Центры действия атмосферы: современные особенности и возможные изменения по расчетам с использованием моделей CMIP6 и CMIP5

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты анализа изменений характеристик центров действия атмосферы (ЦДА) в Северном (СП) и Южном (ЮП) полушариях, полученные на основе результатов расчетов с использованием ансамблей климатических моделей CMIP5 и CMIP6. Оценена способность современных моделей воспроизводить особенности ЦДА для исторического сценария в сравнении с данными реанализа ERA5. Получены прогностические оценки изменений режимов ЦДА в XXI веке при сценариях RCP8.5 для моделей CMIP5 и SSP5-8.5 для моделей CMIP6. Интенсивность ЦДА оценивалась как разность давления на уровне моря в регионе ЦДА и среднего давления для полушария. В СП по данным реанализа и модельным расчетам интенсивность субтропических океанических антициклонических ЦДА больше летом, чем зимой. Противоположная ситуация отмечена для интенсивности субполярных океанических циклонических ЦДА в СП. Межгодовая изменчивость интенсивности ЦДА зимой в целом больше, чем летом. В ЮП сезоны с большей интенсивностью океанических антициклонических и циклонических ЦДА и ее межгодовая изменчивость различаются для разных океанов. По расчетам с моделями CMIP5 и CMIP6 получены значимые изменения интенсивности ЦДА в XXI веке. Более значимые тенденции усиления ЦДА в XXI веке проявляются в ЮП, особенно в зимние сезоны. Наиболее устойчивые тенденции ослабления отмечены над континентами для зимнего Северо-Американского максимума и летнего Азиатского минимума. Для зимнего Сибирского максимума тенденция ослабления более выражена по расчетам с моделями CMIP6, чем по расчетам с моделями CMIP5.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. И. Мохов

Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: mokhov@ifaran.ru
Россия, Пыжевский пер., 3, стр. 1, Москва, 119017; Ленинские горы, 1, стр. 2, Москва, 119991

А. М. Осипов

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: mokhov@ifaran.ru
Россия, Ленинские горы, 1, стр. 2, Москва, 119991

А. В. Чернокульский

Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН

Email: mokhov@ifaran.ru
Россия, Пыжевский пер., 3, стр. 1, Москва, 119017

Список литературы

  1. Безотеческая Е.А., Чхетиани О.Г., Мохов И.И. Изменчивость струйных течений в атмосфере Северного полушария в последние десятилетия (1980–2021 гг.) // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2023. Т. 59. № 3. С. 265–274.
  2. Блинова Е.М. Гидродинамическая теория волн давления, температурных волн и центров действия атмосферы // Доклады АН СССР. 1943. Т. 39. № 7. С. 284–287.
  3. Галин М.Б., Харитоненко В.М. Роль орографических и термических неоднородностей поверхности в формировании планетарных волн // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1989. Т. 25. № 5. С. 473–484.
  4. Гущина Д.Ю., Петросянц М.А. О связи температуры поверхности экваториальной части Тихого океана с циркуляцией скорости ветра в центрах действия атмосферы // Метеорология и гидрология. 1998. № 12. С. 5–22.
  5. Железнова И.В., Гущина Д.Ю. Аномалии циркуляции в центрах действия атмосферы в период Восточно-Тихоокеанского и Центрально-Тихоокеанского Эль-Ниньо // Метеорология и гидрология. 2016. № 11. С. 41–55.
  6. Интенсивные атмосферные вихри и их динамика / Под. ред. И.И. Мохова, М.В. Курганского, О.Г. Чхетиани. М.: ГЕОС, 2018. 482 с.
  7. Мохов И.И., Осипов А.М., Чернокульский А.В. Центры действия атмосферы в Северном полушарии: современные особенности и ожидаемые изменения в ХХI в по расчетам с ансамблями климатических моделей CMIP5 и CMIP6 // ДАН. Науки о Земле. 2022. Т. 507. № 2. С. 174–182.
  8. Мохов И.И., Петухов В.К. Центры действия в атмосфере и тенденции их изменения // Изв. АН. Физика атмосферы и океана. 2000. Т. 36. № 3. С. 321–329.
  9. Мохов И.И., Хон В.Ч. Межгодовая изменчивость и долгопериодные тенденции изменений центров действия атмосферы в Северном полушарии. Анализ данных наблюдений // Изв. РAH. Физикa aтмocфepы и oкeaнa. 2005. Т. 41. № 6. С. 723–732.
  10. Мохов И.И., Чернокульский А.В., Осипов А.М. Центры действия атмосферы Северного и Южного полушарий: особенности и изменчивость // Метеорология и гидрология. 2020. № 11. С. 5–23.
  11. Переведенцев Ю.П., Исмагилов П.В., Шанталинский К.М. Центры действия и их взаимосвязь с макроциркуляционными процессами Северного полушария // Метеорология и гидрология. 1994. № 3. С. 43–50.
  12. Хон В.Ч., Мохов И.И. Модельные оценки чувствительности центров действия атмосферы к глобальным климатическим изменениям // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2006. Т. 42. № 6. С. 749–756.
  13. Chernokulsky A.V., Mokhov I.I., Nikitina N.G. Winter cloudiness variability over Northern Eurasia related to the Siberian High during 1966-2010 // Environ. Res. Lett. 2013. V. 8(4). P. 045012. doi: 10.1088/1748-9326/8/4/045012
  14. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. T.F. Stocker, D. Qin, G.-K. Plattner et al. (eds.). Cambridge Univ. Press, Cambridge, New York. 2013. 1535 pp.
  15. Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge Univ. Press, Cambridge, New York, 2021. 2391 pp.
  16. Cohen J., Saito K., Entekhabi D. The role of the Siberian high in Northern Hemisphere climate variability // Geophys. Res. Lett. 2001. V. 28. P. 299–302.
  17. Haurwitz B.J. The motion of atmospheric disturbances on the spherical Earth // Marine Res. 1940. V. III (1–3).
  18. Hersbach H. et al. The ERA5 global reanalysis // Q. J. R. Meteorol. Soc. 2020. V. 146. P. 1999–2049.
  19. Mokhov I.I., Osipov A.M., Chernokulsky A.V. Atmospheric centers of action in the Northern Hemisphere: Possible changes in the ХХI st century from CMIP6 model simulations // Research Activities in Earth System Modelling, E. Astakhova (ed.), 2022. Rep. 52, S. 7, 9–10.
  20. Rossby C.G. et al. Relation between variations in the intensity of the zonal circulation of the atmosphere and the displacements of the semi-permanent centres of action // J. Marine Res. 1939. V. II (1). P. 38–55.
  21. Smagorinsky J. The dynamical influence of large-scale heat sources and sinks on the quasi-stationary mean motions of the atmosphere // Quart. J. Roy. Meteorol. Soc. 1953. V. 79. P. 342–366.
  22. Sun X.J., Wang P.X., Wang J.X.L. An assessment of the atmospheric centers of action in the northern hemisphere winter // Clim. Dyn. 2017: V. 48. P. 1031–1047.
  23. Trenberth K.E., Branstator G.W., Karoly D., Kumar A., Lau N.-C., Ropelewski C. Progress during TOGA in understanding and modeling global teleconnections associated with tropical sea surface temperatures // J. Geophys. Res. 1998. V. 103. P. 14291–14324.
  24. Wallace J.M. The climatological mean stationary waves: observational evidence / In: Large-scale Dynamical Processes in the Atmosphere. Eds. B. Hoskins and R. Pearce. London, Acad. Press. 1988. P. 27–53.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Расположение анализируемых ЦДА в декабре – январе – феврале (а) и июне – июле – августе (б). Красными контурами отмечены максимумы, синими контурами – минимумы. Цифры соответствуют нумерации в табл. 1

Скачать (164KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Диаграммы Тейлора, характеризующие степень соответствия поля атмосферного давления на уровне моря в СП (а,б,д,е) и ЮП (в,г,ж,з) по расчетам с полными ансамблями климатических моделей CMIP5 (а–г) и CMIP6 (д–з) («исторический» сценарий) и по данным реанализа ERA5 для зимнего (а, в, д, ж) и летнего (б, г, е, з) сезонов для базового периода 1981–2005 гг. Радиальная координата характеризует пространственное стандартное отклонение давления (гПа), угловая координата – коэффициент пространственной корреляции поля давления между результатами модельных расчетов и данными реанализа. Зеленая пунктирная линия характеризует стандартное отклонение (в гПа) результатов модельных расчетов относительно соответствующих оценок из данных реанализа. Номера моделей те же, что и в табл. 2

Скачать (104KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Количество ЦДА, для которых отмечено согласие значений Ic (в пределах их стандартного отклонения) по данным реанализа ERA5 и по расчетам моделей CMIP5 (a) и CMIP6 (б) для разных полушарий и разных сезонов. Общее количество ЦДА для каждого полушария/сезона указано в скобках ниже. ЦДА в зимние сезоны отмечены синим цветом, в летние – красным

Скачать (165KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Доля моделей, для которых получено согласие значений Ic (в пределах их стандартного отклонения) с соответствующими значениями по данным реанализа ERA5 для разных ЦДА для разных сезонов (в скобках отмечено общее количество моделей для каждого ансамбля)

Скачать (80KB)
Метаданные
6. Рис. 5.1. Изменения интенсивности Icʹ (нормированной на среднее значение для базового периода 1981–2005 гг.) ключевых зимних ЦДА в СП: (а) Азорский максимум, (б) Сибирский максимум, (в) Североамериканский максимум, (г) Алеутский минимум, (д) Исландский минимум. Показаны 25-летние скользящие средние для ансамблей моделей CMIP5 в сценарии RCP8.5 (синий цвет) и моделей CMIP6 в сценарии SSP5-8.5 (оранжевый цвет), обе объединены с соответствующим историческим сценарием. Толстые линии соответствуют среднему значению ансамбля; тонкие линии характеризуют диапазоны (с затенением) стандартных межмодельных отклонений. Сплошные линии представляют «лучшие» модели, пунктирные линии представляют «все» модели. Оценки Icʹ > 1 соответствуют усилению ЦДА (как для минимумов, так и для максимумов), а Icʹ < 1 – ослаблению ЦДА

Скачать (88KB)
Метаданные
7. Рис. 5.2. То же, что и на рис. 5.1, но для летнего сезона (июнь–июль–август) для (а) Азорского максимума, (б) Гавайского максимума и (в) Азиатского минимума

Скачать (55KB)
Метаданные
8. Рис. 6.1. То же, что и на рис. 5.1, но для ЮП для зимнего сезона (июнь–июль–август) для (а) Южно-Тихоокеанского максимума, (б) Южно-Атлантического максимума, (в) Индоокеанского максимума, (г) Южно-Американского максимума, (д) Южно-Африканского максимума, (е) Австралийского максимума, (ж) Южно-Тихоокеанского минимума, (з) Южно-Атлантического минимума, (и) Индоокеанского минимума

Скачать (109KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.