Использование спутниковых данных для оценки изменчивости влагосодержания атмосферы над Мировым океаном

Дистанционное зондирование атмосферы из космоса является наиболее предпочтительным способом получения оценок интегрального влагосодержания атмосферы (ВА) над Мировым океаном (МО). Для исследования использовались среднемесячные значения ВА в сетке 1×1 градус с 1988 года, полученные компанией RSS (ftp://ftp.remss.com/vapor/monthly_1deg/). Для сравнения ВА с другими характеристиками системы океан-атмосфера привлекались соответствующие данные проекта OAFlux (Objectively Analyzed air-sea Heat Fluxes, ftp://ftp.whoi.edu/pub/science/oaflux/data_v3/monthly/turbulence): испарение (Е), температура воздуха приводного слоя (ТВ), температура поверхности океана (ТПО). Для оценки средних зональных и усредненных для всего МО (далее «глобальных») значений ВА МО исходные данные пересчитывались с учетом площадей и рассматривались в пределах широтной зоны 60о ю.ш. – 60о с.ш. над свободной ото льда акваторией МО.
Средняя многолетняя оценка ВА МО за период 1988–2012 гг. составляет 29,0 мм. Самым «влагонасыщенным» является Тихий океан (30,7 мм), самым «сухим» (без учета Северного Ледовитотго океана) – Атлантический океан (26,5 мм). В межгодовом ходе ВА МО выделен хорошо выраженный линейный тренд (0.33 мм/10 лет), описывающий более 53% дисперсии исходного ряда. С помощью вейвлет-анализа выделены квазичетырехлетний и квазишестилетний циклы, суммарный вклад которых в дисперсию ВА МО составил 21%. На долю случайных колебаний, близко соответствующих модели «белый шум», приходится 20% дисперсии исходного ряда.
Для сравнения линейного тренда ВА МО с аналогичными трендами указанных выше характеристик использовался безразмерный индекс, который представляет собой отношение размаха тренда к его среднему значению. Показано, что тренд ВА МО более чем в два раза превышает тренды для температуры воздуха и температуры поверхности океана и более чем в полтора раза тренд в испарении. На основе анализа величин тренда ВА для пятиградусных широтных зон и их коэффициентов корреляции с ВА МО показано, что низкие широты формируют тренд и межгодовые колебания влагосодержания атмосферы над Мировым океаном.
В результате корреляционного анализа ВА МО с другими параметрами системы океан-атмосфера установлено, что максимальная корреляция отмечается между ВА МО и ТПО МО как до исключения линейного тренда (r=0.95), так и после его исключения (r=0.89), т.е. фактически тренд не влияет на характер связи.
На простом модельном примере выполнена оценка возможной роли ВА МО в парниковом эффекте атмосферы. Выявлено, что повышение ВА МО в ХХ столетии всего на 5,5%, соответствующее тренду 0,13 мм/10 лет, могло привести через парниковый эффект к увеличению глобальной температуры воздуха на 0,6 оС. Реальность этого вывода подтверждается тем, что тренд во ВА значительно выше тренда в глобальной температуре воздуха. Показано также, что повышению ВА МО на 0,82 мм в течение 1988–2012 гг. соответствует повышение TВгл на 0,33 оС. В действительности рост TВгл составил 0,35 оС. Это означает, что тренд во влагосодержании атмосферы через парниковый эффект в принципе может обеспечить фактический рост глобальной температуры воздуха. Дело в том, что вклад ВА в парниковый эффект составляет примерно 50%, а СО2 – только 20%.
Поэтому трудно согласиться с экспертами МГЭИК, что изменчивость ВА является исключительно следствием глобального потепления. В действительности, в «поведении» ВА наблюдается определенный дуализм. С одной стороны, с повышением глобальной температуры воздуха происходит некоторый рост ВА, с другой – рост ВА через парниковый эффект ведет к росту температуры. Таким образом, ВА является не только откликом на изменения климата, но и в определенной степени климатообразующим фактором.