Tendencies of climatic changes for thermal conditions in the coastal areas of the Okhotsk Sea in last decades

The sea surface temperature (SST) variability in recent conditions of climatic warming is analyzed for coastal areas of the Okhotsk Sea on the data of regular observations on hydrometeorological stations in 1980-2016 and NOAA_OI_SST_V2 reanalysis data, taking into account the climate indices variations. The data series are analyzed using the methods of Empirical Orthogonal Functions (EOF), cluster analysis and correlation analysis. The SST fluctuations with period of 2-5 years prevailed in the year-to-year variability on the background of longer cycles and irregular changes with three periods of different thermal regime: cold (1977-1987), transitional (1988-2003), and warm (2004-2016). These periods were observed for the whole sea area and coincided with similar changes of the air temperature and sea ice. A tendency to warming was the most noticeable in the last 15 years when the average growth rate of mean annual SST was 0.17^oC per 10 years, with 1.5-2.0 times higher values for some stations. The positive SST trend in summer was approximately twice higher than in winter; the trend increased 3-fold from northern to southern areas of the Okhotsk Sea. The trend contributed 46 % of the mean annual SST dispersion. Large-scale process of the SST regime changing is described by the first EOF mode and could be parametrized by PDO, NPI and OKH climatic indices.

Охотское море, прибрежные районы, термические условия, межгодовая изменчивость, тренды температуры, климатические индексы, корреляционные связи, разложение полей по ЭОФ, региональные особенности, Okhotsk Sea, coastal waters, thermal conditions, year-to-year variability, SST trend, climatic index, correlation, EOF analysis, regional features

1. Веселова Л.Е. Особенности годового хода температуры воды на поверхности в южной части Охотского моря // Тр. ДВНИГМИ. - 1975. - Т. 50. - С. 38-56.

2. Глебова С.Ю. Типы атмосферных процессов над дальневосточными морями, межгодовая изменчивость их повторяемости и сопряженности // Изв. ТИНРО. - 2003. - Т. 134. - С. 209-257.

3. Глебова С.Ю. Циклоническая деятельность над Азиатско-Тихоокеанским регионом зимой и ее влияние на термические условия дальневосточных морей и северо-западной части Тихого океана // Метеорол. и гидрол. - 2011. - № 10. - С. 35-43.

4. Глебова С.Ю., Устинова Е.И., Сорокин Ю.Д. Долгопериодные тенденции в ходе атмосферных процессов и термического режима дальневосточных морей за последний 30-летний период // Изв. ТИНРО. - 2009. - Т. 159. - С. 285-298.

5. Карпова И.П., Шатилина Т.А. Долгопериодная изменчивость температуры воды и воздуха у юго-западного побережья Сахалина // Изв. ТИНРО. - 2000. - Т. 127. - С. 50-60.

6. Кендалл М., Стюарт А. Многомерный статистический анализ и временные ряды : моногр. - М. : Наука, 1976. - 736 с.

7. Кляшторин Л.Б., Любушин А.А. Циклические изменения климата и рыбопродуктивности : моногр. - М. : ВНИРО, 2005. - 235 с.

8. Лучин В.А., Матвеев В.И. Межгодовая изменчивость термического состояния холодного подповерхностного слоя Охотского моря // Изв. ТИНРО. - 2016. - Т. 187. - С. 205-216.

9. Макагонова М.А. Особенности зимней атмосферной циркуляции в Восточной Азии // География и природные ресурсы. - 2013. - № 3. - С. 18-26.

10. Обухов А.М. О статистически ортогональных разложениях эмпирических функций // Изв. АН СССР. Сер. геофиз. - 1960. - № 3. - С. 432-439.

11. Плотников В.В., Мезенцева Л.И., Дубина В.А. Циркуляция атмосферы над Дальним Востоком и ее отражение в ледовых условиях : моногр. - Владивосток : Дальнаука, 2015. - 160 с.

12. Пономарев В.И., Дмитриева Е.В., Шкорба С.П., Савельева Н.И. Взаимосвязанные климатические аномалии в Тихом океане и дальневосточных морях // Океанологические исследования дальневосточных морей и северо-западной части Тихого океана. Кн. 1. - Владивосток : Дальнаука, 2013. - С. 13-36.

13. Пономарев В.И., Каплуненко Д.Д., Дмитриева Е.В. и др. Климатические изменения в северо-западной части Азиатско-Тихоокеанского региона // Дальневосточные моря России. Кн. 1 : Океанологические исследования. - М. : Наука, 2007. - С. 17-48.

14. Ростов И.Д., Рудых Н.И., Ростов В.И., Воронцов А.А. Тенденции климатических и антропогенных изменений морской среды прибрежных районов России в Японском море за последние десятилетия // Изв. ТИНРО. - 2016. - Т. 186. - С. 163-181.

15. Терещенко В.В. Сезонные и межгодовые изменения температуры и солености воды основных течений на разрезе «Кольский меридиан» в Баренцевом море : моногр. - Мурманск : ПИНРО, 1997. - 70 с.

16. Устинова Е.И., Сорокин Ю.Д., Хен Г.В. Межгодовая изменчивость термических условий Охотского моря // Изв. ТИНРО. - 2002. - Т. 130. - С. 44-51.

17. Хен Г.В., Басюк Е.О., Сорокин Ю.Д. и др. Термические условия на поверхности Берингова и Охотского морей в начале 21-го века на фоне полувековой изменчивости // Изв. ТИНРО. - 2008. - Т. 153. - С. 254-263.

18. Шатилина Т.А., Анжина Г.И. Изменчивость интенсивности дальневосточного муссона в 1948-2010 гг. // Изв. ТИНРО. - 2011. - Т. 167. - С. 146-159.

19. Шатилина Т.А., Кравченко Р.Б. Результаты классификации временного ряда температуры воды в Южно-Курильском районе и связь с региональными атмосферными индексами // Изв. ТИНРО. - 2013. - Т. 172. - С. 208-223.

20. Шатилина Т.А., Цициашвили Г.Ш., Радченкова Т.В. Оценка тенденций изменчивости центров действия атмосферы над Азиатско-Тихоокеанским регионом в летние периоды 1950-1979 и 1980-2012 гг. // Метеорол. и гидрол. - 2016. - № 1. - С. 17-28.

21. Шунтов В.П. Биология дальневосточных морей России : моногр. - Владивосток : ТИНРО-центр, 2001. - Т. 1. - 580 с.

22. Шунтов В.П., Бочаров Л.Н., Волвенко И.В. и др. Экосистемное изучение биологических ресурсов дальневосточных морских вод России: некоторые результаты исследований в конце 20 - начале 21-го столетия // ТИНРО-85. Итоги десятилетней деятельности. 2000-2010 гг. - Владивосток : ТИНРО-центр, 2010. - С. 25-78.

23. Шунтов В.П., Дулепова Е.П., Темных О.С. и др. Глава 2. Состояние биологических ресурсов в связи с динамикой макроэкосистем в дальневосточной российской экономической зоне // Динамика морских экосистем и современные проблемы сохранения биологического потенциала морей России. - Владивосток : Дальнаука, 2007. - С. 75-176.

24. Шунтов В.П., Темных О.С. Иллюзии и реалии экосистемного подхода к изучению и управлению морскими и океаническими биологическими ресурсами // Изв. ТИНРО. - 2013. - Т. 173. - С. 3-29.

25. Ding С., He Х. K-means clustering via principal component analysis // Proc. 21st Intern. Conf. on machine learning. - Banff, Canada : ACM Press, 2004. - P. 225-232. DOI: 10.1145/1015330.1015408.

26. Gladyshev S., Talley L., Kantakov G. et al. Distribution, formation, and seasonal variability of Okhotsk Sea Mode Water // J. Geophys. Res. - 2003. - Vol. 108, № C6. - P. 17-1-17-21. DOI: 10.1029/2001JC000877.

27. Jackson J.E. A user’s guide to principal components. - N.Y. : John Wiley and Sons, ink, 1991. - 592 p.

28. Luchin V., Kruts A., Sokolov O. et al. Climatic Atlas of the North Pacific Seas 2009: Bering Sea, Sea of Okhotsk, and Sea of Japan / V. Akulichev, Yu. Volkov, V. Sapozhnikov, S. Levitus (eds) : NOAA Atlas NESDIS 67, U.S. Gov. Printing Office, Wash., D.C., 2009. - 329 p. (DVD Disc).

29. Mantua N.J., Hare S.R., Zhang Y. et al. A Pacific interdecadal climate oscillation with impacts on salmon production // Bull. Amer. Meteor. Soc. - 1997. - Vol. 78, Iss. 6. - P. 1069-1079. DOI: 10.1175/1520-0477(1997)078.

30. Ogi M., Tachibana Y., Yamazaki K. The connectivity of the winter North Atlantic Oscilation (NAO) and the summer Okhotsk High // J. Meteor. Soc. Japan. - 2004. - Vol. 82, № 3. - P. 905-913.

31. Ohshima K.I., Nakanowatari T., Riser S. et al. Freshening and dense shelf water reduction in the Okhotsk Sea linked with sea ice decline // Prog. Oceanog. - 2014. - Vol. 126. - P. 71-79. DOI: 10.1016/j.pocean.2014.04.020.

32. Reynolds R.W., Rayner N.A., Smith T.M. et al. An improved in situ and satellite SST analysis for climate // J. Climate. - 2002. - Vol. 15, Iss. 13. - P. 1609-1625. DOI: 10.1175/1520-0442(2002)015.

33. Ustinova E.I., Sorokin Yu.D. Recent state and variability of climate and oceanographic conditions in the Far-Eastern Seas // Ecology of the marginal seas and their basins : materials of the Intern. Scient. Conf. - Vladivostok : FEFU, 2013. - C. 343-352.