Типизация блокирующих процессов в атмосфере Северного полушария

[Tuskarilla]

Сайт https://atmospheric-circulation.ru/

Статьи https://atmospheric-circulation.ru/stati/

Основы типизации https://atmospheric-circulation.ru/wp-content/uploads/2010/02/basis_2017.pdf

Интересно мнение форумчан

[Tuskarilla]

Про полярные арктические вторжения

На основе рабочей базы данных был выполнен статистический анализ общей продолжительности арктических вторжений. Как показали результаты вычисления линейных трендов (табл. 2) для периода 1899–1948 гг., в пяти из шести секторов наблюдается падение ПАВ, и только в Европейском секторе — слабый рост ПАВ. Для 70-летнего ряда (1948–2017 гг.) наблюдаются восходящие линейные тренды продолжительности арктических вторжений для четырех секторов: Тихоокеанского, Атлантического, Дальневосточного и Сибирского. Наиболее существенный рост ПАВ отмечается в Тихоокеанском и Атлантическом секторах. В Европейском секторе наблюдается падение ПАВ со скоростью, близкой к скорости роста ПАВ в Атлан-тическом секторе. Только для трех секторов отмечаются статистически значимые величины падения (Европейский сектор) и роста (Тихоокеанский и Атлантический секторы) ПАВ как за весь исследуемый период, так и за последние 70 лет. Следует отметить незначительно изменяющуюся скорость падения ПАВ на протяжении 118-летнего периода и отдельных его периодов в Американском секторе.

Оказалось, что в Тихоокеанском секторе можно ожидать уменьшение значений ПАВ в ближайшее десятилетие, тогда как в Европейском секторе наметился слабый рост ПАВ.

В изменении ПАВ за период с 1899 по 2017 г. выявлены трендовые и циклические составляющие. Наибольший по величине положительный тренд характерен для Тихоокеанского и Атлантического секторов, а отрицательный - для Европейского и Американского секторов.Трендовая составляющая изменения продолжительности арктических вторжений в Тихоокеанском и Европейском секторах выбирает более 40 % от общей изменчивости исходных значений ПАВ. В Американском секторе тренд ПАВ сохраняет отрицательный знак весь период наблюдений (1899–2017 гг.), коэффициент детерминации составляет около 30 %. Спектральный анализ продолжительности арктических вторжений, а также спектрально-временной анализ позволили установить наличие в спектрах трендовой составляющей, квазипятидесятилетней, квазитридцатилетней (для Европейского сектора), квазидвадцатилетней и более короткопериодных квазициклических колебаний: 14–16-, 8–11-, 3–4- и 2-летних.Наличие таких циклов выявлено не только в результате проведенного спектрального анализа и СВАН, но и более простыми методами сглаживания, а также описания исходных данных полиномом 3-й степени. В совокупности результаты анализа позволяют считать квазипятидесятилетнее колебание достоверно установленным. Исключение составляют изменения ПАВ в Европейском секторе, где в долгопериодной полосе частот доминирующими являются циклы в интервале 20–30 лет.В отклонениях от тренда отчетливо проявляется достаточно мощная квазипятидесятилетняя составляющая для пяти секторов, кроме Европейского, где доминируют квазитридцатилетние колебания. Большой вклад трендовой и квазипятидесятилетней составляющей в общую изменчивость ПАВ позволил подойти к разработке компонентно-гармонического метода получения прогностических оценок ПАВ на ближайшие 10 лет.Полученная с помощью метода наименьших квадратов 3-компонентная модель изменчивости ПАВ, включающая линейный тренд, квазипериодические (20–30-лет-ние и 50–60-летние) колебания, описывает более 50 % изменчивости продолжительности арктических вторжений в большинстве секторов. На основании этой модели получены прогнозные оценки повторяемости арктических вторжений в шести секторах Северного полушария до 2025 г.: произойдет уменьшение ПАВ в Сибирском, Дальневосточном и Тихоокеанском секторах, увеличение ПАВ в Европейском секторе, после 20-х гг. текущего столетия, текущий рост ПАВ в Американском, в меньшей степени в Атлантическом секторах сменится после 2020 года снижением.

https://atmospheric-circulation.ru/wp-content/uploads/2020/07/254-995-1-SM.pdf

[Tuskarilla]

Наиболее  часто  опасные  процессы  в  горах  Кавказа формируются при ЭЦМ 12а (рис.1а), 13л (рис. 1б), 9а (рис. 1в) и 12бл (рис. 1г) [11].Если при ЭЦМ 12а и 12бл южные циклоны свободно проходят к Кавказу и далее на север, то при ЭЦМ 13л путь им преграждает антициклон на ЕТР, а при ЭЦМ 9а - и над  акваторией  Чёрного  моря. В результате  фронты  обостряются  и  осадки увеличиваются. Из 54 рассмотренных случаев в 14 случаях (25,93 % от общего числа случаев) опасные  процессы в  горах  Кавказа  формируются  при  ЭЦМ  12а,  при  котором  выход средиземноморских  циклонов  на  западный  Кавказ  соседствует  с  арктическим вторжением на Каспийское море и Восточный Кавказ (рис. 1а). В результате соседства двух разнородных  воздушных  масс  происходит  обострение  атмосферных  фронтов  и увеличение количества осадков. С этим ЭЦМ связаны наводнения в Сочи в 2013 г.

В 11 случаях (20,37%) опасные процессы связаны с ЭЦМ 13л, при котором, как уже отмечалось, путь средиземноморским циклонам преграждает антициклон над ЕТР (рис. 1б). При нём часто ливни на Кавказе сопровождаются засухами на ЕТР. В 2017 г. 31 августа с этим ЭЦМ связан прорыв озера Башкара в ущелье р. Адылсу, в июне -июле 2016 г. произошло наводнение в районе Сочи из-за сильных ливней.



В 9 случаях (16,7 %) опасные процессы произошли при ЭЦМ 9а (рис. 1в). На схеме всё Чёрное море находится в антициклоне, однако факты свидетельствуют, что средиземноморские циклоны добираются до Кавказского побережья. При нём началось сильнейшее наводнение в конце мая 2017 г. в Ставропольском крае, произошёл прорыв приледникового озерав верховьях реки Булунгу в начале августа 2007 г.,в июне 2015 г. прошли  обильные  осадки  в  горах  Северного  Кавказа,  произошёл  сход  селей.

В 5 случаях (9,26 %) опасные процессы развивались при ЭЦМ 12бл (рис. 1г). Синоптическая ситуация над Чёрным морем при нём такая же, как при ЭЦМ 12а. При нём началось наводнение из-за сильных ливней в Ставропольском крае в конце мая 2017 г., 17 июня 2002 г. из-за сильных дождей произошло наводнение на Северном Кавказе, 22 июня 2009 г. из-за сильных ливней прошли паводки и сели в Дагестане, 3 сентября 2009 г. прошёл дождь с крупным градом в Карачаево-Черкесии.Суммарная годовая продолжительность ЭЦМ меняется с изменением характера циркуляции атмосферы.

Выделенные ЭЦМ в XXI веке существенно превышают свою среднюю многолетнюю продолжительность (рис. 2).



Как  видим,  продолжительность ЭЦМ  12а  в  XXI  веке  почти  втрое  превышает среднюю (62 дня вместо 21), ЭЦМ 9а - почти вдвое (23 дня вместо 12,5), ЭЦМ 13л -тоже почти  вдвое  (46  дней  вместо  26)  и  ЭЦМ  12бл -на  5  дней  (14  дней  вместо  9). Выравнивание этого соотношения придётся уже на следующую циркуляционную эпоху.

Ссылка

[Tuskarilla]

В исследовании были использованы ряды значений продолжительности разных типов элементарных  циркуляционных  механизмов  над  северным полушарием в период с 1899 по 2016 гг. по ти-пизации  Б.Л.  Дзердзеевского  [Кононова,  2009,www.atmospheric-circulation.ru]  и  данные  о  солнечной   активности   по   работе   [Ишков,   2013].

Продолжительность разных типов ЭЦМ известнав днях за каждый месяц года и суммарно за каждый год.Согласно  классификации  Б.Л.  Дзердзеевско-го,  выделено  4  группы  циркуляции  атмосферы над   северным   полушарием   (на   уровне   моря),13 типов, 41 подтип ЭЦМ.1-я группа - зональная (З): для нее характерно расположение  антициклона  на  Северном  полюсе, при этом блокирующие процессы на полушарии отсутствуют, а в высоких широтах располагается  околополярное  кольцо  циклонов  (ЭЦМ  1  и2-го типов). 2-я группа - нарушения зональности (НЗ):  при  антициклоне  на  полюсе  отмечается один блокирующий процесс в каком-либо секторе  (ЭЦМ  3−7-го  типов).  3-я  группа  –  меридиональная  северная  (МС):  при  антициклоне  в  полярной  области  отмечается  от  двух  до  четырех блокирующих  процессов  и  столько  же  выходов южных   циклонов.   Преобладает   межширотный обмен воздушных масс (ЭЦМ 8-12 типов). И, наконец,   4-я   группа   -   меридиональная   южная(МЮ):  над  полюсом  -  циклон,  блокирующие процессы отсутствуют, имеет место выход южных циклонов  в  трех-четырех  секторах  полушария(ЭЦМ 13-го типа).

Согласно  работе  [Дзердзеевский,  1957],  ЭЦМ объединены   в   сезонные   группы   циркуляции:зимняя, летняя, весенне-осенняя и, так называемая,  предвесенне-предзимняя  (начало  и  конец зимы). Для  каждого  отдельного  ЭЦМ  принято  буквенно-цифровое  обозначение  (например,  7  бз). Первая цифра - номер типа, далее буква для различия подтипа (определяет географическое положение блокирующего антициклона и др. особенности),  последняя  буква  (присутствует  не  у  всех ЭЦМ) определяет время года - лето (л) или зима (з),поскольку типы циркуляции формируются, главным образом, в эти сезоны. Временные  ряды  продолжительности ЭЦМ были подвергнуты первичной обработке: для каждого  была  рассчитана  средняя  многолетняя величина продолжительности (дней в году), стандартная ошибка среднего σ (см. табл. 1). Для про-ведения анализа по методу наложенных эпох были рассчитаны ряды отклонений от среднего значения  продолжительности  (и  по  укрупненным группам − З, НЗ, МС и МЮ, и по отдельным типам ЭЦМ внутри групп циркуляции).



Анализу  подвергались  временные  ряды  суммарной  за  год  длительности  отдельных  ЭЦМ,  а также укрупненных групп циркуляции.За 118-летний период были рассчитаны коэффициенты корреляции R между рядом продолжительности ЭЦМ (по каждой группе и для отдельных   ЭЦМ)   и   соответствующим   рядом   чисел Вольфа.  Значения  R  оказались  небольшими  по величине  (до  0.2),  и,  следовательно,  незначимыми  с  вероятностью  0.95.  Для  групп  (З,  НЗ,  МС,МЮ)  эти  результаты  также  приведены  в  табл.  1(четвертая строка).

Для ЦСА в период с 1899 по 2016 гг. (это десять полных  циклов  с  No  14  по  No  23)  был  применен метод наложенных эпох.

Анализ показал, что изменения суммарной (по всем типам в пределах группы) продолжительности  циркуляции  для  укрупненных  групп  (З,  НЗ,МС  и  МЮ)  не  выходили  за  указанные  пределы.Таким образом, значимая связь отсутствовала.

Однако  при  рассмотрении  отдельных  типов ЭЦМ такая связь согласно выбранному критерию в ряде случаев была обнаружена.

Впервые  обнаружены  сезонные  различия  эффекта воздействия ЦСА на отдельные типы циркуляции над северным полушарием: солнечная  активность  способствует  росту продолжительности типов меридиональной северной  группы  циркуляции  (2-3  блокирующих  процесса над полушарием) зимой и летом и уменьшению - в переходные сезоны;  для  группы  нарушения  зональности  (с  одним блокирующим процессом на полушарии) обнаружена  отрицательная  связь  с  СА  зимой  и  положительная - летом.

В целом результаты отчасти подтверждают ранее  полученный  вывод  об  усилении  меридиональных  форм  циркуляции  при  увеличении  СА. Однако в представленной работе получены новые количественные  оценки  связи  циркуляционных характеристик  с  ЦСА,  применены  иные  методы обработки исходных данных, обнаружены сезонные особенности.

https://atmospheric-circulation.ru/wp-content/uploads/2018/12/GMR0808-2018-rus.pdf

[Coltan]

Про полярные арктические вторжения

На основании этой модели получены прогнозные оценки повторяемости арктических вторжений в шести секторах Северного полушария до 2025 г.: произойдет уменьшение ПАВ в Сибирском, Дальневосточном и Тихоокеанском секторах, увеличение ПАВ в Европейском секторе, после 20-х гг. текущего столетия, текущий рост ПАВ в Американском, в меньшей степени в Атлантическом секторах сменится после 2020 года снижением.

Увеличение повторяемости вторжений в Европе? интересненько... В последние несколько лет начиная с 2014 было действительно много аномально холодных эпизодов в теплое полугодие на ЕТР и в Западной Сибири - июль 2014 на Урале, вторая половина лета 2015 там же, затяжные олода весной-летом 2017 на ЕТР, май 2018 в Западной Сибири и сверхмощное УПВ 1 июня на ЕТР, исключительно продолжительное УПВ на стыке июля и августа 2019 (считай на самой макушке лета. Причем многие из этих аномалий (в 2014,2015,2018,2019 годах) были впечатляющие по мощности - на уровне рекордно холодных месяцев/декад за 30-70 лет.
Обсуждали это как-то на Астрофоруме с Алексом - вроде бы, насколько помню, затрагивалась тематика того, что одним из следствий усиления меридиональной циркуляции за счет ослабления ледовитости арктики является увеличение частоты повторяемости ныряющих циклонов и связанных с ними вторжений.  То есть пусть сами АВМ и становятся чуть теплее за счет открытого ото льда океана, их господство в течение длительно времени на одной территории обеспечивает более мощные аномалии.

Когда-нибудь еще подробнее покопаюсь в материалах на эту тему (сейчас проблемы с компом не позволяют).