Заведующий лабораторией
ВОСКРЕСЕНСКАЯ ЕЛЕНА НИКОЛАЕВНА
профессор, зам. директора ИПТС
сопредседатель Ученого Совета ИПТС
доктор географических наук
член Международного географического Союза
Почетный член совета Севастопольского отделения Русского Географического Общества
Сотрудники лаборатории:
Гарцман Борис Ильич — главный научный сотрудник (д.г.н.)
Евстигнеев Владислав Павлович — ведущий научный сотрудник (к.ф.-м.н.)
Наумова Валентина Анатольевна – ведущий научный сотрудник (сов., к.г.н.)
Маслова Вероника Николаевна – ведущий научный сотрудник (к.г.н.)
Марчукова Олеся Владимировна — старший научный сотрудник (к.г.н.)
Сухонос Ольга Юрьевна – старший научный сотрудник (сов., к.г.н.)
Лубков Андрей Сергеевич – научный сотрудник
Стефанович Анна Андреевна – младший научный сотрудник
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ
— Разработка современной классификации событий Эль-Ниньо и Ла-Нинья на основе пространственно-временного подхода;
— Комплексное исследование физических механизмов, ответственных за образование разных типов Эль-Ниньо и Ла-Нинья.
– Исследование закономерностей и механизмов формирования экстремальных откликов межгодового-десятилетнего масштабов на различные глобальные климатические события, включая Эль-Ниньо и Ла-Нинья с учетом их объективной классификации, в гидрометеорологических, ветро-волновых, полях, циклонической/антициклонической активности, биоклиматических характеристиках Атлантико-Европейского региона с фокусом на Черноморско-Средиземноморский регион
— Применение нейросетевых технологий для моделирования и составления долгосрочных прогнозов климатических аномалий с заблаговременностью до 9 месяцев на основе глобальных дальнедействующих процессов системы океан-атмосфера.
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАБОТ
1. Исследование климатической изменчивости в системе океан-атмосфера;
2. Исследование процессов динамического и теплового взаимодействия атмосферы и океана;
3. Изучение изменений волновых процессов в прибрежных областях Черного моря;
4. Исследование мезомасштабных процессов в атмосфере Черноморского региона;
5. Использование результатов фундаментальных климатических исследований для решения прикладных задач в области рационального природопользования.
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЙ
Основной целью лаборатории крупномасштабного взаимодействия океана и атмосферы и изменений климата является исследование глобальных процессов крупномасштабного взаимодействия в системе океан-атмосфера и их проявлений в региональной изменчивости параметров атмосферной циркуляции, гидрометеорологических полей, ветро-волновых условий в прибрежных регионах моря, а также последующее проведение прикладных исследований для Черноморско-Средиземноморского региона и юга России.
РЕЗУЛЬТАТЫ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
В ноябре 2022 г. построен прогноз Эль-Ниньо, которое должно начаться в июне 2023. Прогноз получен с помощью прогностической модели, разработанной в лаборатории. В основу модели положен метод искусственных нейронных сетей. В качестве входных параметров модели использовался набор климатических индексов глобальной системы океан-атмосфера за 1948-2020 гг., которые рассчитывались с использованием данных реанализа NCEP/NCAR и COBESST1. Модель способна прогнозировать индекс Nino 3.4 с заблаговременностью до 12 месяцев. Только в марте 2023 г. ООН опубликовала сенсационное сообщение о европейском прогнозе вероятности начала этого события.
Получены схемы траекторий циклонов в разные фазы Тихоокеанской декадной и Атлантической мультидекадной осцилляций. При положительной фазе ТДО шторм-треки смещаются к северу Европы, при отрицательной – на юг, охватывая Средиземноморско-Черноморский регион.
На основе иерархического кластерного анализа методом Варда выполнена объективная пространственно-временная классификация событий Эль-Ниньо. Были выделены два типа явления: весенний восточный и осенний-центральный и выявлены их характерные особенности. Для первого типа свойственны интенсификация отрицательной аномалии температуры у берегов Южной Америки и последующее ее распространение в западном направлении. Начало этих событий приходится на весенний сезон и начало лета. Максимальной фазы они достигают в октябре-декабре. Второй, осенний центральный тип характеризуется тем, что в центре Тихого океана отмечается как интенсификация теплой АТПО, так и локализация этой аномалии в фазу максимального развития. Начало явления приурочено к осени, а максимальная фаза достигается в период с ноября по январь. (Лубков и др., 2017; Марчукова и др., 2022)
Изучение холодного эпизода Эль-Ниньо – Южное Колебание (события Ла-Нинья), как главного сигнала в системе взаимодействия атмосферы и океана на межгодовом масштабе, которое оказывает существенное влияние на состояние климата и окружающей среды. Были выделены события Ла-Нинья по разным реконcтруированным данным ТПО и впервые классифицированы по интенсивности, продолжительности (Воскресенская, Марчукова, 2015) и пространственному распределению холодной аномалии в экваториальной зоне Тихого океана (Воскресенская, Марчукова, 2017). С использованием иеархического метода кластерного анализа и массива данных HadISST было получено два основных типа Ла-Нинья – Восточно-Тихоокеанский и Центрально-Тихоокеанский (Воскресенская, Марчукова, 2017). При Восточно-Тихоокеанском типе событий Ла-Нинья максимально отрицательная аномалия температуры поверхности океана в период зрелой фазы распложена в восточно-экваториальной части, а при Центрально-Тихоокеанском – в центрально-экваториальной (Марчукова, Воскресенская, 2022; 2023).
Проведен анализ зимней (декабрь–март) циклонической активности (частоты циклонов, числа событий циклогенеза, числа циклонов и средних траекторий циклонов) в Черноморско-Средиземноморском регионе на фоне Атлантико-Европейского региона в начале (2000–2014 гг.), в середине (2043–2057 гг.) и в конце (2086–2100 гг.) 21 века с использованием ансамбля моделей CMIP6 при сценариях средних (SSP2-4.5) и наибольших (SSP5-8.5) выбросов. Показано ожидаемое увеличение частоты циклонов над Центральной Европой и Британскими островами, связанное со смещением траекторий циклонов: на север из региона Западного Средиземноморья и на юг из Исландской депрессии (САК+). В то же время ожидается уменьшение частоты циклонов над Восточным Средиземноморьем с сопутствующим уменьшением частоты циклогенеза.
С использованием результатов численного моделирования моделей поколения CMIP6 получены прогностические оценки среднего положения шторм-треков из областей циклогенеза. Получено, что средние траектории циклонов из Исландской области и самая южная из трех североатлантических областей смещаются к югу по сценариям SSP2-4.5 и SSP5-8.5 как в период середины, так и в конец века. В то время как траектории циклонов из районов Северного и Балтийского морей характеризуются сопоставимым смещением к северу в конце XXI века по обоим сценариям. Над Средиземным морем наиболее существенное смещение средней траектории циклона ожидается по сценарию SSP5-8.5: к северу для западно-средиземноморской области и к югу для обеих восточно-средиземноморских областей. Для Черноморской области циклогенеза наиболее выражен сдвиг к северу в середине XXI века по сценарию SSP2-4.5.
Разработана нейросетевая модель способная восстанавливать пропуски в рядах данных и прогнозировать гидрометеорологические параметры с заблаговременностью до 9 месяцев. Модель успешно применена для восстановления данных прозрачности морской воды в северо-западной части Черного моря, прогнозирования стока реки Дунай с заблаговременностью до 3 месяцев [Lubkov et al., 2016], прогнозирования циклонической активности в Черноморском регионе с заблаговременностью до 6 месяцев [Maslova et al., 2020] и прогнозирования событий Эль-Ниньо и Ла-Нинья с заблаговременностью до 9 месяцев [Lubkov et al., 2019; 2020].
С использовали эмпирического подхода для определения совместных экстремумов температуры воздуха и осадков проведен анализ их пространственно-временного распределения за период 1950–2018 гг. по территории Восточной Европы. Оценена частота и тенденции совместных экстремумов во все сезоны. На основании анализа линейных трендов сделан вывод о наличии общей тенденции к увеличению частоты «теплых» экстремумов (индексы WD и WW) и уменьшению частоты «холодных» (CD индексы CW). Анализ по выявлению влияния режимов циркуляции на совместные экстремумы показал, что САК играет существенную роль в формировании теплых экстремумов в зимний период на севере исследуемого региона, а для СКАПД ситуация обратная. Корреляция между теплыми совместными экстремумами и индексом ВАК положительная во все сезоны с максимальными значениями летом (Vyshkvarkova and Sukhonos, 2022).
РЕЗУЛЬТАТЫ ПРИКЛАДНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Изучено совместное влияние Атлантической мультидекадной осцилляции и Тихоокеанской декадной осцилляции на урожайность озимой пшеницы. Показана достаточно тесная связь между анализируемыми параметрами, что говорит о важности учета выявленной связи при перспективном планировании развития зернового хозяйства.
Совместно с ФГБУН «Всероссийский национальный научно-исследовательский институт виноградарства и виноделия «Магарач» РАН» проведено микроклиматическое районирование отдельных районов Крымского полуострова для рационального размещения виноградных насаждений, поскольку для развития промышленного виноградарства главное внимание необходимо уделять выявлению закономерностей влияния агроклиматических факторов на жизнедеятельность и плодоношение растений, а также решению прикладных задач по увеличения эффективности производства с учетом выявленных закономерностей.
Основным принципом научно обоснованного размещения виноградных насаждений является адаптация промышленного сортимента винограда к агроклиматическим и почвенным ресурсам конкретного региона возделывания с учетом специальных технологий, удовлетворяющих избранное направление использования выращенных урожаев. Для примера (на рисунке) микроклиматическое районирование Западного предгорно-приморского района Крыма.
Еще одним прикладным направлением является исследование рекреационной привлекательности курортов Средиземного и Черного морей на основе расчета биоклиматических показателей. Данные исследования проводятся совместно с коллегами из АНИИ физических методов лечения, медицинской климатологии и реабилитации им. И. М. Сеченова и ФГБУН «Ордена трудового красного знамени Никитский ботанический сад – Национальный научный центр РАН». Эти результаты являются основой создания практических рекомендаций разным группам рекреантов для выбора оптимальных условий курорта и времени его посещения.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
– исследование глобальных процессов в системе океан-атмосфера с целью прогнозирования их наступления;
– исследование региональных откликов глобальных процессов системы океан-атмосфера в аномалиях климата и природной среды Черноморского региона;
– использование результатов фундаментальных климатических исследований для решения прикладных задач в области рационального природопользования.
УЧАСТИЕ СОТРУДНИКОВ ЛАБОРАТОРИИ В ДЕЯТЕЛЬНОСТИ РУССКОГО ГЕОГРАФИЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА (РГО), ДРУГИХ НАУЧНЫХ, ОБЩЕСТВЕННЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ
Сотрудники лаборатории крупномасштабного взаимодействия океана и атмосферы и изменений климата являются членами Севастопольского городского отделения ВОО «Русское географическое общество» (РГО) и принимают активное участие в его деятельности. Работают в рамках Коллегии по климату и окружающей среде и Ученой коллегии.
УЧАСТИЕ В ГРАНТАХ РГО
«Создание Атласа ближней хоры Херсонеса Таврического», 2021-2022 гг.
«Комплексный анализ природно-климатического потенциала и его будущих изменений на территории Крыма и в прибрежной зоне Черного моря для перспективного планирования устойчивого развития региона», 2015 – 2016 гг.
Сотрудники лаборатории принимали активное участие в организации тематических выставок «Военная география: гриф секретности снят», «Миклухо-Маклай – великий путешественник».
«Оценка современного состояния берегов и береговой зоны полуострова Крым», 2014. Результатом выполнения этого гранта стал Атлас с одноименным названием.
«Константиновская батарея — объект культурного и исторического наследия России», 2015 – 2016 гг.
