Сравнение климатических трендов по данным современных реанализов
|
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1 5
1.1 Реанализ 5
1.2 Климатические тренды в атмосфере 9
ГЛАВА 2 15
2.1 Используемые данные 15
2.2 Оценка значимости. T-тест Уэлча 16
ГЛАВА 3 20
3.1 Оценка среднезональной температуры за два одиннадцатилетних периода
20
3.2 Оценка зональной компоненты скорости ветра за два одиннадцатилетних
периода 22
3.3 Построение и анализ разницы по температуре 24
3.4 Построение и анализ разницы между двумя 11-летними интервалами по
зональному ветру 29
3.5 Построение и анализ разницы между двумя 11-летними интервалами по
геопотенциалу 35
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ 43
ГЛАВА 1 5
1.1 Реанализ 5
1.2 Климатические тренды в атмосфере 9
ГЛАВА 2 15
2.1 Используемые данные 15
2.2 Оценка значимости. T-тест Уэлча 16
ГЛАВА 3 20
3.1 Оценка среднезональной температуры за два одиннадцатилетних периода
20
3.2 Оценка зональной компоненты скорости ветра за два одиннадцатилетних
периода 22
3.3 Построение и анализ разницы по температуре 24
3.4 Построение и анализ разницы между двумя 11-летними интервалами по
зональному ветру 29
3.5 Построение и анализ разницы между двумя 11-летними интервалами по
геопотенциалу 35
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ 43
В последние годы отмечается повышенный интерес ученых к стратосферно-тропосферной связи. И уже нельзя пренебрегать влиянием стратосферы на тропосферные процессы, так как видимые изменения стратосферной циркуляции приводят к специфическим последствиям для погоды в нижних слоях атмосферы и изменения климата. Большинство исследований посвящено концентрации озона в стратосфере. Содержание озона и других радиационно-активных газовых примесей является одним из наиболее важных факторов, влияющих на температуру и, следовательно, на динамический режим этой области атмосферы. Однако индивидуальный анализ изменчивости температуры необходим, так как тренды температуры стратосферы позволяют выделить антропогенное воздействие и естественные процессы, влияющие на климат. Хорошо известно, что нижняя и средняя тропосфера нагреваются, а стратосфера охлаждается, что доказано всеми доступными наборами данных.
В работах (2017, 2018)[1] проанализированы многолетние изменения зонально осредненной температуры, ветра, геопотенциальной высоты и волновой активности SPW на временном интервале 1995-2016 гг. на основе реанализов с использованием данных Метеобюро Великобритании, Ретроспективного анализа современной эры для исследований и приложений (MERRA), данные 55-летнего реанализа Японии (JRA-55), и ERA-Interim. Исследование показало увеличение внутрисезонной изменчивости среднего зонального ветра и температуры на средних широтах в нижней стратосфере и статистическая значимость этих изменений составляет около 95%.[1] Исследование [2] показывает, что на верхних уровнях стратосферы наблюдается значительная изменчивость среднего зонального ветра и температуры. Современные продукты реанализа позволяют решать различные задачи и делать выводы о динамической ситуации на высотах мезосферы.
Цель настоящего исследования — провести сравнение климатических трендов для температуры, зональной компоненты ветра и геопотенциала по данным современных реанализов.
Для достижения цели исследования были поставлены и выполнены следующие задачи:
• Подготовить данные двух реанализов: ERAint и JRA55 для двух одиннадцатилетних периодов с 1997 по 2007 и с 2008 по 2018;
• Рассчитать и сравнить среднезональные значения температуры, зональной компоненты ветра и геопотенциала для зимних месяцев в Северном полушарии для двух одиннадцатилетних периодов с использованием данных двух реанализов;
• Проанализировать разницу в метеорологичесикх характеристиках между двумя одиннадцатилетними временными интервалами для каждого реанализа данных;
• Оценить разницу между двумя десятилетиями для среднезональных температуры, зонального ветра и геопотенциала;
• Рассчитать статистическую значимость изменения среднезональных температуры, зонального ветра и геопотенциала;
• Оценить статистическую значимость полученных результатов;
• Сравнить полученные результаты с результатами аналогичных исследований.
В работах (2017, 2018)[1] проанализированы многолетние изменения зонально осредненной температуры, ветра, геопотенциальной высоты и волновой активности SPW на временном интервале 1995-2016 гг. на основе реанализов с использованием данных Метеобюро Великобритании, Ретроспективного анализа современной эры для исследований и приложений (MERRA), данные 55-летнего реанализа Японии (JRA-55), и ERA-Interim. Исследование показало увеличение внутрисезонной изменчивости среднего зонального ветра и температуры на средних широтах в нижней стратосфере и статистическая значимость этих изменений составляет около 95%.[1] Исследование [2] показывает, что на верхних уровнях стратосферы наблюдается значительная изменчивость среднего зонального ветра и температуры. Современные продукты реанализа позволяют решать различные задачи и делать выводы о динамической ситуации на высотах мезосферы.
Цель настоящего исследования — провести сравнение климатических трендов для температуры, зональной компоненты ветра и геопотенциала по данным современных реанализов.
Для достижения цели исследования были поставлены и выполнены следующие задачи:
• Подготовить данные двух реанализов: ERAint и JRA55 для двух одиннадцатилетних периодов с 1997 по 2007 и с 2008 по 2018;
• Рассчитать и сравнить среднезональные значения температуры, зональной компоненты ветра и геопотенциала для зимних месяцев в Северном полушарии для двух одиннадцатилетних периодов с использованием данных двух реанализов;
• Проанализировать разницу в метеорологичесикх характеристиках между двумя одиннадцатилетними временными интервалами для каждого реанализа данных;
• Оценить разницу между двумя десятилетиями для среднезональных температуры, зонального ветра и геопотенциала;
• Рассчитать статистическую значимость изменения среднезональных температуры, зонального ветра и геопотенциала;
• Оценить статистическую значимость полученных результатов;
• Сравнить полученные результаты с результатами аналогичных исследований.
Для данного исследования были выбраны данные двух реанализов: JRA- 55, созданный Японским Метеорологическим Агентством (JMA), совместно с Центральным Научно-исследовательским Институтом Электроэнергетики (CRIEPI) и реанализ ERA-Interim от Европейского центра среднесрочных прогнозов. В первой главе было представлено описание данных реанализов.
Для исключения влияния солнечной активности были выбраны 22 зимних периода, которые были разделены на два временных интервала с 1997 по 2007 год и с 2008 по 2018 год.
Были рассчитаны разности между двумя десятилетиями по каждой исследуемой величине за каждый зимний месяц отдельно и за три холодных месяца вместе. Далее была рассчитана статистическая значимость этих изменений. Результаты были представлены в графическом виде и приведены в третьей главе. Для оценки статистической значимости был выбран t-тест Уэлча, описанный во второй главе.
Наибольшая изменчивость температуры происходит в средних и верхних слоях стратосферы, начиная примерно с 20 километров, на всей широтной полосе, как правило, эти изменения достаточно статистически значимы и уровень их значимости составляет примерно 80-95 процентов. Наименьшее значение статистической значимости изменения среднезональной температуры наблюдается в декабре-январе, а наибольшее в феврале.
По отдельности за каждый месяц изменения скорости зонального ветра сложно считать статистически значимыми, но при осреднении за три зимних месяца результат начинает обладать повышенной статистической значимостью(85-95 процентов), при этом изменчивость ветра с высотой сохраняется.
По отдельности изменчивость геопотенциала за каждый месяц не является статистически значимой, а при осреднении за три зимних месяца (декабрь, январь, февраль) тенденция уменьшения геопотенциала( примерно на 100 гп.м) в верхних слоях стратосферы сохраняется, а так же является статистически значимым результатом(около 95%).
При сравнении двух реанализов можно сказать, что японский реанализ JRA-55 считает результаты изменчивости более статистически значимыми, чем реанализ ERA-Interim. Несмотря на то, как правило по данным реанализа ERA- Interim изменчивость немного выше, чем по данным японского реанализа.
Что соответвует результатам, полученным в предыдущих исследованиях [1], [2], с разницей лишь в том, что в данном исследовании статистическая значимость изменения среднезональной температуры, зональной компоненты ветра и геопотенциала возросла.
Для исключения влияния солнечной активности были выбраны 22 зимних периода, которые были разделены на два временных интервала с 1997 по 2007 год и с 2008 по 2018 год.
Были рассчитаны разности между двумя десятилетиями по каждой исследуемой величине за каждый зимний месяц отдельно и за три холодных месяца вместе. Далее была рассчитана статистическая значимость этих изменений. Результаты были представлены в графическом виде и приведены в третьей главе. Для оценки статистической значимости был выбран t-тест Уэлча, описанный во второй главе.
Наибольшая изменчивость температуры происходит в средних и верхних слоях стратосферы, начиная примерно с 20 километров, на всей широтной полосе, как правило, эти изменения достаточно статистически значимы и уровень их значимости составляет примерно 80-95 процентов. Наименьшее значение статистической значимости изменения среднезональной температуры наблюдается в декабре-январе, а наибольшее в феврале.
По отдельности за каждый месяц изменения скорости зонального ветра сложно считать статистически значимыми, но при осреднении за три зимних месяца результат начинает обладать повышенной статистической значимостью(85-95 процентов), при этом изменчивость ветра с высотой сохраняется.
По отдельности изменчивость геопотенциала за каждый месяц не является статистически значимой, а при осреднении за три зимних месяца (декабрь, январь, февраль) тенденция уменьшения геопотенциала( примерно на 100 гп.м) в верхних слоях стратосферы сохраняется, а так же является статистически значимым результатом(около 95%).
При сравнении двух реанализов можно сказать, что японский реанализ JRA-55 считает результаты изменчивости более статистически значимыми, чем реанализ ERA-Interim. Несмотря на то, как правило по данным реанализа ERA- Interim изменчивость немного выше, чем по данным японского реанализа.
Что соответвует результатам, полученным в предыдущих исследованиях [1], [2], с разницей лишь в том, что в данном исследовании статистическая значимость изменения среднезональной температуры, зональной компоненты ветра и геопотенциала возросла.
Подобные работы
- Изменчивость составляющих радиационного баланса Земли в
Арктическом регионе
Бакалаврская работа, гидрология. Язык работы: Русский. Цена: 4760 р. Год сдачи: 2019 - Механизмы формирования Лофотенского вихря по спутниковым и натурным измерениям, а также данным моделирования
Дипломные работы, ВКР, гидрология. Язык работы: Русский. Цена: 4215 р. Год сдачи: 2020 - ОЦЕНКА ЭЛЕМЕНТОВ ВОДНОГО БАЛАНСА КРУПНЫХ РЕЧНЫХ БАССЕЙНОВ НА ОСНОВЕ ДАННЫХ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ
Магистерская диссертация, гидрология. Язык работы: Русский. Цена: 4970 р. Год сдачи: 2018 - Вихревая динамика Лофотенской котловины Норвежского моря
Дипломные работы, ВКР, география. Язык работы: Русский. Цена: 4325 р. Год сдачи: 2022 - Вихревая динамика и пространственно-временная изменчивость
фронтальных зон в Норвежском море
Дипломные работы, ВКР, гидрология. Язык работы: Русский. Цена: 4750 р. Год сдачи: 2024 - Оценка климатических изменений осадков в Замбии
Бакалаврская работа, география. Язык работы: Русский. Цена: 4375 р. Год сдачи: 2021