Разработчики архива метеоинформации: Антохина О.Ю.1, Мартынова Ю.В.2,3, Антохин П.Н.1
1 Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, научный сотрудник, Antokhina@iao.ru
2 Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, Томск, научный сотрудник, foxyj13@gmail.com
3 Сибирский региональный научно-исследовательский гидрометеорологический институт, Новосибирск, старший научный сотрудник
Актуальность
Особое значение в период наблюдаемых глобальных климатических изменений приобретает анализ воздействия крупномасштабных аномалий общей циркуляции атмосферы, таких как блокирующие антициклоны (атмосферные блокинги) на возникновение погодных экстремумов. В периоды атмосферного блокирования в атмосфере средних широт формируются аномальные режимы погоды. Примером этого является хорошо знакомое всем осеннее «бабье лето», а также эпизоды экстремальной жары летом или морозы зимой. Во время таких событий, обычный в средних широтах зональный перенос в атмосфере с запада на восток блокируется, при этом в регионы средних широт прорываются потоки холодного воздуха из арктических широт или теплого воздуха из южных. В 2010 году, например, на европейской территории России была жара летом, а Восточную Европу заливали дожди, и там было холоднее, чем обычно. То же самое происходило в Западной Сибири. Существенно, что согласно модельным оценкам при глобальном потеплении увеличивается риск подобных явлений (из Интервью Академика Мохова И.И. РИА Новости 18 июня 2017).
В архиве представлены материалы для анализа влияния волновых процессов в умеренных широтах на такие экстремальные явления как наводнения и засухи, пожары. Работы в данном направлении проводились в период 2017-2020 гг. в рамках нескольких проектов: базового ИОА СО РАН (М.В. Панченко; АААА-А17-117021310144-9), РФН и РФФИ.
Грант РФФИ 17-05-00119 «Исследование воздействия атмосферных блокингов на концентрацию парниковых газов в фоновых условиях Западной Сибири», 2017-2019, руководитель Антохина О.Ю.
Грант РНФ № 17-77-10035 «Исследование условий формирования и долговременной изменчивости экстремального притока в озеро Байкал в условиях современных климатических изменений», 2017-2018, руководитель Антохина О.Ю.
Грант РНФ 17-17-01095 «Исследование динамики состава воздуха и процессов ее определяющих в Сибирском регионе в условиях изменяющегося климата», 2017-2019, руководитель Белан Б.Д.
Грант РФФИ 17-05-00374 «Изменения концентрации озона в приземном слое воздуха в зависимости от метеорологических величин и явлений, состава воздуха», 2017-2019, руководитель Белан Б.Д.
Грант РФФИ 19-05-50024 (Микромир) «Микрочастицы в атмосфере: образование и трансформация в приземном слое воздуха и свободной тропосфере, радиационные эффекты и влияние на здоровье населения», 2019-2021, руководитель Белан Б.Д.
Иллюстрация: дымы от пожаров под влиянием формирования блокирования в Сибири в июле 2016 г.
Для анализа крупномасштабных особенностей циркуляции выполнен ряд синоптико-статистических работ, в которых оценивается влияние крупномасштабной циркуляции атмосферы на формирование экстремальных осадков и паводков, пожаров.
В архиве содержаться следующие данные, полученные на основании метеоданных реанализа Era-Interim (Dee et al 2011) и данных осадков GPCC (Schneider et al 2013), а также данных об эмиссиях метана из архива GFAS (Kaiser et al 2013).
1. Раздел GHGS blocking index.
Индекс GHGS – наиболее популярный индекс атмосферного блокирования, GHGS это так называемый южный градиент геопотенциала. Этот индекс использован Тибалди и Молтени (Tibaldi and Molteni, 1990), и в дальнейшем модифицирован Барриопедро (Barriopedro et al 2006). В архиве приведены широтно-временные диаграммы блокирования с 1979 по 2019 гг. для летнего периода, для территории Евразии (формат рисунков). Наиболее подробное описание, формулы расчетов и анализ можно найти в работах (Антохина 2019, Антохин и др 2019). Также в архиве имеются результаты расчетов (формат txt) для каждого года, всего северного полушария (NH_year).
В разделе приводятся данные об изменчивости осадков в бассейне Селенги на основе работы (Антохина 2019). Бассейн Селенги находится в одном из ключевых регионов Евразии, изменение волновых процессов отражаются на таких регионах наиболее сильно. Поэтому здесь существует большая изменчивость осадков от года к году: засухи чередуются с периодами экстремальных паводков. В разделе приведены данные для июля, месяца с максимальным развитием волновых процессов. Гистограммы посчитаны на основе данных GPCC (Schneider et al 2013) для летних месяцев с 1982 по 2019 гг. C 1982 по 2016 использована коллекция Full Data Daily Version 2018. С 2017 по 2019 - First Guess Daily.
В разделе приводятся синоптические карты линий тока поля скорости на 850 гПа и суточное количество осадков по данным GPCC (Schneider et al 2013) для летних месяцев с 1982 по 2019 гг. Использованы две коллекции архива GPCC: Full Data Daily Version 2018 (1982 – 2016) и First Guess Daily (2009-2019). Карты дают представление о циркуляции на нижних уровнях тропосферы (~1500 км), а также и локализации и количестве выпадающих осадков. Например, этот уровень наиболее удобен для диагностики муссонных потоков, которые получают развитие до высоты 2000 км в летний период.
В разделе приводятся синоптические карты линий тока поля скорости на 500 гПа и величина приземного давления за 12 UTC для ноября-февраля. Описание влияние крупномасштабных циркуляционных особенностей на формирование приземного барического поля в зимний период представлены в работе (Антохин и др 2019).
В разделе приводятся синоптические карты линий тока поля скорости на 500 гПа и величина эмиссий метана от пожаров на основе данных GFAS (Kaiser et al 2011). На основе этих карт можно анализировать как меняется интенсивность пожаров под влиянием разных типов циркуляции (гребни, ложбины, блокинги). Результаты, например, отражены в (Antokhina et al 2019).
6, 7, 8 разделы: 250, 500, 850 SF+PV-Θ.
В разделах приводятся синоптические карты линий тока поля скорости на 250, 500, 850 гПа и потенциальная температура на динамической тропопаузе (2PVU) - PV-Θ (Hoskins 1991). Анализ PV-Θ считается одним из лучших достижений современной метеорологии, позволяющим взглянуть на формирования блокирований и экстремумов погоды совершенно по-новому. Хотя концепция потенциальной завихренности (PV) была разработана в 1930-х годах и исследовалась в последующие годы, принципы PV стали широко применяться в атмосферных исследованиях после прорывных статей Хоскинса в середине 80-х. По мере того, как использование PV в качестве инструмента исследования расширялось, «мышление PV» могло потенциально использоваться оперативными прогнозистами как компактное средство понимания динамики атмосферы и как полезный инструмент в процессе прогнозирования. Например, карты потенциальной температуры на динамической тропопаузе [чаще всего определяемой как изоповерхность PV со значением между 1 и 2 PVU: 1 единица потенциальной завихренности (PVU) = 10−6 м2 с − 1 К кг − 1] могут быть чрезвычайно полезны, потому что поверхности PV пересекают ядро всех основных струйных потоков верхнего уровня, даже тех, которые сосредоточены на разных высотах. Поверхности равной завихренности являются квазиматериальными в некоторых приближениях. Примеры использования совместного анализа PV-Θ и геопотенциала можно найти в любой из работ списка для цитирований.
Dee D.P. et al. The ERA-Interim reanalysis: configuration and performance of the data assimilation system // Q. Journal of the Royal Meteorological Society. 2011. № 656 (137). C. 553–597.
Schneider, Udo, et al. “GPCC's New Land Surface Precipitation Climatology Based on Quality-Controlled in Situ Data and Its Role in Quantifying the Global Water Cycle.” Theoretical and Applied Climatology, vol. 115, no. 1-2, 2013, pp. 15–40., doi:10.1007/s00704-013-0860-x.
Tibaldi S., Molteni F. On the operational predictability of blocking // Tellus A. 1990. № 3 (42). C. 343–365.
Barriopedro D. et al. A Climatology of Northern Hemisphere Blocking // Journal of Climate. 2006. Vol. 19, № 6. P. 1042–1063.
Kaiser J.W. et al. Biomass burning emissions estimated with a global fire assimilation system based on observed fire radiative power // Biogeosciences Discussions. 2011. № 4 (8). C. 7339–7398.
Hoskins B. J. Towards a PV-θ view of the general circulation / Tellus B: Chemical and Physical Meteorology 1991. V.43. P. 27–35.