Анотація до роботи:

Галич Є. А. Особливості циркуляційних процесів у тропосфері західного сектора Південної півкулі. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук. - Спеціальність 11.00.09 – метеорологія, кліматологія, агрометеорологія. - Одеський державний екологічний університет, Одеса, 2009.

Дослідження особливостей великомасштабних циркуляційних атмосферних процесів в західному секторі Південної півкулі здійснювалось на основі великої сукупності полів геопотенціальних висот ізобаричних поверхонь 925, 850, 500 і 200 гПа, у вузлах регулярної сітки точок 2.5 на 2.5, в секторі, обмеженому по широті від Південного полюса до 20 півд.ш. і меридіанами від 120 зах.д. до 30 сх.д., за період 1958 - 2002 рр. На основі матриць коваріацій був проведений компонентний аналіз, який дозволяє виявити важливі особливості структури і динаміки великомасштабних атмосферних процесів. Оскільки дисперсії перших трьох ортогональних компонент вичерпують найбільшу частку від сумарної дисперсії полів (більше 70%), то відповідні їм ортогональні компоненти характеризують основні особливості найбільш великомасштабних циркуляційних процесів. Перша ортогональна компонента відноситься до найбільш великомасштабної складової загальної циркуляції атмосфери – західно-східного переносу. Значний інтерес становить друга головна компонента. Відповідні їй поля других власних векторів у всі місяці року мають вигляд біполярної осциляції, що характеризує зв'язок між циркуляційними атмосферними процесами над південними акваторіями Тихого і Атлантичного океанів. Вона одержала назву Південно-Тихоокеансько-Атлантичне зональне коливання (ПТОАЗК). Розглянуті статистичні взаємозв'язки між глобальними кліматоутворювальними осциляціями в атмосферних процесах (ЕНПК, ПАК, ПТОАК та ПКК) і їх зв'язки з параметрами, що характеризують циркуляційний режим західного сектора Південної півкулі. Одержані за багаторічними даними статистичні взаємозв'язки між чинниками, що характеризують циркуляційні процеси в Північній і Південній півкулях, становлять великий інтерес. Вони відображають той факт, що загальна циркуляція атмосфери визначається великомасштабними атмосферними процесами, які формуються в обох півкулях і впливають один на одного.

У дисертації розглядаються особливості великомасштабних циркуляційних процесів в атмосфері західного сектора Південної півкулі, обмеженого меридіанами 120 зах.д і 30 сх.д та широтно від Південного полюсу до 20 півд.ш. Шляхом вживання методів багатовимірного статистичного аналізу і теорії випадкових процесів було одержано ряд характеристик, що дозволяє зробити такі висновки:

1. У західному секторі Південної півкулі у структурі середньомісячних полів геопотенціальних висот поверхонь АТ-925 і АТ-850 чітко виділяються субтропічні області підвищеного тиску, а, починаючи з ізобаричної поверхні АТ-500, поля у всі місяці характеризуються системою ізогіпс, практично паралельних колам широт, формуючи циркумполярний циклонічний вихор з центром над Антарктичним континентом.

2. Поля геопотенціальних висот характеризуються значною мінливістю: у всі місяці року добре виражена область максимальних значень середньоквадратичних відхилень над морем Амундсена, яка витягується у вигляді гребеня високих значень мінливості геопотенціальних висот уздовж широти 65 півд.ш. Мінливість геопотенціальних висот ізобаричних поверхонь збільшується в зимовий період.

3. Розглянуті поля геопотенціальних висот не мають властивостей однорідності та ізотропності. Але за допомогою простого лінійного перетворення модифіковані поля є квазіоднорідними і квазіізотропними. Для цих полів визначені усереднені просторово-кореляційні функції, які мають вигляд квадратичних функцій.

4. Компонентний аналіз полів геопотенціальних висот в західному секторі Південної півкулі дає можливість визначити важливі особливості циркуляційних процесів, які розвиваються в атмосфері цієї області. Більше 70% сумарної дисперсії полів геопотенціальних висот вичерпують у всі місяці року і на всіх висотах перші три власні значення. Отже відповідні перші три власні вектори є характеристиками найбільш великомасштабних циркуляційних процесів в досліджуваному секторі Південної півкулі.

5. Перший власний вектор характеризує основні особливості найбільш великомасштабної гілки циркуляційних процесів – зональної циркуляції. Аналіз полів першого власного вектора показує, що найбільш структурованим є західно – східне перенесення повітряних мас.

6. Аналіз полів другого власного вектора показує, що їх структура характеризує наявність у всі місяці року в нижній тропосфері двомодального коливання великомасштабних циркуляційних процесів над південними частинами Тихого і Атлантичного океанів. Полюси цієї осциляції мають координати: 60 півд.ш., 100 зах.д. та 60 півд.ш., 10 зах.д. Таким чином, аналіз полів другого власного вектора дозволив встановити наявність в західному секторі Південної півкулі постійної зональної осциляції, яку можна визначити як Південно – Тихоокеансько – Атлантичне зональне коливання (ПТОАЗК).

7. Перші три ортогональні компоненти ізобаричної поверхні АТ-850, дисперсії яких вичерпують більше 70% сумарної дисперсії, є головними компонентами, які відображають особливості найбільш великомасштабних процесів. Часові ряди цих головних компонент містять в собі інформацію про динаміку відповідних процесів. Їх спектральний аналіз показав, що перша головна компонента містить чотирирічну, квазідворічну, річну, а також періодичності сезонного характеру. Часовий ряд другої головної компоненти має дворічне, річне, піврічне і сезонні коливання. В спектрі третьої компоненти виявлені трирічна, дворічна, річна, піврічна і сезонні періодичності.

8. Аналіз амплітудно - частотних характеристик показав, що в часовому ряді першої головної компоненти ізобаричної поверхні АТ-850, містяться 11-ти, чотирирічна, дворічна, а також річна і сезонні періодичності. В часовому ряді другої головної компоненти виявлені трирічна, дворічна, річна, піврічна і сезонні періодичності. В амплітудно-частотній характеристиці третьої головної компоненти ізобаричної поверхні АТ-850 виявляються річне, піврічне і сезонні коливання.

У часових рядах головних компонент ізобаричної поверхні АТ-500 також були виявлені приховані періодичності. В першій головній компоненті містяться коливання з періодами 1.5 року, квазірічним, піврічним і сезонним. В часовому ряді другої головної компоненти визначені чотирирічне, дворічне, річне, піврічне і сезонні коливання.

9. З метою виявлення в часових рядах головних компонент довгоперіодних коливань і трендів проведено їх згладжування.

Згладжений часовий ряд першої головної компоненти ізобаричної поверхні АТ-850 містить десятирічну, п’ятирічну і чотирирічну періодичності. Цікаво, що, починаючи з 1982 року, відбуваються значні перебудови великомасштабного циркуляційного процесу – західно-східного переносу - різко збільшується розмах коливань значень першої компоненти.

У згладженому часовому ряді другої головної компоненти поверхні АТ-850, яка є показником динаміки ПТОАЗК, містяться 8-10 - річні періодичності, на які накладаються 5-6 - річні. Починаючи з 1980 року, має місце добре виражений тренд зменшення інтенсивності коливань, що свідчить про посилення інтенсивності процесів циклогенезу над південними частинами Тихого і Атлантичного океанів (ПТОАЗК).

У часовому ряді першої головної компоненти полів ізобаричної поверхні АТ-500 також виразно виявляються 8-10 - річні періодичності, на які накладаються 4-5 - річні. Згладжений часовий ряд другої головної компоненти поверхні АТ-500 містить коливання з періодами 4-5 років. В ньому добре виявляються два лінійні тренди, які характеризуються різким зменшенням значень цієї компоненти.

Можна припустити, що тренди зменшення значень других головних компонент на двох розглянутих рівнях, які характеризують посилення циклонічної активності в цьому секторі, є причиною потепління (збільшення середньомісячної температури) в районі української антарктичної станції “Академік Вернадський”. Це припущення добре підтверджується порівнянням трендів другої головної компоненти ізобаричної поверхні АТ-500 з трендами середньомісячних значень температур на станції “Академік Вернадський”.

10. Для періодів, які відносяться до вказаних трендів, проведена процедура фільтрації початкових полів геопотенціальних висот шляхом зворотного перетворення головних компонент в базисі власних векторів. Ці числові експерименти підтвердили той факт, що часові ряди перших двох головних компонент дійсно несуть в собі інформацію про найбільш інтенсивні і значні великомасштабні циркуляційні процеси. Фільтровані поля геопотенціальних висот свідчать про те, що негативним трендам другої головної компоненти відповідає значне посилення циклонічної діяльності.

11. За допомогою взаємного спектрального аналізу зроблена спроба дослідити глобальні статистичні взаємозв'язки між характеристиками відомих кліматоутворювальних осциляцій: ЕНПК, ПАК, ПТОАК та ПКК. Аналіз когерентності і фазових зсувів показує, що розглянуті осциляції циркуляційних процесів знаходяться в складному багатоступінчатому взаємозв'язку, причому основним чинником цих взаємозв'язків є ЕНПК. Цей феномен стимулює певну фазу ПАК, з одного боку, і ПТОАК, з іншого. В той же час на розвиток ПАК впливає осциляція ПТОАК.

12. У ряді досліджень показано, що великомасштабні процеси взаємодії між атмосферою і океаном в Північній і Південній півкулях взаємопов'язані. В роботі зроблена спроба розглянути це питання стосовно західного сектора Південної півкулі. Результати взаємного спектрального аналізу дозволяють зробити висновок про те, що циркуляційні процеси в західному секторі Південної півкулі мають статистичні зв'язки з глобальними осциляціями ЕНПК, ПАК, ПТОАК та ПКК. Це відноситься як до найбільш великомасштабних циркуляційних процесів – зональної циркуляції, яку представляє перша головна компонента, що має найбільшу частку сумарної дисперсії полів геопотенціальних висот ізобаричної поверхні АТ-850, так і до циркуляційних процесів меншого масштабу – двомодального зонального коливання циркуляції (ПТОАЗК), яку характеризує друга головна компонента ізобаричної поверхні АТ-850. У всіх розглянутих ситуаціях виявляються значущими взаємозв'язки річних, піврічних і сезонних періодичностей розглянутих осциляцій.

Публікації автора:

1. Галич Е.А. Особенности статистической структуры полей геопотенциала в западном секторе высоких широт Южного полушария / Е.А. Галич // Вісник Одеського державного екологічного університету.-2006.–Вип. 2.– С.135-140.

2. Галич Е.А. Особенности крупномасштабных циркуляционных процессов в атмосфере в западном секторе высоких широт Южного полушария / Е.А. Галич, Е.П. Школьный // Вісник Одеського державного екологічного університету. - 2007. – Вип. 4. – С. 127-134.

3. Галич Е.А. Главные компоненты полей геопотенциала в западном секторе Южного полушария / Е.А. Галич, Е.П. Школьный, А.И. Севастьянов //Доповіді Національної академії наук України.– 2008. – Вып. 11, № 2 – С. 117-123.

4. Галич Е.А. Особенности взаимосвязи между основными осцилляционными механизмами общей циркуляции атмосферы / Е.А. Галич, Е.П. Школьный // Метеорологія, кліматологія та гідрологія. – Одеса. - 2008. – Вип. 50.- Ч.1. – С. 36-43.

5. Галич Е.А. Главные компоненты полей геопотенциала в атмосфере западного сектора Южного полушария / Е.А. Галич, А.И. Сущенко // Вісник Одеського державного екологічного університету. - 2008. – Вип. 6. – С. 110-116.

6. Калашникова М.В. Исследование и анализ динамики среднегодовых температур воздуха по станциям Антарктики / М.В. Калашникова, Е.А. Галич // Тезисы докладов международной конференции по измерениям, моделированию и информационным системам для изучения окружающей среды ENVIROMIS – 2004.- Томск, 2004.- С. 59-59.

7. Галич Е.А. Особенности циркуляционных процессов в тропосфере высоких широт Южного полушария / Е.А. Галич, Е.П. Школьный // Тези доповідей VI наукової конференції молодих вчених . – Одеса: ТЕС. - 2006.– С. 102-103.

8. Галич Е.А. Особенности крупномасштабных циркуляционных атмосферных процессов в западном секторе Южного полушария / Е.А. Галич, Е.П. Школьный // Тези доповідей VIІ наукової конференції молодих вчених . – Одеса: ТЕС. - 2007. – С. 101-101.

9. Школьный Е.П. Особенности крупномасштабных процессов в атмосфере западного сектора Южного полушария / Е.П. Школьный, Е.А. Галич // Тези доповідей IІ міжнародної науково-технічної конференції. – Одеса: ТЕС. - 2007. – С. 185-185.

10. Галич Е.А. Особенности крупномасштабных циркуляционных процессов в западном секторе Южного полушария / Е.А. Галич, Е.П. Школьный // Тези доповідей ІV міжнародної науково-практичної конференції, Сучасні наукові досягнення – 2008. – Дніпропетровськ, 2008. - Т. 15. – С. 3 - 7.

11. Shkolny E. P. Features of large-scale circulation atmospheric processes in western sector of the Southern hemisphere / E. P. Shkolny, E.A. Galich // International Antarctic Conference IAC2008, Ukraine in Antarctica – National Priorities and Global Integration.- Kyiv, 2008.- P. 70-70.