Обозначения 3
ВВЕДЕНИЕ 4
1 Климатические особенности Карелии 6
1.1 Географическое положение территории республики Карелия 6
1.2 Температурный режим Карелии 8
1.3 Характер распределения осадков Карелии 14
2 Многолетние колебания режима осадков Карелии в XX веке 16
2.1 Средний многолетний режим осадков в Карелии 16
2.2 Тенденции изменения режима осадков в Карелии в XX веке 27
3 Северо-Атлантическое колебание как потенциальный 31
предиктор долгосрочного прогноза осадков в Карелии
3.1 Определение Северо-Атлантического колебания и методы 31
расчета индексов САК атмосферы
3.2 Прогностический потенциал индексов САК при долгосрочном 35
прогнозе осадков в Карелии
3.3 Анализ САК в период дефицита и избытка осадков 39
Заключение 61
Список использованных источников 63
Приложение А - Список станций по осадкам Карелии 66
Приложение Б - Индексы САК 67
Приложение В -
К наиболее проблемным задачам гидрометеорологии относятся долгосрочные прогнозы погоды. Решение этой проблемы выдвигает на первое место очевидное отставание долгосрочных прогнозов от других видов прогнозов. Долгосрочный прогноз осадков вызывает наибольшую сложность среди долгосрочных прогнозов. Исследования по совершенствованию методов долгосрочного прогноза осадков и поиск новых потенциальных предикторов вместе с тем стимулирует очевидная потенциальная экономическая и социальная выгода от долгосрочных прогнозов осадков.
Целью данной магистерской диссертации является оценка прогностического потенциала Северо-Атлантического колебания для долгосрочного прогноза осадков Карелии.
Для этого были поставлены следующие задачи:
1. Анализ режима осадков в Карелии
2. Сопоставление результатов режима осадков в Карелии, полученных на основе данных станций (Global Historical Climatology Network (GHCN)) и данных реанализа NCEP/NCAR 1.0 (2.5 х 2.5 градуса).
3. Выбор индексов САК как потенциальных предикторов долгосрочного прогноза осадков Карелии.
4. Оценка прогностического потенциала САК для долгосрочного прогноза осадков в Карелии.
Актуальность данного исследования заключается в следующем:
- долгосрочный прогноз носит высокую степень неопределенности;
- важно искать надежные предикторы или доказать, что они не являются искомыми.
Практическая ценность данной работы состоит в повышении эффективности долгосрочного прогнозирования осадков, что приводит к экономии материальных расходов на содержание коммунальных служб Карелии и МЧС и смягчает неблагоприятные последствия колебания климата в данном регионе.
Все приведенные в магистерской диссертации расчёты были проведены и визуализированы с помощью программы Africa.
По архиву данных месячных сумм осадков проведен анализ режима увлажнения Карелии, который позволил выявить, что годовая сумма осадков возрастает с севера на юг. В отдельные годы количество осадков сильно отличается от средних значений. Максимальное количество осадков обычно выпадает в августе, минимальное в марте. До70% осадков выпадает в теплый период года, причем преобладают осадки ливневого характера.
Были сопоставлены данные Global Historical Climatology Network (GHCN) с данными реанализа NCEP/NCAR 1.0 (2.5 x 2.5 градуса). Установлено, что среднегодовое количество осадков разнится для территории республики от, приблизительно, 550 мм на севере до, приблизительно 900 мм на юге, что связано, во-первых, с более частыми выносами теплого воздуха с Атлантики и, во-вторых, приблизительно на этих широтах чаще всего проходят полярные фронты.
Проведено сезонное распределение осадков по территории Карелии. Было выявлено, что большим количествам осадков в течение всего года соответствует большая дисперсия. Также в течение всего года можно проследить постепенное увеличение количества осадков к югу территории.
Рассмотрены тренды месячных сумм осадков. Выявлено, что север республики имеет меньшее увлажнение в сравнении с центральными и южными районами республики. Количество осадков здесь продолжает сокращаться. Для остальной территории Карелии значимых изменений в тренде не наблюдается, однако заметно, что с конца 80-х все чаще стали наблюдаться экстремальные значения, увеличилась дисперсия осадков.
В качестве характеристики атмосферной циркуляции используется Северо-Атлантическое колебание. Кратко рассмотрены основные закономерности динамики центров действия атмосферы.
Выявлено, что индекс САК имеет статистически значимую корреляционную связь с количеством осадков в выбранном месяце, однако при кросс-корреляции со сдвигом в один месяц значимых коэффициентов не найдено. Это означает, что связь есть только напрямую и выбирать САК как предиктор не очень удобно. Кроме того, индекс САК был оценен с точки зрения квартилей и для самого сильного, четвертого, были выбраны соответствующие годы. Для них были оценены дисперсии полей осадков, давления, а также вероятности прогностических аномалий. Было выявлено, что САК может использоваться для построения прогностических полей давления, однако высокая дисперсия осадков не позволяет опираться на него как на надежный критерий, однако по нему можно оценивать вероятность прогноза аномалий того или иного знака.
Таким образом, индекс САК можно использовать только совместно, в качестве дополнения к ансамблевому и синоптическому методам прогнозирования.
