World Meteorological Day 2021 –
The ocean, our climate and weather

Всесвітній метеорологічний день 2021 –
Океан, наш клімат та погода

Коли ми говоримо про погоду та клімат, більшість із нас має на увазі лише те, що відбувається в атмосфері. Проте, якщо ми оминаємо увагою океан, ми втрачаємо значну частину загальної картини.

Океан, покриваючи близько 70% поверхні Землі, є головним рушієм погоди та клімату у світі. Океан також відіграє ключову роль у зміні клімату. Розуміючи це, Національні метеорологічні та гідрологічні служби, науковці-океанологи регулярно спостерігають за океаном та як він змінюється, моделюючи, як він впливає на атмосферу, та надаючи широкий спектр послуг щодо експлуатації морських суден, включаючи підтримку управління районами узбережжя та забезпечення безпеки життя на морі. На сьогодні зростаючі наслідки від зміни клімату роблять спостереження за океаном, дослідження та послуги більш стратегічно важливими, ніж будь-коли раніше.

Назвою Всесвітнього метеорологічного дня 23 березня 2021 року – Океан, наш клімат та погода – ВМО надає високу оцінку взаємозв’язку океану, клімату та погоди на планеті Земля. Це також ознаменує початок Десятиліття океанознавства для сталого розвитку (2021-2030) під егідою ООН. ВМО, як спеціалізоване агентство ООН з питань клімату, погоди та води, намагається підтримати розуміння нерозривного зв'язку між океаном, кліматом та погодою. Це допомагає нам зрозуміти світ, в якому ми живемо, включаючи наслідки від зміни клімату, а також допомогти країнам-членам ВМО підтримувати життєздатними свої економіки та зміцнити свою здатність зберігати життя та майно в безпеці, зменшуючи ризики катастроф.

Розглянемо більш докладно процеси й механізми впливу океанів і морів на глобальний та регіональний клімати.

Перш за все слід зазначити, що Світовий океан разом з атмосферою, літосферою та біосферою Землі складає глобальну кліматичну систему, яка діє завдяки енергії Сонця, а також гравітаційних та магнітних взаємодій між Землею, Сонцем, планетами та іншими космічними тілами. Роль океану у кліматичній системі зумовлена здатністю накопичувати теплову енергію, перерозподіляти її системою океанічних течій та обмінюватися масою, кінетичною та тепловою енергією з нижніми шарами атмосфери.

Просторовий розподіл температури і солоності (а значить і густини) вод океану визначає дію океанічної термохалинної (густинної) циркуляції, яку іноді називають «конвеєрною стрічкою» (conveyor belt). Через охолодження поверхні океану у високих широтах та її нагріванню у низьких формується меридіональна циркуляційна структура. Холодніші та густіші води поринають у глибину і повільно розтікаються по акваторії Світового океану, а тепліші води рухаються від низьких широт до високих у верхніх шарах, поволі охолоджуючись. Цей процес має принципово важливий вплив на усю кліматичну систему. Через асиметрію у розподілі суходолу на Землі та фізико-географічних особливостей взаємодії океану з атмосферою, глибинні (проміжні) води утворюються тільки у Північній Атлантиці, а придонні – біля берегів Антарктиди (у Південному океані).

На фоні потужної, але відносно повільної густинної циркуляції, діють більш мінливі та інтенсивні вітрові течії, як наслідок безпосереднього впливу тертя вітру на поверхню води, а також неоднорідності поля вітру над океаном. Через обертання Землі навколо своєї осі, відхиляючу силу Коріоліса та її зростання з широтою (бета-ефект) відбувається інтенсифікація течій біля західних берегів океанів (наприклад, Гольфстрім та Куросіо у північній кулі). Ці струменеві течії також переносять тепло від низьких широт до високих, де вони зустрічаються з холодними течіями (такими, як Лабрадорська у Північній Атлантиці), одна гілка течії відхиляється на схід і далі несе вже охолоджену воду до тропічних районів, вливаючись до пасатних течій і замикаючі крупно-масштабні океанічні круговороти. Розглядаючи далі приклад Північної Атлантики, побачимо, що інша вітка західної пограничної течії (Гольфстріму) продовжує свій шлях на північний схід і доносить свої відносно теплі води до західних і північних берегів Європи (Північно-Атлантична течія).

Таким чином, діюча у наш час загальна океанічна циркуляція вимушується кількома механізмами, головними з яких є неоднорідність потоків тепла і солі на поверхні розділу «океан-атмосфера» та вітер. Перший механізм генерує термохалинні неоднорідності у Світовому океані та викликає термохалинну циркуляцію, а другий формує вітрові течії.

Звичайно, така картина є узагальненою і не є постійною (стаціонарною). Насправді система «океан-атмосфера» схильна до значної мінливості, тобто коливань фізичних та інших показників від високих частот (хвилини-години) до низьких (сторіччя-тисячоріччя). Власне, коливання з періодом десятирічь і більше і визначають зміни клімату на планеті. Деякі такі коливання або «кліматичні сигнали» використовуються для вивчення та прогнозування клімату. Наприклад, для клімату Європи та, зокрема, України важливі такі низькочастотні сигнали, як Північно-Атлантичне Коливання (ПАК), Атлантична Мультидекадна Осциляція (АМО), Арктичне Коливання (АК). Місячні та річні величини цих та інших кліматичних сигналів розраховуються на основі метеорологічних (атмосферний тиск, температура повітря) і океанографічних (температура поверхні моря, рівень моря) спостережень і їхні ряди довжиною кількох десятирічь аналізуються у порівнянні з показниками гідрометеорологічного стану віддалених районів суходолу та внутрішніх морів.

З безпосереднім впливом океану на суходіл пов’язане поняття морського (океанічного) клімату. Це різновид клімату, що формується над океанами, морями та прилеглими частинами суходолу під переважаючим впливом повітряних мас морського походження. Характеризується, порівняно з континентальним кліматом, відносно невеликими річними і добовими амплітудами температури, підвищеною вологістю повітря, значною хмарністю, більшою кількістю атмосферних опадів, прохолодним літом і м'якою зимою (в помірних широтах). В умовах морського клімату час настання найвищих і найнижчих температур запізнюється (у порівнянні з областями з континентальним кліматом) на 1-2 місяці, а весна буває холодніше за осінь. Виразний морський клімат має Західна Європа, де цілий рік панує перенесення повітря з Атлантичного океану. На крайньому заході Європи річні амплітуди температури повітря дорівнюють лише декільком градусам. З віддаленням від Атлантичного океану в глиб материка річні амплітуди температури зростають, інакше кажучи, зростає континентальність клімату.

Українському узбережжю Чорного і Азовського морів, що має ознаки морського клімату, притаманні менші хмарність, відносна вологість повітря та кількість атмосферних опадів порівняно з віддаленими від узбережжя районами країни. Вплив Чорного моря на територію України поширюється на 140-180 км, Азовського – на 90-120 км.

За даними морських гідрометеорологічних станцій українського узбережжя річна амплітуда температури повітря (різниця між максимальною та мінімальною середньомісячними температурами року) з кінця ХІХ до початку ХХІ сторіччя зазнала загального зменшення, тобто протягом ХХ сторіччя відбулося послаблення континентальності клімату і посилення його океанічності. Особливо значущі зменшення амплітуди зафіксовано в пунктах Очаків та Одеса (відповідно на -2.1 та -1.6 °С за 100 років). Цей показник зазнає також довготривалих коливань з періодом кількох десятирічь. Після загального зменшення річної амплітуди у 1940-1970 роках відбувалося її суттєве збільшення до початку ХХІ сторіччя, тобто континентальність клімату узбережжя посилювалася.

Дані метеостанцій на українському суходолі (за виключенням узбережжя морів) за останні 100 років показали, що в умовах глобального потепління відбувався процес зниження континентальності кліматичних умов України (посилення впливу Світового океану); річна амплітуда температури зменшилася приблизно на 0.5 °С. За сучасними сценаріями потепління для рівнинної частини території України в ХХІ сторіччі слід очікувати подальшого зниження континентальності клімату (зменшення річної амплітуди температури повітря).