книги из ГПНТБ / Челпанова О.М. Среднее многолетнее давление воздуха над океанами

В тропической зоне (ст. Минделу, острова Зеленого Мыса) наблюдается исключительная устойчивость атмосферного давле­ ния. В январе точность 0,2 мб достигается из рядов наблюдений, равных 15 годам, а в июле для этой цели необходимо около 27 лет. Если в субполярной и умеренной зонах более стабильными явля­ ются средние в летний период, то в тропической зоне летний режим характеризуется несколько большей изменчивостью по сравнению с зимним. Для южного полушария такие вычисления выполнены

(рис. 7). Эти данные позволяют сделать вывод о гораздо большей устойчивости давления воздуха в субантарктической зоне южного полушария по сравнению с субполярной зоной северного полуша­ рия. Даже на 60° ю. ш., где расположена ст. Лори, для получения

50-летних средних при определении aN (табл.' 1) оказалась при­ мерно в два раза ниже по сравнению с результатами осреднения из нарастающего числа лет (табл. 4 и 5, рис. 7). Большая устой­ чивость последних является результатом того, что при осреднении этим способом входят одни и те же годы как в длинные, так и в более короткие ряды, что и создает связность, не свойственную членам естественного ряда из периодов не налегающего числа лет.

Изменчивость нарастающих средних отвечает на вопрос, на­ сколько изменяет нормы использование дополнительных лет,

20

а öjv показывает, какие изменения этих норм будут возможны из рядов данной длительности в будущем за независимые периоды.

Исходя из показанных выше точностей средние многолетние данные для станций с длинными рядами наблюдений (50—80 лет,

мб

иногда от 40 лет) получены нами путем вычисления средних из имеющихся периодов. Данные же станций с меньшим рядом при­ ведены к многолетнему периоду методов разностей, если такое приведение было целесообразно. Критерием этой целесообразности

21

было известное положение о меньшей изменчивости разностей между приводимой и опорной станцией по сравнению с изменчи­ востью самого давления на приводимой станции. Целесообраз­ ность приведения определялась нами по устойчивости разностей либо по амплитуде колебаний за каждый месяц разностей и самих величин давления воздуха, так как вычислять изменчивость раз­ ностей не было возможности из-за недостатка времени.

В тех случаях, когда приведение к более длинному периоду оказывалось нецелесообразным, принимались данные подсчета или средние значения из приведения и подсчета. Последнее прини­ малось при условии, когда приведение было на грани целесооб­ разности, т. е. изменчивость разностей была близка к изменчи­ вости самих величин давления воздуха.

Практически приведение было целесообразно в субполярной и

мы все же сделали приведение данных станций с меньшим пери­ одом к данным ближайших станций на том же побережье Антарк­ тиды, имеющих самый большой период. В субтропической, тропи­ ческой и экваториальной зонах, где устойчивые нормы можно получить из 20—30 лет, мы не считали целесообразным уменьшать принятый основной период, так как полных 80-летних рядов в этих зонах практически почти нет. К тому же сокращение периода при наличии готового исходного материала не имело смысла, так как данные за старые годы в этих зонах также необходимы для раз­ личных исследований. Отказаться же от последних 20—30 лет нельзя было из тех соображений, что за эти годы появилось много новых станций в ранее слабо освещенных районах. Основной пе­ риод для вычисления норм можно было бы ограничить годами 1901 —1960, однако и в этом периоде неизбежны большие перерывы в наблюдениях, к тому же годы 1881—1900 представляют большой интерес для изучения аномалий, циклических колебаний климата

идр.

Втабл. 6 для каждого океана показано число станций, поме­ щенных в табл. 1, с различной продолжительностью периодов

наблюдений. Как видно из этой таблицы, только около половины

22

станций имеют период свыше 40 лет, а примерно 10% станций — всего лишь около 10 лет. К числу последних относятся станции, открытые в последние годы в слабо освещенных районах.

При выборе любого периода невозможно достичь строгой син­ хронности рядов наблюдений. Не удалось этого сделать и для данного издания. По многим станциям получились значительные пробелы за военные годы, некоторые станции были закрыты, а в ряде случаев мы не располагали необходимыми источниками. Однако в большинстве случаев этот недостаток удалось устра­ нить, пользуясь приведением к многолетнему периоду.

3. Оценка 30-летних норм давления, принятых ВМО

После анализа допустимых погрешностей для вычисления сред­ них многолетних норм из периодов разной продолжительности коснемся вопроса устойчивости 30-летних норм «CLINO», принятых Всемирной метеорологической организацией за периоды 1901— 1930 гг. [22] и 1931—1960 гг. [15], характеристика которых дана на стр. 6—7.

В связи с большой изменчивостью атмосферного давления и ко­ лебаниями климата в субполярных и умеренных широтах разли­ чия в нормах этих соседних 30-летий в некоторые месяцы, даже при наличии полных рядов наблюдений в каждом периоде, дости­ гают 2—4 мб (табл. 7). В тех же случаях, когда в «Сііпо» пред­ ставлены нормы всего лишь за 20 или 10 лет, эти различия еще более значительны, причем знаки разностей между этими двумя периодами в отдельные месяцы разные. При таких больших расхо­ ждениях в средних многолетних данных аномалии, вычисленные за отдельные годы, от норм смежных 30-летий могут иметь не только разный порядок величин, но даже окажутся разного знака при одном и том же значении среднего месячного давления.

Чтобы избежать такого рода существенных невязок, советские климатологи О. А. Дроздов [3] и Е. С. Рубинштейн (5) считают, что средние многолетние данные за любые 50—60 лет будут ближе к действительным нормам, чем средние за сугубо синхронные 30 лет. Для станций же с короткими рядами наблюдений в боль­ шинстве случаев можно получить надежные нормы путем приве­ дения давления воздуха на таких станциях к основному принятому периоду либо к другому, но более длинному периоду по сравнению с данной станцией.

4. Определение норм давления воздуха для Антарктики

Остановимся несколько детальнее на вычислении норм для по­ бережья Антарктиды, где максимальная продолжительность на­ блюдений не превышает 10—25 лет. К тому же изменчивость атмосферного давления хотя и меньше, чем в соответствующих широтах северного полушария, но все же значительна и вели­ чины а в зимние месяцы здесь составляют 6—7 мб. Для этого

24

мало изученного еще материка многими авторами уже опублико­ ваны средние многолетние данные из различных, но слишком ко­ ротких рядов наблюдений, от 2—3 до 5—7 лет. Интерес к этому району вполне обоснован, и безусловно, необходимо иметь хотя бы приближенные оценки метеорологического режима этой обширной и очень важной для формирования климата южного полушария области. Тем не менее все полученные до сих пор нормы из таких весьма коротких рядов еще не могут характеризовать действитель­ ный режим атмосферного давления, как и других элементов.

Из приведенного ниже сопоставления средних многолетних данных, полученных разными авторами по двум станциям Антарк­ тиды (табл. 8), видно, что различия между ними иногда достигают 9—12 мб (ст. Санаэ, февраль и март), при этом краткость периода приводит даже к существенному искажению годового хода давле­ ния воздуха.

Неестественность годового хода данных, полученных из корот­ ких рядов наблюдений, очень наглядно выявляется по табл. 9. В то время как по данным одних авторов от месяца к месяцу происходит резкое падение давления воздуха, по данным других, наоборот, повышение. Особенно много таких случаев отмечено на ст. Санаэ.

Разности давления воздуха между смежными месяцами, по­ мимо яркой характеристики сезонных изменений метеорологи­ ческого элемента на больших пространствах, являются хорошим критерием для климатологического анализа правильности годо­ вого хода полученных норм на соседних станциях. Величины и знак этих разностей обычно имеют определенную сезонную тен­ денцию, однако для большинства приведенных выше норм это не выявилось. Годовые амплитуды по данным разных авторов также очень сильно расходятся; особенно велики они при двухлетнем осреднении (ст. Дюмон-д-Юрвиль и Санаэ, табл. 8). Очень боль­ шие амплитуды годового хода, значительно превышающие ампли­ туды данной климатической области, являются результатом недо­ статочной надежности самих норм.

Некоторые авторы, стремясь как-то выравнять периоды наблю­ дений, исключают из обработки не только отдельные годы, но и значительные части периодов. Например, для ст. Санаэ Ф. Бурдеки не принял при вычислении норм 8 лет наблюдений на нор­ вежской базе, хотя координаты этих станций почти не разли­ чаются.

Мы уже отмечали, что нет никаких оснований исключать из обработки отдельные годы, если они не вызывают сомнений в от­ ношении качества наблюдений. Особенно этого нельзя допускать в Антарктике, где каждое наблюдение имеет огромное значение. Нецелесообразно также помещать раздельно нормы давления воз­ духа за отдельные части периода, когда наблюдения производи­ лись в других точках, близлежащих к действующей станции. Так, в примере для ст. Дюмон-д-Юрвиль (табл. 8) подсчитаны от­ дельно средние из неполных 2 лет для Пор-Мартина и из 7 лет

25

для Дюмон-д-Юрвиля (автор Матхёйс). Даже при наличии сущест­ венной неоднородности в рядах наблюдений по этому элементу их можно объединить, устранив неоднородность с помощью разностей с ближайшими станциями.

Чтобы достичь максимально возможной точности норм для по­ бережья Антарктиды, наблюдения на всех базах, действовавших вблизи друг друга, были объединены нами в один общий ряд наблюдений. Так, данные всех французских баз, действовавших на Земле Адели, обработаны вместе: мыс Геологии, 1912—1913 гг.;

Пор-Мартин, 1950—-1952 гг.; Дюмон-д-Юрвиль, 1957—1969 гг.

Материалы наблюдений норвежско-британско-шведской экспеди­ ции Модхейм за 1950— 1952 гг. были объединены с данными нор­

дено и по другим станциям антарктического побережья.

Анализ материала показал, что при таком объединении рядов заметной неоднородности нет, но зато существенно увеличивается период наблюдений для осреднения.

Для Антарктического полуострова, где сеть станций слишком густая, мы обработали данные по выборочной сети станций с на­ иболее длинными рядами наблюдений. Обработка данных всех станций в этом районе целесообразна лишь при составлении кли­ матологического справочника по Антарктике. После объединения данных всех антарктических экспедиций, производивших наблю­ дения в районах каждой станции, некоторые станции Антарктиды,

дельные месяцы от 17 до 19 лет; Дюмон-д-Юрвиль, 15—19 лет; Мирный, 15—16 лет; Моусон, 15—19 лет; Санаэ, 13— 15 лет; Десепшен, 22—24 года; Аргентинские острова, 25—28 лет. Все пере­ численные станции приняты нами в качестве опорных для приве­ дения по ним к более длинному периоду данных других станций, с короткими рядами наблюдений. Таким образом, средние много­ летние данные для всех станций на побережье Антарктиды полу­ чились уже отнесенными к более или менее одинаковому по числу лет периоду.

Приведение давления воздуха на антарктических станциях к длинному периоду по станциям на ближайших островах целе­ сообразно лишь для небольшой группы станций, расположенных на Антарктическом полуострове, которые мы привели по ст. Лори (Южные Оркнейские острова). Все же другие острова располо­ жены слишком далеко от Антарктиды и в других климатических зонах.

В табл. 10 показаны погрешности климатологических норм давления воздуха для побережья Антарктиды исходя из характер­ ной для этой зоны средней квадратической изменчивости, равной

28