Введение 2
Глава1. Центры действия атмосферы 4
1.1 Азорский максимум и Исландский минимум 5
1.2 Гавайский максимум и Алеутский минимум 7
Глава 2. Атмосфера как колебательная система. Индексы крупномасштабной циркуляции 8
2.1 Эль-Ниньо Южное колебание 8
2.1. Северо-Тихоокеанское колебание 10
2.2. Арктическое колебание 12
2.3. Индекс течения Гольфстрим 14
2.4. Северо-Атлантическое колебание 15
2.5 Понятие об атмосферной циркуляции 18
Глава 3. Исходные данные 21
3.1 Исходные данные и метод исследования 21
Глава 4. Результаты расчётов 24
4.1 Динамика изменения положения центров действия атмосферы 24
4.1.1. Среднегодовые значения 24
4.1.2. Вейвлет-анализ основных характеристик ЦДА 32
4.1.3. Годовой ход 40
Заключение 46
Список использованных источников 49
Причину климатических изменений многие исследователи ищут в изменении параметров центров действия атмосферы. Исследование изменения климата Земли, в ее отдельных регионах стало на данный момент одним из самых главных приоритетов гидрометеорологической науки. На фоне многочисленных публикаций и волнений граждан по поводу «глобального потепления климата» вследствие «парникового эффекта» в последнее время формируется и направление, в котором придается огромное значение естественных причин изменения климата или, по крайней мере, влиянию антропогенных факторов через естественные. Так, например, изучаются закономерности и причины динамики квазистационарных барических центров действия атмосферы и индексов интенсивности циркуляции атмосферы, так как они являются ключевыми элементами крупномасштабного взаимодействия, оказывающими значительное влияние на погоду и климат в целом. Большая часть колебаний климата в разных регионах Земли определяется как раз выраженностью центров действия атмосферы и интенсивностью зональных и меридиональных переносов в атмосфере непосредственно с ними связанных.
В середине 1990-х гг. были выделены пять основных колебаний, представляющих собой довольно резкие смены одной фазы на другую: 1) североатлантическое (NAO), 2) арктическое (АО), 3) тихоокеанское (NPO), 4) Эль-Ниньо — Южное колебание (ENSO), 5) антарктическая полярная волна.
Эти колебания принято рассматривать как главные факторы, играющие основную роль, а соответственно и оказывающие влияние на погоду и климат.
Кроме того, ЦДА могут быть предикторами в долгосрочном прогнозировании. Как известно, в ДНИ есть два принципиально разных подхода: метод подбора годов-аналогов и метод ансамблевого моделирования. Часто результат таких прогнозов разнится и, чтобы выбрать наиболее вероятный сценарий для прогноза, прогнозисты опираются на фактические, архивные и прогностические характеристики ЦДА. Вышесказанным определяется акутуальность работы.
Целью работы является исследование многолетних характеристик индексов колебаний атмосферы и характеристик ЦДА.
Исходные данные для работы:
• Характеристики центров действия атмосферы (Дикинис А.В, Куликова Л.А.) (с 1991 по 2016 гг.)
Данные по широте, долготе и давления в центре были взяты из архива «Характеристик центров действия атмосферы». Данные об индексах были взяты из Центра прогноза климата национальной администрации по океану и атмосфере (National Oceanic and Atmospheric Administration's -NOAA).
Объектом исследования являются центры действия атмосферы, Предметом - исследования изменчивости их характеристик.
Основными задачами работы являются:
- пополнение данных актуальными данными из данных реанализа ERA5
- определение динамики изменения географического положения центров действия атмосферы.
-исследование динамики изменения давления в центрах действия атмосферы.
В ходе работы были получены навыки работы cdo, закреплены навыки работы с MS Excel и Fortran.
Изучение центров действия атмосферы может стать перспективным направлением для дальнейших исследований, ведь климатические изменения связаны с изменением циркуляции, положения ВФЗ и т.п. Алеутская Исландская депрессии, а также Г авайский и Азорский максимум определяют динамику переноса атмосферы. Исландский циклон и Азорский антициклон в Северо-Атлантическом секторе, а Гавайский антициклон и Алеутская депрессия - в Тихоокеанском.
По итогам работы можно сделать следующие выводы:
• Из сходного можно отметить, что оба центра активны в зимнее время, с декабря по февраль. Интенсивность западного переноса в северной Атлантике выше, чем в Тихом океане, это обусловлено большей разницей между центрами и более близким расположением самих ЦДА друг относительно друга. В сравнении с Исландским циклоном Алеутский располагается южнее, при этом Азорский антициклон располагается в среднем южнее Гавайского. Самое западное положение Алеусткой депрессии наблюдается в зимний период, а Исландской летом, самое западное положение обоих антициклонов в летнее время.
• Значимых тенденций в изменении широт, долгот и давления при анализе линейного тренда не отмечено ни в одном из центров, после 80-го года в том числе.
• Вейвлет-преобразование позволило выявить, что в СевероАтлантическом центре после 2010-х годов усилились высокочастотные гармоники давления с периодом около 2-4 лет.
• В колебаниях по широтам заметные изменения наблюдаются тоже только у Атлантического центра. Так, у Исландского циклона в 2010-х годах усилились гармоники с периодом 2-4 года, которые также преобладали в 80-х годах прошлого столетия с той лишь разницей, что в 80-е доминировала еще 11-летняя гармоника, но и сейчас она также усиливается, хотя и не достигла такой же проявленности. В изменениях долгот всех центров какой-либо динамики не выявлено. Хотя если сравнивать центры друг с другом, то для Атлантических центров более характерна бОльшая изменчивость по широте, а для Тихоокеанских по долготе. То есть можно заключить, что в Тихокеанском секторе в ближайшие годы ничего не поменяется, а в Атлантическом изменчивость по широтам станет еще больше. В принципе такая динамика может быть и с точки зрения физической георгафии. Атлантика вытянута в меридиональном направлении, а значит центрам есть, куда «отойти», Тихий же океан гораздо шире и обладает большим зональным направлением.
• Колебания в Исландском центре по широте означают еще один важный вывод - непостоянство высотной фронтальной зоны. Это значит, что колебания ее в широтном направлении станут более частыми, а потому район, например, Санкт-Петербурга будет оказываться то в Арктической, то в Полярной воздушной массе.
В качестве планов для дальнейших исследований можно отметить изучения влияние колебаний друг на друга: Южного колебания, Арктической осцилляции и т.п. Так как атмосфера в принципе является колебательной системой такой подход может быть интересным. Также в задачи для дальнейшей работы можно выделить обновление базы «Характеристик атмосферы», так как возможности моделирования растут, сейчас уже есть доступ к данным более высокого разрешения, которые достаточно адекватно воспроизводят приземное давление. Разрешение в 5 градусов может быть улучшено. Кроме того, следует отметить, что надо уделить бОльшее внимание связи океана и атмосферы.
1. Ulbrich, U. Changing Northern Hemisphere Storm Tracks in an Ensemble of IPCC Climate Change Simulations / Ulbrich U., Pinto J.G., Kupfer H., Leckebusch G.C., Spangehl T., Reyers M. // Journal of Climate, Vol. 21(8). - 2008. -P. 1669-1679. - DOI: 10.1175/2007JCLI 19921.
2. World Meteorological Organization. "Center of action". Eumetcal. Archived from the original on 2016-03-03. Retrieved February 27, 2016.
3. World Meteorological Organization. "Semi-permanent anticyclone". Eumetcal. Archived from the original on October 15, 2013. Retrieved February 27, 2016.
4. Электронный источник. Режим доступа :
http: //seakc.meteoinfo .ru/training/volatility
5. World Meteorological Organization. "Semi-permanent depression". Eumetcal. Archived from the original on 2016-03-03. Retrieved February 27, 2016.
6. 5. Barnston, A. G., and R. E. Livezey, 1987: Classification, seasonality and persistence of low-frequency atmospheric circulation patterns. Mon. Wea. Rev., 115, 1083-1126
7. 6. Latif, M., and Harnett, T.P., 1996. Decadal climate variability over the North Pacific and North America: dynamics and predictability. Journal of Climate, 9: 2407-2423.
8. Leathers, D.J., Yarnal, B., and Palecki, M.A., 1991. The Pacific/North American teleconnection pattern and United States Climate. Part I: Regional temperature and precipitation associations. Journal of Climate, 4: 517-528.
9. Rogers, J.C., 1984. The association between the North Atlantic
Oscillation and the Southern Oscillation in the northern hemisphere. Monthly Weather Review, 112: 1999-2051.
10. Thompson, David W. J.; John Michael Wallace (1998). "The Arctic oscillation signature in the wintertime geopotential height and temperature fields". Geophysical Research Letters. 25 (9): 1297-1300.
11. Maarten H. P. Ambaum, Brian J. Hoskins, and David B. Stephenson.
Arctic Oscillation or North Atlantic Oscillation? - 2001. Режим доступа: https://doi.org/10.1175/1520-
0442(2001)014<3495:AOONAO>2.0.CO;2
12. Hansen, James; Reto Ruedy; Makiko Sato; Ken Lo (2009). If It's That Warm, How Come It's So Damned Cold? Retrieved. // J. Geophys. Res., - 2013.
13. Lorenz, Edward N. (1951). "SEASONAL AND IRREGULAR VARIATIONS OF THE NORTHERN HEMISPHERE SEA-LEVEL PRESSURE PROFILE". Journal of Meteorology. 8 (1): P. 52-59
14. Электронный ресурс. Режим доступа : https: //rda.ucar.edu
15. Электронный ресурс. Режим доступа :
http://elib.rshu.ru/files books/pdf/img-503175032.pdf