Тип работы:
 Предмет:
 Язык работы:


Оценка долгопериодных трендов общей облачности в Арктике

Работа №171372

Тип работы

Бакалаврская работа

Предмет

экология и природопользование

Объем работы54
Год сдачи2023
Стоимость4760 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
1
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение 3
Глава 1. Особенности облачного покрова и солнечной радиации в Арктике 6
1.1 Дифференциация Арктики по климатическим зонам 6
1.2 Особенности распределения облачного покрова в Арктике 8
1.3 Радиационный режим Арктики 9
Глава 2. Материалы и методы 12
2.1 Характеристика используемых данных по общей облачности 12
2.2 Методы исследования пространственно-временной изменчивости общей облачности 14
Глава 3. Результаты и выводы 16
3.1 Тренды среднемесячной температуры воздуха в Арктике в 1985-2020 гг 16
3.2 Распределение повторяемости количества общей облачности в Арктике на станциях
Ню-Алесунд и Барроу 18
3.3 Долговременные тренды повторяемости пасмурного состояния неба в Арктике в 1985¬
2020 гг 22
3.4 Тренды потоков суммарной и нисходящей длинноволновой радиации на станции
Барроу в 1992-2017 гг. и Ню-Алесунд в 1992-2020 гг 37
Заключение 42
Список литературы 43
Приложения 47


Климатическая система Арктики является чувствительной к внешним воздействиям, связанными с изменениями климата (Solomon and Co-authors, 2007). Наблюдения последних десятилетий показывают, что повышение приземной температуры воздуха в Арктике происходит почти в два раза быстрее чем в целом на планете (в более низких широтах) (Serreze and Francis, 2006; Serreze et al., 2009; Screen and Simmonds, 2010). Такой непропорциональный процесс потепления между высокими и низкими широтами получил название «Арктического усиления» («Arctic amplification») или «полярного усиления» («polar amplification») и был отмечен в работах многих авторов (Graversen et al., 2008; Bekryaev et al., 2010; Screen and Simmonds, 2010; Serreze and Barry, 2011; Wang et al. 2012). Таким образом, понимание механизмов, влияющих на увеличение температуры воздуха в Арктике, является одним из важных и актуальных направлений современных климатических исследований.
Повышение приземной температуры воздуха в Арктике, наблюдаемое в последние десятилетия начиная с 1980-ых годов, является результатом взаимодействия различных процессов, которые включают обмен энергией и массой между океаном, морским льдом и атмосферой (ACIA 2005). Однако, по мнению (Screen and Simmonds, 2010), основные причины, лежащие в основе «Арктического усиления», все еще остаются неясными. (Serreze and Barry, 2011) отмечают, что «Арктическое усиление» является внутренним явлением в глобальной климатической системе, которое связано с множеством причин, действующих в широком спектре пространственных и временных масштабов. Различные исследователи выделяют следующие причины «Арктического усиления»: увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере; сокращение площади морского льда (Screen and Simmonds, 2010); изменение альбедо поверхности снега и льда из-за загрязнения аэрозолями; изменения в атмосферной и океанической циркуляции (Schweiger, 2004).
Однако большое количество предыдущих исследований показывают, что повышение температуры воздуха в Арктике в зимний период за последние десятилетия могло произойти в результате изменения содержания водяного пара в атмосфере, а также количества облачности и связанных с ними изменений в потоках коротковолновой и в особенности длинноволновой солнечной радиации (Przybylak, 1999; Shupe and Intrieri, 2004; Serreze et al., 2009; Serreze and Barry, 2011; Taylor et al., 2013; Sviashchennikov and Drugorub, 2022). Было показано, что при повышении приземной температуры воздуха происходит увеличение потоков нисходящей длинноволновой радиации, в первую очередь из-за повышения содержания водяного пара в атмосфере, облачности и оптической толщины облаков (Francis and Hunter, 2007; Miller et al., 2007; Miller and Russell, 2002; Taylor et al., 2013). Также в последние годы возрос интерес многих исследователей к роли переносов тепла и водяного пара в межгодовой изменчивости приземной температуры воздуха в Арктике (Graversen, 2006; Graversen et al., 2008; Hwang and Frierson, 2010; Алексеев и др., 2016).
Основной целью данной работы является анализ трендов общей облачности в Арктике за период с 1985 по 2020 год по данным наземных наблюдений на фоне наблюдаемого изменения климата Арктики. Для этого также в данной работе был дополнительно проведен анализ трендов среднемесячной температуры воздуха в Арктике за период с 1985 по 2020 год и потоков суммарной и нисходящей длинноволновой радиации на станциях Ню-Алесунд с 1992 по 2020 гг. и на станции Барроу с 1992 по 2017 гг.
Выбор периода с 1985 по 2020 гг. для оценки трендов количества общей облачности в Арктике был обусловлен тем, что в течение него наблюдаются значительные тренды повышения приповерхностной температуры воздуха в Арктике (Алексеев, 2015). В монографии (Моря российской Арктики в современных климатических условиях, 2021) для исследования климатических изменений в Арктике, связанных с «арктическим усилением», авторами был проанализирован период с 1986 года. По словам авторов, довольно сложно установить четкую временную границу, обозначающую переход к новым климатическим условиям в Арктике. Однако при анализе временных рядов, характеризующих состояние атмосферы, «перелом» можно отнести к середине 1980-х годов, для океана тенденции стали заметны начиная с 1990-х годов.
Для достижения цели поставлены следующие задачи:
1. Провести литературный обзор особенностей распределения облачного покрова в Арктике и радиационного режима, связанного с ним.
2. Собрать наземные данные о количестве общей облачности в Арктике, создать архивы данных, провести критический контроль и обработку данных по количеству общей облачности.
3. Получить тренды среднемесячной температуры воздуха в Арктике за период 1985¬2020 гг.
4. Получить распределение частоты повторяемости различных градаций количества общей облачности на станциях Ню-Алесунд и Барроу
5. Получить тренды количества общей облачности в Арктике за период 1985-2020 гг.
6. Получить тренды потоков суммарной и нисходящей длинноволновой радиации на станциях Ню-Алесунд с 1992 по 2020 гг. и станции Барроу с 1992 по 2017 гг.
Выпускная квалификационная работа состоит из введения, трех глав, в составе третьей главы четырех параграфов, заключения, списка литературы и иных информационных источников и приложений.
В данной работе были использованы некоторые методы статистической обработки, графические и табличные методы представления результатов, а также была проведена работа с картографическими изображениями.


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!
ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

По результатам анализа трендов количества общей облачности, полученным в данной работе, повторяемость пасмурного состояния неба в Арктике в период с 1985 по 2020 гг. увеличивалась в целом в течение всего года над морями Северного Ледовитого океана (за исключением моря Лаптевых), с максимальными трендами в октябре и ноябре. Над континентальными частями Арктики в большей степени преобладает процесс уменьшения общей облачности.
В период 1985-2020 гг. с октября по апрель над территорией Арктики обнаружены две области положительных трендов повторяемости пасмурного состояния неба: одна в Северной Атлантике, которая простирается примерно с 20° з.д. до 90° в.д., и включает в себя акватории Гренландского, Баренцева и Карского моря. Другая область охватывает область от 150° в.д. до 150° з.д. и включает в себя акваторию Восточно-Сибирского, Чукотского моря и моря Бофорта. Вероятно, данные области положительных трендов образовались в результате усиления поступления более теплых и влажных воздушных масс из прилегающих районов Атлантического и Тихого океанов, назваными атлантическими и тихоокеанскими «воротами» для атмосферных притоков явного и скрытого тепла в Арктику. Также в течение всего года (за исключением октября и ноября) наблюдается довольно устойчивая область отрицательных трендов повторяемости пасмурного состояния неба в районе моря Лаптевых, на его побережье, и от него к югу в сторону континента, которая может являться следствием усиления переноса холодного, с меньшим содержанием водяного пара воздуха из Евразии через 80-150° в.д., а также расширения влияния действия Азиатского антициклона на север в зимний период.
По результатам анализа трендов потоков суммарной и нисходящей длинноволновой радиации, на станциях Ню-Алесунд в 1992-2020 гг. и Барроу в 1992-2017 гг. в течение всего года наблюдаются положительные тренды потоков нисходящей длинноволновой радиации, а также в течение всего года (за исключением июля и августа для станции Ню-Алесунд) наблюдаются положительные тренды повторяемости пасмурного состояния неба. Было получено, что в общем случае увеличение повторяемости пасмурного неба (увеличение облачного покрова) способствует увеличению длинноволновых потоков радиации. В зимний период эта положительная связь проявляется сильнее, так как в период полярной ночи при отсутствии потоков коротковолновой радиации потоки нисходящей длинноволновой радиации являются единственным источником солнечной радиации в Арктике.



1. Алексеев Г.В. Арктическое измерение глобального потепления // Лед и снег, 2014. №1. С. 53-68.
2. Алексеев Г.В. Проявление и усиление глобального потепления в Арктике // Фундаментальная и прикладная климатология, 2015. Т. 1. С. 11-26.
3. Алексеев Г.В., Кузмина С.И., Уразгильдеева А.В., Бобылев Л.П. Влияние атмосферных
4. его изменчивости в полярной климатической системе атмосфера - морской лед - океан / В переносов тепла и влаги на усиление потепления в Арктике в зимний период // Фундаментальная и прикладная климатология, 2016. Т. 1. С. 43-63.
5. Алексеев Г.В., Подгорный И.А., Священников П.Н., Хрол В.П. Особенности формирования климата и кн.: Климатический режим Арктики на рубеже XX-XXI вв. / Под. Ред. Б.А. Крутских. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. С. 4-29.
6. Бекряев Р.В. Изменения потоков нисходящей длинноволновой радиации и
эффективного излучения подстилающей поверхности в высоких широтах //
Фундаментальная и прикладная климатология, 2015. Т. 1. С. 27-48.
7. Васильева Д.А., Священников П.Н. Межгодовая изменчивость облачности и длинноволновой атмосферной радиации в Центральном Арктическом Бассейне // Вестник СПбГУ. Серия географии и геологии, 2003. Вып. 4. № 31. С. 143-148.
8. Воскресенский А.И., Брязгин H.H. О мониторинге облачности Арктики // Мониторинг климата Арктики. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. с. 87-96.
9. Дроздов О.А., Васильев В.А., Кобышева Н.В., Раевский А.Н., Смекалова Л.К., Школьный Е.П. Климатология. Л.: Гидрометеоиздат, 1989, 568 с.
10. Зотова Е.В., Рюмина Т.Н., Иванов Б.В. Оценка повторяемости количества общей облачности в Белом и Баренцовом морях, материалы экспедиции "Трансарктика III этап" // Российская Арктика. - 2020. - №10. - с. 6-12.
11. Кондратьев К.Я., Биненко В.И. Влияние облачности на радиацию и климат Л.: Гидрометеоиздат, 1984, 240 с.
12. Малинин В.Н. Статистические методы анализа гидрометеорологической информации. СПб.: изд. РГГМУ, 2008, 408 с.
13. Марчук Г.И., Кондратьев К.Я., Козодеров В.В., Хворостьянов В.И. Облака и климат. Л.: Гидрометеоиздат, 1986, 512 с.
14. Моря российской Арктики в современных климатических условиях. СПб: ААНИИ,
2021. 360 с., ил.
15. Священников П.Н., Иванов Б.В., Бочаров П.В., Журавский Д.М., Тамачев В.Ф., Семенов А.В., Солдатова Т.А., Анциферова А.Р. Исследование радиационных климатических факторов и метеорологического режима архипелага Шпицберген // Вклад России в Международный полярный год 2007/2008. Метеорологические и геофизические исследования, 2011. С. 75-82.
16. Тверской П.Н. Курс метеорологии (физика атмосферы). Л.: Гидрометеоиздат, 1962, 700 с.
17. Черниговский Н.Т., Маршунова М.С. Климат Советской Арктики. Радиационный режим. Л.: Гидрометеоиздат, 1965, 199 с.
18. Чернокульский А.В. Климатология облачности в Арктических и субарктических широтах по спутниковым и наземным наблюдениям и данным реанализа // Солнечно¬земная физика. 2012, Вып. 21. С. 73-78.
19. Ansari K., Bae T.-S., Lee J. Long-term trends of total cloud cover measured by visual observation stations and their comparison with ERA5 reanalysis over South Korea // International Journal of Climatology, 2020. Vol. 41(S1). E1757-E1774.
20. Arctic Climate Impact Assessment (ACIA). Cambridge: Cambridge University Press, 2005. 1042 p.
21. Bekryaev R.V., Polyakov I.V., Alexeev V.A. Role of polar amplification in long-term surface air temperature variations and modern arctic warming // J. Climate, 2010. Vol. 23, pp. 3888-3906.
22. Bengtsson L., Hodges K.I., Koumoutsaris S., Zahn M., Keenlyside N. The changing atmospheric water cycle in Polar Regions in a warmer climate // Tellus A., 2011. Vol. 63(5). P. 907-920. DOI:10.1111/j.1600-0870.2011.00534.x.
23. Chernokulsky A., Mokhov I.I. Climatology of total cloudiness in the Arctic: an intercomparison of observations and reanalyses // Advances in Meteorology, 2012. 15 pages DOI:10.1155/2012/542093.
24. Curry J.A., Ebert E.E. Annual cycle of radiative fluxes over the Arctic Ocean: Sensitivity to cloud optical properties // Journal of Climate, 1992. Vol. 5. P. 1267-1280.
25. Curry J.A., Schramm J.L., Rossow W.B., Randall D. Overview of Arctic cloud and radiation characteristics // J. Clim., 1996. Vol. 9. P. 1731-1764.
26. Eastman R., Warren S.G. Long-term trends of Arctic cloud types in relation to sea ice // Journal of Climate, 2010. Vol. 23(15). P. 4216-4232. DOI:10.1175/2010JCLI3492.12010.
27. Francis J.A., Hunter E. Changes in fabric of the Arctic’s greenhouse blanket // Environ. Res. Lett., 2007. Vol. 2. 45011 (6pp). DOI:10.1088/1748-9326/2/4/045011.
28. Graversen R.G. Do changes in the midlatitude circulation have any impact on the Arctic surface air temperature trend? // Journal of Climate, 2006. Vol. 19. 200619: 5422-5438. DOI:10.1175/JCLI3906.1.
29. Graversen R.G., Mauritsen T., Tjernstrom M., Kallen E., Svensson G. Vertical structure of recent Arctic warming // Nature, 2008. Vol. 451 P. 53-56.
30. Hwang Y.-T., Frierson D. Increasing Atmospheric Poleward Energy Transport with Global Warming // Geophys. Res. Lett., 2010. Vol. 37. L17704. doi:10.1029/2011GL048546.
31. Intrieri J. M. et al. An annual cycle of Arctic surface cloud forcing at SHEBA // J. Geophys. Res., 2002. Vol. 107. DOI:10.1029/2000JC000439.
32. Makshtas A.P., Andreas E.L., Svyashchennikov P.N., Timachev V.F. Accounting for clouds in sea ice models // J. Atmosph. Res., 1999. Vol. 52. P. 77-113.
33. Miller J.R., Chen Y., Russell G.L., Francis J.A. Future regime shift in feedbacks during Arctic winter // Geophys. Res. Lett., 2007. Vol. 34. L23707. DOI:10.1029/2007GL031826.
34. Miller J.R., Russell G.L. Projected impact of climate change on the energy budget of the Arctic Ocean by a global climate model // Journal of Climate, 2002. Vol. 15. P. 3028- 3042.
35. Morrison H., de Boer G., Feingold G., Harrington J., Shupe M.D., Sulia K.. Resilience of persistent Arctic mixed-phase clouds // Nat. Geosci., 2011. Vol. 5. P. 11-17.
36. Przybylak R. Influence of cloudiness on extreme air temperatures and diurnal temperature range in the Arctic in 1951-1990 // Polish Polar Research, 1999. Vol. 20(2). P. 149-173.
37. Schweiger A.J. Changes in seasonal cloud cover over the Arctic seas from satellite and surface observations // Geophys. Res. Lett., 2004. Vol. 31, DOI:10.1029/2004/Gl020067.
38. Screen J.A., Simmonds, I. The central role of diminishing sea ice in recent Arctic temperature amplification // Nature, 2010. Vol. 464. P. 1334-1337.
39. Serreze M.C., Barrett A.P., Slater A.G., Steele M., Zhang J., Trenberth K.E. The large-scale energy budget of the Arctic // J. Geophys. Res., 2007. Vol. 112, D11122, DOI:10.1029/2006JD008230.
40. Serreze M., Barrett A., Stroeve J., Kindig D., Holland M.. The emergence of surface-based Arctic amplification // Cryosphere, 2009. Vol. 3, P. 11-19.
41. Serreze M.C., Barry R.G. Processes and impacts of Arctic amplification: a research
synthesis // Global and Planetary Change, 2011. Vol. 77 (1-2). P. 85-96,
DOI:10.1016/j.gloplacha.2011.03.004.
42. Serreze M.C., Francis J.A. The Arctic amplification debate // Clim. Change, 2006. Vol. 76. P. 241-264.
43. Shupe M.D., Intrieri J.M. Cloud radiative forcing of the Arctic surface: The influence of cloud properties, surface albedo, and solar zenith angle // Journal of Climate, 2004. Vol. 17. P. 616-628.
44. Solomon S. and Co-authors. 2007. Technical summary. Climate Change 2007: The Physical Science Basis, S. Solomon et al., Eds., Cambridge University Press, 19-91.
45. Stramler K., Del Genio A.D., Rossow W.B. Synoptically driven Arctic winter states // J. Clim., 2011. Vol. 24, P. 1747-1762.
46. Sviashchennikov P., Drugorub A. Long-term trends in total cloud cover in the Arctic based on surface observations in 1985-2020 // Bulletin of Geography. Physical Geography Series,
2022. Vol. 22. P. 33-43.
47. Taylor P. C., Cai M., Hu A., Meehl J., Washington W., Zhang G. J. A decomposition of feedback contributions to polar warming amplification // J. Climate, 2013. Vol. 26(18). P. 7023-7043. DOI:10.1175/JCLI-D-12-00696.1.
48. Wang X., Key J., Liu Y., Fowler C., Maslanik J., Tschudi M. Arctic Climate Variability and Trends from Satellite Observations // Advances in Meteorology, 2012. Vol. 23. 1-22, DOI: 10.1155/2012/505613.

Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.