Институт Океанологии РАН
Физика океана, морская геология, морская биология, морская техника
English | Russian
Главная arrow Лаборатории физического направления arrow Лаборатория крупномасштабной изменчивости гидрофизических полей
Лаборатория крупномасштабной изменчивости гидрофизических полей Печать E-mail

Руководитель лаборатории - главный научный сотрудник, д.ф-м.н. Бышев Владимир Ильич.

В 1965 году по инициативе бывшего директора Института океанологии члена-корреспондента АН СССР В.Г.Корта была создана Лаборатория гидрологических процессов с последующей ее реорганизацией в 1988 г. в Лабораторию динамики и климата энергоактивных зон океана во главе с профессором Ю.А. Ивановым. После укрупнения в 2005 году на ее основе была создана Лаборатория крупномасштабной изменчивости гидрофизических полей, руководитель -  д.ф.м.н. В.И. Бышев

Член-корр. АН СССР Корт В.Г.
Профессор Иванов Ю.А.
Д.ф-м.н. Бышев В.И.

Основные научные направлениями исследований Лаборатории:

  • - композитный диагноз естественной изменчивости характеристик климатической системы океан-атмосфера (Бышев В.И., Нейман В.Г., Щербинин А.Д. и др.);
  • - численное моделирование гидрофизических процессов в океане (Иванов Ю.А., Анисимов М.В., Субботина М.Н и др.);
  • - лабораторное моделирование вихревых структур (Воропаев С.И., Филиппов И.А. и др.);
  • - восстановление климатических полей гидрофизических характеристик океана (Галеркин Л.И., Панфилова С.Г. и др.).

Главное научное достижение Лаборатории - создание современного теоретического и экспериментального описания гидрофизического режима Мирового океана.

увеличить

Основные научные достижения Лаборатории за последние годы:

  • 1. На основе инструментальных измерений изучены основные характеристики режима знакопеременных течений Индийского океана. Впервые для муссонной области получены оценки фоновых течений, что позволило отдельно выделить фазы летнего и зимнего муссонов.
    Векторы квазистационарные (фоновых) течений на горизонте 100 м (слева) и спектральный состав возмущений скорости течений в слое от поверхности до дна океана (справа) на станции WOCE №14 .

  • 2. Обнаружено единство климатической системы океан-атмосфера Индо-Пацифики в том числе в контексте событий Эль-Ниньо. Выявлены зеркально-симметричные дипольные структуры в полях аномалий термодинамических характеристики океана и атмосферы.

Фоновые состояния (слева) и возмущения при Эль-Ниньо (справа) уровня поверхности океана Индо-Тихоокеанского экваториально-тропического пояса.

  • увеличить
    3. Выполнен диагноз глобальных изменений приповерхностной температуры воздуха и поверхности океана в Северном полушарии. Обнаружено наличие противоположных тенденций в трендах векового изменения температуры в океанах и над материками.
    Нелинейный тренд аномалий приповерхностной температуры в Северном полушарии в ХХ столетии (2х10-6(град) / (год)2).  Положительные значения -розовый цвет, отрицательные -голубой.

  • 4. Предложена модель и проведены численные эксперименты по воздействию гидротермальных источников на гидрофизические поля придонного слоя океана. Обнаружены существенные аномалии термохалинных характеристик.

Аномалии температуры и солености в долине сегмента Эндевор тихоокеанского хребта.

Важнейшие результаты исследований Лаборатории за 2003 - 2007 гг. 

Произведена оценка основных параметров пространственно-временной изменчивости системы океан-атмосфера Индоокеанского района. Впервые удалось количественно выделить эффект воздействия явления Эль-Ниньо на поля гидрофизических характеристик Индийского океана с исключением вклада муссонного фактора. В «чистом» виде этот эффект проявился в форме смены полярности зонального термодинамического диполя в экваториально-тропической области Индийского океана (В.И.Бышев, Ю.А.Иванов, В.Г.Нейман, Ю.А.Романов, И.В.Серых, В.Е.Скляров, А.Д.Щербинин).

Получены свидетельства наличия автоколебаний в планетарной климатической подсистеме океан-атмосфера-материки. Результаты композиционного анализа глобальных полей атмосферного давления на уровне моря и аномалий приповерхностной температуры показали, что относительно короткопериодные флуктуации современного климата в пределах столетия определяются, по всей вероятности, внутренней динамикой рассматриваемой геофизической системы. Этот вывод основывается на выявленной в работе существенно различной направленности тенденций вековой изменчивости температуры воздуха над океанами и материками. Обнаружено также, что согласованным образом происходило изменение «индекса континентальности» и совершалась перестройка планетарного поля атмосферного давления в середине 70-х годов прошлого столетия, что было приурочено к одному из квазиравновесных состояний климатической системы. (Рук. работ - д.ф-м.н. Бышев В.И., исп. - чл-корр. РАН Нейман В.Г., д.г.н. Романов Ю.А.).

На основе длительных (полтора года) инструментальных измерений исследовано влияние муссонных эффектов на циркуляцию вод в северной части Индийского океана. Впервые удалось оценить фоновую циркуляцию вод в этом регионе. Выявлено, что суперпозиция фоновой и летней фазы муссонной компоненты поля течений, имеющих одинаковую антициклоническую завихренность, приводит к существенной интенсификации системы западного пограничного переноса в Сомалийском районе океана (рук. – д.ф-м.н. Бышев В.И., чл.-корр. РАН Нейман В.Г., к.г.н. Щербинин А.Д.).

Исследован отклик северной части Индийского океана на Эль-Ниньо. Показано, что это явление в равной степени касается не только акватории Тихого, но также Индийского океанов. Возмущения термодинамических параметров системы океан-атмосфера в рассмотренных регионах имеют зеркальное отражение и наиболее выражены в Индийском океане в межмуссонную фазу (рук. – д.ф-м.н. Бышев В.И., чл-корр. РАН Нейман В.Г., д.г.н. Романов Ю.А., к.ф.-м.н. Скляров В.Е., к.г.н. Щербинин А.Д.).

На основе анализа данных глобальных полей аномалий температуры приземного воздуха и поверхности океана (Джонса и Моберга) выполнен диагноз динамики современного климата. Установлена разнонаправленность вековых нелинейных трендов изменчивости аномалий температуры над океанами и материками. Показана связь между сменой климатического сценария в середине ХХ столетия и экстремальными значениями меридиональных и зональных разностей аномалий приземной температуры в Северном полушарии. Сделан вывод о том, что текущее состояние меридиональных и зональных разностей аномалий температуры соответствует пороговым значениям. Это может свидетельствовать о грядущей смене климатического сценария. Этот принципиальный результат, отражающий естественные процессы в системе океан-атмосфера-материк, может способствовать оценке тенденций современного климата на ближайшую перспективу. (рук. - д.ф-м.н. Бышев В.И.).

На основе инструментальных наблюдений получены новые данные о средних характеристиках течений и температуры воды в поверхностном, промежуточном, глубинном и придонном слоях Южного океана. Результаты исследований по Южному океану восполняют отсутствующие ранее сведения о циркуляции вод и об изменчивости течений и температуры по всему спектру энергонесущих частот. От степени изученности этих характеристик во многом зависит перспектива решения задачи определения связи, а затем и роли динамических процессов на больших глубинах океана в изменчивости климата Земли. (рук. - д.ф-м.н. Бышев В.И.).

На основе данных долговременных буйковых станций проведены расчеты характеристик течений и температуры в глубинном и придонном слоях Южной Атлантики. Установлено наличие струйных квазистационарных течений ( 5-6 см/с-1) и подтверждено существование мощного потока ( 40 см/с-1) в разломе Вима, осуществляющих перенос с юга на север донной антарктической воды. Полученные количественные оценки спектральной структуры возмущений поля скорости и температуры воды в глубинном и придонном слоях Южной Атлантики и показана их общность со структурой в других районах Мирового океана. (рук. работ - проф. Иванов Ю.А., чл-корр. РАН Нейман В.Г.).

На основе трехмерной нелинейной сигма-модели Мирового океана выполнены расчеты баротропных течений, вызванных тангенциальным напряжением ветра, бароклинных течений, обусловленных потоками тепла и влажности на поверхности океана, и течений Мирового океана, формирующихся под действием ветра и термохалинных факторов. Анализ рассчитанных полей показал, что вклад термохалинных факторов и ветра в формирование циркуляции океана в среднем по Мировому океану составляет 50%. Выполнены расчеты кинетической энергии для трех видов течений. В результате показано, что кинетическая энергия течения, которая возникает под совместным действием ветра и термохалинных факторов в полтора раза больше, чем сумма кинетической энергии ветровых баротропных течений и течений, генерируемых потоками тепла и влаги на поверхности океана. Этот эффект является результатом нелинейного взаимодействия бароклинных и баротропных течений. (Рук. работ проф. Иванов Ю.А.).

На основе банка данных ВОСЕ исследована изменчивость термодинамического режима глубинных и придонных вод океана. Статистический и спектральный анализ продолжительных (от одного года и более) серий инструментальных наблюдений позволил сделать вывод о доминирующем вкладе в полную энергию возмущений процессов синоптического масштаба (20-80 суток) как в поверхностном (до 1000 м), так и в глубинном и придонном (3500-4500 м) слоях, причем по уровню энергии, возмущения в поверхностном и глубинных слоях сопоставимы (имеют один порядок). (Рук. работ проф. - Иванов Ю.А.).

Закончены расчеты горизонтальных градиентов температуры воды в слое главного термоклина от поверхности до 1000м в Южной Атлантике. Получены статистические оценки распределения градиентов по акватории для каждого месяца. На поверхности океана выделены термические фронты. Новизна данной работы заключается в том, что количественные оценки изменчивости горизонтальной структуры климатических полей получены впервые. В океанографической литературе такие исследования неизвестны. (Рук. работ - к.г.н. Галеркин Л.И.)

Завершен второй этап исследований горизонтальной структуры полей солености воды с применением количественных оценок, непрерывных по широте и долготе, по климатическим материалам. Применение новых методов для получения количественных оценок внутренней структуры - расчетов горизонтальных градиентов климатических полей - позволяет получить объективное представление об изменчивости полей по сезонам и глубине в каждой точке региона или его частях. Полученные результаты могут быть использованы также для сравнения результатов независимых оценок циркуляции и гидрофизических полей по численным моделям. (Рук. работ - к.г.н. Галеркин Л.И.)

 
См.также по теме
Нет публикаций по теме
Российская академия наук
Почтовая система Ocean Институт Океанологии РАН Проект OceanDB