Низкочастотная изменчивость расхода Гольфстрима: описание и механизмы

Abstract

На основе современной базы океанографических и гидрометеорологических данных рассчитаны характеристики изменчивости расходов Гольфстрима в 1950 – 2004 гг. Оценена роль низкочастотных колебаний завихренности поля ветра и турбулентных потоков тепла в Северной Атлантике в формировании этой изменчивости. Получен значимый (на 5%-ном доверительном уровне) положительный линейный тренд среднемесячных расходов Гольфстрима, что проявляется в увеличении расхода Гольфстрима за указанный период на 13 Св. На основании полученных оценок делается вывод о том, что межгодовые изменения расхода Гольфстрима примерно на 25 % обусловлены низкочастотными колебаниями завихренности поля ветра в Субтропической Атлантике. Причем расходы Гольфстрима запаздывают относительно ветровых колебаний приблизительно на 2 года. Важную роль в изменении расхода Гольфстрима играет отклик системы западных пограничных течений на квазипериодическое воздействие турбулентных потоков тепла на поверхности океана, связанное с Североатлантическим колебанием. Интенсификация турбулентных потоков тепла в Северном Субполярном циклоническом круговороте и их ослабление в северной части Субтропического антициклонического круговорота сопровождаются интенсификацией Гольфстрима, наблюдаемой через 3 – 5 лет. Аномалии турбулентных потоков тепла противоположного знака сопровождаются ослаблением Гольфстрима также через 3 – 5 лет. Отмечается потенциально важная роль Тихоокеанской декадной осцилляции в поддержании декадной изменчивости интенсивности Гольфстрима. Воздействие этой осцилляции на расходы Гольфстрима осуществляется как посредством изменения поля ветра в разные фазы осцилляции, так и вследствие ее влияния на теплообмен океана с атмосферой.

On the basis of modern oceanographic and hydrometeorological data the characteristics of the Gulf Stream geostrophic transport in 1950 – 2004 are calculated. The role of low-frequency variations of the wind field vorticity and the turbulent heat fluxes in the North Atlantic in generation of the variability is evaluated. Significant (5 % confidence indicator) positive linear trend of the Gulf Stream monthly average transport is obtained. It is manifested in the increase of the Gulf Stream transport for the indicated period by 13 Sv. The obtained estimates permit to draw a conclusion that 25 % of interannual variations of the Gulf Stream transport are conditioned by low frequency variations of wind field vorticity in the subtropical Atlantic. At that the Gulf Stream transport are delayed in relation to wind variations approximately by 2 years. The response of the system of western boundary currents to quasi-periodic influence of turbulent heat fluxes on the ocean surface related to the North Atlantic oscillation plays an important role in variation of the Gulf Stream transport. Intensification of turbulent fluxes in the North subpolar cyclonic gyre and their weakening in the northern part of the Subtropical gyre are accompanied by the Gulf Stream intensification each 3 – 5 years. Anomalies of turbulent heat fluxes of opposite sign are accompanied by the Gulf Stream weakening also each 3 – 5 years. Potentially important role of the Pacific decadal oscillation in maintaining decadal variability of the Gulf Stream intensity is noted. This oscillation affects the Gulf Stream transport both by change of the wind field in various oscillation phases and due to its influence upon the ocean – atmosphere heat exchange.