x.
Zhao J., Zhan R., Wang Y. Global warming hiatus contributed to the increased occurrence of intense tropical cyclones in the coastal regions along East Asia // Nature. Scientific Reports. 2018. Vol. 8. Art. numb. 6023. DOI: 10.1038/s41598-018-24402-
АНАЛИЗ И ОЦЕНКА МНОГОЛЕТНИХ ИЗМЕНЕНИЙ ОСНОВНЫХ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК НА ВАЛДАЕ
Get PDFThe relevance of the topic is due to the continuing interest in the regional consequences of climate warming and the updating of estimates of long-term changes in the extended series of hydrometeorological observations. The aim of the study was to analyze the long-term changes in air temperature, precipitation, the maximum depth of soil freezing, the height of snow cover, the regime of underground water and river flow for the total observation period of 1939–2018 based on the materials of the Valdai Research Hydrological Laboratory.
The average annual air temperature has increased by 1.4°C since 1988, with the most significant increase in air temperature in January-February and in March. Annual precipitation totals increased by an average of 114 mm compared to 1939–1979, the increase in precipitation occurred mainly in the colder months of the year. The maximum depth of soil freezing decreased by an average of 2 times. At the same time, on the studied small watercourses (the Taiga log and the river Polomet\u27). The average annual flow of rivers has not changed significantly. Multidirectional trends are observed in the long-term fluctuations of the maximum spring flow of rivers. Ground water levels did not increase in 1991– 2016, and in some upper aquifers they decreased. The largest replenishment of groundwater reserves in the spring began to occur on average 2 weeks earlier. Over the past 30 years, the minimum 30-day winter water consumption has not increased, and the variation of fluctuations in the minimum 30-day summer-autumn water consumption of rivers has increasedАктуальность темы обусловлена непрекращающимся интересом к региональным последствиям потепления климата и обновлением оценок многолетних изменений по удлиненным рядам гидрометеорологических наблюдений. Целью исследования являлся анализ многолетних изменений температуры воздуха, атмосферных осадков, максимальной глубины промерзания почвы, высоты снежного покрова, режима подземных вод и речного стока за общий период наблюдений 1939–2018 годы по материалам Валдайской научно-исследовательской гидрологической лаборатории.
В результате анализа набора данных метеорологических и гидрологических наблюдений, были даны оценки климатических изменений. Установлено повышение средней годовой температуры воздуха с 1988 года на 1,4°С с наиболее значительным ростом температуры воздуха в холодный период года в январе-феврале и в марте. Годовые суммы осадков выросли в среднем на 114 мм по сравнению с 1939–1979 годами, увеличение осадков произошло преимущественно в холодные месяцы года. Максимальная глубина промерзания почвы уменьшилась в среднем в 2 раза. При этом на исследованных малых водотока (лог Таежный и река Полометь) средний годовой сток рек существенно не изменился. В многолетних колебаниях максимального весеннего стока рек наблюдаются разнонаправленные тенденции. Уровни подземных вод в 1991–2016 годах не повышались, а в отдельных верхних водоносных слоях – понижались. Наибольшее пополнение запасов подземных вод весной стало происходить в среднем на 2 недели раньше. За последние 30 лет минимальные 30-суточные зимние расходы воды не росли, увеличилась вариация колебаний минимальных 30-суточных летне-осенних расходов воды рек
Донченко Р.В. Ледовый режим рек СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 246 с.
Ковалевский В.С. Влияние изменений климата на подземные воды // Водные ресурсы. 2007. Том 34. №2. С. 158–170.
Подземный сток на территории СССР / Под ред. Б.И. Куделина. М.: МГУ, 1966. 303 с.
Earman S., Dettinger M.D. Potential impacts of climate change on groundwater resources – a global review // Journal of Water and Climate Change. 2011. Vol. 2. Iss. 4. P. 213–229. DOI: 10.2166/wcc.2011.034.
Kumar C.P. Climate change and its impact on groundwater resources // Research inventy: International Journal of Engineering and Science. 2012. Vol. 1. Iss. 5. P. 43–60