Возбуждение арктической и антарктической осцилляций крутильными колебаниями
Автор: Мордвинов В.И., Иванова А.С., Девятова Е.В.
Журнал: Солнечно-земная физика @solnechno-zemnaya-fizika
Статья в выпуске: 13, 2009 года.
Бесплатный доступ
Важными элементами общей циркуляции атмосферы являются Арктическая и Антарктическая осцилляция (АО, ААО), определяющие погодные и климатические аномалии в высоких и умеренных широтах обоих полушарий. Характеристики осцилляций меняются со временем и зависят от солнечной и геомагнитной активности, что позволяет рассматривать эти моды в качестве одного из звеньев солнечно-земных связей. Непосредственная причина раскачки колебаний, однако, не ясна. Продолжается анализ возможных механизмов и поиск факторов, влияющих на раскачку колебаний. В представленной работе выявлена связь между Арктической и Антарктической осцилляциями (АО, ААО) и крутильными колебаниями в атмосфере. Колебания зональной скорости в низкочастотном диапазоне при пересечении полярнофронтовых зон обоих полушарий вызывают вариации индексов АО и ААО того же знака, что и аномалии зональной скорости. Крутильные колебания квазирегулярны, имеют характерный временной масштаб от 10 до 20 сут и распространяются в меридиональном направлении со скоростью около 4 м/с, соответствующей групповой скорости длинных баротропных волн Россби. По данным за 2000 г. распространение крутильных колебаний к югу в Северном полушарии происходило преимущественно над Евразией, а во встречном направлении - с юга на север - над западным полушарием.
Короткий адрес: https://sciup.org/142103361
IDR: 142103361
Текст обзорной статьи Возбуждение арктической и антарктической осцилляций крутильными колебаниями
Важными элементами общей циркуляции атмосферы являются Арктическая и Антарктическая осцилляция (АО, ААО), определяющие погодные и климатические аномалии в высоких и умеренных широтах обоих полушарий. Характеристики осцилляций меняются со временем и зависят от солнечной и геомагнитной активности, что позволяет рассматривать эти моды в качестве одного из звеньев солнечно-земных связей. Непосредственная причина раскачки колебаний, однако, не ясна. Продолжается анализ возможных механизмов и поиск факторов, влияющих на раскачку колебаний.
В представленной работе выявлена связь между Арктической и Антарктической осцилляциями (АО, ААО) и крутильными колебаниями в атмосфере. Колебания зональной скорости в низкочастотном диапазоне при пересечении полярнофронтовых зон обоих полушарий вызывают вариации индексов АО и ААО того же знака, что и аномалии зональной скорости. Крутильные колебания квазирегулярны, имеют характерный временной масштаб от 10 до 20 сут и распространяются в меридиональном направлении со скоростью около 4 м/с, соответствующей групповой скорости длинных баротропных волн Россби. По данным за 2000 г. распространение крутильных колебаний к югу в Северном полушарии происходило преимущественно над Евразией, а во встречном направлении – с юга на север – над западным полушарием.
Important elements of the general atmospheric circulation are Arctic and Antarctic oscillations (AO, AAO) that define weather and climatic anomalies at high and middle latitudes of both hemispheres. Characteristics of these oscillations vary with time and depend on solar and geomagnetic activity that enables us to address these modes as one of the elements of solarterrestrial relations. However, the immediate cause of excitation of oscillations is still uncertain. The analysis of possible mechanisms and the search for factors influencing excitation of oscillations are under way.
In the work presented here, the correlation between Arctic/Antarctic oscillations (AO, AAO) and torsional variations in the atmosphere was revealed. Crossing polar-frontal zones of both hemispheres, low-frequency zonal velocity fluctuations cause variations in AO and AAO indexes of the same sign as zonal velocity anomalies. Torsional variations are quasiregular; their typical time scale is from 10 to 20 days. They propagate with the velocity of ~ 4 m/s corresponding to the group velocity of barotropic Rossby waves in the meridian direction. Data for 2000 year show that torsional variations propagated southward in the Northern Hemisphere for the most part over Eurasia, while in the opposite direction – from south to north – over the Western Hemisphere.
Арктическая и Антарктическая осцилляции ( АО , ААО ) представляют собой главные зимние моды ко лебаний общей циркуляции атмосферы [1], имеющие хорошо выраженную зонально - симметричную состав ляющую . Часто их называют кольцевыми модами – Northern and Southern Annular Modes (NAM, SAM). Арктическая осцилляция имеет региональную компо ненту – Северо - атлантическое колебание ( САК ). Структуру кольцевых мод определяет первая эмпириче ская ортогональная функция ( ЭОФ ) в разложении ано малий геопотенциальных высот изобарических поверх ностей [2]. Коэффициенты разложения при ЭОФ в про извольный момент времени определяют вклад кольце вой моды в распределение барического поля .
В поле давления структура АО и ААО представля ет собой меридиональный диполь между полярной областью и окружающим зональным кольцом умерен ных широтах . Наибольшую амплитуду АО , САК и ААО имеют в умеренных и высоких широтах , но про слеживаются и в тропических областях обоих полуша рий . В высоких широтах « ареалы » АО и ААО совпа дают с областями формирования циркумполярных вихрей над Арктикой и Антарктикой [2–4].
Арктическую осцилляцию и Северо-атлантическое колебание часто рассматривают в числе основных циркуляционных факторов климатических изменений в Арктике и большей части Евразии. Авторы [5–10] показали, что САК модулирует приземную температуру над Евразией в зимний период, влияет на вихревую активность и количество осадков в областях, окружающих Северную Атлантику, на течения, высоту волн, температуру, соленость, ледовый покров, а также на экосистемы северной части Атлантического океана, флору и фауну окружающих участков суши.
Многие авторы считают АО и ААО возможными промежуточными звеньями в цепочке солнечно земных связей [11–15]. Установлено , что от уровня солнечной активности зависит вертикальная структу ра АО . Достаточно тесную статистическую связь де монстрируют межгодовые вариации индексов АО и геомагнитной активности [16]. Механизм влияния внешних факторов на АО пока достоверно не уста новлен , хотя исследования в этом направлении про должаются . Результаты этих исследований играют важную роль в решении проблем влияния солнечной активности на погодные и климатические изменения .
Арктическая и Антарктическая осцилляции и колебания средней зональной скорости
Вариации индексов Арктической и Антарктической осцилляций происходят в широком диапазоне временных масштабов – от суточных до межгодовых. Долговременные изменения индексов представляют интерес при климатических прогнозах [17, 18], а краткосрочные могут быть полезны при предсказаниях погоды. Возможности прогноза поведения АО связывают, например, с использованием стратосферных данных [19, 20]. Сложным для прогнозов является диапазон временных масштабов от синоптических до внутрисезонных. В этом диапазоне необходимо учитывать дальние связи, закономерности чередования форм циркуляции, что представляет значительные трудности.
К сожалению , механизм возникновения кольцевых мод до сих пор не ясен [1]. АО и ААО тесно связаны с колебаниями зональной скорости , в первую очередь с полярнофронтовыми струйными течениями . Домини рует представление о том , что именно в этих областях происходит раскачка АО вследствие положительной обратной связи между скоростью зонального потока и вихревым переносом количества движения . Это могло бы объяснить высокую корреляцию индексов кольцевых мод с колебаниями зональной скорости , особенно в области полярного фронта , однако поля коэффициентов корреляции имеют существенные аномалии и далеко за пределами полярнофронтовых зон , например , в тропиках . Это дает основания предполагать , что по крайней мере часть колебаний АО и ААО может иметь вынужденный характер и возникать в результате возмущений зональной ско рости , возникающих за пределами полярнофронто вых зон и распространяющихся в меридиональном направлении . Морфология этих возмущений и ме ханизм возникновения представляют большой инте рес . К сожалению , наблюдать и исследовать подоб ные возмущения на синоптических картах сложно из - за высокого уровня шумов , обусловленных крат ковременными погодными колебаниями , поэтому приходится прибегать к предварительной математи ческой обработке .
Эффективность фильтрации зависит от того, насколько метод обработки учитывает особенности исследуемых процессов. Вероятно, наиболее значимы для возбуждения колебаний АО и ААО те возмущения, которые заметным образом проявляются в колебаниях зональной скорости, усредненной вдоль широтных кругов. Будем называть эти колебания крутильными по аналогии с терминологией, принятой в физике Солнца [21]. Чтобы выяснить особенности подобных колебаний, мы построили для различных изобарических поверхностей диаграммы вариаций средней зональной скорости в координатах широта – время, предварительно отфильтровав колебания очень большой и малой продолжительности. Для этого была использована простая процедура скользящего усреднения. Ряды суточных значений средних зональных скоростей для каждого широтного круга обрабатывались скользящими фильтрами во временных окнах 5 и 20 сут. Затем за каждые сутки вычислялись разности рассчитанных значений; полученные временные ряды нормировались на интервал от 0 до 1 и наносились на диаграмму. Нормировка позволяла нивелировать широтные различия в амплитуде колебаний средней зональной скорости. Для сравнения с вариациями кольцевых мод на те же диаграммы наносились графики индексов АО и ААО, причем горизонтальные оси графиков помещались в область примерной локализации полярнофронтовых струйных течений. В качестве исходных данных использовались среднесуточные распределения зональной составляющей скорости NCEP/NCAR Reanalysis в узлах сетки 2.5×2.5° [22].
На рис . 1 приведен пример диаграммы крутиль ных колебаний в 2000–2001 гг . на изобарических поверхностях 500, 150 и 20 гПа . Хорошо видна связь между колебаниями АО и ААО и колебаниями средней зональной скорости в полярнофронтовых зонах . Возрастаниям скорости соответствуют воз растания индексов АО и ААО , ослабление зональ ного переноса приводит к уменьшению индексов . На наличие связи указывает и наличие корреляции между вариациями индекса Арктической осцилля ции и вариациями средней зональной скорости на различных широтах и различных изобарических поверхностях , рассчитанной со сдвигом от –50 до +50 сут . Распределения коэффициентов корреляции за 2000–2001 гг . приведены на рис . 2. В другие годы крутильные колебания имеют те же особенности , что и в 2000–2001 гг .
На диаграмме рис . 1 хорошо видно , что колеба ния средней зональной скорости , вызывающие ва риации индексов АО и ААО , квазирегулярны и воз никают не в полярнофронтовых зонах , а за их пре делами . Чаще всего колебания представляют собой суперпозицию волн , распространяющихся во встречных направлениях , но иногда волны приходят преимущественно либо с севера , либо с юга . Напри мер , во второй половине 2000 г . в Северном полу шарии преобладали колебания , распространявшиеся от Северного полюса в направлении экватора .
Меридиональные скорости , пространственные и временные масштабы крутильных колебаний , распространяющихся во встречных направлениях , примерно одинаковы . Скорее всего , они имеют одну и ту же физическую природу . Приходящие с севера колебания часто возникают в области арк тического фронта или еще севернее . Приходящие с юга колебания иногда уверенно прослеживаются даже из другого полушария . При пересечении эк ватора « траектории » колебаний на диаграмме « широта – время » меняют форму . В том полуша рии , откуда они распространяются , колебания видны на диаграммах в форме хорошо выражен ных непрерывных наклонных полос . После пере сечения экватора эти возмущения зональной ско рости модулируют крутильные колебания , рас пространяющиеся во встречном направлении , и проявляются в форме квазирегулярных возмуще ний на траектории основной волны . Явных при знаков отражений волн в каких - либо выделенных широтных зонах не видно .
Вероятно , источник возмущений зональной скоро сти имеет большую вертикальную протяженность , поскольку пространственная структура крутильных колебаний слабо меняется с высотой , по крайней мере в пределах тропосферы . Меридиональную длину баро тропной волны можно примерно оценить из диаграм мы : около 4000 км . Для нахождения зонального вол нового числа мы рассчитали меридиональную группо вую скорость для волн разной длины и сопоставили

Рис . 1. Диаграммы колебаний средней зональной скорости, усредненной вдоль широтных кругов, на изобарических поверхностях 500, 150 и 20 гПа с 1 июля 2000 по 1 июля 2001 г. По оси абсцисс отложены номера дней с 1 июля 2000 г., по оси ординат – географическая широта. Темным цветом выделены изолинии вариаций скорости от 0.6 до 0.9, светлым – от 0.1 до 0.4. На диаграммы нанесены графики изменений индексов АО и ААО. Горизонтальные оси графиков проведены вдоль параллелей 55° N и 55° S.

Рис . 2. Распределения коэффициентов корреляции между изменениями индекса Арктической осцилляции и вариациями средней зональной скорости, изображенными на рис. 1, за 2000–2001 гг. Штриховыми линиями выделены изокорреляты от –0.9 до –0.1, сплошными – от 0.1 до 0.9.
расчетное перемещение возмущений с диаграммой крутильных колебаний . В приближении β - плоскости выражение для меридиональной компоненты группо вой скорости баротропных волн имеет вид :
2βkl c =--------------- gy (k2+12+f0 jgh)2’ где β – параметр Россби, k, l – зональное и меридиональное волновые числа, f0 – параметр Кориолиса, h – высота однородной атмосферы (~ 8000 м).
Траектории баротропных возмущений с зональ ными волновыми числами 1, 2, 3 в координатах широта – время изображены на рис . 3. Траектории нанесены на диаграмму крутильных колебаний по верхности 500 гПа в 2000–2001 гг . Траектории рассчи тывались от 80- й параллели на интервале времени 80 сут .
Наилучшее согласие с наблюдениями демонстри рует квадрупольная волна . Короткие волны переме щаются вдоль меридиана несколько быстрее , а ди польные – медленнее крутильных колебаний . Следу ет отметить , что на широтах выше 50–60° приближе ние β - плоскости плохо согласуется с геометрией за дачи , и построенные здесь траектории являются гру бой моделью крутильных колебаний .
Пространственная структура крутильных колебаний на разных высотах в атмосфере Высокие широты наиболее интересны при иссле довании крутильных колебаний , так как возму щения часто возникают именно там . Чтобы выяс нить характер колебаний в этой области , построения зонально - осредненной картины недостаточно , необ ходим более детальный анализ динамики простран ственной структуры возмущений . Сделать это до вольно сложно из - за высокого уровня синоптиче ского фона . Свойством , позволяющим , тем не менее , решить задачу , является квазирегулярность кру тильных колебаний , дающая возможность отфильт ровать синоптический шум с помощью процедуры статистического усреднения .
Для выделения пространственной структуры ко лебаний был использован корреляционный анализ . Со сдвигами по времени от –20 до +20 сут строи лись распределения коэффициентов корреляции между изменениями ото дня ко дню средней зо нальной скорости вдоль параллели 55° N и колеба ниями зональной скорости в узлах сетки . Широта 55° была выбрана потому , что она примерно совпа дает с областью локализации полярнофронтового струйного течения . На этой широте колебания зо нальной скорости особенно хорошо выражены и квазирегулярны , что и требуется для выделения пространственной структуры крутильных колебаний и анализа процессов их возникновения . Аналогич ная методика использовалась нами для выделения структуры квазирегулярных возмущений барическо го поля , проходящих в зимний период через зону стационирования Азиатского антициклона [23]. Ра нее она была применена для анализа синоптической изменчивости в восточной части Тихого океана [24].
На рис . 4, а – в приведена серия корреляционных карт , построенных по данной методике за период с 1
октября 2000 по 1 января 2001 г . для изобарических поверхностей 500, 150 и 10 гПа . В этот период , как мы уже отмечали , на умеренных и высоких широтах Северного полушария преобладали крутильные ко лебания , распространяющиеся от полюса . Числа над картами показывают сдвиг по времени между кру тильными колебаниями вдоль широтного круга 55° N и колебаниями зональной скорости в узлах сетки , для которых рассчитывались коэффициенты корре ляции . Интервал смещений от –20 до +20 сут при расчете коэффициентов корреляции примерно равен времени распространения крутильной волны от по люса до экватора . За это время каждую параллель пересекают две - три волны .
Хорошо видны следующие особенности разви тия возмущений :
-
1. Уровень 500 гПа . Крутильные колебания возникают вблизи полюса или несколько ближе к побережью Северной Америки , затем область возмущения скорости расширяется , заполняет всю полярную область и начинает перемещаться в бо лее низкие широты . Преимущественно это движе ние происходит над центральной и восточной час тями Евразии . Над восточной и центральной част - стями Тихого океана , над Северной Америкой в умеренных широтах заметны движения возмуще ний от низких широт к высоким . В отдельные мо менты признаки движений к полюсу видны и вдоль западного побережья Евразии . На меридио нальные движения накладывается зональный пе ренос с запада на восток в умеренных широтах и с востока на запад в тропиках .
-
2. Уровень 20 гПа . В стратосфере возмущения зональной скорости имеют вид спиралей , раскручи вающихся от полюса по часовой стрелке . В запад ной и восточной частях Атлантического океана воз никающие возмущения зональной скорости смеща ются в низкие широты и пересекают экватор над Северной Америкой и Тихим океаном . Противопо ложное направление по отношению к движениям в тропосфере имеют и перемещения возмущений вдоль восточного побережья Евразии . В отличие от тропосферы , в этом секторе хорошо видно движение возмущений к полюсу .
-
3. Уровень 150 гПа . На этом уровне меридио нальное движение выражено слабее , чем в тропо сфере и стратосфере . Перемещение возмущений в большей степени происходит по зональным траек ториям .
В целом динамика возмущений оказывается за висящей от долготы . В разных долготных секторах характер движений различен . Наиболее отчетливо перемещение возмущений к югу выражено над цен тральной и восточной частями Евразии . Протяжен ность возмущений зональной скорости вдоль ши ротного круга в этой части Северного полушария близка к 90°, что соответствует масштабу квадру польной моды . Исключением является полярно фронтовая зона , при прохождении которой ампли туда возмущений возрастает во всех секторах . Это может быть методическим эффектом , но может от ражать и нелинейный характер взаимодействия крутильных колебаний со струйными течениями . В
Колебания средней зональной скорости, уровень = 500 гПа

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360
Рис . 3. Крутильные колебания в 2000–2001 гг. на поверхности 500 гПа с нанесенными на диаграмму траекториями баротропных возмущений с зональными волновыми числами 1, 2, 3.

Рис . 4. Карты распределений коэффициентов корреляции между суточными изменениями средней зональной скорости вдоль 55° N и колебаниями зональной скорости в узлах сетки 2.5×2.5° на изобарической поверхности 500 гПа, построенные со сдвигами по времени от –20 сут до +18 сут (слева направо и сверху вниз) за период с 1 октября 2000 г. по 1 января 2001 г. Темным цветом выделены положительные изокорреляты, серым – отрицательные. Карты построены для интервала широт 30–90° N.
а

Рис. 4 (продолжение) . Карты распределений коэффициентов корреляции между суточными изменениями средней зональной скорости вдоль 55° N и колебаниями зональной скорости в узлах сетки 2.5х2.5° на изобарической поверхности 150 гПа.


Рис. 4 (продолжение) . Карты распределений коэффициентов корреляции между суточными изменениями средней зональной скорости вдоль 55° N и колебаниями зональной скорости в узлах сетки 2.5×2.5° на изобарической поверхности 20 гПа.

умеренных широтах на перемещение возмущений может существенно влиять распределение средней скорости. Чтобы показать важность этого фактора, на рис. 5 сопоставлены траектории баротропных квадрупольных возмущений, рассчитанные без учета среднего зонального переноса (а) и с учетом переноса со средней зональной скоростью 4 м/с (б). Траектории начинаются на широте 80° и рассчитываются на основании оценок компонент групповой скорости для текущей широты возмущений. На высоких широтах из-за малости параметра β влияние потоковых скоростей особенно заметно. Получающиеся траектории, кстати, достаточно реалистично отражают перемещение реальных возмущений.
Несколько иной характер , особенно в стратосфере , имеет динамика квазирегулярных возмущений бари ческого поля . Для выделения этих возмущений была использована та же методика , что и для анализа вариа ций зональной скорости . Рассчитывались коэффици енты корреляции между вариациями геопотенциала в узлах сетки 2.5×2.5° и вариациями средних значений геопотенциала , усредненных вдоль параллели 55° N. Карты изокоррелят строились для сдвигов по времени от –20 до +20 сут . На рис . 6, аналогично рис . 4, приве дена серия корреляционных карт за тот же период с 01. 10. 2000 по 01. 01. 2001 г . для уровня 20 гПа .
а

Рис . 5 . Траектории возмущений, рассчитанные на основании оценок компонент групповой скорости для баротропных квадрупольных волн без учета ( а ) и с учетом ( б ) среднего зонального переноса со скоростью 4 м/с. Траектории начинаются на широте 80° и рассчитываются на период времени 80 сут.

Рис . 6. Карты коэффициентов корреляции между суточными изменениями средней высоты изобарической поверхности 20 гПа вдоль 55° N и колебаниями высоты изобарической поверхности в узлах сетки, построенные со сдвигами по времени от –20 до +18 сут (слева направо и сверху вниз) за период с 1 октября 2000 г. по 1 января 2001 г. Темным цветом выделены положительные изокорреляты, серым – отрицательные. Карты построены для 30–90° N.
В стратосфере хорошо видны два типа движений аномалий барического поля : вращение крупномас штабных аномалий по часовой стрелке вдоль берего вой линии в полярной области и спиральные , сходя щиеся к полюсу движения в умеренных широтах , на поминающие траектории возмущений на рис . 5. Это приводит к эффектам , характерным для нелинейных процессов , – « взаимодействию » вихрей между собой , « взаимодействию » вихрей с возмущениями , приходя щими из умеренных широт . Все взаимодействия вих рей сопровождаются изменениями их интенсивности и « выбросами » или « выталкиванием » возмущений ба рического поля в тропические широты . Вероятно , взаимодействие вихрей сопровождается усилением вертикальных переносов , что может приводить к ди вергенции и конвергенции течений в тропосфере , по рождающей крутильные колебания .
Период оборота стратосферных аномалий бари ческого поля вокруг полюса составляет примерно 20–25 дней . В тропосфере им соответствуют длин ные волны , перемещающиеся на запад . Выделение подобных волн обсуждалось еще в работах [25, 26]. Если « взаимодействие » вихрей и волн с возмуще ниями умеренных широт происходит в двух долгот ных секторах , это может объяснить наблюдаемую пе риодичность возникновения крутильных колебаний .
Распространение крутильных колебаний в тропо сфере зависит от конфигурации стационарных волн . На рис . 7 приведена типичная для зимы карта распре деления высоты изобарической поверхности 500 гПа . Глубокая орографическая ложбина над восточной ча стью Евразии и западной частью Тихого океана при водит к перемещению возмущений над центральной и восточной частями Евразии с севера на юг , а в цен тральной и восточной частях Тихого океана – с юга на север . Именно так и происходит с крутильными коле баниями по данным наблюдений . В меньшей степени аналогичные движения видны над востоком Северной Америки и Северной Атлантикой . Вероятно , переме щение вдоль восточных побережий материков кру тильных колебаний , поддерживаемых в этих областях бароклинной неустойчивостью , играет основную роль в возбуждении колебаний индекса АО во временном диапазоне от нескольких суток до месяца . Таким обра зом , колебания АО оказываются вовлеченными в гло бальную систему общей циркуляции атмосферы и мо гут считаться ее важным элементом . С учетом этого обстоятельства может решаться и задача прогноза Арктической осцилляции .
Аналогичный анализ в Южном полушарии пока зал , что генерация крутильных колебаний происходит на высоких и умеренных широтах так же , как в Север ном полушарии , при этом траектории полярных вих рей следуют рельефу Антарктиды . Возникающие воз мущения зональной скорости распространяются затем к северу в соответствии с конфигурацией стационар ных волн в циркумантарктической области .
В отдельные периоды (например, в мае–июле 1995 г.) на диаграммах широта–время хорошо видны траектории крутильных колебаний, пересекающие экватор и достигающие высоких широт в проти- воположном полушарии. В 1995 г. колебание зональной скорости, возникшее вблизи Антарктиды, при пересечении полярнофронтовой зоны Южного полушария привело к вариации индекса ААО, а при прохождении полярнофронтовой зоны Северного полушария – к возмущению индекса АО. Преодоление расстояния от Южного полярного круга до Северного заняло примерно два месяца. Для колебаний общей циркуляции атмосферы в низкочастотном диапазоне это, вероятно, максимальный срок, за который можно искать признаки дальних связей между высокими и умеренными широтами разных полушарий.
Заключение
Как отмечалось во введении , исследование меха низма возникновения главных мод колебаний общей циркуляции атмосферы представляет большой ин терес , особенно в связи с предполагаемой ролью этих колебаний в механизме влияния солнечной активности на погодные и климатические измене ния . Чаще всего споры концентрируются вокруг трех гипотез , каждая из которых определяет уни кальный способ представления NAM [1]:
-
1) « историческая гипотеза », в которой NAM от ражает исключительно динамику в Северо Атлантическом секторе ;
-
2) гипотеза « кольцевой моды », в которой NAM считается аналогом SAM, а обе кольцевые моды рассматриваются как организованная внетропиче - ская изменчивость в масштабах полушария ;
-
3) « региональная гипотеза », в которой аналогия между NAM и SAM признается , но кольцевые моды рассматриваются как статистические артефакты ло кально возникающей штормтрековой динамики .
Ни одна из гипотез не получила пока решитель ного подтверждения . По нашему мнению , это связа но с тем , что гипотезы не вполне адекватны самому явлению . Кольцевые моды представляют собой со ставные части общей циркуляции атмосферы в го раздо большей степени , чем это казалось раньше и отражено в представленной схеме . В свете выпол ненных исследований все гипотезы являются отчас ти верными – сторонники гипотезы кольцевой моды правы в том , что это явление действительно гло бально , а сторонники « исторической » и « региональ ной » гипотез – в том , что определенную роль в его возбуждении играет штормтрековая динамика , осо бенно в некоторых секторах полушария . Штормтре - ковая динамика в высокоширотной зоне порождает длинные планетарные волны , свободно распростра няющиеся в тропосфере и стратосфере и иниции рующие при пересечении полярнофронтовых зон раскачку Арктической и Антарктической осцилля ций . На диаграммах широта – время эти волны про являются в виде низкочастотных крутильных коле баний во всех широтных зонах – от экватора почти до полюса . Возможно , именно крутильные колеба ния , распространяющиеся из одного полушария в другое , определяют ритмику общей циркуляции атмосферы , проявляющуюся во многих обнаружен ных ранее периодичностях .

Рис . 7. Распределение высот изобарической поверхности 500 гПа за 20 января 2000 г. Карта построена по данным NCEP/NCAR Reanalysis.
То , что крутильные колебания возникают в вы соких широтах , фактически в области аврорального овала , возможно , и определяет наблюдаемые корре ляции между вариациями индексов АО и геомаг нитной активности . Видимо , при исследовании ме ханизма возникновения крутильных колебаний не обходимо учитывать не только специфику циркуля ции атмосферы в высоких широтах , но и специфику активных геофизических процессов , в наибольшей степени проявляющихся именно в этой области .