Том 36, номер 04, статья № 7

Аннотация:

Получены количественные оценки региональных особенностей распределения повторяемости экстремальных аномалий температуры, осадков и ветра в зимние месяцы во внетропической зоне Северного полушария, связанные с режимами атмосферной циркуляции (далее режим) в Евро-Атлантическом регионе. Методом кластерного анализа k-средних по суточным полям высоты геопотенциала реанализа ERA5 за 1979–2021 гг. выделены четыре наиболее характерных зимних режима циркуляции атмосферы в Евро-Атлантическом регионе, соответствующие Североатлантическому колебанию (САК) в положительной (САК+) и отрицательной (САК-) фазах, скандинавскому блокингу и режиму с аномально высоким давлением над Северной Атлантикой и низким над Европой. Проанализированы тренды повторяемости и структуры режимов. Режимы САК+ и САК- оказались несимметричными по пространственной структуре с существенно разной повторяемостью (33 и 19% соответственно). Несимметричностью характеризуются и связанные с ними поля экстремальных погодных аномалий. Для всех режимов отмечается несимметричный отклик повторяемости положительных и отрицательных аномалий температуры. За исследуемый период не отмечено статистически значимых трендов сезонной повторяемости режимов, а также значимых трендов средних сезонных полей режимов в области экстремумов аномалий высоты геопотенциала. Это может свидетельствовать об устойчивости данных режимов в современных условиях изменения климата.
 

Ключевые слова:

атмосферная циркуляция, погодные режимы, кластеризация, погодные аномалии, Североатлантическое колебание, Евро-Атлантический регион

Список литературы:

1. Serreze M.C., Barry R.G. Processes and impacts of Arctic amplification: A research synthesis // Glob. Planet. Change. 2011. V. 77, N 1–2. P. 85–96.
2. Corti S., Molteni F., Palmer T.N. Signature of recent climate change in frequencies of natural atmospheric circulation regimes // Nature. 1999. V. 398, N 6730. P. 799–802.
3. Barnston A.G., Livezey R.E. Classification, seasonality and persistence of low-frequency atmospheric circulation patterns // Mon. Weather Rev. 1987. V. 115, N 6. P. 1083–1126.
4. Мохов И.И., Елисеев А.В., Хандорф Д., Петухов В.К., Детлофф К., Вайсхаймер Ф., Хворостьянов Д.В. Североатлантическое колебание: диагноз и моделирование десятилетней изменчивости и ее долгопериодной эволюции // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2000. Т. 36, № 5. С. 605–616.
5. Hurrell J.W., Van Loon H. Decadal variations in climate associated with the north Atlantic oscillation // Clim. Change. 1997. V. 36. P. 301–326.
6. Курбаткин Г.П., Смирнов В.Д. Межгодовые вариа­ции температуры тропосферы, связанные с декадными изменениями североатлантического колебания // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2010. Т. 46, № 4. С. 435–447.
7. Бардин М.Ю., Платова Т.В. Долгопериодные вариа­ции показателей экстремальности температурного режима на территории России и их связь с изменениями крупномасштабной атмосферной циркуляции и глобальным потеплением // Метеорол. и гидрол. 2019. № 12. С. 5–19.
8. Robertson A.W., Mechoso C.R., Kim Y.J. The influence of Atlantic sea surface temperature anomalies on the North Atlantic Oscillation // J. Clim. 2000. V. 13, N 1. P. 122–138.
9. Jaiser R., Dethloff K., Handorf D., Rinke A., Cohen J. Impact of sea ice cover changes on the Northern Hemisphere atmospheric winter circulation // Tellus A. 2012. V. 64, N 1. P. 11595.
10. Monahan A.H., Fyfe J.C., Flato G.M. A regime view of Northern Hemisphere atmospheric variability and change under global warming // Geophys. Res. Lett. 2000. V. 27, N 8. P. 1139–1142.
11. Fabiano F., Meccia V.L., Davini P., Ghinassi P., Corti S. A regime view of future atmospheric circulation changes in northern mid-latitudes // Weather Clim. Dyn. 2021. V. 2, N 1. P. 163–180.
12. Huth R., Beck C., Philipp A., Demuzere M., Ustrnul Z., Cahynová M., Kyselý J., Tveito O.E. Classifications of atmospheric circulation patterns: Recent advances and applications // Ann. N.Y. Acad. Sci. 2008. V. 1146, N 1. P. 105–152.
13. Baur F., Hess P., Nagel H. Kalender der grosswetterlagen Europas 1881–1939. Bad Homburg. 1944. 35 p.
14. Дзердзеевский Б.Л., Курганская В.М., Витвицкая З.М. Типизация циркуляционных механизмов в северном полушарии и характеристика синоптических сезонов // Тр. НИУ ГУГМС. Л.: Гидрометиздат, 1946. 80 с.
15. Вангенгейм Г.Я. Основы макроциркуляционного метода долгосрочных метеорологических прогнозов для Арктики // Тр. ААНИИ. 1952. Т. 34. 314 с.
16. James P.M. An objective classification method for Hess and Brezowsky Grosswetterlagen over Europe // Theor. Appl. Climatol. 2007. V. 88, N 1. P. 17–42.
17. James P.M. An assessment of European synoptic variability in Hadley Centre Global Environmental models based on an objective classification of weather regimes // Clim. Dyn. 2006. V. 27, N 2. P. 215–231.
18. Kyselý J., Huth R. Changes in atmospheric circulation over Europe detected by objective and subjective methods // Theor. Appl. Climatol. 2006. V. 85, N 1. P. 19–36.
19. Grotjahn R., Black R., Leung R., Wehner M.F., Barlow M., Bosilovich M., Gershunov A., Gutowski Jr.W.J., Gyakum J.R., Katz R.W., Lee Y.-Y., Lim Y.-K., Prabhat. North American extreme temperature events and related large scale meteorological patterns: A review of statistical methods, dynamics, modeling, and trends // Clim. Dyn. 2016. V. 46, N 3. P. 1151–1184.
20. Philipp A., Della-Marta P.M., Jacobeit J., Fereday D.R., Jones P.D., Moberg A., Wanner H. Long-term variability of daily North Atlantic–European pressure patterns since 1850 classified by simulated annealing clustering // J. Clim. 2007. V. 20, N 16. P. 4065–4095.
21. Santos J.A., Corte-Real J., Leite S.M. Weather regimes and their connection to the winter rainfall in Portugal // Int. J. Climatol. 2005. V. 25, N 1. P. 33–50.
22. van der Wiel K., Bloomfield H.C., Lee R.W., Stoop L.P., Blackport R., Screen J.A. Selten F.M. The influence of weather regimes on European renewable energy production and demand // Environ. Res. Lett. 2019. V. 14, N 9. P. 094010.
23. Crasemann B., Handorf D., Jaiser R., Dethloff K., Nakamura T., Ukita J., Yamazaki K. Can preferred atmospheric circulation patterns over the North-Atlantic–Eurasian region be associated with Arctic Sea ice loss? // Polar Sci. 2017. V. 14. P. 9–20.
24. Yao Y., Luo D. An asymmetric spatiotemporal connection between the Euro-Atlantic blocking within the NAO life cycle and European climates // Adv. Atmos. Sci. 2018. V. 35, N 7. P. 796–812.
25. Yiou P., Nogaj M. Extreme climatic events and weather regimes over the North Atlantic: When and where? // Geophys. Res. Lett. 2004. V. 31, N 7.
26. Yiou P., Goubanova K., Li Z.X., Nogaj M. Weather regime dependence of extreme value statistics for summer temperature and precipitation // Nonlinear Processes Geophys. 2008. V. 15, N 3. P. 365–378.
27. Cattiaux J., Vautard R., Cassou C., Yiou P., Masson-Delmotte V., Codron F. Winter 2010 in Europe: A cold extreme in a warming climate // Geophys. Res. Lett. 2010. V. 37, N 20.
28. Hersbach H., Bell B., Berrisford P., Hirahara S., Horányi A., Muñoz-Sabater J., Nicolas J., Peubey C., Radu R., Schepers D., Simmons A., Soci C., Abdalla S., Abellan X., Balsamo G., Bechtold P., Biavati G., Bidlot J., Bonavita M., De Chiara G., Dahlgren P., Dee D., Diamantakis M., Dragani R., Flemming J., Forbes R., Fuentes M., Geer A., Haimberger L., Healy S., Hogan R.J., Hólm E., Janisková M., Keeley S., Laloyaux P., Lopez Ph., Lupu C., Radnoti G., de Rosnay P., Rozum I., Vamborg F., Villaume S., Thépaut J.-N. The ERA5 global reanalysis // Q. J. R. Meteorol. Soc. 2020. V. 146, N 730. P. 1999–2049.
29. Michelangeli P.A., Vautard R., Legras B. Weather regimes: Recurrence and quasi stationarity // J. Atmos. Sci. 1995. V. 52, N 8. P. 1237–1256.
30. Cassou C. Intraseasonal interaction between the Madden–Julian oscillation and the North Atlantic Oscillation // Nature. 2008. V. 455, N 7212. P. 523–527.
31. Fabiano F., Christensen H.M., Strommen K., Athanasiadis P., Baker A., Schiemann R., Corti S. Euro-Atlantic weather regimes in the PRIMAVERA coupled climate simulations: Impact of resolution and mean state biases on model performance // Clim. Dyn. 2020. V. 54, N 11. P. 5031–5048.
32. Strommen K., Mavilia I., Corti S., Matsueda M., Davini P., von Hardenberg J., Vidale P.-L., Mizuta R. The sensitivity of Euro-Atlantic regimes to model horizontal resolution // Geophys. Res. Lett. 2019. V. 46, N 13. P. 7810–7818.
33. Fereday D.R., Knight J.R., Scaife A.A., Folland C.K., Philipp A. Cluster analysis of North Atlantic–European circulation types and links with tropical Pacific sea surface temperatures // J. Clim. 2008. V. 21, N 15. P. 3687–3703.
34. Dawson A., Palmer T.N., Corti S. Simulating regime structures in weather and climate prediction models // Geophys. Res. Lett. 2012. V. 39, N 21.
35. Straus D.M., Corti S., Molteni F. Circulation regimes: Chaotic variability versus SST-forced predictability // J. Clim. 2007. V. 20, N 10. P. 2251–2272.
36. Vautard R. Multiple weather regimes over the North Atlantic: Analysis of precursors and successors // Mon. Weather Rev. 1990. V. 118, N 10. P. 2056–2081.
37. Climate Prediction Center NCEP. URL: https://ftp.cpc.ncep.noaa.gov/wd52dg/data/indices/nao_index.tim (дата обращения: 1.09.2022).
38. Cassou C., Terray L., Hurrell J.W., Deser C. North Atlantic winter climate regimes: Spatial asymmetry, stationarity with time, and oceanic forcing // J. Clim. 2004. V. 17, N 5. P. 1055–1068.
39. Christidis N., Stott P.A. Changes in the geopotential height at 500 hPa under the influence of external climatic forcings // Geophys. Res. Lett. 2015. V. 42, N 24. P. 10798–10806.
40. Шукуров К.А., Семенов В.А. Характеристики зимних аномалий приземной температуры в Москве в 1970–2016 гг. при сокращении площади морских льдов в Баренцевом море // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2018. Т. 54, № 1. С. 13–27.