Тема: Долгопериодная изменчивость индексов колебаний атмосферы

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.

Купить

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.

Купить