Изменчивость атлантической меридиональной опрокидывающейся циркуляции (АМОС) по альтиметрическим данным

АМОС играет важную роль в изменениях климата СА, утеплении западной Европы, «атлантификации» Арктики и океанском конвейере Брокера. До 2004 г. оценки АМОС осуществлялись косвенным путем или с помощью климатических моделей. Начиная с 2004 г. проводится мониторинг переноса объема вод в системе АМОС на широте 26о с.ш. в рамках программы RAPID (The Rapid Climate Change Programme) с использованием температуры, солености и скорости течений, полученным с буёв АРГО. Резкое снижение расхода АМОС до 2010 гг. послужило основанием многим авторам утверждать о значительном (даже беспрецедентном) ослаблении АМОС вследствие увеличивающегося выноса из СЛО холодных пресных вод и к замедлению термохалинной циркуляции, т.е. конвейера Брокера, а также прогнозировать дальнейшее ослабление АМОС в ближайшие десятилетия (Bryden et al., 2014; Ceasar et al., 2018; Rahmstorf et al., 2015 и др.). Однако в действительности началось относительное восстановление мощности АМОС на уровне 16,6 Св. (Frajka-Williams et al., 2021; Smeed at al., 2018). В связи с этим можно полагать, что ослабление АМОС до 2010 г. это лишь отрицательная фаза более длительных междесятилетних колебаний АМОС.
Для идентификации АМОС выполнен расчёт межгодовых изменений уровня моря на широтном разрезе 26° через всю Северную Атлантику (СА) в пределах 80–15° з. д., а также на его отдельных участках: 80–70, 70–25, 25–15° з.д. (Малинин, Ангудович, 2022). Исходными данными по уровню послужил продукт архива ре-анализа Copernicus − GLOBAL_REANALYSIS_PHY_001_030. Для указанных разрезов рассчитывались годовые оценки градиента уровня Δh и его средних значений hср между крайними точками разрезов. Была выявлена высокая корреляция между Δh и hср для разрезов 70–25° з.д. (r = 0,81) и 80–15° з.д. (r = 0,71). Для разрезов 80–70 и 25–15° з.д. связь между Δh и hср оказалась слабее. Кроме того, по данным Δh также выявлено, что усиление (ослабление) среднегодового переноса вод Гольфстримом происходит почти синхронно с аналогичным переносом вод Канарским течением (r=0,79).
Показано наличие высокой положительной корреляции североатлантического колебания (САК) с Δh и hср на разрезе 26° с. ш. С увеличением САК и, соответственно, усилением зональной циркуляции и ослаблением меридиональной циркуляции в атмосфере интенсивность меридионального переноса вод на юг через широту 26° с. ш. возрастает, а меридионального переноса вод на север — уменьшается. С переходом САК в отрицательную фазу и, соответственно, при усилении меридиональной циркуляции в атмосфере происходит рост меридионального переноса вод на север.
Рассматриваются особенности межгодовых колебаний АМОС и его отдельных компонент на широте 26° за период 2004–2020 гг.: экмановского (дрейфового) переноса воды на север за счет ветра примерно в пределах верхнего 100 м слоя океана (QEK), расхода Флоридского течения на широте 26о с.ш. (QEK), переноса теплых вод океана с севера на юг выше главного термоклина за счет рециркуляции субтропического круговорота за вычетом расхода Антильского течения на широте 26о с.ш. (QUMO) Поскольку межгодовая изменчивость QUMO значительно выше изменчивости QEK и QFC, то QUMO определяет изменчивость АМОС, вследствие чего между ними отмечается высокая статистическая связь (r = –0,72).
Обсуждается статистическая параметризация среднегодовых значений переноса воды на 26° с. ш. на север и юг (АМОС и QUMO) по данным об уровне океана на этой широте. Учитывая значительную пространственную изменчивость градиентов уровня, предварительно рассчитывались их значения через 10о (80−70, 70−60… 30−20, 20−15о з.д.). После этого выполнялся расчет пошаговых регрессионных моделей методом включения переменных годовых значений Δh и hср для десятиградусных разрезов на широте 26°. В результате были получены следующие оптимальные по критериям Стьюдента и Фишера модели пошаговой регрессии для АМОС и QUMO:
АМОС =−0,114Δh(80-70) + 0,132Δh(50-40) − 0,141Δh(30-20) − 0,033Δh(60-50) + 73,04 (1)
QUMO = 0,052 Δh(80-70) + 0,127 Δh(30-20) + 0,017 Δh(60-50) – 18,29 (2)
Коэффициенты в этих уравнениях стоят по их значимости, т.е. по порядку включения в модель. Нетрудно видеть, что первой переменной является зона 80―70о з.д. Данные уравнения описывают соответственно 85 и 77 % дисперсии рядов АМОС и QUMO, а случайная ошибка в долях СКО составляет 0,48 и 0,55, т.е. мала.
Дополнительно также были рассчитаны регрессионные модели по данным о hcр на разрезах по широте 26о. Оптимальные модели в этом случае для АМОС и QUMO имеют вид:
АМОС =–0,133hcр(40-30) + 0,147hcр(50-40) – 0,083hcр(30-20) – 4,57 (3)
QUMO = 0,076 hcр(30-20) – 0,013 hcр(80-70) + 28,75. (4)

Коэффициент детерминации данных уравнений составляет 0,92 и 0,88 соответственно. Отсюда следует, что модели (3) и (4) имеют несколько более высокую точность по сравнению с моделями (1) и (2). Очевидно, это связано с более высокой точностью определения hср по сравнению с Δh. Естественно, принимая во внимание короткую длину выборки, полученные результаты являются лишь приближенными. Но они свидетельствуют о том, что оценки АМОС и QUMO можно получить косвенным путем по легко определяемым значениям уровня на широте 26о, не прибегая к трудоемкой процедуре определения гидрофизических параметров в толще океана.