Санкт-Петербург, Россия
Санкт-Петербург, Россия
Санкт-Петербург, Россия
Представлены статистические оценки влияния Арктического колебания (АК) на температурный режим восточной части Балтийского региона, характеризующийся высокой межгодовой и межсезонной изменчивостью. Важно отметить, что в области интенсивного потепления климата в зимний период на европейской территории России могут наблюдаться аномально низкие температуры. АК является одной из глобальных структур атмосферной циркуляции, имеющей тесные связи с изменчивостью погоды в Северной Европе. Аномалии АК возникают в верхних слоях атмосферы (стратосфере) и только потом передаются в нижние слои тропосферы. Проникающие из стратосферы в тропосферу аномалии циркуляции могут сохраняться в течение долгого времени (до 2 мес.). Таким образом, аномалии АК могут использоваться как предикторы в долгосрочном прогнозе погоды. В свою очередь, изменения стратосферного полярного вихря и внезапные стратосферные потепления могут быть связаны с геомагнитной активностью. Возможно, что геомагнитная активность влияет на меридиональный градиент температуры, а затем — на изменения структуры зонального ветра в стратосфере, которые оказывают воздействие на циркуляцию в тропосфере. Связь стратосфера–тропосфера проявляется в зимний период. Поэтому в работе представлен анализ аномальных похолоданий, которые отмечались в восточной части региона Балтийского моря зимой. Одновременно рассмотрены особенности циркуляции атмосферы, связанные с изменением фазы АК. Анализируемый временной интервал охватывает 1951–2014 гг.
Арктическое колебание, полярный вихрь, аномально холодные месяцы, Восточная Европа, типы атмосферной циркуляции
ВВЕДЕНИЕ
В восточной части Балтийского региона погода в холодный сезон является очень переменчивой не только из года в год, но и внутри одного сезона. Причиной этого является географическое положение региона, через который проходят воздушные массы различных типов. Недалеко от Балтийского региона находится Арктика, откуда приходят холодные арктические воздушные массы. С запада, с Атлантики, в исследуемый регион поступают влажные и теплые воздушные массы. С востока, со стороны Азиатского континента, из Сибири, приходят особо холодные континентальные воздушные массы.
Основными глобальными структурами атмосферной циркуляции, влияющими на погодные условия как во всей Северной Европе, так и в рассматриваемом регионе, являются Северо-Атлантическое колебание (САК) и Арктическое колебание (АК). Они регулируют интенсивность циклонической и антициклонической деятельности и, следовательно, адвекции различных воздушных масс. При оценке данной связи часто используются каталоги типов атмосферной циркуляции, поскольку конкретный тип атмосферной циркуляции может повлиять на формирование экстремальных условий погоды. Эти каталоги используются для оценки изменчивости погодных условий (или климата) на основании заранее установленных типов атмосферной циркуляции. Типы циркуляции чаще всего выделяются с учетом положения фронтов, структуры поля давления в данном регионе (положение ложбин и гребней на синоптических картах) [Hoy et al., 2013], а также на основании направления циклонических и антициклонических вторжений [Дзердзеевский, 1975].
Арктическое колебание описывается изменениями первой эмпирической ортогональной функции давления на уровне моря в Северном полушарии (20-90° N) зимой. Один центр давления находится в Арктике, а другой - в области между 37° и 45° N [John et al., 2008]. Выделяют две фазы АК - отрицательную и положительную, которые по-разному влияют на погодные условия в Северном полушарии.
На рис. 1 отображены схема полярного вихря и его влияние на погодные условия при разной интенсивности [John et al., 2008]. Индекс АК отрицателен, когда над Северным полюсом наблюдается относительно высокое давление, а над умеренными широтами (примерно над 45° N) - низкое. При отрицательной фазе АК вихрь вокруг Арктики ослабевает, что позволяет холодному воздуху проникать не только в центральные, но и южные районы Европы, Азии и Северной Америки [Hosansky, 2003]. При положительной фазе АК распределение давления противоположное [Jovanovic et al., 2008]. Во время этой фазы зона высокого давления в умеренных широтах вызывает сдвиг западно-восточного переноса и струйного течения на север [Cohen, 2011]. Эта ситуация способствует притоку теплого и влажного океанического воздуха в Европу и Северную Америку. При положительной фазе АК холодный арктический воздух не распространяется так далеко на юг, как при отрицательных значениях индекса АК: сильный западно-восточный перенос блокирует холодный воздух внутри арктических широт.
1. Варгин П.Н., Володин Е.М., Карпечко А.Ю., Погорельцев А.И. О стратосферно-тропосферных взаимодействиях // Вестник РАН. 2015. Т. 85, № 1. С. 39-46.
2. Дзердзеевский Б.Л. Общая циркуляция атмосферы и климат. М.: Наука, 1975. С. 288.
3. Жеребцов Г.А., Коваленко В.А. Молодых С.И., Рубцова О.А. Солнечная активность и динамические процессы в атмосфере и теплосодержании Мирового океана // Солнечно-земная физика. 2008. Вып. 12. Т. 2. С. 268-271.
4. Кулямин Д.В., Дымников В.П. Моделирование общей циркуляции тропосферы-стратосферы-мезосферы с включением D-слоя ионосферы // Гелиогеофизические исследования. 2014. Вып. 10. С. 5-44.
5. Мордвинов В.И., Иванова А.С., Девятова Е.В. Арктическая осцилляция и тропосферно-стратосферные взаимодействия // Солнечно-земная физика. 2007б. Вып. 10. С. 106-112.
6. Мордвинов В.И., Иванова А.С., Девятова Е.В. Геомагнитная активность и общая циркуляция атмосферы // Солнечно-земная физика. 2007а. Вып. 10. С. 16-24.
7. Baldwin M.P., Dunkerton T.J. Propagation of the Arctic Oscillation from the stratosphere to the troposphere // J. Geophys. Res. 1999. V. 104, N D24. P. 937-946.
8. Chen D. A monthly circulation climatology for Sweden and its application to a winter temperature case study // Intern. J. Climatology. 2000. N 20. P. 1067-1076.
9. Cohen J. Eurasian snow cover variability and links with stratosphere-troposphere coupling and their potential use in seasonal to decadal climate predictions // Climate Test Bed Joint Seminar Series. NCEP, Camp Springs, Maryland. 2011.
10. Hosansky D. The Arctic Oscillation: A key to this winter‘s cold - and a warmer planet // NCAR News Release. 2003. URL: www.ucar.edu (accessed April 08, 2012).
11. Hoy A., Jaagus J., Sepp M., Matschullat J. Spatial response of two European atmospheric circulation classifications (data 1901-2010) // Theoretical and Applied Climatology. 2013. N 112. P. 73-88. DOI: http://dx.doi.org/10.2112/JCOASTRES-D-10-00157.1.
12. Jenkinson A.F., Collison F.P. An initial climatology of gales over the North Sea // Synoptic Climatology Branch Memorandum N 62. Bracknell: Meteorological Office, 1977. P. 18.
13. John N., Scott S., Suim T., Wittoya K. North Atlantic Oscillation (NAO)/ Arctic Oscillation (AO) // Department of Meteorology SJSU. 2008. URL: http://www.met.sjsu.edu (accessed November 11, 2010).
14. Jovanovic G., Reljin I., Reljin B. The influence of Arctic and North Atlantic Oscillation on precipitation regime in Sеrbia // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. V. 4, N 1. 2008. 012025. DOI:https://doi.org/10.1088/1755-1307/4/1/012025.
15. Maheras P., Xoplaki E., Davies T., Martin-Vide J., Bariendos M., Alcoforado M.J. Warm and cold monthly anomalies across the Mediterranean Basin and their relationship with circulation; 1860-1990 // Intern. J. Climatology. 1999. N 19. P. 1697-1715.
16. Post P., Truija V., Tuulik J. Circulation weather types and their influence on temperature and precipitation in Estonia // Boreal Environment Research. 2002. N 7. P. 281-289.
17. Przybylak R., Majorowicz J., Wojcik G., Zielski A., Chorazyczewski W., Marciniak K., Nowosad W., Olinski P., Syta K. Temperature changes in Poland from the 16th to the 20th centuries // Intern. J. Climatology. 2005. N 25. P. 773-791.
18. Rimkus E., Kazys J., Butkute S., Gecaite I. Snow cover variability in Lithuania over the last 50 years and its relationship with large-scale atmospheric circulation // Boreal Environment Research. 2014. N 19. P. 337-351.
19. Solomon S., Rosenlof K., Portmann R., John D., Sean D., Sanford T., Plattner G.K. Contributions of stratospheric water vapor to decadal changes in the rate of global warming // Science. 2010. V. 327, N 5970. P. 1219-1223. DOI:https://doi.org/10.1126/science. 1182488.
20. Stricherz V. UW scientists say Arctic Oscillation might carry evidence of global warming // University of Washington. 2001. URL:http://www.washington.edu/news/2001/06/01/uw-scientists-say-arctic-oscillation-might-carry-evidence-of-global-warming/ (accessed September 10, 2015).
21. URL: http://eca.knmi.nl (accessed August 18, 2015).
22. URL: http://www.cpc.ncep.noaa.gov (accessed August 18, 2015).
