Исследование динамики климата высоких широт с помощью моделей общей циркуляции атмосферы и океана тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.29, доктор физико-математических наук Катцов, Владимир Михайлович

• Катцов, Владимир Михайлович
• доктор физико-математических наук
• 2006

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Катцов, Владимир Михайлович

Условные обозначения и сокращения.

Введение.

Глава 1. Климат высоких широт в контексте глобального потепления.

1.1 Наблюдаемые изменения глобального и полярного климата

1.2 Источники данных наблюдений за климатом высоких широт

Глава 2. Физико-математическое моделирование климатической системы.

2.1 Использование физико-математических моделей для оценки будущих изменений климата.

2.1.1 Предсказуемость климата.

2.1.2 Иерархия климатических моделей.

2.1.3 Оценка пригодности климатических моделей для расчетов будущих изменений климата.

2.1.4 Международные проекты сравнения климатических моделей.

2.1.5 Ансамблевый подход.

2.2 Климатические модели ГГО.

2.2.1 Модель общей циркуляции атмосферы и верхнего перемешанного слоя океана.

2.2.2 Модель общей циркуляции океана.

2.2.3 Модель общей циркуляции морского льда.

2.2.4 Объединенная глобальная климатическая модель.

Глава 3. Климат высоких широт в расчетах с моделями общей циркуляции атмосферы.

3.1 Воспроизведение наблюдаемого климата высоких широт с помощью моделей общей циркуляции атмосферы

AMIP и AMIP-ll).

3.1.1 МОЦААМ1РИАМ1Р-П.

3.1.2 Температура воздуха у поверхности Земли.

3.1.3 Пресноводный бюджет.

3.1.4 Атмосферное давление.

3.1.5 Другие климатические характеристики.

3.2 Исследование влияния характеристик морского льда на общую циркуляцию атмосферы с помощью климатической модели ГГО.

3.2.1 Введение.

3.2.2 Постановка численных экспериментов.

3.2.3 Влияние открытой воды в ледяном покрове океана на термический режим и динамику атмосферы.

3.2.4 Сплоченность льда и изменчивость атмосферы.

3.3 Воспроизведение эволюции арктических осадков в 20-м веке с помощью модели общей циркуляции атмосферы

Метеорологического института Макса Планка.

Глава 4. Чувствительность климата к росту концентрации парниковых газов в атмосфере.

4.1 Чувствительность климатической системы.

4.2 Обратные связи в климатической системе, и полярное усиление глобального потепления.

4.3 Исследования чувствительности климата к удвоению концентрации углекислого газа в атмосфере с помощью климатической модели ГГО.

4.3.1 Введение.

4.3.2 Постановка численных экспериментов.

4.3.3 Результаты расчетов.

Глава 5. Воспроизведение динамики климата высоких широт в 20-м веке с помощью объединенных глобальных моделей общей циркуляции атмосферы и океана.

5.1 Климатические модели МГЭИК.

5.2 Воспроизведение современного климата высоких широт с помощью ансамбля глобальных климатических моделей МГЭИК.

5.2.1 Термический режим.

5.2.2 Гидрологический режим.

5.2.3 Циркуляционный режим атмосферы.

5.2.4 Морской лед.

5.3 Эволюция климата высоких широт в 20-м веке в расчетах с моделями МГЭИК.

5.3.1 Температура воздуха у поверхности Земли.

5.3.2 Радиационные потоки.

5.3.3 Осадки.

5.3.4 Морской лед.

5.4 Пригодность моделей МГЭИК нового поколения для оценок будущих изменений климата высоких широт.

Глава 6. Оценки будущих изменений климата высоких широт в результате изменения содержания парниковых газов и аэрозолей в атмосфере.

6.1 Климатические сценарии и источники неопределенностей оценок будущих изменений климата с помощью МОЦАО.

6.2 Сценарии эмиссий парниковых газов и аэрозолей в атмосфере в 21-м веке.

6.3 Эволюция климата высоких широт в 21-м веке в расчетах с моделями МГЭИК.

6.3.1 Изменения термического режима.

6.3.2 Изменения гидрологического режима.

6.3.3 Изменения других атмосферных характеристик.

6.3.4 Изменения морского льда.

Глава 7. Приоритеты дальнейших исследований климата высоких широт методами физико-математического моделирования.

7.1 Улучшение модельных описаний «полярных» процессов и обратных связей в глобальных климатических моделях.

7.2 Совершенствование вычислительных стратегий.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование динамики климата высоких широт с помощью моделей общей циркуляции атмосферы и океана»

Актуальность исследования

На рубеже 20-го и 21-го веков наблюдаемое глобальное потепление вышло за пределы, позволяющие рассматривать проблему антропогенного изменения климата как умозрительную. Межправительственная Группа Экспертов по Изменению Климата (МГЭИК) предоставляет все новые веские основания в подтверждение того, что антропогенные парниковые газы (ПГ), накопленные в атмосфере в течение так называемой индустриальной эпохи, уже оказывают заметное влияние на климат. Высока вероятность усугубления антропогенных изменений климата в течение 21-го века. При этом существуют неопределенности в количественных оценках того, как климатические изменения будут протекать в различных регионах Земли.

Благодаря размерам своей территории, разнообразию и неоднозначности возможных последствий потепления климата, положению крупного экспортера углеводородного топлива и по ряду других причин Россия является одним из ключевых субъектов международных отношений по проблемам изменений глобального климата. В связи с этим формирование внутри- и внешнеполитической позиции России в отношении изменений климата нуждается в тщательном научном обосновании. При этом интересы России, связанные с изменением климата, не ограничиваются ее собственной территорией и носят глобальный характер. Это обусловлено глобальным характером антропогенного изменения климата и необходимостью учитывать в международных отношениях многообразие последствий изменения климата в различных регионах планеты.

Высокие широты обоих полушарий представляют особый интерес для России. Значительная часть территории страны находится в Арктике; присутствие же России в Антарктике имеет важное геополитическое, научное, а в перспективе, возможно, и экономическое значение. И Арктика, и Антарктика характеризуются труднодоступностью и сравнительно малой изученностью. При этом российская наука в исследованиях этих регионов, в том числе их климата, традиционно занимает сильные позиции.

В современных исследованиях изменчивости и предсказуемости глобальной климатической системы высокие широты обоих полушарий занимают все более заметное место. Интерес к Арктике в последнее время заметно повысился благодаря полученным из наблюдений данным о происходящих в этом регионе быстрых изменениях климата, а также модельным прогнозам, указывающим на так называемое полярное усиление антропогенного глобального потепления на протяжении всего 21-го века (см. [IPCC 2001, ACIA, 2005]). Наблюдаемые и прогнозируемые изменения образуют, в целом, непротиворечивую картину [Serreze and Francis, 2006], однако оценка вклада антропогенного фактора в наблюдаемое в течение последних десятилетий потепление Арктики представпяет определенную проблему из-за присущей климатической системе низкочастотной естественной изменчивости [Polyakov et al., 2002a;b; 2003а;Ь]. В Антарктике наблюдаемые изменения климата неоднозначны, и их оценка затруднена еще более острым, чем в Арктике, недостатком данных наблюдений.

Высокие широты являются средоточием многочисленных и до сих пор недостаточно изученных климатически значимых процессов и обратных связей. Значительная часть обратных связей привносится в климат высоких широт криосферой, в особенности - морским льдом со всей присущей ему сложностью динамических и термодинамических процессов. Наряду с криосферой, особенности формирования облачности и атмосферного пограничного слоя, низкое влагосодержание воздуха; необычная стратификация Северного Ледовитого океана (СЛО), специфическая роль субарктических морей Северной Атлантики и Южного океана (ЮО) в глобальной термохалинной циркуляции и другие особенности делают и Арктику, и Антарктику чрезвычайно сложными объектами, с точки зрения трехмерного физико-математического моделирования и прогнозирования [Randall et al., 1998; Kattsov, 2004; Kattsov and Kallen, 2005].

С точки зрения исспедований климата, полярным регионам обоих полушарий присущ ряд общих черт, позволяющих рассматривать их в едином контексте и в сравнении друг с другом, К таким общим чертам относится, прежде всего, важная роль, которую в климатически значимых процессах играет криосфера. Однако, велики и различия между полярными регионами двух полушарий, являющиеся результатом, прежде всего, особенностей распопожения суши и океана в Арктике и Антарктике.

Признание мировым сообществом важности и актуальности вышеупомянутых научных пробпем обернупось в последние годы целым рядом широкомасштабных инициатив, связанных с изучением климата высоких широт, - как на национальном, так и на международном уровне. Одной из таких инициатив является доклад «Оценка климатических воздействий в Арктике» [ACIA, 2005]. В этом международном проекте приняли участие, главным образом, представители стран, входящих в Арктический Совет, включая Россию. Целью ACIA стал анализ и синтез информации о естественной изменчивости и антропогенных изменениях климата Арктики, включая изменения озонового слоя и ультрафиолетовой радиации в северной полярной области, о возможных в будущем воздействиях этих изменений на экосистемы и человека, а также - обеспечение соответствующей информацией правительств, организаций и народов, населяющих Арктику. В настоящее время планируется выпуск докладов и сообщений ACIA на регулярной основе.

Нельзя не упомянуть намеченное на 2007-2008 гг. проведение третьего Международного полярного года (МПГ-3), в котором активное участие примет и Россия. Многочисленные научные проекты в рамках МПГ-3 распространяются на полярные широты обоих полушарий.

Исследования динамики климата высоких широт, результаты которых изложены в настоящей диссертационной работе, находятся в русле задач ряда национальных, а также международных программ, в том числе Всемирной Программы Исследований Климата (ВПИК) и ее основных проектов CLIVAR («Изменчивость и предсказуемость климата»), CliC («Климат и криосфера», в прошлом - ACSYS, «Изучение климатической системы Арктики») и GEWEX («Глобальный эксперимент по энергии и воде»).

Цели и задачи исследования

Среди многочисленных задач, связанных с исследованием [климатической системы Земли, центральной является проблема предсказания климата - т.е. статистического описания будущих состояний климатической системы в терминах среднего и изменчивости различных характеристик ее компонентов за период времени от нескольких месяцев до тысяч лет и более. Целью настоящей работы, направленной на решение вышеуказанной фундаментальной проблемы теории климата, стало получение физически обоснованной количественной картины антропогенных изменений климата высоких широт (Арктики и Антарктики) в 21-м веке.

В рамках изучения неравновесной реакции климата Арктики и Антарктики на различные сценарии антропогенного воздействия (в виде эмиссий ПГ и аэрозолей) ставятся следующие задачи: (1) оценка пригодности современных климатических моделей для прогноза климата высоких широт; (2) исследование высокоширотных климатических процессов и обратных связей, определяющих чувствительность климатической системы к внешним воздействиям; (3) исследование эволюции климата высоких широт в 20-м веке и выявление на фоне естественной климатической изменчивости антропогенных изменений климата в полярных областях и, наконец, (4) собственно количественные оценки будущих изменений климата высоких широт в результате реализации различных сценариев антропогенного воздействия.

Метод исследования

Как следует из названия диссертационной работы, основным методом исследования является численное моделирование общей циркуляции атмосферы и океана, опирающееся на законы физики и методы вычислительной математики. Большинство специалистов признают глобальные объединенные модели общей циркуляции атмосферы и океана (МОЦАО) основным и наиболее перспективным инструментом исследования процессов и обратных связей, действующих в климатической системе, естественной изменчивости климата, а также его реакций на внешние, в т.ч. антропогенные, воздействия [Кароль, 1988; McAvaney et al., 2001; Катцов и Мелешко, 2004; Дымников и Грицун, 2005; Kattsov and Kallen, 2005].

Принципиально важным подходом в рамках настоящего исследования является привлечение большого объема данных наблюдений для анализа систематических ошибок современных климатических моделей при воспроизведении климата высоких широт и для оценки пригодности моделей, с точки зрения прогноза климата.

Особенностью настоящего исследования является применение ансамблевого подхода, подразумевающего использование как ансамблей разных моделей, так и ансамблевых расчетов с одной и той же моделью от разных начальных состояний. По сравнению с отдельно взятыми моделями, ансамблевые расчеты, как правило, обеспечивают более высокую успешность воспроизведения средних климатических характеристик. Кроме того, ансамблевый подход дает принципиапьную возможность представления результатов прогноза климатических изменений в вероятностной форме.

Использование перечисленных методов и подходов обеспечивает достоверность и обоснованность полученных результатов. редмет защиты и новизна результатов

Основу проведенного исследования составляют результаты численных кспериментов как с различными версиями глобальной климатической модели лавной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова (ГГО), так и с азработанными в других мировых исследовательских центрах моделями бщей циркуляции атмосферы (МОЦА) и МОЦАО. Сравнительный анализ езультатов экспериментов в большинстве случаев проводился в рамках еждународных проектов сравнения моделей, а также в рамках подготовки ценочных Докладов МГЭИК и АС1А. На защиту выносятся: Новые модели общей циркуляции океана и морского льда, предназначенные для использования и испытанные в качестве компонентов объединенной глобальной климатической модели ГГО.

Результаты исследования влияния различных характеристик морского льда на термический режим и общую циркуляцию атмосферы высоких широт. Результаты исследования равновесной чувствительности климатической системы (включая климат полярных регионов) к удвоению концентрации углекислого газа в атмосфере.

Результаты сравнительного анализа воспроизведения (с помощью ансамблей МОЦА и МОЦАО) современного климата Арктики и Антарктики, а также эволюции климата высоких широт в 20-м веке - с целью установления пригодности моделей для использования в оценках будущих изменений климата высоких широт. • Физически обоснованные количественные оценки изменения климата Арктики и Антарктики, полученные на основе ансамблевых расчетов с помощью МОЦАО нового поколения для различных сценариев антропогенного воздействия.

Новизна перечисленных результатов, помимо публикаций в рецензируемых, в т.ч. международных, изданиях (см. Приложение 1), и высокого индекса цитирования, подтверждается использованием этих результатов в ряде крупных международных научных документов (см. Заключение, «Научная и практическая значимость работы»). лава 1. Климат высоких широт в контексте глобального потепления

1 Наблюдаемые изменения глобального и полярного климата

Начиная со второй половины 19-го века по настоящее время в лобальной климатической системе наблюдались значительные изменения емпературы воздуха у поверхности Земли (ТВП), сопровождавшиеся зменениями других климатических характеристик. По оценкам МГЭИК [IPCC, 001; Израэль и др., 2001], среднегодовая глобальная ТВП за весь 20-й век озросла на 0.6±0.2°С. Новейшие данные ведущих мировых центров иматических исследований (CRU/UKMO, NCDC, GISS) позволяют говорить о ом, что среднее повышение глобальной ТВП с конца 19-го века по 2005 г. было ще большим [Lugina et al., 2005; Hansen et al., 2001, 2005; Smith et al., 2005; ose et al., 2005; Brohan et al., 2006]. Наблюдавшееся в течение прошлого толетия глобальное потепление (рис. 1.1а) не было монотонным и включало ериод относительно небольшого похолодания в 1946-1975 гг. Однако, за охолоданием последовало более интенсивное повышение ТВП, которое родолжается до настоящего времени. 2005 и 1998 гг. были самыми теплыми одами за весь период инструментальных наблюдений [Hansen et al., 2006]. ВП над сушей повышалась более интенсивно, чем над океанами: с 1979 г. по 005 г. - вдвое интенсивней [Brohan et al., 2006; Rayner et al., 2006]. аибольшее потепление в период 1965-2005 гг. наблюдалось зимой на зиатской территории России и на Аляске (рис. 1.16). В течение этого периода а большей части Сибири ТВП зимой повысилась в среднем на 3-4°С. ущественное повышение ТВП произошло также в весенний период, а летом и сенью оно было менее заметным и носило более пестрый характер, лобальное потепление сопровождапось повышением экстремально высоких и слаблением экстремально низких значений ТВП над сушей умеренных и ысоких широт [Alexander et al., 2006; Caesar et al., 2006], а также рядом других зменений.

В наблюдаемых изменениях атмосферного давления и западного ереноса в умеренных широтах [Gillett et al., 2005], зимних шторм-треков, нтенсивности и количества штормов [Gulev et al., 2001; Simmonds and Keay, 000; Wang et al., 2006b] и других климатических характеристик проявляются оды изменчивости крупномасштабной атмосферной циркуляции, в частности, еверная и Южная кольцевые. Северо-Атлантическое колебание (явление, по-идимому, идентичное Северной кольцевой моде) оказывает значительное илияние на зимнюю ТВП в Северном полушарии (СП). На протяжении юследних десятилетий 20-го века Северо-Атлантическое колебание (емонстрировало тенденцию к усилению, достигнув максимума в середине 1990-х гг. [Hurrei et al., 2003]. Согласно работе [Thompson et al., 2000], в период ; 1968 по 1997 гг. Северная кольцевая мода отвечала за 1.6°С из 3.0°С зимнего ютепления, наблюдавшегося на территории Евразии; 4.9 из 5.7 гПа понижения (авления в северной полярной области (60-90°с.ш.) и другие изменения включая изменения в океане и его ледяном покрове). В настоящее время <шдекс Северо-Атлантического колебания возвращается к своим средним !ековым значениям (при том, что ТВП, в том числе в Арктике, продолжает расти Overland and Wang, 2005]). В последние годы появились работы, указывающие ta возможное влияние внешних факторов на внутривековую изменчивость Северо-Атлантического колебания [Hurrell et al., 2004; Bojariu and Gimeno, 2003].

Что касается осадков, то межгодовая изменчивость, зазнонаправленность трендов в различных регионах, а также недостаточная фодолжительность рядов и погрешности наблюдений не позволяют говорить о :толь же выраженной тенденции глобального изменения осадков, как ТВП.

На фоне глобального потепления наблюдаются значительные изменения (лимата высоких широт в СП [Serreze et al., 2000; McBean et al., 2005]. В (астности, потепление в Арктике, усиливающееся в течение последних десятилетий [Rigor et al., 2000; Comiso, 2003a; Overland et al., 2004; McBean, Ю05] (рис. 1.2), сопровождается сокращением площади и толщины морского 1ьда (МЛ) в СЛО [Захаров, 2003; Cavalieri et al., 2003; Rothrock and Zhang 2005; itroeve et al., 2005]. 2005 г. стал рекордно теплым для Арктики к северу от 65° ;.ш. за весь период наблюдений с середины 19-го века [Hansen et al., 2006].

Анализ продленного (1978-2005 гг.) ряда значений среднегодовой шощади МЛ в СП [Comiso, 2003b] дает оценку линейного тренда -33 ±8.8 *103 см в год. Особенно интенсивно в указанный период происходило сокращение одового минимума МЛ в СП (рис. 1.3): линейный тренд площади МЛ в сентябре юставил -60 ±24 *103 км2 в год. В 2005 г. площадь МЛ в СП в сентябре достигла юкордно низкого значения за весь период спутниковых (т.е. наибопее одежных) наблюдений. Следует отметить, что сокращение МЛ в СЛО в 20-м sere происходило на фоне интенсивной межгодовой и более долгопериодной шенчивости атмосферы [Polyakov et al., 2002а; 2003b; Захаров, 2004; ielchansky et al.,2005].

1880 1900 1920 1940 I960 1980 2000 год «Ж, V*

JMSW

1сунок 1.1 Изменения ТВП, по данным измерений на метеорологических анциях, а также корабельных и спутниковых измерений [Hansen et al., 2006]. Аномалии глобальной среднегодовой ТВП (°С, черная прерывистая линия) отношению к периоду 1951-1980 гг. Красной линией показан результат тилетнего скользящего осреднения. Голубым цветом показан 95%-ный верительный интервал (2о). (б) Аномалии глобальной среднегодовой ТВП I) в 2005 г. по отношению к периоду 1951-1980 гг.

Слой воды атлантического происхождения в СЛО увеличился и потеплел лексеев и др., 1997; Steele and Boyd, 1998; Polyakov et al., 2005]. В течение оследних десятилетий произошло сокращение площади снежного покрова уши в СП [Robinson and Frei, 2000]. Есть указания на то, что в течение 20-го ека в Арктике произошло увеличение количества осадков [Kattsov and Walsh, ООО; Groves and Francis, 2002]. Кроме того, банане массы педников в СП во торой половине 20-го века был отрицательным [Greene, 2005; Dyurgerov and eier, 2005], и отмечапось потеппение во многих обпастях распространения ечной мерзлоты [Romanovsky et al,, 2002; Walsh, 2005]. Большая часть оценок зменения ледяного щита Гренландии согласуются в том, что его масса бывает, а площадь поверхности, подверженной таянию, увеличивается [Krabill t al., 2000; 2004; Rignot and Kanagaratnam, 2006]. При этом, согласно ohannessen et al., 2005], происходит некоторое увепичение массы во нутренней части Гренландии (последнее может быть связано с увеличением садков в высоких широтах, а также с изменением путей атмосферных иклонов над Гренпандией). Наблюдается увеличение годового стока рек, падающих в СЛО, и его сезонное перераспределение [Walsh et al., 2005]. В астности, последние 20-25 лет основной особенностью изменений сезонного тока рек, впадающих в СЛО, является значительное увеличение их водности в имний период. Суммарный годовой сток шести крупнейших российских рек, падающих в СЛО, с начала наблюдений (с 1936 г.) до 1999 г. увеличился на %. [Peterson et al., 2002] и продолжает расти.

В Антарктике наблюдаемая картина изменений климата не столь днозначна. Наиболее значительное потепление (в течение поспедних 50 лет) афиксировано на Антарктическом полуострове [Turner et al., 2005]. За период путниковых измерений существенных изменений в педяном покрове ЮО не бнаружено [Jacka and Budd, 1998], хотя есть некоторые основания считать, что предшествовавшие этому поптора-два десятилетия происходило сокращение лощади МЛ [Vinnikov et al., 2006]. Анапиз продленного ряда значений площади 1Л в Южном полушарии (ЮП) [Comiso, 2003b] дает оценку (статистически езначимого) тренда +5.6+11 * 103 км2 в год. Несмотря на появление в оследние годы большего числа количественных оценок баланса массы едяного щита Антарктиды [Rignot and Thomas, 2002; Rignot et al., 2005; Davis et I., 2005], остается большая неопределенность относительно величины и даже нака его изменений. Даже если масса ледяного щита в целом уменьшается, аловероятно, чтобы это уменьшение было сравнимо с тем, что происходит в ренландии.

Установление причины наблюдаемых изменений климата представляет обой серьезную проблему. Дело в том, что в качестве причин следует ассматривать как естественную изменчивость климата, включающую олгопериодные колебания атмосферной циркуляции, так и глобальное отепление климата вследствие роста содержания парниковых газов (ПГ) в тмосфере.

Последнее неразрывно связано с концепцией радиационного оздействия на климатическую систему (например, [1РСС, 2001]). Под адиационным воздействием понимается изменение в балансе солнечного и л инновол нового излучения (Вт/м2; приходящего минус уходящего) у рополаузы (за счет изменения, например, содержания ПГ или солнечной ктивности) - после восстановления радиационного равновесия в стратосфере, о при сохранении невозмущенными характеристик тропосферы. Возрастание тмосферных концентраций ПГ оказывает доминирующее положительное адиационное воздействие на климатическую систему (т.е. приводит к отеплению приземного климата), а прямое радиационное воздействие эрозолей отрицательно.

В настоящее время в атмосферу Земли ежегодно выбрасывается 7 млрд. онн двуокиси углерода (СО2), около 600 млн. тонн метана (СН4), 16 млн. тонн акиси азота (N2O), а также 70 млн. тонн сульфатного аэрозоля. ПГ и аэрозоль1, ызывают нарушение радиационного баланса климатической системы, огласно ТОД МГЭИК [IPCC, 2001], в течение 20-го века наблюдался начительный рост содержания ПГ в глобальной атмосфере. За последние 250 ет концентрация С02 увеличилась на 35% - от 275-285 ррт в оиндустриальную эпоху до -380 ррт в 2004 г. [Keeling and Whorf, 2005]. оловина этого прироста (50 ррт) была достигнута в 1970-х гг. (т.е. за 200 лет), вторая половина - за последние три десятилетия, причем на десятилетие с 995 по 2004 гг. приходится -19 ррт. Такой рост не наблюдался за последние 0 тыс. лет. Три четверти этого роста С02 обусловлены сжиганием глеводородного ископаемого топлива, производством цемента и сжиганием за; остальной прирост концентрации вызван уничтожением лесов, ростом

Помимо сульфатного аэрозоля, антропогенными аэрозолями являются органический углерод, н. «черный» углерод, нитраты и пыль. лощадей сельхозугодий и сгоранием биомассы [Houghton, 2003; van der Werf t al., 2004]. Океан и суша потощают, примерно, половину объема выбросов 02. Концентрация СН4 возросла от доиндустриального значения -715 ppb до 776 ppb в 2004 г. [Dlugokencky et al., 2005] и продопжает расти (хотя и с меньшившейся за последние два десятилетия интенсивностью), достигнув аксимальных значений за последние 650 тыс. лет [Spahni et al., 2005]. онцентрация N20 увеличилась от доиндустриального значения -270 ppb до 19 ppb в 2004 г.

Вероятность обусловленности наблюдаемого глобального потепления нтропогенным воздействием в виде выбросов в атмосферу ПГ оценивается Ьк очень высокая [IPCC, 2001]. Между тем, некоторые ученые отвергают нтропогенное воздействие как причину наблюдаемого глобального потепления относят все наблюдаемые изменения за счет собственной изменчивости иматической системы, либо за счет изменений естественных внешних оздействий на климатическую систему (например, солнечной активности).

В этом контексте особенно примечательны дискуссии вокруг двух отеплений в Арктике в 20-м веке, первое из которых наблюдалось в первой оловине 20-го веке; второе (уже превысившее по величине первое) началось в 970-х гг. и продолжается до настоящего времени. Предлагаются различные еханизмы, объясняющие первое арктическое потепление [Delworth and nutson, 2000; Bengtsson et al., 2004; Overland et al., 2004; Serreze and Francis, 006], однако, не вызывает сомнений, что оно было обусловлено изкочастотной естественной изменчивостью климатической системы. Во тором потеплении некоторые исследователи также не усматривают ничего, роме естественной изменчивости, в то время как другие, включая автора астоящей работы, считают, что, по крайней мере, отчасти, это потепление вязано с антропогенным воздействием в виде роста концентрации ПГ в тмосфере. А если это так, то, с точки зрения предсказуемости [Шукла, 1988; tocker et al., 2001; Giorgi, 2005] - или, точнее, воспроизводимости в модепьных асчетах - два спучая потепления в Арктике в 20-м веке принципиапьно азличаются между собой (см. п. 2.1). год исунок 1.2 Аномалии среднегодовой ТВП (°С) в северной полярной области 60-90°с.ш.) с 1881 по 2005 гг. Линейный тренд за весь период составляет .45°С. [Lugina et al., 2005] сунок 1.3 Площадь (млн. км2) МЛ в сентябре за 1978-2005 гг., по данным Иутниковых измерений. Голубой линией показан линейный тренд, вставляющий 8% за 10 лет [NSIDC, 2005: продолженный ряд Comiso, 2003b], I

Заключение диссертации по теме «Физика атмосферы и гидросферы», Катцов, Владимир Михайлович

Основные результаты диссертационной работы были представлены на национальных и международных конференциях, совещаниях и симпозиумах, перечисленных в Приложении 2. Кроме того, различные результаты работы укладывались на семинарах в Стокгольмском университете (Стокгольм, 2000 г), университете Аляски (Фэрбенкс, 2000 г.), Иллинойском университете (Урбана-Шампейн, 2001 г.), Массачусетском технологическом институте (Бостон, 2003 г.), на семинаре «Глобальные изменения климата» под руководством Г.И. Марчука в Институте вычислительной математики РАН (Москва, 2002 г.); на ежегодных совместных сессиях Рабочей группы по численному экспериментированию (WGNE) и группы GEWEX по моделированию и прогнозированию (GMPP) ВПИК (2000-2005 гг.); на рабочих совещаниях ведущих авторов ТОД и ОД4 МГЭИК (соответственно, 1998-2000 гг. и 2004-20 06 гг.) и АС1А (2001-2003 гг.); на научных совещаниях в рамках двустороннего научно-технического сотрудничества: между Росгидрометом и метеорологическими администрациями КНР (Пекин, 2000 г.; Санкт-Петербург, 2002 г.) и Республики Корея (о. Че-Джу, 2001 г., Санкт-Петербург, 2003 г.; Сеул, 2005 г.), а также между Россией и Великобританией (Лондон, 2003 г.); многократно - на семинарах Арктического и Антарктического НИИ, а также на семинарах и заседаниях Ученого Совета ГГО им. А.И. Воейкова.

Ряд результатов был положен в основу лекций, с одной из которых автор выступил на 25-й сессий Объединенного научного комитета (JSC) Всемирной программы исследований климата (WCRP) ВМО (Москва, 2004 г.), а с другими -на международных летних школах для молодых ученых, организованных Международным центром исследований Арктики (IARC, Фэрбенкс, 2003 и 2004 4 а также на российских конференциях молодых ученых, организованных, соответственно, ГГО им. А.И. Воейкова (Санкт-Петербург, 2001 г.) и Институтом физики атмосферы РАН им. A.M. Обухова (Москва, 2004 г.). благодарности

Автор благодарен своим коллегам - настоящим и бывшим сотрудникам Лаборатории численного моделирования общей циркуляции атмосферы и климата, а также сотрудникам Отдела динамической метеорологии ГГО им. дИ. Воейкова - за участие и поддержку на разных этапах проведенного исследования. Автор глубоко признателен В.П. Мелешко, фактически определившему первоначальное направление настоящего исследования, за постоянное внимание и помощь на протяжении всех 18 лет, которые автор работает в руководимой им лаборатории. Большое влияние на это исследование оказало многолетнее плодотворное сотрудничество с Дж. Уолшем (John Е. Walsh). В ходе совместных работ по моделированию общей циркуляции океана и морского льда автор многому научился у С.А. Фокина. Чрезвычайно познавательным и стимулирующим было научное общение с Р.В. Бекряевым, Э.Г. Богдановой, Н.Н. Брязгиным, П.Я. Гройсманом, Б.М. Ильиным, И.Л. Каролем, С.П. Малевским-Малевичем, Е.Д. Надежиной, И.В. Поляковым, В.Г. Савченко, А.П. Соколовым, П.В. Спорышевым, а в последнее время - с Э. Шаллином (Erland Kallen), М. Ванг (Muyin Wang) и Дж. Оверлэндом (James Е. Overland). Автор благодарен Г.В, Алексееву, А.И. Данилову, А.В. Клепикову за многолетнюю поддержку проводимых им исследований в рамках совместных проектов с ААНИИ. Неоценимую помощь в ходе исследований автору оказывали Т.В. Павлова, В.А. Говоркова, С.В. Вавулин, В.М. Гаврилина, В.А. Матюгин, И.М. Школьник, Б.Е. Шнееров. Автор благодарен своему заместителю В.М, Степановой, сохранившей ему много времени для занятий научной работой.

В настоящей диссертационной работе использованы рисунки, подготовленные в рамках совместных публикаций, либо по просьбе автора - К. Тэйлором (Karl Е. Taylor, рис. 2.4), В.П. Мелешко (рис. 2.5), Б. Чэпменом (William L Chapman, рис. 3.1 и 6.14), М. Ванг (Muyin Wang, рис. 5.11 и 5.13), П.В. Спорышевым (рис. 6.16 и 6.20), а также многочиспенные рисунки, подготовленные Т.В. Павловой, В.А. Говорковой, В.А. Гаврилиной, С.В. Нулиным и З.М. Брынь.

Автор признателен международному сообществу разработчиков МОЦА и ',,OL^AO за предоставление данных для анализа; участникам Программы ^гноза и сравнения климатических моделей (PCMDI) за сбор и хранение ^Дельных данных; Рабочей группе по численному экспериментированию

WGNE) и Рабочей группе по объединенным моделям (WGCM) Объединенного научного комитета (JSC) Всемирной программы исследований климата (WCRP) и программы CLIVAR, их Проектам сравнения атмосферных (AMIP) и объединенных моделей (CMIP) и Группе экспертов по моделированию климата эа организацию деятельности по анализу модельных данных; а также Подразделению технической поддержки (TSU) Первой рабочей группы (WG1) МГЭИК (IPCC) за техническую помощь. Архив данных МГЭИК в Национальной лаборатории Лоренса Ливермора поддерживается Офисом по науке Министерства энергетики США.

Отдельные части настоящего исследования выполнялись в рамках ряда НИР Росгидромета, Минобрнауки РФ, ФЦП (в т.ч. «Мировой океан»); проектов РФФИ (гранты №№ 96-05-64960-а, 96-05-65020-а, 97-05-64693-а, 99-05-65271-а, 02-05-65242-а, 05-05-65093 и 05-05-08064офиа); проектов Национального научного фонда США (гранты ОРР-9908812 и UAF05-0074 ОРР-0327664); проекта INTAS (Грант 03-51-4620). I

Заключение

OflioRHHg.результаты диссертационной работы

Настоящая работа является попыткой приблизиться к решению фундаментальной проблемы - предсказания климата. Сформулированная во Введении цель настоящего исследования - получение физически обоснованной количественной картины антропогенных изменений кпимата высоких широт (Арктики и Антарктики) в 21-м веке - достигнута. Разумеется, эта картина будет в дальнейшем непрерывно дополняться и уточняться за счет совершенствования климатических моделей, уточнения сценариев внешнего воздействия на климатическую систему, развития вычислительной техники и расчетных технологий (включая развитие ансамблевого подхода), расширения круга рассматриваемых кпиматических характеристик и т.д. Тем не менее, на сегодняшний день попученные оценки отвечают мировому уровню кпиматических исследований. Новые количественные оценки изменений шмата высоких широт подтверждают и уточняют полученные автором ранее -на основе предыдущего поколения моделей [Катцов и др., 2003; Данилов и др., 2003; Мелешко и др., 2004; Kattsov and Kallen, 2005; Walsh et ai., 2002].

В процессе решения перечисленных во Введении задач настоящего исследования были получены следующие основные результаты.

1. Сформулированы подходы к оценке МОЦАО, с точки зрения их пригодности для использования в прогнозах будущих изменений климата. В частности, обоснованы требования, которым должны отвечать МОЦАО при воспроизведении эвопюции кпимата 20-го века. Показаны преимущества использования ансамблевого подхода в оценках будущих изменений климата.

2. Созданы модели океана и МЛ различной степени сложности, предназначенные для исследований климата в качестве компонентов объединенной глобальной климатической модели ГГО. В число этих моделей упрощенная параметризация ВПСО с термодинамической моделью МЛ WW исследования равновесной чувствительности климата), а также МОЦО и М0ЦМЛ, включающие описания основных процессов, определяющих "Р№омасштабную циркуляцию Мирового океана, движение и деформации МЛ, а также фазовые превращения воды. Модели успешно прошли испытания при Данном атмосферном воздействии и при объединении с МОЦА ГГО.

3- С помощью МОЦА ГГО при заданных распределениях ТПО/МЛ введены исследования влияния различных характеристик ледяного покрова океана на термический режим и общую циркуляцию атмосферы. В частности, установлено, что влияние полыней и разводий наиболее заметно проявляется осенью и зимой - в повышении температуры нижней тропосферы и ослаблении западного переноса.

4. Проанализированы результаты расчета климата 20-го века с помощью МОЦА ЕСНАМ-4 при заданных в соответствии с наблюдениями внешних воздействиях в виде эволюции ТПО/МЛ и концентрации С02 в атмосфере. Обнаружен существенный положительный вековой тренд в осадках в северной голярной области, хорошо согласующийся с имеющимися данными наблюдений, но, предположительно, в значительной степени обусловленный завышением ледовитости СЛО в первой половине 20-го века.

5. На основе экспериментов с МОЦА/ВПСО/МЛ ГГО исследован ряд аспектов влияния облачности и атмосферной конвекции на чувствительность модельного климата {глобального и полярного) к удвоению С02.

6. Оценено качество воспроизведения климата высоких широт с помощью МОЦА, а также МОЦАО разных поколений. Проведены сравнительные анализы МОЦА двух поколений (AMIP-I и AMIP-II, соответственно, начала и конца 1990-х гг.), а также МОЦА и МОЦАО одного поколения (соответственно, AMIP-II и ТОД МГЭИК). Оценена способность МОЦАО воспроизводить эволюцию климата высоких широт в 20-м веке. Сделан вывод о пригодности ансамбля современных МОЦАО для получения оценок будущих изменений климата высоких широт.

7. На основе ансамблевых расчетов с МОЦАО получена согласованная и физически обоснованная количественная картина изменений климата высоких широт в 21-м веке для разных сценариев антропогенного воздействия. Оценены неопределенности, связанные с естественной изменчивостью климата высоких широт, различиями моделей, а также сценариев антропогенного воздействия на климатическую систему.

8- Сформулированы и обоснованы приоритеты дальнейших ^следований климата высоких широт методами физико-математического моделирования.

§аипрактическая значимость работы

Научная значимость настоящей диссертационной работы состоит в использовании отдельных ее результатов при подготовке международных докладов о климате и его изменениях: Второго [IPCC, 1996], Третьего [IPCC, 2001] и Четвертого (готовится к публикации) Оценочных Докладов МГЭИК, а также «Доклада об оценке климатических воздействий в Арктике» [ACIA, 2005]. Некоторые результаты были использованы при разработке Научного плана меВДународной программы «Инициатива партнерства в области наук о Земле в Северной Евразии» [NEESPI, 2004]. Научная значимость работы подтверждается многолетней поддержкой исследований автора Российским фондом Фундаментальных Исследований (РФФИ): гранты №99-05-65271 (19992001 гг.: «Исследование изменчивости и взаимного влияния полярных и глобальных климатических процессов с помощью модели общей циркуляции атмосферы, океана и морского льда»), №02-05-65242 (2002-2004 гг.: «Исследование неравновесной реакции климата высоких широт на антропогенные изменения химического состава атмосферы в 21-м веке»), №0505-65093 (2005-2007 гг.: «Исследование изменчивости климата высоких широт в 20-м и 21-м вв. с использованием суперансамбля климатических моделей») и др.;атакже Национальным Научным Фондом США: гранты ОРР-9908812 (19992001 гг.: «Даунскейлинг модельных расчетов будущих изменений климата в Арктике») и ОРР-0327664 (2004-2007 гг.: «Оценка и диагностика модельных климатических расчетов МГЭИК для Арктики»),

Практическая значимость работы состоит в фактическом использовании полученных результатов в оценках последствий будущих климатических изменений для населения, экосистем, хозяйственной деятельности и т.п. в полярных регионах [ACIA, 2005] и в возможности их использования при разработке соответствующих адаптационных мер, а также при стратегическом планировании развития экономики и для формирования внутри- и внешнеполитической позиции Российской Федерации по проблемам климата.

Щь1йвклад автора

Диссертационная работа является итогом исследований, выполнявшихся автором с 1989 г. в ГГО им.А.И.Воейкова в рамках научных программ и планов НИР Росгидромета, Министерства образования и науки РФ, Федеральных елевых программ, инициативных проектов РФФИ, а также ряда №ждународных проектов. Начиная с 1999 г. по настоящее время автор являлся Руководителем трех последовательных проектов РФФИ и со-руководителем проектов Национального научного фонда США (см. «Научная и практическая значимость работы»). Все эти проекты непосредственно связаны , Темой диссертации. В качестве исполнителя автор участвовал в диагностическом подпроекте «Полярные процессы и морской лед» обеих фаз Международного проекта сравнения атмосферных моделей {AMIP и AMIP-II, 1992-20 02 гг.), а также - в качестве руководителя - в одноименном подпроекте второй фазы Международного проекта сравнения объединенных моделей (СМ1Р2, 2001-2004 гг.). В настоящее время автор является, соответственно, участником и руководителем двух подпроектов Модельного проекта МГЭИК, связанных с анализом расчетов климата высоких широт с помощью климатических моделей МГЭИК нового поколения [http://www-pcmdiJlnl.gov/ipcc/aboutipcc.php].

В диссертационной работе представлены результаты лишь тех исследований, вклад автора в которые был, по меньшей мере, важным на всех этапах от постановки до реализации. Значительная часть результатов была получена в соавторстве с В.П. Мелешко и сотрудниками руководимой им лаборатории численного моделирования общей циркуляции атмосферы и шмата ГГО им. А.И, Воейкова, а также с другими сотрудниками Отдела динамической метеорологии ГГО. Модели общей циркуляции океана и морского льда ГГО разрабатывались совместно с С.А. Фокиным. Ряд важных результатов был получен в соавторстве с зарубежными коллегами, прежде всего, проф. Дж. Уолшем (J.E. Walsh) и его сотрудниками, а также проф. Э. Шаллином (Е. Kallen), Д-ром М. Ванг (Muyin Wang) и проф. Дж. Оверлэндом (James Е. Overland). При подготовке научных материалов в рамках Первой рабочей группы МГЭИК (глава 7 «Физические климатические процессы и обратные связи» [Stocker et al., 2001] и глава 8 «Оценка моделей» [14] ТОД; глава 8 «Оценка моделей» 0Д4; обзор [4]) к сфере ответственности автора, как правило, относились вопросы, связанные с климатом высоких широт и его моделированием.

ОИёрщции и апообаиия работы

По теме диссертации опубликовано более 60 работ, треть из которых - в Рецензируемых отечественных и зарубежных научных изданиях, в том числе в риалах «Известия РАН: Физика атмосферы и океана», «Метеорология и Урология», «Journal of Climate», «Journal of Hydro meteorology», а также в издательствах «Наука», «Cambridge University Press», «Kluwer Academic Publishers», «Routledge» (см. Приложение 1).

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Катцов, Владимир Михайлович, 2006 год

1. Алексеев В.А., Володин Е.М., Галин В.Я., Дымников В.П., Лыкосов В.Н. Моделирование современного климата с помощью атмосферной модели ИВМ РАИ: Препринт №2086-В98. М.: ИВМ РАН, 1998. - 180 с.

2. Алексеев Г.В., Булатов Л.В., Захаров В.Ф., Иванов В.В. Поступление необычно теплых атлантических вод в Арктический бассейн II Доклады РАН, 1997. -Т.356. - С. 401-403.

3. Астраханцев Г.П., Руховец Л.А. Численный метод решения задачи гидротермодинамики глубоких озер: Препринт. Л.: ИСЭП АН СССР, 1985. -69 с.

4. Богданова ЭТ., Голубев B.C., Ильин Б.М., Драгомилова И.В, Новая модель корректировки измеренных осадков и ее применение в полярных районах России // Метеорология и гидрология. 2002. - № 10. - С. 68-94.

5. Брязгин Н.Н. Среднегодовое количество осадков в Арктике с учетом погрешностей осадкомеров // Труды ААНИИ. 1976. - Т.323. - С.40-74.

6. Брязгин Н.Н,, Швер Ц.А, Атмосферные осадки по водосборному бассейну суши Северного Ледовитого океана // Труды ААНИИ. 1976. - Т.323, -0,75-86.

7. Галин В.Я., Володин Е.М. Моделирование отклика атмосферы на таяние арктических льдов // Метеорология и гидрология. 2002. - № 1. - С. 14-21.

8. Доронин Ю.П., Хейсин Д.Е. Морской лед. Л., Гидрометеоиздат, 1975. -318 с.

9. Дымников В,П., Грицун А.С. Хаотические аттракторы климатических моделей: Препринт №293/2000. М.: ИВМ РАН, 2000. - 54с.

10. Дымников В.П., Грицун А,С. Современные проблемы математической теории климата // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2005. -Т.41.-С.294-314.

11. Залесный В.Б. Численное моделирование термохалинной циркуляции Мирового океана // Метеорология и гидрология. 1998. - № 2. - С. 54-64.

12. Залесный, В.Б., Мошонкин С.Н, Равновесный термохалинный режим модельной глобальной циркуляции океана // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 1999. -Т.35, - С,371-398.

13. Захаров В.Ф. Морские льды в климатической системе. СПб.: Гидрометеоиздат, 1996. - 213 с.

14. Захаров В.Ф. Изменение состояния морских арктических льдов // Формирование и динамика современного климата Арктики / Под ред. Г.В. Алексеева. С-Пб.: Гидрометеоиздат, 2004. - С.112-159.

15. Захаров В.Ф. Изменения в распространении морских арктических льдов в XX веке // Метеорология и гидрология. 2003. - №5. - С.75-86.

16. Зубенок Л.И. Испарение с суши водосборного бассейна Северного Ледовитого океана // Труды ААНИИ. 1976. -Т.323. - С.87-100.

17. Иванов В.В. Пресноводный баланс Северного Ледовитого океана // Труды ААНИИ. 1976. - Т.323. - С. 138-147.

18. Израэль Ю.А., Груза Г.В., Катцов В.М., Мелешко В.П. Изменения глобального климата. Роль антропогенных воздействий // Метеорология и гидрология. 2001. - №5. - С. 5-21.

19. Каган Б.А., Лайхтман Д.Л., Оганесян Л.А., Пясковский Р.В. Численный эксперимент по сезонной изменчивости глобальной циркуляции в баротропном океане // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. -1972, -Т.8. С.1052-1072.

20. Катцов В.М., Мелешко В.П., Соколов А.П., Любанская В.А. Влияние морского льда на термический режим и циркуляцию атмосферы Северного полушария зимой // Метеорология и гидрология. 1993. - №12. - С. 5-24.

21. Катцов В.М., Мелешко В.П., Алексеев Г.В., Матюгин В.А., Шнееров Б.Е., Гаврилина В.М. Влияние сплоченности ледяного покрова океана на изменчивость атмосферы в высоких широтах // Метеорология и гидрология. 1997. - №4. - Р. 43-54.

22. Катцов, В.М., Мелешко В.П., Гаврилина В.М., Говоркова В.А., Павлова Т.В. Пресноводный бюджет полярных регионов, по оценкам современных моделей общей циркуляции атмосферы // Известия РАН: Физика атмосферы и океана. 1998. - Т. 34. - № 4. - С. 479-489.

23. Катцов В.М., Вавулин С.В., Говоркова В.А., Павлова Т.В. Сценарии изменения климата Арктики в 21-м веке // Метеорология и гидрология. -2003.-№10.-С.5-19.

24. Катцов В.М., Мелешко В.П. Сравнительный анализ моделей общей циркуляции атмосферы и океана, предназначенных для оценки будущих изменений климата Н Известия РАН. Физика атмосферы и океана -2004. -Т.40,- № 6. С. 647-658.

25. Магазенков Л.Н., Шейнин Д.А. Схемы аппроксимации по вертикали и корректность задачи прогноза для бароклинной атмосферы //

26. Метеорология и гидрология. 1988. - №6. - С.43-50.

27. Макштас А.П. Тепловой баланс арктических льдов в зимний период. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. -67 с.

28. Макштас А.П. Моделирование процессов энергообмена между атмосферой и океаном в Арктическом бассейне // Взаимодействие океана и атмосферы в Северной полярной области / Под ред. А.Ф. Трешникова, Г.В, Алексеева, Л.: Гидрометеоиздат, 1991. - С.47-66.

29. Марчук Г.И. Методы вычислительной математики. М.: Наука, 1980. -536с,

30. МВБ: Мировой водный баланс и водные ресурсы Земли / Под ред. Корзуна

31. B.И. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. - 638 с.

32. Мелешко В.П., Катцов В.М., Спорышев П.В., Вавулин С.В., Говоркова В.А. Обратные связи в климатической системе: взаимодействие облачности, водяного пара и радиации // Метеорология и гидрология. 2000а. - №2.1. C. 22-45.

33. Мохов И.И., Хон В.Ч. Гидрологический режим в бассейнах сибирских рек; модельные оценки изменений в XXI веке // Метеорология и гидрология.2002. N98. - С.77-93.

34. Мохов И.И., Семенов В.А., Хон В.Ч. Оценки возможных региональных изменений гидрологического режима в XXI веке на основе глобальных климатических моделей // Известия РАН. Физика атмосферы и океана.2003. Т.39. - №2. -С. 150-165.

35. Никифоров Е.Г., Гудкович З.М., Ефимов Ю.И., Романов М.А. К методике расчета сплоченности и дрейфа льдов // Труды ААНИИ. 1967. - Т.257. -С.5-25.

36. Пейре р., Тейлор Т.Д. Вычислительные методы в задачах механики жидкости, Л.; Гидрометеоиздат, 1986. - 352с.

37. Соколов А.П., Шейнин Д.А. Адиабатический вариант бароклинной спектральной модели атмосферы // Труды ГГО. 1983. - Вып. 481. - С.93-102.

38. Фовинкель Е., Орвиг С. Климат Арктического бассейна // Климат полярных районов . Под ред. С. Орвига. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. - С.170-317.

39. Фокин С.А., Катцов В.М. Модель общей циркуляции морского льда как компонент объединенной глобальной климатической модели ГГО // Метеорология и гидрология. 1998. - No. 10. - С.29-37.

40. Фокин, С.А., Катцов В.М. Модель общей циркуляции океана как компонент объединенной глобальной климатической модели ГГО // Метеорология и гидрология. -2001. № 3. -0.5-18.

41. Хрол В.П. (ред.). Атлас водного баланса северной полярной области. -СПб.: Гидрометеоиздат, 1996. -82 с,

42. Шейнин Д.А. Построение полунеявной диссипативной схемы с исчезающе малым фиктивным решением // Труды ГГО. 1983. - Вып.481. - С.108-128.

43. Шейнин Д.А. Термодинамически согласованные схемы вертикальной аппроксимации уравнений динамики атмосферы // Метеорология и гидрология. 1987. - №6. - С.34-44.

44. Aagaard К., Carmack E.C. The role of sea ice and other fresh waters in the Arctic circulation // Journal of Geophysical Research, 1989. - Vol. 94. -p.14485-14498.

45. Nagashima Т., Newman P., Pawson S., Pitari G., Rozanov E„ Schnadt C.,

46. Belchansky G.I., Douglas D.C, Eremeev V.A., Platonov N.G. Variations in the Arctic's multiyear ice cover: A neural network analysis of SSMR-SSM/I data, 1979-2004 II Geophysical Research Letters. 2005. - Vol.32. -doi:10.1029/2005GL022395.

47. Bengtsson !., Semenov V.A., Johannessen O.M. The Early Twentieth-Century Warming in the Arctic a Possible Mechanism // Journal of Climate. - 2004. -Vol.17. - P.4045-4057.

48. Bitz C., Flato G., Fyfe J. Sea ice response to wind forcing from AMIP models // Journal of Climate. 2002. - Vol.15. - P. 523-535.

49. Blackmon M.L. A climatological spectral study of the 500-mb geopotential height of the Northern Hemisphere // Journal of Atmospheric Sciences. 1976. -Vol.33. - P.1040-1053.

50. Blackmon M.L., Lau N.C. Regional characteristics of the Northern Hemisphere wintertime circulation: A comparison of the simulation of a GFDL general circulation model with observations // Journal of Atmospheric Sciences. 1980. -Vol.37. - P .497-514.

51. Bleck R., Rooth C.t Hu D., Smith L.T. Salinity-driven thermocline transients in a wind- and thermohaline-forced isopycnic coordinate model of the North Atlantic //Journal of Physical Oceanography. 1992. - Vol.22 - P.1486-1505.

52. M. Bleck R. An oceanic general circulation model framed in hybrid isopycnic-Cartesian coordinates // Ocean Modelling. 2002. - Vol.4. - P.55-88.

53. Broecker W.S. Thermohaline circulation, the Achilles heel of our climate system: will man-made C02 upset the current balance? // Science. 1997. -Vot.278.-P.1582-1588.

54. Brohan P., Kennedy J., Harris l„ Tett, S.F.B., Jones, P.D. Uncertainty estimates in regional and global observed temperature changes: a new dataset from 1850 II Journal of Geophysical Research. 2006. - Vol.111. - D12106, doi:10,1029/2005JD006548.

55. Carnell R.E., Senior C.A. Changes in mid-latitude variability due to increasing greenhouse gases and sulphate aerosols // Climate Dynamics. 1998.1. Vol.14.-p.369-383.

56. Cattle H., Crossley J. Modelling Arctic climate change // The Royal Society of London, Philosophical Transactions. 1995. - Vol.A352. - P.201 -213.

57. ЮО. Cavaiieri D.J., Parkinson C.L., Vinnikov, K.Y. 30-year satellite record reveals contrasting Arctic and Antarctic decadal sea ice variability // Geophysical Research Letters. -2003.- Vol.30.-doi:10.1029/2003GL018031.

58. Cess R.D., Potter G.L. A methodology for undestanding and intercomparing atmospheric climate feedback processes in GCMs // Journal of Geophysical Research. 1988. - Vol.93 - P.8305-8314.

59. W. Chapman W.L., Walsh J.E. Simulations of arctic temperature and pressure by global coupled models // Journal of Climate. 2006. - V.19. (in press).

60. Collins W.D., Rasch P.J., Boville B.A., McCaa J.R., Williamson D.L., Kiehl J.T., Briegleb В., Bitz C., Lin iJL Zhang M., Dai Y. Description of the NCAR

61. Community Atmosphere Model (CAM3.0) // Technical Note TN-464+STR. -National Center for Atmospheric Research, Boulder, Colorado, USA, 2004. -214 р.

62. Ю7. Coiman R., Fraser J., Rotstayn L. Climate feedbacks in a general circulation model incorporating prognostic clouds // Climate Dynamics. 2001. - Vol.18. -p.103-122.

63. Coiman R. A comparison of climate feedbacks in genera! circulation models // Climate Dynamics. 2003. - Vol.20. - P.865-873.

64. Colony R., Radionov V.F., Tanis F. J. Measurements of precipitation and snow pack at Russian North Pole drifting stations // Polar Record. 1998. - Vol.34. -P.3-14.

65. Comiso J. Warming trends in the Arctic from clear-sky satellite observations // Journal of Climate. 2003a. - Vol.16. - P.3498-3510.

66. Comiso J. Large scale characteristics and variability of the global ice cover // Sea ice an introduction to its physics, biology, chemistry and geology / Thomas D., Dieckmann G.S., (eds.). - Bfackwell Science, 2003b. - P.112-142.

67. Corti S., Molteni F„ Palmer T.N. Signature of recent climate change in frequencies of natural atmospheric circulation regimes II Nature. 1999. -Vol.398. - P.799-802.

68. Davis С,H., Li Y., McConnell J.R., Frey M.M., Hanna E. Snowfall-driven growth in East Antarctic ice sheet mitigates recent sea-ievei rise // Science. 2005. -Vol.308.-P.1898-1901,

69. Del Genio A.D., Yao M.-S., Kowari W„ Lo K.-W. A prognostic cloud water parameterization for global climate models // Journal of Climate. 1996. -Vol.9. - P.270-304.

70. Delworth T.L., Knutson T.R. Simulation of early 20 century global warming // Science. 2000. Voi.287. - P.2246-2250.

71. Deque M., Dreveton C., Braun A., Cariolie D. The ARPEGE/IFS atmosphere model: A contribution to the French community climate modeling // Climate Dynamics. 1994. - Vol.10. - P.249-266.

72. Dethloff, K., Rinke A., Dorn W., Gerdes R., Maslowski W„ Kattsov V., Lange M., Goergen K., Lynch A. Global impacts of arctic climate processes II Eos Transactions of the American Geophysical Union. 2005. - Vol. 86. -No.49. -P. 510-512.

73. Dewey K.F., Heim Jr. R. Satellite observations of variation in Northern Hemisphere seasonal snow cover // Technical Report NESS 87. NOAA ,1981. 83 p.

74. Dickson, R.R., Osborn T.J., Hurrell J.W., Meincke J., Blindheim J., Adlandsvik В., Vinje Т., Alekseev G., Maslowski W. The Arctic Ocean response to the North Atlantic Oscillation II Journal of Climate. 2000. - Vol.13. - P.2671-2696.

75. Dumenil L, Isele K., Liebscher H.-J., Schroeder U., Schumacher M.t Wilke K. Discharge data from 50 selected rivers for GCM validation // Report 100. Max-pianck-lnstitut fur Meteorologie/Global Runoff Data Centre, 1993. - 61 p.

76. Dyurgerov M., Meier M.F. Glaciers and changing Earth system: a 2004 snapshot // IN ST A A R/O P-5 8. INSTAAR, Boulder, Colorado, 2005. - 117 p.

77. Esbensen S.K., Kushnir Y. The heat budget of the global ocean: an atlas based on estimates from surface marine observations // Report No.29. Climate Research Institute, OSU, Corvallis, Oregon, 1981.-27 p.

78. Essery R.H., Pomeroy J., Parvianen J., Storck P. Sublimation of snow from boreal forests in a climate model // Journal of Climate. 2003. - Vol.16. -P.1855-1864.

79. Essery R.H., Pomeroy J. Vegetation and topographic control of wind-blown snow distributions in distributed and aggregated simulations // Journal of Hydrometeorology. 2004. - Vol.5. - P.735-744.

80. Flato G.M. The Third Generation Coupled Global Climate Model (CGCM3). -CCCMA, Victoria, Canada, 2005. http://www.cccma.bc.ec.gc.ca/models/cgcm2.shtml.

81. Flato G.M. Sea ice and its response to C02 forcing as simulated by global climate models // Climate Dynamics. 2004. - Vol.23. - P. 229-241.

82. Flato G.M., Boer G.J. Warming asymmetry in climate change simulations // Geophysical Research Letters. 2001, - Vol.28. - P.195-198.

83. Flato G. M., Hibler W. D. Modelling sea-ice as a cavitating fluid // Journal of Physical Oceanography. 1992. - Vol.22. - P.626-651.

84. Fokin S.A., Kattsov V.M. A preliminary assessment of the MGO Coupled Atmospheric/Sea-lce GCM dynamics II Research Activities in Atmospheric and Oceanic Modelling I Staniforth A. (ed.). 1998. - Report No.27; January 1998. WMO/TD-No.865. - P. 8.17-8.18.

85. Foiland C., Shukla J., Kinter J., Rodwell M. The climate of the twentieth century project // Exchanges (Newsletter of CLIVAR). 2002. - Vol.7. - No.2. - P.3739.

86. Forland E.J., Hanssen-Bauer 1. Increased precipitation in the Norwegian Arctic: True or false? // Climatic Change. 2000. - Vol.46. - P.485-509.

87. Fowler L.D., Randall D.A., Rutledge S.A. Liquid and ice cloud microphysics in the CSU general circulation model.Part 1: Model description and simulated microphysical processes // Journal of Climate. 1995. - Vol.9. - P.489-529.

88. Gates W.L. AMIP: The Atmospheric Model Intercomparison Project // Bulletin of the American Meteorological Society. 1992. - Vol.73. - P.1962-1970.

89. GFDL Global Atmospheric Model Development Team (GAMDT) The new GFDL global atmosphere and land model AM2-LM2: Evaluation with prescribed SST simulations // Journal of Climate. 2004, - Vol.17. - P.4641 -4673.

90. Gillett N.P., Allan R.J., Ansell T.J. Detection of external influence on sea level pressure with a multi-model ensemble // Geophysical Research Letters. 2005. -Vol.32. - L19714, doi:10.1029/2005GL023640.

91. G'orgi F. Climate change prediction // Climatic Change. 2005. - Vol.73. -P.239-265,

92. Goosse H., Fichefet T. Importance of ice-ocean interactions for the global ocean circulation: A model study // Journal of Geophysical Research. 1999. -Vol.104. - P.23337—23355.

93. GPCP: Version 1a Combined precipitation data set // SSAI and Laboratory for Atmospheres, NASA Goddard Space Flight Center, 1996. CD ROM

94. Greene A.M. A time constant for hemispheric glacier mass balance II Journal of Glaciology. 2005. - Vol.51 (174). - P.535-562.

95. Greenwald T.J., Stephens G.L., Christopher S.A., Vonder Haar Т.Н. Observations of the global characteristics and regional radiative effects of marine cloud liquid water// Journal of Climate. 1995. - Vol.8. - P.2928-2946.

96. Gregory J.M., Stouffer R.J., Raper S.C.B., Stott P.A., Rayner N.A. An observationally based estimate of the climate sensitivity II Journal of Climate, -2002. Vol.15. - P.3117-3121.

97. Groetzner A., Sausen R., Claussen M. The impact of sub-grid scale sea ice inhomogeneities on the performance of the atmospheric general circulation model ECHAM3 // Climate Dynamics. 1996. - Vol.12. - P.477-496.

98. Groisman P.Y., Easterling D.R. Variability and trends of total precipitation and snowfall over the United States and Canada // Journal of Climate. 1994. -Vol.7, -p. 184-205.

99. Groves D.G., Francis J.A. Variability of the Arctic atmospheric moisture budget from TOVS satellite data // Journal of Geophysical Research. 2002. -Vol.107(D24). -4785, doi:10.1029/2002JD002285.

100. Gulev S.K., Zolina О., Grigoriev S. Extratropical cyclone variability in the Northern Hemisphere winter from NCEP/NCAR reanalysis data // Climate Dynamics. 2001. - Vol.17. - P.795-809.

101. Hahn C.J., Warren S.G., London J. The effect of moonlight on observations of cloud cover at night, and applications to cloud climatology // Journal of Climate. 1995. - Vol.8. - P.1429-1466.

102. Hall A. The role of surface albedo feedback in climate // Journal of Climate.2004. — Vol.17. P.1550—1568.

103. Hall A., Qu X. Using the current seasonal cycle to constrain snow albedo feedback in future climate change // Geophysical Research Letters. 2006. -Vol.33. - L03502, doi: 10.1029/2005GL025127.

104. Han Y.-L., Lee S.-W. A new analysis of monthly mean wind stress over the global ocean //Rept No.29. Climate Research Institute, OSU, Corvallis, Oregon, 1981. - 148 p.

105. Hansen J., Ruedy R., Glascoe J., Sato M. GISS analysis of surface temperature change // Journal of Geophysical Research. 1999. - Vol.104. - P.30997-31022.

106. Hansen J., Ruedy R,, Sato M., Irnhoff M., Lawrence W., Easterling D.R., Peterson Т.О., Karl T.R. A closer look at United States and global surface temperature change // Journal of Geophysical Research. 2001. - Vol.106. -P.23947-23964.

107. Hansen J„ Sato M., Ruedy R., Lo K. Global temperature. GISS, NASA, NY,2005. http://data.giss.nasa.gov.

108. Hansen J., Ruedy R., Sato M., Lo K. GISS Surface Temperature Analysis. -GISS, NASA, NY, 2006. http://data.giss.nasa.gov.

109. Harder M. Dynamik, Rauhigkeit und Alter des Meereises in der Arktis. Ph.D. Thesis. - Alfred-Wegener-lnstitut fur Polar und Meeresforschung, Bremerhaven, Germany, 1996. - 124 p.

110. Helierman S., Rosenstein M. Normal monthly wind stress over the World Ocean with error estimates // Journal of Physical Oceanography. 1983. - Vol.13. -P.1093-1104.

111. Hewitt C.D., Senior C.S., Mitchell J.F.B. The impact of dynamic sea-ice on the climate sensitivity of a GCM: a study of past, present and future climates // Climate Dynamics. 2001. - Vol.17. - P.655-668.

112. Hibler III W. D. A dynamic thermodynamic sea ice model // Journal of Physical Oceanography. 1979. - Vol.9. ~ P.815-846.

113. Holland M.M., Bitz C.M. Polar amplification of climate change in coupied models II Climate Dynamics. 2003. - Vol.21. - P.221-232.

114. Holland M.M., Raphael M. Twentieth century simulation of the Southern Hemisphere climate in coupled models. Part II: sea ice conditions and variability II Climate Dynamics. 2006. - Vol. 26. - P.229-245.

115. Houghton R.A. Revised estimates of the annual net flux of carbon to the atmosphere from changes in land use and land management II Tellus. 2003. -Vol.55B.- P.345-363.

116. Hunke E.C., Dukowicz J.K. An elastic-viscous-plastic model for sea ice dynamics. // Journal of Physical Oceanography. 1997. - Vol. 27. - P. 18491867.

117. IPCC: Climate Change 1992. The Supplementary Report to the IPCC Scientific Assessment / Houghton J.Т., Callander B.A., Varney S.K. (eds.). Cambridge University Press, Cambridge, UK, 1992. - 198 p.

118. IPCC: Climate Change 1995: The Science of Climate Change I Houghton J.T., Meira Filho L.G., Callander B.A., Harris N., Kattenberg A,, Maskell K. (eds.). -Cambridge University Press, 1996, 572 p.

119. ISCCP: International Satellite Cloud Climatology Project Data, Monthly Cloud Products. NASA, 1992. CD-ROM.

120. Jaeger L. Monatskarten des Niederschlags, fur die ganze Erde II Berichte Deutschen Wetterdienstes, 1976. - Bd.18 - Nr.139. - 38 p.

121. Johannessen O.M., Khvorostovsky K., Miles M.W., Bobylev L.P. Recent ice-sheet growth in the interior of Greenland // Science. 2005. - Vol,310. -P.1013-1016.

122. Johns T.C., Carnell R.E., Crossley J.F., Gregory J.M., Mitchell J.F.B., Senior C.A., Tett S.F.B., Wood R.A. The second Hadley Centre coupled atmosphere-ocean GCM: model description, spinup and validation // Climate Dynamics. -1997,-Vol.13.-P.103-134.

123. Jones P.D., Wigley T.M.L., Kelly P.M. Variations in surface air temperatures, 1, Northern Hemisphere, 1881-1980 II Monthly Weather Review. 1982. -Vol.110. - P.59-70.

124. Jones P.D., New M.t Parker D.E., Martin S„ Rigor I.G. Surface air temperature and its changes over the past 150 years // Reviews of Geophysics. 1999. -Vol.37.-P.173-199.

125. Kalnay E. Atmospheric modeling, data assimilation and predictability. -Cambridge University Press, Cambridge, UK, 2003. 341 p.

126. Kattsov V.M., Fokin S.A. MGO Coupled Atmospheric/Ocean/Sea-Ice GCM II Research Activities in Atmospheric and Oceanic Modelling I Ritchie H. (ed.). -1999. Report No.28, WMO/TD-No.942. - P. 9.7.

127. Kattsov V.M., Walsh J.E. Twentieth-century trends of Arctic precipitation from observational data and a climate model simulation // Journal of Climate. 2000. -Vol.13. - P.1362-1370.

128. Kattsov V.M., Walsh J.E. Reply to Comments on "Twentieth-century trends of Arctic precipitation from observational data and a climate model simulation" by H.Paeth, A.Hense, and R. Hagenbrock// Journal of Climate. -2002. Vol.15. -P.804-805.

129. Kattsov V.M. General circulation modelling // Encyclopedia of the Arctic /M.Nuttall (ed.) Routledge. New York and London, 2004. - Vol.2. - P.709-711.

130. Kattsov V., Kallen E. Future climate change: modeling and scenarios for the Arctic // Arctic Climate Impact Assessment (ACIA). Cambridge University Press, 2005.-P.99-150.

131. Kattsov V.M., Walsh J.E., Chapman W.L., Govorkova V.A., Pavlova T.V., Zhang, X. Simulation and projection of arctic freshwater budget components by the IPCC AR4 global climate models // Journal of Hydrometeorology. 2006. (in press)

132. Keeling C.D., Whorf T.P. Atmospheric C02 records from sites in the SIO air sampling network // Trends: A Compendium of Data on Global Change, Carbon Dioxide Information Analysis Center. Oak Ridge National Laboratory, US

133. DOE, Oak Ridge, Tennessee, USA, 2005.http://cdiac.esd.ornl.gov/trends/co2/sio-keel-flask.html.

134. Kiehl J.T., Hack J.J., Bonan G., Boville B.A., Williamson D., Rasch P. The National Center for Atmospheric Research Community Climate Model: ССМЗ II Journal of Climate. 1998. - Vol.11. - P.1131 -1149.

135. Kim S.-J., Flato G.M., Boer G.J., McFarlane N.A. A coupled climate model simulation of the Last Glacial Maximum, Part 1: Transient multi-decadal response // Climate Dynamics. 2002. - Vol.19. - P.515-537.

136. Knippetz P., Ulbrich U., Speth P. Changingcyclones and surface wind speeds over the North Atlantic and Europe in a transient GHG experiment II Climatic Research 2000. - Vol.15. - P.109-122.

137. Krabill W.B., Abdalati W., Frederick E„ Manizade S., Martin C., Sonntag J., Swift R., Thomas R., Wright W„ Yungel J. Greenland ice sheet: High elevation balance and peripheral thinning // Science. 2000. - Vol.289. - P.428-430.

138. Kuo H.-L. Further studies of the parameterization of the influence of cumulus convection on large-scale flow II Journal of Atmospheric Sciences, 1974. -Vol.31.-P.1232-1240.

139. Lambert S., Boer G. CMIP1 evaluation and intercomparison of coupled climate models// Climate Dynamics. -2001. Vol.17.- P.83-106.

140. Large W.G., McWiiliams J.C., Doney S.C. Oceanic vertical mixing: a review and a model with a nonlocal boundary layer parameterization II Reviews of Geophysics. 1994. - Vol.32. - P.363-403.

141. Legates D.R., Willmott C.L. Mean seasonal and spatial variability in global surface air temperature II Theoretical and Applied Climatology. 1990a. -Vol.41. - P.11-21.

142. Legates D.R., Willmott C.L. Mean seasonal and spatial variability in gauge-corrected global precipitation II International Journal of Climatology. 1990b. -Vol.10. - P.111-133.

143. Legutke S., Maier-Reimer E. Climatology of the HOPE-G Global Ocean General Circulation Model II Technical report No. 21. German Climate Computing

144. Centre (DKRZ), Hamburg, 1999. 90 p. http://mad.zmaw.de/Pingo/reports/ ReportNo.21.pdf.

145. Le Treut H., Li Z.-X. Sensitivity of an atmospheric general circulation model to prescribed SST changes: Feedback effects associated with the simulationof cloud optical properties //Climate Dynamics. 1991. - Vol.5. - P.175-187.

146. Leung L.R., Mearns L.O., Giorgi F. Wilby R.L. Regional climate Research // Bulletin of the American Meteorological Society. 2003. - Vol.84. - P.89-95.

147. Levitus S„ Burgett R., BoyerT.P. World Ocean Atlas 1994. Washington D.C., 1994.-CD ROM.

148. Lewis E.L.t Jones E.P., Lemke P., Prowse T. D., Wadhams P. (eds.). The Freshwater Budget of the Arctic Ocean. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, Netherlands, 2000. - 644 p.

149. Li Z.-X., Le Treut H. Cloud-radiation feedbacks in a general circulation model and their dependence on cloud modeling assumptions // Climate Dynamics. -1992.-Vol.7.-P.133-139.

150. Lipscomb W.H. Remapping the thickness distribution in sea ice models // Journal of Geophysical Research-Oceans. 2001. - Vol.106. - P.13989-14000.

151. Liston G. Representing subgrid snow cover heterogeneities in regional and global models // Journal of Climate. 2004. - Vol.17. - P.1381-1397.

152. Liu J., Schmidt G.A., Martinson D., Rind D., Russell G., Yuan X. Sensitivity of sea ice to physical parameterizations in the GISS global climate model // Journal of Geophysical Research. 2003. - Vol.108. - 3053, doi:10.1029/2001JC001167.

153. Majewski D., Liermann D„ Prohl P., Ritter В., Buchhold M., Hanisch Т., Paul G., Wergen W., Baumgardner J. The Operational Global Icosahedral-Hexagonal

154. Gridpoint Model GME: Description and High-Resolution Tests // Monthly Weather Review 2002. - Vol.130. - P.319-338.

155. Maltrud M.E., Smith R.D., Semtner A.J., Malone R.C. Global eddy-resolving ocean simulations driven by 1985-1995 atmospheric winds // Journal of Geophysical Research. 1998. - Vol.103. - P.30825-30853.

156. Manabe S., Hahn D.G. Simulation of atmospheric variability // Monthly Weather Review. 1981. - Vol.109. - P.2260-2286.

157. Manabe S., Wetherald R.T. Large-scale changes of soil wetness induced by an increase in atmospheric carbon dioxide II Journal of Atmospheric Sciences/ -1987. Vol.44. - P.1211-1235.

158. Marsland S.J., Haak H., Jungclaus J.H., Latif M., Roske F. The Max-Planck-Institute global ocean/sea ice model with orthogonal curvilinear coordinates Я Ocean Modelling. 2003. - Vol.5. - P.91-127,

159. McAvaney B.J., Le Treut H. The cloud feedback model intercomparison project: CFMIP II CLIVAR Exchanges No. 26 (Suppl.) International CLIVAR Project Office, Southampton, United Kingdom, 2003. - P. 1-4.

160. McBean G.A. Arctic Climate Past and Present // Arctic Climate Impact Assessment (ACIA). - Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom, 2005.-P.21-60.

161. McFarlane N.A., Boer G.J., Bianchet J.-P., Lazare M. The Canadian Climate Centre second-generation general circulation model and its equilibrium climate //Journal of Climate. 1992. - Vol.5. - P.1013-1044.

162. Meehl G.A., Boer G.J., Covey C„ Latif M.t Stouffer R.J. The Coupled Model Intercomparison Project (CMIP) // Bulletin of the American Meteorological Society. 2000. - Vol.81, P.313-318.

163. Meehl G.A., Tebaldi S. More Intense, More Frequent, and Longer Lasting Heat Waves in the 21 st Century // Science. 2004. - Vol.305. - P.994-997.

164. Mellor G.L., Kantha L. An ice-ocean coupled model II Journal of Geophysical Research. 1989, - Vol.94. - P.10937-10954.

165. Miller R.L., Schmidt G.A., Shindell D.T. Forced variations of annular modes in the 20th century IPCC AR4 simulations II Journal of Geophysical Research. -2006. (in press).

166. Mitchell J.F.B,, Senior C.A. The Antarctic winter: Simulations with climatological and reduced sea-ice extents // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 1989. - Vol.115. - P.225-246.

167. Mitchell J.F.B,, Senior C.A., Ingram W.J. C02 and climate: A missing feedback? II Nature. 1989. - Vol.341. - P.132-134.

168. Murphy J.M. Transient response of the Hadley Centre coupled ocean-atmopshere model to increasing carbon dioxide. Part III: analysis of global-mean response using simple models II Journal of Climate. 1995. - Vol.8. -P.496-514.

169. Victor N. Dadi Z. IPCC Special Report on Emission Scenarios. Cambridge University Press, United Kingdom and New York, NY, USA, 2000, - 599 p.

170. Neale R.B., Hoskins B.J. A standard test for AGCMs including their physical parameterizations: I: The proposal // Atmospheric Science Letters. 2001. -Vol.1. - doi:10.1006/asle.2000.0019.

171. NEESPI, 2004: Northern Eurasia Earth Science Partnership Initiative. Science Plan, http://neespi.org/

172. New M., Hulme M., Jones P. Representing twentieth-century space-time climate variability. Part !: Development of a 1961-90 mean monthly terrestrial climatology // Journal of Climate. 1999. - Vol.12. - P.829-856.

173. New M,, Hulme M., Jones P. Representing twentieth-century space-time climate variability. Part II: Development of 1901-96 monthly grids of terrestrial surface temperature // Journal of Climate. 2000. - Vol.13. - P.2217-2238.

174. NRC: National Research Council of the National Academies. Understanding climate change feedbacks. Washington D.C., National Academies Press, 2003. - 152 p.

175. NSIDC: National Sea Ice and Snow Data. Sea ice decline intensifies, Press release of 28 September 2005. http://nsidc.org.

176. O'Farrell S.P. Investigation of the dynamic sea ice component of a coupled atmosphere sea-ice general circulation mode! II Journal of Geophysical Research. 1998. - Vol.103. - P,15751-15782.

177. Ohmura A., Wild M., Bengtsson L. A possible change in mass balance of Greenland and Antarctic ice sheets in the coming century II Journal of Climate. 1996. - Vol.9. - P.2124-2135.

178. Osborn T.J. Simulating the winter North Atlantic Oscillation: the roles of internal variability and greenhouse gas forcing // Climate Dynamics. 2004. - Vol.22. -P.605-623.

179. Overland J.E., Spillane M.C., Percival D.B., Wang M., Mofjeld H.O. Seasonal and regional variation of Pan-Arctic air temperature over the instrumental record // Journal of Climate. 2004. - Vol.17. - P.3263-3282.

180. Overland J.E., Wang M. The Arctic Climate Paradox: the Recent Decreases of the Arctic Oscillation // Geophysical Research Letters. 2005. - Vol.32. -L06701, doi: 10.1029/2004GL021752

181. Pacanowski R.C., Dixon K., Rosati A. The GFDL modular ocean model users guide, version 1.0 // GFDL Ocean Group Technical Report No. 2. Geophysical Fluid Dynamics Laboratory, Princeton, New Jersey, USA, 1993.

182. Paeth H., Hense A., Hagenbrock R. Comments on "Twentieth-century trends of Arctic precipitation from observational data and a climate model simulation // Journal of Climate. 2002. - Vol.15. - P.800-803.

183. Palmer T.N. A nonlinear dynamical perspective on model error: A proposal for non-local stochastic-dynamic parametrization in weather and climate prediction models // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2001. -Vol.127.-P.279-303.

184. Palmer T.N., Raisanen J, Quantifying the risk of extreme seasonal precipitation events in a changing climate // Nature. 202. - Vol.415. - P.512-514.

185. Parker D.E., Jackson M. The standard GISST data sets: Versions 1 and 2 // Workshop on Simulations of the climate of the twentieth century using GISST. -Bracknell, UK, Hadley Centre, 1995. P.50-51.

186. Parkinson C.L., Cavalieri D.J. Arctic sea ice 1973-1987: seasonal, regional, and interannual variability // Journal of Geophysical Research. 1987. -Vol.94(C10). - P.14499-14523.

187. Parkinson C.L. Interannual variability of the spatial distribution of sea ice in the North Polar region // Journal of Geophysical Research. 1991, - Vol.96. -No.C3. - P.4791-4801.

188. Peterson Т.О., Vose R,S. An overview of the Global Historical Climatology Network temperature databse // Bulletin of the American Meteorological Society. 1997. - Vol.78. - P.2837-2849.

189. Peterson B.J., Holmes R.M., McCelland J.W., Vorosmarty C.J., Lammers R.B., Shtklomanov A.I., Shiklomanov I.A., Rahmstorf S. Increasing river discharge to the Arctic Ocean II Science. 2002. - Vol.298. - P.2171-2173.

190. Polyakov I., Akasofu S.-l., Bhatt U., Colony R., Ikeda M., Makshtas A., Swingley C., Walsh D., Walsh J. Trends and variations in Arctic climate system // Eos Transactions of the American Geophysical Union. 2002a. - Vol.83 - No.47. -P.547-548.

191. Polyakov I.V., Bekryaev R.V., Alekseev G.V., Bhatt U.S., Colony R.L., Johnson M.A., Maskshtas A.P., Walsh D. Variability and trends of air temperature and pressure in the maritime Arctic, 1875-2000 I/ Journal of Climate. 2003a. -Vol.16. - P.2067-2077.

192. Polyakov, I.V., Bekryaev R.V., Alekseev G.V., Bhatt U.S., Colony R.L., Johnson M.A., Karklin V.P., Walsh D., Yulin A.V., Long-term ice variability in Arctic marginal seas // Journal of Climate. 2003b. - Vol.16. - P.2078-2085.

193. Pope V.D., Gallani M.L., Rowntree P.R., Stratton R.A. The impact of new physical parametrizations in the Hadley Centre climate model: HadAM3 // Climate Dynamics. 2000, - Vol.16. - P.123-146.

194. Poulus G.S., Bums S.P. An evaluation of bulk Ri-based surface layer flux formulas for stable and very stable conditions with intermittent turbulence // Journal of Atmospheric Sciences. ~ 2003. Vol.60. - P.2523-2537.

195. Proshutinsky A.Y., Johnson M.A. Two circulation regimes of the wind-driven Arctic Ocean // Journal of Geophysical Research. 1997. - Vol.102(C6). -P.12493-12514.

196. Qu X., Hall A. Surface contribution to planetary albedo variability in cryosphere regions // Journal of Climate. 2005. - Vol.18. - P.5239-5252.

197. Raisanen J. Probability distributions of C02-induced global warming as inferred directly from multimodel ensemble simulations II Geophysica. 2005. - Vol.41. -P. 19-30.

198. Ramanathan V., Cess R.D., Harrison E.F., Minnis P., Bakstrom B.R., Ahmad E., Hartman D. Cloud radiative forcing and climate: Results from the Earth Radiation Budget Experiment II Science. 1989. - Vol.243. - P.57-63.

199. Randel D.L., Vonder Haar Т.Н., Ringerud M.A., Stephens G.L., Greenwald T.J., Combs C.L. A new global water vapor dataset // Bulletin of the American Meteorological Society. 1996. - Vol.77. - No.6. - P.1233-1246.

200. Rignot E., Thomas R.H. Mass balance of polar ice sheets // Science. 2002. -Vol.297. - P.1502-1506.

201. Rignot E., Kanagaratnam P. Changes in the velocity structure of the Greenland ice sheet II Science. 2006. - Vol.311. - P.986-990.

202. Rigor I.G., Colony R.L., Martin S. Variations in surface air observations in the Arctic, 1979-1997 // Journal of Climate. 2000. - Vol.13. - P.896-914.

203. Roberts M.J. The ocean component of HadGEMI II GMR Report Annex IV.D.3.- MetOffice, Exeter, United Kingdom, 2004.

204. Robinson D.A., Frei A. Seasonal variability of northern hemisphere snow extent using visible satellite data // Professional Geographer. 2000. - Vol.51. -P.307-314.

205. Romanovsky V.E., Burgess M., Smith S., Yoshikawa K., Brown J, Permafrost temperature records: Indicators of climate change II Eos Transactions of the American Geophysical Union. 202, - Vol.83. - P.589-594.

206. Rothrock D.A., Zhang J. Arctic Ocean sea ice volume: What explains its recent depletion? // Journal of Geophysical Research. 2005. - Vol.110. - C01002, doi: 10.1029/2004JC002282.

207. Russell G.L., Miller J.R., Rind D. A coupled atmosphere-ocean model for transient climate change studies // Atmosphere-Ocean. 1995. - Vol.33. -P.683-730.

208. Russell G.L. 4x3 Atmosphere-Ocean Model Documentation. GISS, NASA, NY, 2005. http://aom.giss.nasa.gov/doc4x3.html.

209. Russell J.L., Stouffer R.J., Dixon K.W. Intercomparison of the Southern Ocean circulations in IPCC coupled model control simulations II Journal of Climate. -2006. (in press)

210. Salas-Melia D. A global coupled sea ice-ocean model // Ocean Modelling. -2002.-Vol.4.-P.137-172.

211. Sausen R., Barthel K., Hasselmann K. Coupled ocean-atmosphere models with flux correction // Climate Dynamics, 1988. - Vol.2. - P.145-163.

212. Schlesinger M.E., Mitchell J.F.B. Climate model simulations of the equilibrium climatic response to increased carbon dioxide // Reviews of Geophysics. -1987.-Vol.25.-P.760-798.

213. Schmidt G.A., Bitz C.M., Mikolajewicz U., Tremblay L.B. Ice-ocean boundary conditions for coupled models // Ocean Modelling. 2004. - Vol.7. - P.59-74.

214. Schweiger A.J., Lindsay R.W., Key J.R., Francis J.A. Arctic clouds in multiyear satellite data sets II Geophysical Research Letters. 1999. - Vol.26. - P.1845-1848.

215. Serntner A.J. A model for the thermodynamic growth of sea ice in numerical investigations of climate II Journal of Physical Oceanography. 1976. - Vol.6. -P.379-389.

216. Senior C.A., Mitchell J.F.B. Carbon dioxide and climate: the impact of cloud parameterization II Journal of Climate. 1993. - Vol.6. - P.393-418.

217. Serreze M.C., Bromwich D.H., Clark M.C., Etringer A.J., Zhang Т., Lammers R. The large-scale hydro-climatology of the terrestrial Arctic drainage system II Journal of Geophysical Research. 2003. - Vol. 108.doi: 10.1029/2001JD000919.

218. Serreze M.C., Barrett A., Lo F. Northern high latitude precipitation as depicted by atmospheric reanalyses and satellite retrievals // Monthly Weather Review.2005. Vol.133. - P.3407-3430.

219. Serreze M.C., Francis J.A. The arctic amplification debate // Climatic Change.2006. doi: 10.1007/s10584-005-9017-y.

220. Shibata K., Yoshimura H., Ohizuml M., Hosaka M., Sugi M. A simulation of troposphere, stratosphere and mesosphere with an MRI/JMA98 GCM II Papers in Meteorology and Geophysics. 1999. - Vol.50. - P.15-53.

221. Simmonds I. The effect of sea ice on a general circulation model of the Southern Hemisphere // Sea level, ice and climatic change / Allison I. (ed.)/ -IAHS Pub. 1981. - No.131. - 193-206.

222. Simmonds I., Budd W.F. Sensitivity of the Southern Hemisphere circulation to leads in the Antarctic pack ice II Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 1991. - Vol.117. - P. 1003-1024.

223. Simmonds I., Keay K. Variability of Southern Hemisphere extratropical cyclone behaviour 1958-97 // Journal of Climate. 2000. - Vol.13. - P.550-561.

224. Sfingo J.M, The development and verification of a cloud prediction scheme for the ECMWF model. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. -1987.-Vol.113.-P.889-926.

225. Smith T.M., Peterson T.C., Lawrimore J.H., Reynolds R.W. New surface temperature analyses for climate monitoring II Geophysical Research Letters. -2005.-Vol.32.-L14712, doi:10.1029/2005GL023402.

226. Soden В .J., Held I.M. An assessment of climate feedbacks in coupled ocean-atmosphere models II Journal of Climate. 2006. - Vol.19. - P,3354-3360.

227. Steele M., Boyd T. Retreat of the cold halocline layer in the Arctic Ocean // Journal of Geophysical Research. 1998. - Vol.103. - P.10419-10435.

228. Steele M., Zhang J., Rothrock D., Stern H. The force balance of sea ice in a numerical model of the Arctic Ocean II Journal of Geophysical Research. -1997. Vol.102. - No.C9. - P.21061-21079.

229. Stott P.A., Tett S.F.B., Jones G.S., Allen M.R., Mitchell J.F.B., Jenkins G.J. External Control of 20th Century Temperature by Natural and Anthropogenic Forcings II Science. 2000. - Vol.290. - P.2133-2137.

230. Stott P.A. Attribution of regional-scale temperature changes to antropogenic and natural causes // Geophysical Research Letters. 2003. -Vol.30. -doi:10,1029/1003GL017324.

231. Stott P.A., Allen M.R., Johns G.S. Estimating signal amplitudes in optimal fingerprinting, Part II: Application to general circulation models II Climate Dynamics. -2003. Vol.21, -doi: 10.1007/s00382-003-0314-8.

232. Stroeve J.C., Serreze M.C., Fetterer F., Arbetter Т., Meier M,, Maslanik J., Knowles K. Tracking the Arctic's shrinking ice cover: Another extreme September minimum in 2004 // Geophysical Research Letters. 2005. - Vol.25. -P.1297-1300.

233. Sturman A.P., Anderson M.R. A comparison of Antarctic sea ice data sets and inferred trends in ice areas // Journal of Climatology and Applied Meteorology. -1985.-Vol.24.-P.275-280.

234. Sun, Y., Solomon, S„ Dai, A., Portmann, R.W. How Often Does It Rain? II Journal of Climate. 2006. - Vol.19. - P.916-934

235. Takahashi M. Simulation of the quasibiannial oscillation in a general circulation model // Geophysical Research Letters. 1999. - Vol.26. - P.1307-1310.

236. Tao X., Walsh J.E., Chapman W.L. An assessment of global climate model simulations of Arctic air temperatures //Journal of Climate. 1996. - Vol.9. -P.1060-1076.

237. Taylor K.E. Summarizing multiple aspects of model performance in a single diagram // Journal of Geophysical Research. 2001. - Vol.106(D7). - P.7183-7192.

238. Tiedtke M. A comprehensive mass flux scheme for cumulus parameterization in large-scale models II Monthly Weather Review. 1989. - Vol.117. - P.1779-1800.

239. Thompson D.W.J., Wallace J.M., Hegerl G.C. Annular modes in the extratropical circulation. Part II: Trends II Journal of Climate. 2000. - Vol.13. -P.1018-1036.

240. Trenberth K.E., Olson J.G., Large W.G. A global ocean wind stress climatology based on ECMWF analyses // NCAR Technical Note NCAR/TN-338+STR. -NCAR, Boulder, Colorado, 1989. 93 p.

241. Tselioudis G., Rossow W., Rind D. Global patterns of cloud optical thickness variation with temperature // Journal of Climate. 1992. - Vol.5. - P. 1484-1495.

242. Tselioudis G., Rossow W.B. Global, multiyear variations of optical thickness with temperaturein low and cirrus clouds // Geophysical Research Letters. -1994. Vol.21. - P.2211-2214.

243. Tselioudis G., Del Genio A.D., Kowari Jr. W., Yao M.-S. Temperature dependence of low cloud optical thickness in the GISS GCM: Contributing mechanisms and climate implication // Journal of Climate. 1998. - Vol.11. -P.3268-3281.

244. Vavrus S. The impact of cloud feedbacks on Arctic climate under greenhouse forcing // Journal of Climate. 2004. - Vol.17. - P.603-615.

245. Vavrus S., Harrison S.P. The impact of sea-ice dynamics on the Arctic climate system II Climate Dynamics. 2003. - Vol.20. - P.741-757.

246. Vavrus S., Walsh J.E., Chapman W.L., Portis D. The behavior of extreme cold air outbreaks under greenhouse warming // International Journal of Climatology. -2006. (in press).

247. Vinje T. Barents Sea ice edge variations over the past 400 years II Proceedings of the WCRP/ACSYS Workshop on Sea Ice Charts of the Arctic Seattle, WA, 1999.-P.4-6.

248. Vose R.S., Easterling D.R., Gleason B. Maximum and minimum temperature trends for the globe: An update through 2004 II Geophysical Research Letters.- 2005. Vol.32. - L23822, doi:10.1029/2004GL024379.

249. Wallace J.M. North Atlantic Oscillation/annular mode: Two paradigms one phenomenon // Quarterly Journal of the Royal Meteteorological Society. - 2000.- Vol.126.-P.729-805.

250. Walsh J.E. Diagnostic studies of large-scale air-sea-ice interactions. // The Geophysics of Sea Ice. Proceedings of the NATO ASI on Air-Sea-Ice interactions / Untersteiner N. (ed.). - Plenum Press, NY, 1986. - P.755-784.

251. Walsh J.E., Chapman W.L. Arctic cloud-radiation-temperature associations in observational data and atmospheric reanalyses // Journal of Climate. 1998. -Vol.11.-P.3030-3045.

252. Walsh J.E., Kattsov V., Portis D., Meleshko V. Arctic precipitation and evaporation: model results and observational estimates // Journal of Climate. -1998. Vol.11. - P.72-87.

253. Walsh, J.E., Kattsov V., Chapman W., Govorkova V., Pavlova T, Comparison of Arctic climate simulations by uncoupled and coupled global models II Journal of Climate. 2002. - Vol.15. - P.1429-1446.

254. Walsh J.E. Cryospheric and Hydrologic Variability // Arctic Climate Impact Assessment (ACIA) Cambridge University Press, 2005. - P.183-242.

255. Walsh J.E., Vavrus S.J., Chapman W.L. Workshop on modeling the Arctic atmosphere // Bulletin of the American Meteorological Society. 2005. - Vol.86.- P.845-852

256. Wang X., Key J.R. Recent Trends in Arctic Surface, Cloud and Radiation Properties from Space //Science. -2003. Vol.299. - P,1725-1728.

257. Wang M., Overland J.E. Detecting Arctic climate change using Koppen Climate classification // Climatic Change. 2004. - Vol.67. - P.43-62.

258. Wang M., Overland J.E., Kattsov V., Walsh J.E., Zhang X., Pavlova T. Intrinsic versus forced variation in coupled climate model simulations over the Arctic during the 20th Century // Journal of Climate. 2006a. (in press)

259. Wang X.L., Swail V.R., Zwiers F.W. Climatology and changes of extra-tropical storm tracks and cyclone activity: Comparison of ERA-40 with NCEP/NCAR Reanalysis for 1958-2001 // Journal of Climate. 2006b. - Vol.19. - P.3145-3166.

260. Warrach K„ Mengelkamp H.T., Raschke E. Treatment of frozen soil and snow cover in the land surface model SEWAB // Theoretical and Applied Climatology. 2001. - Vol.69(1-2). - P.23-37.

261. WCRP: Proceedings of the First International AMIP Scientific Conference / Gates W.L. (ed.). 1995. - WCRP-92, WMO/TD-No.732. - 532 p.

262. Whitworth Т., Petersen R.G.: Volume transport of the Antarctic Circumpolar Current from bottom pressure measurements II Journal of Physical Oceanography. 1985. - Vol.15. - P,810-816.

263. Winton M. A reformulated three-layer sea ice model // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 2000. - Vol.17. - P.525-531.

264. Winton M. Surface Albedo Feedback Estimates for the AR4 Climate Models // Journal of Climate. 2006a. - Vol.19. - P.359-365.

265. Winton M. Amplified Arctic climate change: What does surface albedo feedback have to do with it? // Geophysical Research Letters. 2006b. - Vol.22. -L03701, doi:10.1029/2005GL025244.

266. Wolff J.-O., Maier-Reimer E., Legutke S. The Hamburg ocean primitive equation model // DKRZ Technical Report No. 13. Deutsches KlimaRechenZentrum, Hamburg, Germany, 1997. - 100 p. http://www.mad.zmaw.de/Pingo/reports/ReportNo.13.pdf.

267. Xie P., Arkin P.A. Global monthly precipitation estimatesfrom satellite-observed outgoing longwave radiation // Journal of Climate. 1998. - Vol.11. - P.137-164.

268. Yang D. An improved precipitation climatology for the Arctic Ocean // Geophysical Research Letters. 1999. - Vol.26. - P.1625-1628.

269. Zhang M.H., Hack J.J., Kiehl J.T., Cess R.D. Diagnostic study of climate feedback processes in atmospheric general circulation models // Journal of Geophysical Research. 1994. - Vol.99. - No.D3. - P.5527-5537.

270. Zhang Y., Maslowski W., Semtner A.J. Impacts of mesoscale ocean currents on sea ice in high-resolution Arctic ice and ocean simulations // Journal of Geophysical Research. 1999. - Vol.104(C8). - P.18409-18429.

271. Zhang X., Walsh J.E., Zhang J., Bhatt U.S., Ikeda M. Climatology and interannual variability of Arctic cyclone activity: 1948-2002 // Journal of Climate. 2004. - Vol.17. - P.2300-2317.

272. Zhang X., Walsh J. E. Toward a seasonally ice-covered Arctic Ocean: Scenarios from the IPCC AR4 model simulations // Journal of Climate. 2006. -Vol.19. -P.1730-1747.

273. Zubov V.A., Rozanov E.V., Schlesinger M.E. Hybrid scheme for three-dimensional advective transport // Monthly Weather Review. 1999. - Vol.127. -P. 1335-1346.

274. Zwiers F.W., Zhang X. Toward regional scale climate change detection // Journal of Climate. 2003. - Vol.16. - P.793-797.