Композиционные пространственно-временные структуры аномалий приповерхностной температуры (а), атмосферного давления на уровне моря (б) и приземного зонального ветра (в) в экваториальном (100 ю.ш.-100 с.ш.) поясе Земли. Шкала абсцисс - долгота, ординат- время (месяцы): год (с 1-ого по 12 –й месяцы) до события Эль-Ниньо, год (с 13-ого по 24-й месяцы) собственно Эль-Ниньо и после Эль-Ниньо год (с 25-ого по 36-й месяцы).

На рисунке показана эволюция полей гидрометеорологических характеристик в процессе возникновения и развития Глобальной атмосферной осцилляции. При таком изображении пространственно-временной структуры ГАО в ней отчетливо прослеживаются основные черты сопутствующего этой осцилляции процесса Эль-Ниньо. Прослеживая на рисунке развитие характерных черт события Эль-Ниньо в полях атмосферных характеристик (повышение температуры и возникновение западного переноса), можно видеть, что этот природный процесс зарождается в атмосфере на значительном удалении в пространстве и во времени от региона его канонического проявления в бассейне Тихого океана. Таким образом, получено доказательство того, что первоначальный импульс Эль-Ниньо возникает в виде определенных особенностей динамической структуры ГАО, которые целесообразно использовать в качестве реальных предикторов этого важного климатического явления.

Выполненные в лаборатории исследования, посвященные физической природе Эль-Ниньо, позволили сделать вывод о том, что все известные и широко применяемые в климатической аналитике понятия о региональных климатических индексах, или так называемых колебаниях – Северо-Атлантическом, Южном , Северо-Тихоокеанском, Арктическом и т.д. однозначно определяются общим объединяющим их процессом – Глобальной атмосферной осцилляцией (ГАО). Более того, удалось обнаружить и показать, что ГАО служит своеобразным «спусковым механизмом» в системе генерации событий Эль-Ниньо.

Этот результат, имеющий концептуальное значение, несомненно, должен определять выбор новых подходов к дальнейшим исследованиям этого уникального природного явления.

Временной ход индекса ГАО (синяя кривая – левая шкала) и экваториального индекса южного колебания (ЕNSO) (красная кривая). Тонкие линии – результат годового сглаживания, жирные кривые - результат скользящего 7- летнего сглаживания.

Сопоставление кривых, отражающих временной ход барических индексов ГАО и ЭНЮК, показало принципиальное подобие их частотно-фазовой структуры , что дает основание считать межгодовую ГАО, упреждающую ЭНЮК, высшей модой по отношению к климатической осцилляции, носящей наименование Эль-Ниньо.

В 2005 г. в журнале Доклады РАН была опубликована статья Бышева В.И., Неймана В.Г. и Романова Ю.А. «О разнонаправленности изменений глобального климата на материках и океанах». В этой работе впервые на основе анализа прямых измерений были обнаружены существенные различия в крупномасштабной изменчивости температуры приповерхностного воздуха на материках и над океанами. Этот результат заставил по-новому взглянуть на возможные источники и пространственно-временную структуру короткопериодной изменчивости современного климата.

Траектория термобарического индекса фазовой изменчивости климатической системы в регионе Северной Атлантики в период 1900-2015 гг. в периоды трёх фазовых состояний современного климата: 1958-1974 (II), 1975-1999 (III) , 2000-2006 гг.

На рисунке видно, что термобарический показатель внутривековой изменчивости климатической ситуации в центральном секторе Северного полушария сгруппирован в виде трех основных кластеров.

Каждый такой кластер, в соответствии с результатами выполненного в лаборатории анализа, характеризует конкретное состояние гидрометеорологических параметров окружающей среды в определенную фазу климата.

Средние многолетние вертикальные распределения температуры воды (ºC) по глубине в районе Исландского минимума атмосферного давления (55-65º с.ш., 40-30º з.д.) в периоды трёх фазовых состояний современного климата: 1958-1974 (II), 1975-1999 (III) , 2000-2006 гг.

Рисунок показывает, что в рассматриваемый период термические характеристики в одном из наиболее энергоактивных районов Северной Атлантики также испытывали аналогичную в фазовом отношении изменчивость, которая оказалась в качественном соответствии с характером эволюции исследованных климатических параметров атмосферы.

На основе этого результата впервые в мире диагностически выявлена определенная сменяемость климатических сценариев в Северном полушарии на протяжении ХХ столетия и сделан предварительный прогноз изменения индекса континентальности климата на Евроазиатском континенте на начало текущего столетия.

Авторы работы фактически впервые показали, что в процессе, казалось бы, давно изученной в деталях динамики взаимодействия океана и атмосферы на внутривековых масштабах возникает ранее неизвестное квазипериодическое перераспределение тепловой энергии в пределах глобальной климатической системы в форме междекадной океанической и атмосферной осцилляций. Дальнейшие исследования авторов по этой теме доказали реальность данного природного явления и его существенные геофизические последствия, в том числе несомненную климатическую значимость.

Эволюция термической структуры верхнего деятельного слоя в ряде ключевых районов Мирового океана. Пунктирными линиями выделен период 80-х - 90– х годов 20-го столетия.

По данным расчетов в обозначенный на рисунке период в нескольких тестовых, или информативных, районах Мирового океана имела место заметная тепловая разгрузка верхнего деятельного слоя. В этот же период на материках в Северном полушарии отмечен наиболее активный рост средней температуры приземного воздуха. Независимые оценки эволюции потоков тепла в системе океан-атмосфера подтвердили наше предположение о наличии океанического фактора в процессе потепления современного климата.

В 2016 г. сотрудниками Лаборатории была опубликована обзорная статья под названием «Климатические ритмы теплосодержаниия Мирового океана», где впервые вводится в научный обиход понятие о междекадной осцилляции термических характеристик верхнего слоя океанических вод, в аббревиатуре обозначенной как МОСТОК.

На базе этой концептуальной гипотезы ее авторам с помощью конкретных данных удалось обнаружить и показать переход климатической системы северного полушария к очередному новому сценарию, в рамках которого происходит замедление, а местами и вообще прекращение роста средней приповерхностной температуры воздуха на континентах (aнгл. hiatus) при одновременном возрастании средней температуры и теплосодержания верхнего слоя океана (положительная фаза МОСТОК).

Средние вертикальные распределения температуры воды в верхнем 1000-метровом слое на основе многолетних данных наблюдений для трех структурных зон на северо-западе Тихого океана (СЗТО): субтропическая (1), субарктическая (2) и смешения (3). Средние профили представлены для периодов: 1960–1974 гг. (непрерывная кривая),1975–1999 гг. (штрих-пунктирная), и 2000–2014 (пунктирная).	Открытие МОСТОК свидетельствует о том, что в гидрофизическом режиме океана на междекадном масштабе действительно имеют место климатически значимые квазициклические возмущения, порождающие Глобальную атмосферную осцилляцию (ГАО) соответствующего пространственно-временного масштаба.
Эволюция термической структуры верхнего деятельного слоя Северной Пацифики (40oс.ш.-45o с.ш., 152o в.д.-157o в.д.): (а) изменение средней температуры в зимний сезон (январь-март) с 1948 по 2007гг.), (б) средние вертикальные распределения температуры в зимний период для трёх климатических фаз, (с) изменение теплосодержание верхнего 800-метрового слоя за период 1948-2007гг.	Эволюция термической структуры верхнего деятельного слоя Южного океана в регионе №1 (50oю.ш-55o ю.ш, 145oв.д.-150o в.д.) : (а) изменение средней температуры в зимний сезон (январь-март) с 1948 по 2007 гг.), (б) средние вертикальные распределения температуры в зимний период для трёх климатических фаз, (с) изменение теплосодержание верхнего 800-метрового слоя за период 1948-2007 гг.
Эволюция термической структуры верхнего деятельного слоя Южного океана в регионе №2 (60oю.ш-65o ю.ш, 72.5oв.д-77.5o в.д): (а) изменение средней температуры в зимний сезон (январь-март) с 1948 по 2007гг.), (б) средние вертикальные распределения температуры в зимний период для трёх климатических фаз, (с) изменение теплосодержание верхнего 800-метрового слоя за период 1948-2007гг.	Эволюция термической структуры верхнего деятельного слоя Южного океана в регионе №3 (67.5oю.ш-62.5o ю.ш, 45oз.д-40o з.д): (а) изменение средней температуры в зимний сезон (январь-март) с 1948 по 2007гг.), (б) средние вертикальные распределения температуры в зимний период для трёх климатических фаз, (с) изменение теплосодержание верхнего 800-метрового слоя за период 1948-2007гг.

Анализ данных наблюдений за характеристиками природной среды позволил выявить и дать концептуальное описание разномасштабных глобальных атмосферных осцилляций, признаки которых в неявной форме неоднократно обнаруживались в целом ряде предшествующих исследований. Принципиальным результатом является вывод о том, что на межгодовом, и на междекадном временных масштабах ГАО являются главным фактором, определяющим короткопериодную изменчивость современного климата.

Кардинальное значение междекадной ГАО заключается в том, что это возмущение в динамике взаимодействия системы океана, атмосферы и континентов приводит не только к смене региональных климатических сценариев, но, по всей вероятности, и к определенной фазовой изменчивости глобального климата в целом.

Аномалии температуры поверхности океана во время положительной (а) и отрицательной (б) фаз межгодовой ГАО.

Разность теплосодержания верхнего 200-метрового слоя Северной Атлантики между 2-й (1975-1999гг.) и 1-й (1958-1974гг.) фазами климата (а) и между 3-й (2000-2006гг.) и 2-й (1975-1999гг.) (б). Квадратами выделены районы более детального исследования процессов теплонакопления и тепловой разгрузки.

На последнем рисунке видно, что от 1-й фазы климата ко 2-й произошло существенное выхолаживание верхнего 200-метрового слоя Северной Атлантики, а от 2-й фазы климата к 3-й – прогрев океана.

У Лаборатории имеется существенный задел по анализу современной изменчивости ключевых характеристик гидрофизического режима Мирового океана. В частности, выполнены оценки, результаты которых свидетельствуют о корреляции квазицклических фаз теплонакопления и тепловой разгрузки океана с соответствующими температурными колебаниями на континентах.