Український антарктичний журнал

№ 1(18) (2019): Український антарктичний журнал
Articles

Довгострокові варіації рівня моря на західному узбережжі Антарктичного півострова

PDF (English)
  • В. Мадерич,
  • К. Терлецька,
  • І. Бровченко,
  • Д. Пішняк
В. Мадерич
Інститут проблем математичних машин і систем НАН України, пр. Академіка Глушкова, 42, Київ, 03187, Україна
К. Терлецька
Інститут проблем математичних машин і систем НАН України, пр. Академіка Глушкова, 42, Київ, 03187, Україна
І. Бровченко
Інститут проблем математичних машин і систем НАН України, пр. Академіка Глушкова, 42, Київ, 03187, Україна
Д. Пішняк
Державна установа Національний антарктичний науковий центр МОН України, бульв. Тараса Шевченка, 16, м. Київ, 01016, Україна
DOI: https://doi.org/10.33275/1727-7485.1(18).2019.134
Опубліковано December 13, 2019
Ключові слова
  • Антарктичний півострів,
  • станція Фарадей/антарктична станція «Академік Вернадський»,
  • рівень моря,
  • довгострокові варіації,
  • вейвлет-аналіз
Як цитувати
Мадерич, В., Терлецька, К., Бровченко, І., & Пішняк, Д. (2019). Довгострокові варіації рівня моря на західному узбережжі Антарктичного півострова. Український антарктичний журнал, (1(18), 93-102. https://doi.org/10.33275/1727-7485.1(18).2019.134
Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Анотація

Метою дослідження є аналіз сезонних і багаторічних змін рівня моря на західному узбережжі Антарктичного півострова. Об'єкт дослідження: сезонна і міжрічна мінливість рівня моря, температури повітря, тиску на рівні моря, опадів на станції Фарадей/антарктична станція «Академік Вернадський» в період 1960—2018, яка розглядалась репрезентативною для Антарктичного півострова. Використовувалися статистичні методи дослідження, що включають оцінки лінійних трендів часових рядів за допомогою непараметричного методу Сена. Тест Манна – Кендала застосовувався для оцінки рівня значущості нахилу тренду. Аналіз часової мінливості проводився за допомогою вейвлет–аналізу. З використанням пакету програм Mатлаб (Matrix Laboratory, MATLAB) розраховувались квадрати коефіцієнтів вейвлетів в залежності від масштабу та зсуву або скалограми, які характеризують локальний спектр енергії, та скейлограми, розраховані осередненням скалограм по часовим зсувам. Для вейвлет-перетворень використовувались функції Морле. Результати розрахунків показали, що тренд рівня моря на станції Фарадей/антарктична станція «Академік Вернадський» в період 1960–2018 рр. згідно зі спостереженнями та корекцією за рахунок ізостатичної швидкості підйому або опускання земної кори знаходиться в діапазоні від 3.05 до 3.45 мм/рік, що значно вище ніж глобальний тренд рівня 2.1 мм/рік. Скейлограми рівня моря дозволяють оцінити осереднені по зсувам періоди і амплітуди коефіцієнтів вейвлетів для кожного сезону. Найбільші амплітуди скейлограм рівня моря спостерігались австральною весною з максимумом на періоді 8 років, але в середньому за рік максимум амплітуди спостерігається на періоді 10 років. Для всіх сезонів характерна наявність слабо вираженого періоду близько 4 років. Наявність максимумів у скейлограмах рівня моря, температури повітря та тиску на рівні моря на періодах 3–4 роки і 6–8 років підтверджує зв’язок процесів в атмосфері і океані в західній Антарктиці з природними коливаннями системи океану-атмосфери, таких як Південна Кільцева Мода та Ель-Ніньйо-Південне Коливання, які мають характерні періоди 3—4 та 6—8 років. Зроблено висновок, що, на відміну від температури повітря, тренд рівня відносно слабко залежить від сезону, за винятком осені, коли він менше в три рази в порівнянні із середньорічним, тоді як тренд температури найбільший австральною зимою і найменший влітку.

PDF (English)

Посилання

  1. Belevich, R.R., Burov, A.M., Neverovsky, I.P., Skipa, M.I. 2007/2008. On seasonal and interannual oscillations of the level of the world ocean on the Antarctica coast, and also about possible role of melting ice in its increase. Ukrainian Antarctic Journal, 1, 79-89.
  2. Church, J.A., Woodworth, P.L., Aarup, T., Wilson, W.S. (eds). 2010. Understanding Sea-Level Rise and Variability. Wiley-Blackwell. 427. https://doi.org/10.1002/9781444323276
  3. CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation). 2015 update to data originally published in: Church, J.A., and N.J. White. 2011. Sealevel rise from the late 19th to the early 21st century. Surv. Geophys. 32, 585-602. www.cmar.csiro.au/sealevel/sl_data_cmar.html (accessed: 12.08.2019). https://doi.org/10.1007/s10712-011-9119-1
  4. Clem, K. R., Fogt, R. L. 2013. Varying roles of ENSO and SAM on the Antarctic Peninsula climate in austral spring. J. Geophys. Res. Atmos., 118, 11,481-11,492. https://doi.org/10.1002/jgrd.50860
  5. EPA (Environment Protection Agency). 2018. Climate Change Indicators: Sea Level. https://www.epa.gov/climateindicators/climate-change-indicators-sea-level#ref4 (accessed: 12.08.2019).
  6. Galassi, G., Spada, G. 2017. Tide gauge observations in Antarctica (1958-2014) and recent ice loss. Antarctic Science, 29(4), 369-381. https://doi.org/10.1017/S0954102016000729
  7. Holgate, S.J., Matthews, A., Woodworth, P.L., Rickards, L.J., Tamisiea, M.J., Bradshaw, E., Foden, P.F., Gordon, K.M, Jevrejeva, S., Pugh, J. 2013. New Data Systems and Products at the Permanent Service for Mean Sea Level. Journal of Coastal Research, 29. 493-504. https://doi.org/10.2112/JCOASTRES-D-12-00175.1
  8. Hughes, C. W., Woodworth P. L., Meredith, M. P., Stepanov, V., Whitworth, T., Pyne, A. R. 2003. Coherence of Antarctic sea levels, Southern Hemisphere Annular Mode, and flow through Drake Passage. Geophysical Research Letters, 30, 1464. https://doi.org/10.1029/2003GL017240
  9. Kendall, M.G. 1970. Rank correlation methods. Griffin: London.
  10. Kravchenko, V.O., Evtushevsky, O.M., Grytsai, A.V., Milinevsky, G.P. 2011. Decadal variability of winter temperatures in the Antarctic Peninsula region. Antarctic Science, 23(6), 614-622. https://doi.org/10.1017/S0954102011000423
  11. Li, X., E. P. Gerber, D. M. Holland, Yoo, C. 2015. A Rossby wave bridge from the tropical Atlantic to West Antarctica. J. Climate, 28, 2256-2273. doi:10.1175/JCLI-D-14-00450.1. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-14-00450.1
  12. Mann, H.B. 1945. Nonparametric tests against trend. Econometrica, 13 245-259. https://doi.org/10.2307/1907187
  13. Marshall, G.J. 2003. Trends in the Southern Annular Mode from observations and reanalyses. Journal of Climate, 16, 4134-4143. https://doi.org/10.1175/1520-0442(2003)016<4134:TITSAM>2.0.CO;2
  14. MATLAB. 2019. https://se.mathworks.com/help/wavelet/time-frequency-analysis.html (accessed: 12.08.2019).
  15. Meredith, M.P., King, J.C. 2005. Rapid climate change in the ocean west of the Antarctic Peninsula during the second half of the 20th century. Geophysical Research Letters, 32, L19604. https://doi.org/10.1029/2005GL024042
  16. Permanent Service for Mean Sea Level (PSMSL), 2019, "Tide Gauge Data", http://www.psmsl.org/data/obtaining/ (accessed: 12.08.2019).
  17. Peltier, W., Argus, D., Drummond, R. 2015. Space geodesy constrains ice age terminal deglaciation: the global ICE-6GC(VM5a) model. Journal of Geophysical Research - Solid Earth, 120, 450-487. https://doi.org/10.1002/2014JB011176
  18. Rye, C.D., Naveira Garabato, A.C., Holland, P.R., Meredith, M.P., George Nurser, A.J., Hughes, C.W., Coward, A.C., Webb, D.J. 2014. Rapid sea-level rise along the Antarctic margins in response to increased glacial discharge. Nat. Geosci., 7:732-5. doi:10.1038/ ngeo2230. https://doi.org/10.1038/ngeo2230
  19. Sen, P.K. 1968. Estimates of the regression coefficient based on Kendall's tau. J. Am. Stat. Assoc., 63, 1379-1389. https://doi.org/10.1080/01621459.1968.10480934
  20. Scargle, J. D. 1997. Wavelet and other multi-resolution methods for time series analysis. In Babu, G. J., Feigelson, E. D. (eds). Statistical Challenges in Modern Astronomy II. 333-347. N.Y. Springer-Verlag. https://doi.org/10.1007/978-1-4612-1968-2_19
  21. Stastna, V. 2010. Spatio-temporal changes in surface air temperature in the region of the northern Antarctic Peninsula and south Shetland islands during 1950-2003. Polar Science, 4, 18-33. https://doi.org/10.1016/j.polar.2010.02.001
  22. Torrence, C., Compo, G.P. 1998. A practical guide to wavelet analysis. Bulletin of the American Meteorological Society, 79, 61-78. https://doi.org/10.1175/1520-0477(1998)079<0061:APGTWA>2.0.CO;2
  23. Turner, J. 2004. The El Niño-Southern Oscillation and Antarctica. Int. J. Climatol., 24, 1-31. https://doi.org/10.1002/joc.965
  24. Turner, J., Lu, H., White, I., King, J. C., Phillips, T., Hosking, J. S., Bracegirdle, T.G., Marshall, G., Mulvaney, R., Deb, P. 2016. Absence of 21st century warming on Antarctic Peninsula consistent with natural variability. Nature, 535, 411-415. https://doi.org/10.1038/nature18645
  25. Tymofeyev, V.E. 2013. Multi-years' changes in the air temperature at the Antarctic Peninsula and the possible reasons. Proceedings of Ukrainian Hydrometeorological Research Institute, 264, 9-17.
  26. Vaughan, D.G., Marshall, G.J., Connolley, W.M., Parkinson, C., Mulvaney, R., Hodgson, D.A., King, J.C., Pudsey, C.J., Turner, J. 2003. Recent rapid regional climate warming on the Antarctic Peninsula. Climatic Change, 60, 243-274. https://doi.org/10.1023/A:1026021217991
  27. Whitehouse, P.L., Bentley, M.J., Milne, G.A., King, M.A., Thomas, I.D. 2012. A new glacial isostatic adjustment model for Antarctica: calibrated and tested using observations of relative sea level change and present-day up lift rates. Geophysical Journal International, 190, 1464-1482. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2012.05557.x
  28. Woodworth, P.L., Hughes, C.W., Blackman, D.L., Stepanov, V.N., Holgate, S.J., Foden. P.R., Pugh, J.P., Mack, S., Hargreaves, G.W., Meredith, M.P., Milinevsky, G., Fierro Contreras, J.J.. 2006. Antarctic Peninsula sea levels: a real-time system for monitoring Drake Passage transport. Antarctic Science, 18 (3), 429-436. https://doi.org/10.1017/S0954102006000472