ЦИКЛОНИЧНОСТЬ УМЕРЕННЫХ ШИРОТ СЕВЕРНОГО ПОЛУШАРИЯ ЗЕМЛИ
|
ВВЕДЕНИЕ 4
1. ЦИКЛОНЫ В СИСТЕМЕ ОБЩЕЙ ЦИРКУЛЯЦИИ АТМОСФЕРЫ
1.1. Физико-метеорологические характеристики циклонов 6
1.2. Образование циклонов 8
1.3. Вертикальная структура циклонов 9
1.4. Внетропические и тропические циклоны 10
1.5. Распространение циклонов 11
1.6. Связь циклонической деятельности с характеристиками
крупномасштабной циркуляции атмосферы 14
1.6.1. Солнечная активность 14
1.6.2. Индекс циркуляции Е.Н.Блиновой 16
1.6.3 Североатлантическое колебание(САК) 17
1.6.4 Индекс Южного колебания 18
1.7. Роль циклонической деятельности в системе общей циркуляции атмосферы 19
2. МЕТОДЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ
2.1. Исходные данные 21
2.2. Методы анализа эмпирических данных 23
2.3. Основные статистические характеристики распределения
случайной величины 25
2.4. Спектральная плотность мощности флуктуаций 27
2.5. Вейвлет-анализ: Основы теории 28
3. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИНДЕКСОВ ЦИКЛОНИЧНОСТИ
3.1. Основные статистические характеристики индексов
циклоничности за 1998-2006 год 29
3.2. Сравнение средних и дисперсий суточных индексов циклоничности
в некоторых районах Северного полушария за 1998-2006 гг 37
3.3. Тренды месячных индексов циклоничности 41
3.4. Флуктуации индексов циклоничности 47
3.4.1. Частотно-временной анализ индексов циклоничности
некоторых районов Северного полушария 61
3.5. Регрессионная зависимость между некоторыми районами
Северного полушария за 1998-2006 гг 70
4. СВЯЗИ ИНДЕКСОВ ЦИКЛОНИЧНОСТИ С ХАРАКТЕРИСТИКАМИ КРУПНОМАСШТАБНОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ АТМОСФЕРЫ
4.1. Зависимость индексов циклоничности от солнечной
активности (чисел Вольфа) 74
4.2. Связь индексов циклоничности с индексами
циркуляции Блиновой 75
4.3. Связь индексов циклоничности с индексами
Северо-Атлантического колебания(САК) 80
4.4. Связь индексов циклоничности с индексами
Южного колебания(ЭНЮК) 80
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 86
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 89
1. ЦИКЛОНЫ В СИСТЕМЕ ОБЩЕЙ ЦИРКУЛЯЦИИ АТМОСФЕРЫ
1.1. Физико-метеорологические характеристики циклонов 6
1.2. Образование циклонов 8
1.3. Вертикальная структура циклонов 9
1.4. Внетропические и тропические циклоны 10
1.5. Распространение циклонов 11
1.6. Связь циклонической деятельности с характеристиками
крупномасштабной циркуляции атмосферы 14
1.6.1. Солнечная активность 14
1.6.2. Индекс циркуляции Е.Н.Блиновой 16
1.6.3 Североатлантическое колебание(САК) 17
1.6.4 Индекс Южного колебания 18
1.7. Роль циклонической деятельности в системе общей циркуляции атмосферы 19
2. МЕТОДЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ
2.1. Исходные данные 21
2.2. Методы анализа эмпирических данных 23
2.3. Основные статистические характеристики распределения
случайной величины 25
2.4. Спектральная плотность мощности флуктуаций 27
2.5. Вейвлет-анализ: Основы теории 28
3. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИНДЕКСОВ ЦИКЛОНИЧНОСТИ
3.1. Основные статистические характеристики индексов
циклоничности за 1998-2006 год 29
3.2. Сравнение средних и дисперсий суточных индексов циклоничности
в некоторых районах Северного полушария за 1998-2006 гг 37
3.3. Тренды месячных индексов циклоничности 41
3.4. Флуктуации индексов циклоничности 47
3.4.1. Частотно-временной анализ индексов циклоничности
некоторых районов Северного полушария 61
3.5. Регрессионная зависимость между некоторыми районами
Северного полушария за 1998-2006 гг 70
4. СВЯЗИ ИНДЕКСОВ ЦИКЛОНИЧНОСТИ С ХАРАКТЕРИСТИКАМИ КРУПНОМАСШТАБНОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ АТМОСФЕРЫ
4.1. Зависимость индексов циклоничности от солнечной
активности (чисел Вольфа) 74
4.2. Связь индексов циклоничности с индексами
циркуляции Блиновой 75
4.3. Связь индексов циклоничности с индексами
Северо-Атлантического колебания(САК) 80
4.4. Связь индексов циклоничности с индексами
Южного колебания(ЭНЮК) 80
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 86
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 89
Изучение общей циркуляции атмосферы является одной из актуальных и трудных задач метеорологии. Важной формой циркуляции являются циклоны и антициклоны. Эти системы оказывают большое влияние на погоду и климат Земли. Для сравнения и прогнозирования циклонов используются современные методы обработки информации. Знание закономерностей атмосферных процессов, в частности, всестороннее и глубокое изучение общей циркуляции атмосферы посредством изучения циклоничности и антициклоничности в её системе, является неотъемлемой частью проблемы прогнозов погоды и колебания климата. Макротурбулентность является одним из важнейших звеньев общей циркуляции атмосферы.
Данная работа посвящена изучению характеристик циклоничности внетропических широт северного полушария, в частности территории Евразии, Атлантического океана и Тихого океана (притропическая зона 30°-50° с.ш.). Решение поставленных в ней вопросов позволяет выявить закономерности и аномалии циклонической деятельности на исследуемой территории. Исходным материалом для данной работы служат ежедневные карты «Синоптических бюллетеней « северного полушария за 1998-2006 гг.
Актуальность данного исследования состоит в важности оценки изменения циклоничности на территории притропической зоны Северного полушария.
Целью данной работы является исследование изменчивости циклонической активности во времени и в пространстве в районах притропической зоны Северного полушария.
Для достижения поставленных целей в работе были сформулированы и решены следующие задачи:
1. Создание банка данных индексов циклоничности
2. Расчет статистических характеристик циклоничности
3. Исследование характеристик циклонических режимов и их временной изменчивости в некоторых районах Северного полушария.
4. Исследование связей циклоничности в различных районах Северного полушария.
5. Выявление связей характеристик циклонических процессов и характеристик крупномасштабной циркуляции атмосферы.
6. Исследование флуктуаций циклонических процессов.
В качестве методов исследований привлекались методы математической статистики :регрессионный анализ, построение трендов, сравнение статистических характеристик, критерии значимости, вейвлет-анализ и спектральный анализ.
Структура и объем работы:
Данная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. В первой главе рассмотрены сведения касающиеся циклонов и их роли в системе общей циркуляции атмосферы. Вторая глава заключается в рассмотрении исходного материала и способах его анализа и обработки. Третья глава посвящена анализу основных характеристик циклоничности в конкретных районах Северного полушария и изучению флуктуаций циклонических процессов. Четвертая глава раскрывает связи между изменчивостью циклоничности в некоторых районах Северного полушария и крупномасштабными процессами (солнечной активностью, зональной составляющей, северо-атлантическим колебанием и южным колебанием). В заключении описываются полученные результаты. Список литературы состоит из 14 наименований.
Данная работа посвящена изучению характеристик циклоничности внетропических широт северного полушария, в частности территории Евразии, Атлантического океана и Тихого океана (притропическая зона 30°-50° с.ш.). Решение поставленных в ней вопросов позволяет выявить закономерности и аномалии циклонической деятельности на исследуемой территории. Исходным материалом для данной работы служат ежедневные карты «Синоптических бюллетеней « северного полушария за 1998-2006 гг.
Актуальность данного исследования состоит в важности оценки изменения циклоничности на территории притропической зоны Северного полушария.
Целью данной работы является исследование изменчивости циклонической активности во времени и в пространстве в районах притропической зоны Северного полушария.
Для достижения поставленных целей в работе были сформулированы и решены следующие задачи:
1. Создание банка данных индексов циклоничности
2. Расчет статистических характеристик циклоничности
3. Исследование характеристик циклонических режимов и их временной изменчивости в некоторых районах Северного полушария.
4. Исследование связей циклоничности в различных районах Северного полушария.
5. Выявление связей характеристик циклонических процессов и характеристик крупномасштабной циркуляции атмосферы.
6. Исследование флуктуаций циклонических процессов.
В качестве методов исследований привлекались методы математической статистики :регрессионный анализ, построение трендов, сравнение статистических характеристик, критерии значимости, вейвлет-анализ и спектральный анализ.
Структура и объем работы:
Данная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. В первой главе рассмотрены сведения касающиеся циклонов и их роли в системе общей циркуляции атмосферы. Вторая глава заключается в рассмотрении исходного материала и способах его анализа и обработки. Третья глава посвящена анализу основных характеристик циклоничности в конкретных районах Северного полушария и изучению флуктуаций циклонических процессов. Четвертая глава раскрывает связи между изменчивостью циклоничности в некоторых районах Северного полушария и крупномасштабными процессами (солнечной активностью, зональной составляющей, северо-атлантическим колебанием и южным колебанием). В заключении описываются полученные результаты. Список литературы состоит из 14 наименований.
Изучение изменений циклонической активности очень важно для полноценного осознания крупномасштабной динамики атмосферы, для исследования долгопериодной изменчивости происходящих в ней процессов, а так же для изучения изменений климата.
Циклоны играют необыкновенно важную роль в формировании атмосферных процессов, отвечают за транспортировку тепла и влаги, кроме того, тесно связаны с опасными явлениями погоды. Этим объясняется актуальность данного исследования.
В ходе исследований были решены следующие задачи:
- Создан банк данных суточных индексов циклоничности за 1998-2006 гг.;
-Исследованы характеристики циклонических процессов и их временная изменчивость в притропической зоне северного полушария земного шара;
- Выявлены связи изменчивости характеристик циклонических режимов с характеристиками крупномасштабной циркуляции атмосферы;
- Изучены флуктуации циклоничности с применением спектрального анализа и вейвлет-анализа.
Основными выводами данной работы являются:
С 1998 года к 2006 году в каждом конкретно исследованном районе циклоничность изменяется не значительно. При этом интенсивнее циклонические процессы проявляются в Тихоокеанских районах, слабее в районах действия антициклонов(20,13)
В целом во всей притропической зоне проявляется уменьшение циклоничности от 1949 года к 2006 году.
Выявлены дальние связи между соседними Тихоокеанскими районами(16 и 17) с коэффициентом детерминации R2=0.28, Южно-Азиатскими районами (14 и 15),где R2=0.32. Кроме того, отмечаются связи между Северо-Американским районом и Южно-Азиатскими районами, с коэффициентом детерминации между 18 и 14районами R2=0.16,между 18 и 15 районами R2=0.28 и между Средиземноморским(13) районом и Тихоокеанскими(16 и 17) районами, где R2=0.15 и R2=0.18 соответственно. Положительная связь была обнаружена между арктическим(1) районом и Средиземноморским районом, с коэффициентом детерминации R2=0.10
Связи между изменчивостью циклоничности и характеристиками солнечной активности (числами Вольфа) за исследуемый период обнаружены не были.
Устойчивые связи были обнаружены между индексами зональной циркуляции Е.Н. Блиновой и циклоничностью в континетальных районах притропичекой зоны ( 13,14,15,18). Причем, основной вклад в изменчивость циклонических процессов, зональная циркуляция вносит в летний период.
Связей между изменчивостью циклоничности и Северо-Атлантическим колебанием в районах притропической зоны за исследуемый промежуток времени не было обнаружено.
Влияние явления Эль-Ниньо на циклоническую активность проявилось в Южно-азиатских(14,15) районах и Северо-Американских районах. Кроме того, в летнее время южное колебание оказывает влияние на циклоничность и в Средиземноморском районе, Тихоокеанских(16,17) и Северо-Американских(18,19) районах.
Были определены периоды колебаний индексов циклоничности. Таким образом, укорочение периодов флуктуаций, наблюдается в Средиземноморском и Южно-азиатском районе.
Во всех районах притропической зоны Северного полушария хорошо проявляются низкочастотные флуктуации, что говорит о хорошо выраженным годовым ходом циклоничности. Кроме того, в большинстве районов были обнаружены сезонные колебания. В Азорском ЦДА и Северо-Американском (16) районе наблюдались более короткопериодические флуктуации с периодом 31-54 суток и 18-30 суток. В Средиземноморском(13) и Южно-Азиатском(14) районах наблюдается укорочение флуктуаций по отношению к белому шуму.
Основные периоды флуктуаций циклоничности в притропической зоне Северного полушария за 1998-2006 год совпадают с периодами флуктуаций данной зоны за 1949-1969 год. Флуктуации циклоничности связанные с годовым ходом подтвердились и при исследовании индексов циклоничности путем вейвлет-анализа. Во всех районах притропической зоны Северного полушария за 1998-2006 гг. были обнаружены 11-ти месячные колебания и 4-х месячные колебания, которые можно идентифицировать как колебания годового хода и сезонные колебания соответственно. Кроме того, хорошо проявлялись квазидвухлетние и трехлетние циклы, которые более мощными оказались в начале и в конце исследуемого периода.
Циклоны играют необыкновенно важную роль в формировании атмосферных процессов, отвечают за транспортировку тепла и влаги, кроме того, тесно связаны с опасными явлениями погоды. Этим объясняется актуальность данного исследования.
В ходе исследований были решены следующие задачи:
- Создан банк данных суточных индексов циклоничности за 1998-2006 гг.;
-Исследованы характеристики циклонических процессов и их временная изменчивость в притропической зоне северного полушария земного шара;
- Выявлены связи изменчивости характеристик циклонических режимов с характеристиками крупномасштабной циркуляции атмосферы;
- Изучены флуктуации циклоничности с применением спектрального анализа и вейвлет-анализа.
Основными выводами данной работы являются:
С 1998 года к 2006 году в каждом конкретно исследованном районе циклоничность изменяется не значительно. При этом интенсивнее циклонические процессы проявляются в Тихоокеанских районах, слабее в районах действия антициклонов(20,13)
В целом во всей притропической зоне проявляется уменьшение циклоничности от 1949 года к 2006 году.
Выявлены дальние связи между соседними Тихоокеанскими районами(16 и 17) с коэффициентом детерминации R2=0.28, Южно-Азиатскими районами (14 и 15),где R2=0.32. Кроме того, отмечаются связи между Северо-Американским районом и Южно-Азиатскими районами, с коэффициентом детерминации между 18 и 14районами R2=0.16,между 18 и 15 районами R2=0.28 и между Средиземноморским(13) районом и Тихоокеанскими(16 и 17) районами, где R2=0.15 и R2=0.18 соответственно. Положительная связь была обнаружена между арктическим(1) районом и Средиземноморским районом, с коэффициентом детерминации R2=0.10
Связи между изменчивостью циклоничности и характеристиками солнечной активности (числами Вольфа) за исследуемый период обнаружены не были.
Устойчивые связи были обнаружены между индексами зональной циркуляции Е.Н. Блиновой и циклоничностью в континетальных районах притропичекой зоны ( 13,14,15,18). Причем, основной вклад в изменчивость циклонических процессов, зональная циркуляция вносит в летний период.
Связей между изменчивостью циклоничности и Северо-Атлантическим колебанием в районах притропической зоны за исследуемый промежуток времени не было обнаружено.
Влияние явления Эль-Ниньо на циклоническую активность проявилось в Южно-азиатских(14,15) районах и Северо-Американских районах. Кроме того, в летнее время южное колебание оказывает влияние на циклоничность и в Средиземноморском районе, Тихоокеанских(16,17) и Северо-Американских(18,19) районах.
Были определены периоды колебаний индексов циклоничности. Таким образом, укорочение периодов флуктуаций, наблюдается в Средиземноморском и Южно-азиатском районе.
Во всех районах притропической зоны Северного полушария хорошо проявляются низкочастотные флуктуации, что говорит о хорошо выраженным годовым ходом циклоничности. Кроме того, в большинстве районов были обнаружены сезонные колебания. В Азорском ЦДА и Северо-Американском (16) районе наблюдались более короткопериодические флуктуации с периодом 31-54 суток и 18-30 суток. В Средиземноморском(13) и Южно-Азиатском(14) районах наблюдается укорочение флуктуаций по отношению к белому шуму.
Основные периоды флуктуаций циклоничности в притропической зоне Северного полушария за 1998-2006 год совпадают с периодами флуктуаций данной зоны за 1949-1969 год. Флуктуации циклоничности связанные с годовым ходом подтвердились и при исследовании индексов циклоничности путем вейвлет-анализа. Во всех районах притропической зоны Северного полушария за 1998-2006 гг. были обнаружены 11-ти месячные колебания и 4-х месячные колебания, которые можно идентифицировать как колебания годового хода и сезонные колебания соответственно. Кроме того, хорошо проявлялись квазидвухлетние и трехлетние циклы, которые более мощными оказались в начале и в конце исследуемого периода.
Подобные работы
- МАКРОЗАВИХРЕННОСТЬ ВО ВНЕТРОПИЧЕСКИХ ШИРОТАХ СЕВЕРНОГО ПОЛУШАРИЯ В ПЕРИОД 1979 - 2016
Дипломные работы, ВКР, экология и природопользование. Язык работы: Русский. Цена: 6300 р. Год сдачи: 2018