Аннотация результатов, полученных в 2018 году
Построены зависимости коэффициентов обмена, используемых для расчета потоков в системе лед-атмосфера, от метеорологических параметров, стратификации атмосферы, числа Прандтля и структуры поверхности. Предложены новые параметризации для описания обмена атмосферы с покрытой льдом морской поверхностью при сильных и слабых ветрах и при экстремальных условиях стратификации. Разработанные параметризации могут быть использованы в задачах климатического моделирования и для развития мониторинга динамики атмосферного пограничного слоя. Экспериментально получены значения коэффициентов тепло и влагообмена, входящие в расчет потоков по аэродинамическим балк-формулам, над многолетним и молодым льдом. Получены результаты их сравнения с модельными значениями. Разработана и протестирована параметрическая модель формирования внутреннего пограничного слоя над полыньей. Полученные результаты использовались в мезомасштабной модели, позволяющей рассчитывать характеристики энергообмена над неоднородной покрытой льдом поверхностью. В результате анализа различных универсальных функций, используемых для расчета потоков при устойчивой стратификации, выбраны оптимальные функции для использования в моделях. Для выбора турбулентных замыканий при моделировании устойчивого атмосферного пограничного слоя получены результаты по сравнению LES моделей и одномерных турбулентных замыканий АПС. Сформулированы требования к характеристикам, которыми должно обладать турбулентное замыкание для устойчивой стратификации. С целью анализа изменчивости ветро-волнового режима в Арктике за последние десятилетия был проведен анализ литературных источников, исследованы условия применимости различных реанализов и мезомасштабных моделей. При выборе реанализа для дальнейших оценок ветрового режима была проведена серия численных экспериментов, демонстрирующих влияние разрешения на воспроизводимость статистических характеристик мезомасштабных эффектов на примере новоземельской боры. Эксперименты проводились с моделью WRF-ARW (версии Polar 3.4.1) для района Новой Земли для двух эпизодов, в течение которых наблюдалась новоземельская бора (8-11 апреля и 1-2 мая 2017 г.) Результаты численных экспериментов показали, что средние по всей области вокруг Новой Земли значения скорости ветра очень мало различаются в экспериментах с разным разрешением и в разных реанализах. Суммируя полученные результаты, можно сказать, что для пространственного анализа такого мезомасштабного явления, как бора, оценки экстремальных значений скорости и их изменчивости ни один реанализ не подходит, однако средний режим ветра в районе Новой Земли успешно воспроизводится при любом разрешении. По данным реанализа CFSR за период 1979-2010 гг. были рассчитаны статистические характеристики скорости ветра, оценен линейный тренд скорости ветра и температуры в различные сезоны года в различных районах Арктики. Также рассчитаны линейные тренды температуры и концентрации морского льда. Отмечено, что характеристики арктических циклонов и их региональные особенности по модельным расчетам в целом согласуются с полученными по данным реанализа в годовом ходе и в межгодовой изменчивости. Модели со “спектральным притягиванием” способны более адекватно, чем модели без “спектрального притягивания”, воспроизводить вариации циклонической активности. При этом характеристики циклонов чувствительны к выбору корректируемых (“притягиваемых”) в рамках процедуры “спектрального притягивания” переменных. Наиболее сильные межмодельные различия, отмеченные для повторяемости наиболее мелких арктических циклонов, могут быть связаны с тем, что в модели с достаточно высоким пространственным разрешением возможно детектирование полярных мезоциклонов с проявлением особенностей, зависящих от описания в модели ключевых региональных процессов, способствующих их генерации. Для воспроизведения мелких полярных мезоциклонов необходимы модели с более высоким пространственным разрешением и с адекватным описанием мезомасштабных процессов в Арктике. Отмечена связь между изменениями зонального ветра и характеристиками арктических циклонов. По расчетам для большинства анализировавшихся региональных моделей зональная скорость ветра в арктической атмосфере, как зимой, так и летом, в целом меньше, чем по данным реанализа. С этим могут быть связаны, в частности, соответствующие различия глубины арктических циклонов и частоты глубоких циклонов. При продолжении глобального потепления в XXI веке можно ожидать существенного увеличения продолжительности навигационного периода (ПНП) на Северном морском пути (СМП). В связи с достаточно большой неопределённостью чувствительности характеристик морских льдов в Северном Ледовитом океане к изменениям климата в современных климатических моделях необходимо использование методов анализа, учитывающих неопределённость результатов численных расчётов с такими моделями, а также неопределённость данных наблюдений. Цель данной работы - анализ изменений ПНП на СМП по расчётам с климатическими моделями ансамбля CMIP5 (Coupled Models Intercomparison Project, phase 5) с использованием байесовской статистики. Получено, что при сценариях антропогенных воздействий RCP (Representative Concentration Pathways) 4.5 и 8.5 ожидаемая ПНП на СМП составит 2-3 мес. в середине XXI века и 3-6 мес. в его конце. Составлен каталог холодных вторжений в Карском и Баренцевом морях с отобранными вторжениями, которым соответствуют либо профили метеорологических станций (не менее 5 станций), либо пролеты спутников A-Train. Подготовлен массив данных спутниковых и наземных наблюдений для разных стадий холодных вторжений для дальнейшего анализа характеристик облачности и осадков. Выполнен совместный анализ вторжений холодных воздушных масс в московский регион в июне месяце в период 1971-2016 гг. и 5-суточных обратных траекторий движения элементарных воздушных частиц, рассчитанных с помощью модели NOAA HYSPLIT_4. Методом кластерного анализа выявлены наиболее вероятные пути июньских самых холодных вторжений в Москву. Методом взвешенных траекторий CWT установлен регион, откуда прибывают воздушные массы, связанные холодными вторжениями в июне в Москве. Выявлена типичная структура крупномасштабной атмосферной циркуляции, способствующей переносу таких аномалий к Москве. Проведенный анализ разницы трендов потенциальной температуры между регионами-источниками и московским регионом выявил тенденцию к увеличению интенсивности холодных вторжений из региона Северного моря в последние десятилетия. По результатам систематизации данных срочных наблюдений на 536 российских метеостанциях за осадками, характером погоды между сроками и в срок и типом облачности подготовлен для дальнейшего анализа массив данных о ливнях и грозах для регионов Северной Евразии (за период 1966–2017 гг.). На основе различных данных (новостные передачи, свидетельства очевидцев, спутниковые данные, данные наблюдений, данные предыдущих обзоров и отдельных исследований и т.д.) составлена статистика смерчей (торнадо) на территории бывшего СССР (почти 2900 случаев) за период 979–2016 гг. Данный массив будет использован в последующие годы выполнения проекта для анализа влияния процессов в Арктике на формирование опасных явлений конвективной природы в умеренных широтах Северного полушария. Получен массив индексов конвективной неустойчивости (термодинамических, динамических, упрощенных и комбинированных) по данным реанализа (за 1979–2016 гг) и аэрологических наблюдений (более 150 станций, различный период) для Северной Евразии, который будет использоваться на последующих этапах реализации проекта как для определения пороговых значений, соответствующих различным неблагоприятным конвективным явлениям, так и для оценки межгодовой изменчивости условий формирования таких явлений и их связи с процессами в Арктике. Составлен каталог атмосферных блокирований над Европой и Россией. В полученном каталоге представлены следующие данные по каждому случаю блокирования: даты начала и окончания, долгота центра, продолжительность, максимальная широтная протяжённость. Составлен каталог волн тепла (холода) над Европой и Россией. В каталоге представлены следующие данные по каждому случаю волн тепла (холода): даты начала и окончания, координаты центра, продолжительность, максимальные широтная и долготная протяжённости, площадь. Представленные наборы данных по атмосферным блокированиям и волнам тепла и холода позволяют сопоставить события блокирования с вызванными ими продолжительными аномалиями температуры. Модуль природных пожаров климатической модели Института физики атмосферы им. А.М. Обухова Российской академии наук (ИФА РАН) расширен с учётом низовых и торфяных пожаров. С климатической моделью, включающей в себя этот модуль, проведены численные эксперименты в соответствии с условиями проекта сравнения климатических моделей CMIP5. В этих расчётах верховые и торфяные пожары вносят значительный вклад в эмиссии СО2 из-за природных пожаров (в среднем 30-35% для Евразии (30-80 градусов с.ш.; 20 градусов в.д. -170 градусов з.д.). При этом торфяные пожары способны увеличить в несколько раз интенсивность межгодовой изменчивости региональных эмиссий СО2 из-за природных пожаров, прежде всего в бореальных регионах, покрытых болотами. Это связано с экстремальными региональными засухами.

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
Данные экспериментальных судовых наблюдений характеристик энергообмена в Арктике, полученные в период с 2004 по 2018 гг., были использованы для определения применимости различных реанализов, мезомасштабных моделей и расчетных схем для определения турбулентного энергообмена в полярных областях. Сравнение экспериментальных данных с реанализами показало, что реанализы и мезомасштабные модели дают ошибки в определении потоков, особенно значимые при неустойчивой стратификации атмосферы. С использованием полученной в рейсах метеорологической информации рассчитаны потоки по алгоритму COARE-3 и по новым схемам параметризации турбулентного обмена между атмосферой и поверхностью, разработанным в рамках проекта. Новый алгоритм показал лучшую корреляцию с результатами наблюдений, особенно в условиях экстремальных стратификаций. В одноколоночную версию климатической модели INMCM были введены новые схемы расчета турбулентных потоков, основанные на универсальных функциях теории подобия Монина – Обухова, полученных по данным измерительного эксперимента SHEBA. Показано, что для ситуаций слабо-устойчивого арктического пограничного слоя (согласно постановкам экспериментов принятых в программе сравнения моделей пограничного слоя атмосферы GABLS1), новые параметризации слабо отличаются от классических, однако при увеличении устойчивости интегрально в экспериментах, они воспроизводят меньшее перемешивание в приземном слое, чем классические зависимости. В дальнейшем было произведено обобщение этих функций для использования в турбулентных замыканиях пограничного слоя атмосферы, а не только для описания турбулентного перемешивания в приземном слое. Полученные таким образом функции устойчивости были вставлены в замыкания различных порядков. Результаты сравнения с данными LES – моделирования, а также с другими часто используемыми в климатических моделях параметризациями вертикальной турбулентной диффузии в пограничном слое атмосферы, не позволяют однозначно говорить об улучшении воспроизведения устойчиво стратифицированных пограничных слоев при использовании новых функций устойчивости. Предложена простая модель, качественно описывающая особенности температурного режима над морским льдом в Арктике во время полярной ночи, которая используется для анализа наблюдений и результатов гораздо более сложных численных моделей атмосферы, полученных немецкими коллегами по проекту. Сравнение последних с наблюдениями выявило недостатки глобальной модели атмосферы ECHAM, которые выражаются в занижении повторяемости ясных дней и устойчивой стратификации. На примере новоземельской боры проведена оценка качества воспроизведения мезомасштабных процессов различными реанализами на основе сравнения со спутниковыми данными высокого разрешения. Показано, что даже реанализы со средним и высоким разрешением неверно отражают пространственную структуру ветра при боре, а экстремальные значения скорости воспроизводятся только в реанализе ASR v.2. По данным наземных и аэрологических наблюдений в российской Арктике была выявлена рассогласованность долгопериодных трендов скорости ветра у земли и в свободной тропосфере, что связано с различными причинами этих трендов (циркуляционные изменения для ветра в свободной тропосфере и изменения шероховатости поверхности – для приземного ветра). На основе результатов ансамблевых расчетов с использованием региональной климатической модели для Арктики исследовано влияние притока океанических вод в Баренцево море на концентрацию морских льдов и характеристики атмосферы в зимние месяцы. Результаты ансамблевых модельных расчетов свидетельствуют об определяющей роли вариаций притока океанических вод в Баренцево море в формировании изменчивости режима морских льдов, и приповерхностной температуры воздуха, а также на статическую устойчивость атмосферы в зимний период, являющуюся важным индикатором пространственно-временной изменчивости полярных мезоциклонов в Арктическом регионе. Известно, что оценки изменения характеристик навигационного периода (НП) на Северном морском пути (СМП) в XXI веке характеризуются неопределенностью. В рамках работ по проекту эта неопределенность уменьшена за счёт использования байесовых статистических методов, применяемых для анализа численных экспериментов с климатическими моделями ансамбля CMIP5 (Climate Models Intercomparison Project, phase 5) при сценариях RCP (Representative Concentration Pathways). Оценки среднего по ансамблю (СА) малочувствительны в отношении выбора байесовых правдоподобий. Напротив, межмодельные стандартные отклонения (МСО) зависят от предположений об этих правдоподобиях. При сценарии RCP 8.5 (RCP 4.5) в среднем по ансамблю НП начинается в начале июня (конце июня) в середине XXI века и в мае (начале июня) в конце XXI века. Соответствующие даты СА закрытия НП приходятся на сентябрь-октябрь (октябрь) в середине XXI века и ноябрь (конец октября) в его конце. Длительность СА НП близка к 3 месяцам в середине 21-го века для обоих сценариев RCP и увеличивается до 6 месяцев (с 3 до 4 месяцев) при сценарии RCP 8.5 (RCP 4.5). Для всех характеристик НП стандартные отклонения в ансамбле на порядок больше, чем соответствующие межгодовые стандартные отклонения. Это отражает то, что основная неопределенность возникает из особенностей моделей, а не из-за задания начальных условий. Кроме того, межгодовое стандартное отклонение уменьшается во второй половине XXI века, что упрощает прогноз характеристик НП в отношении межгодовой изменчивости. Определены облачно-радиационные характеристики атмосферы во время сильных холодных вторжений в Баренцевом море по данным наблюдений на основе композитного анализа за период 2000–2018 гг. Холодные вторжения выявлены на основе информации о потенциальной температуре по данным ERA-Interim. Облачно-радиационные характеристики определены по спутниковым данным CERES-SSF-1deg для выявленных холодных вторжений. Для атмосферы во время холодных вторжений положительные аномалии относительно среднего состояния отмечены для общей и нижней облачности (15% и 20% соответственно), оптической толщины облаков (2–3), общего влагозапаса облаков (до 100–120 г/м2). Отрицательные аномалии отмечены для радиационного баланса поверхности (15–20 Вт/м2) и радиационного эффекта облаков (20–25 Вт/м2). Выполнен анализ данных численных экспериментов с региональной негидростатической моделью COSMO-CLM на чувствительность климата Евразии на сокращение площади морских льдов в Баренцевом море зимой в условиях сильной и слабой зональной циркуляции. Антициклонический отклик атмосферной циркуляции на сокращение площади морских льдов в Баренцевом море зимой воспроизведен только в условиях слабого зонального потока. Эксперименты показали, что отклик на сокращение площади морских льдов может объясняться региональной динамикой атмосферы (без процессов взаимодействия со стратосферой и влияния циркумполярной динамики атмосферы) и критически зависит от интенсивности фонового зонального потока. С помощью упрощенной двумерной бароклинной модели атмосферы, а также ее двухслойного аналога, в котором эффект горизонтальной бароклинности сосредоточен в прилегающем к поверхности слое атмосферы толщиной 1–2 км, что более соответствует условиям в Арктике, рассчитан отклик крупномасштабной атмосферной циркуляции на аномальный нагрев с поверхности Баренцева и Карского морей, который наблюдается последние два десятилетия. Показано, что модельные результаты крайне чувствительны к параметризации экмановского пограничного слоя. Проведен анализ пространственно-временной динамики повторяемости сильных ливней и смерчей на территории Северной Евразии по данным наблюдений. Сильные ливни оценены на основе данных наземных наблюдений за количеством осадков, характером погоды в срок и между сроками наблюдений и морфологическим типом облаков на 536 российских метеорологических станциях за период 1966–2017 гг. Информация о смерчах основана на собранной участниками проекта базе сухопутных смерчей (торнадо) и водных смерчей в России. Статистика основана на данных из различных источников информации, которые прошли дополнительную экспертную верификацию. Выявлено, что смерчи встречаются на бОльшей части Северной Евразии. Смерчи имеют хорошо выраженный годовой (с максимумом в июне) и суточный (с максимумом с 17 до 18 часов по местному времени) ход. Для сильных ливней выявлена схожая динамика: максимум отмечен в июне-июле на ЕТР и в Сибири, и в июле-августе на юге Дальнего Востока. Для вклада сильных ливней в общую сумму осадков выявлены статистически значимые положительные тренды. Определены пороговые значения индексов конвективной неустойчивости для воздушных смерчей. Индексы рассчитаны по данным аэрологических наблюдений и данным реанализа ERA-Interim. Рассчитано более 50 различных индексов. Каждому явлению смерча из собранной базы данных были атрибутированы максимальные значения индекса конвективной неустойчивости в пределах 3 часов до и после события смерча, а также в радиусе 200 км вокруг события. Определены пороговые значения индексов, позволяющие отделить сильные смерчи (интенсивностью ≥F2) от слабых (<F2). В частности, на основе максимизации прогностической метрики (threat score) выявлена наибольшая информативность у индексов MLS и WMAXSHEAR. Наиболее информативными парами являются MLS/WMAXSHEAR и MLS/3D. Проведен анализ пространственно-временной динамики индексов конвективной неустойчивости на территории Северной Евразии по данным наблюдений и реанализа. В большинстве районов Северной Евразии в летний период выявлен рост термодинамических индексов. Однако при этом также отмечен слабый рост индекса CIN. Слабые незначимые изменения выявлены для индексов, характеризующих сдвиг ветра. Проведён анализ связи волн тепла и холода со степенью циклоничности / антициклоничности крупномасштабной циркуляции в умеренных и полярных широтах Северного полушария. Отмечено наличие связи повышенной циклоничности и увеличения повторяемости волн тепла и холода в умеренных широтах. Этот вывод поддержан анализом вертикального потока спиральности через верхнюю границу пограничного слоя, как индекса вихревой активности атмосферы. Для оценки влияния климатической изменчивости на межгодовую интенсивность характеристик фотосинтеза растительности и потоки углерода между атмосферой и наземными экосистемами с моделью Земной системы ИФА РАН (КМ ИФА РАН) проведены численные эксперименты при разных типах внешнего воздействия на систему. Эти расчеты проводились с учетом изменений параметров орбиты Земли, потока солнечного излучения, оптической толщины стратосферных (вулканических) аэрозолей , содержания в атмосфере парниковых газов (CO2, CH4, N2O) в атмосфере, площади распространения пастбищ и пашень и плотности населения. Если в доиндустриальный период основной вклад в вынужденную межгодовую изменчивость (ВМИ) был связан с вулканическим воздействием, то в XX веке он в большой части определяется антропогенным воздействием на Земную систему. Последнее привело к усилению ВМИ. Для разных временных интервалов и для разных видов внешнего воздействия коэффициент вариации ВМИ для интенсивности фотосинтеза меньше (обычно до нескольких процентов) в лесных районах и больше в тундре.

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
Численные эксперименты с моделью WRF-ARW позволили выявить основные направления изменений интенсивности подветренных бурь в Арктике в зависимости от изменений ТПО, концентрации морского льда, сокращения площади ледников и увеличения шероховатости поверхности в тундре, которые ожидаются к концу 21 века, на примере новоземельской боры. Получено, что изменение всех исследуемых параметров в связи с потеплением климата должно приводить к уменьшению интенсивности новоземельской боры и при этом к большему пространственному распространению боры на подветренной стороне. По данным вихреразрешающего моделирования для полярных районов в условиях слабой и сильно устойчивой стратификаций были показаны преимущества использования разработанных в рамках проекта новых параметризаций универсальных функций теории подобия Монина-Обухова в качестве приземных интегральных функций для грубых сеток по сравнению с классическими функциями устойчивости и значительные ошибки при их использовании в качестве локального масштаба турбулентности для замыканий первого и второго порядка атмосферного пограничного слоя. Сравнение аналитических решений сформулированной в ходе проекта модели теплового баланса поверхности с данными наблюдений на дрейфующих станций показало, что модель качественно воспроизводит наблюдающие особенности температурного режима, а именно зависимость разности температуры воздуха и поверхности и длинноволнового баланса от скорости ветра. Таким образом, модель может быть использована как диагностический инструмент для интерпретации наблюдений, результатов численных экспериментов и их чувствительности к различным факторам. Обоснована необходимость задания отдельных параметризаций коэффициентов обмена и параметра шероховатости для каждого из типов поверхностей, распространенных в Арктике. По данным специализированных экспериментов получено, что коэффициент сопротивления и коэффициенты обмена нелинейно зависят от сплоченности ледяного покрова, относительной площади снежниц на поверхности, от ширины и конфигурации разводий, от пространственного расположения и высоты торосов, а также от стратификации атмосферы. Ведение параметризации, учитывающей морфометрические особенности льда и условия стратификации сильно улучшает согласованность данных расчета с данными измерений. Выполнен обзор значимых достижений в исследованиях изменений климата в Арктике в последнее десятилетие, включая прогресс в исследованиях влияния быстрых изменений климата в Арктике на формирование погодно-климатических аномалий в средних широтах. Рассмотрены механизмы положительных обратных связей, усиливающих климатические изменения в высоких широтах Северного полушария. Отмечено выявление новых обратных связей, имеющее не меньшее значение, чем положительная обратная связь между температурой и альбедо поверхности. Приведены примеры распространенных до недавнего времени концепций, объясняющих изменения климата в Арктике и оказавшихся несостоятельными в свете современной динамики климата. Сформулированы важные актуальные проблемы, требующие решения, в частности отмечается важность проблемы параметризации турбулентных потоков тепла на границе океан-морской лед-атмосфера для корректного воспроизведения отклика атмосферы на сокращение площади морских льдов в Арктике. Определены характеристики холодных вторжений в Баренцевом море по данным численных экспериментов с моделью общей циркуляции атмосферы ECHAM6. Проанализированы 4 эксперимента (по 100 лет каждый), в качестве граничных условий в модель подавались различные значения температуры поверхности океана (ТПО) и концентрации морского льда (КМЛ) – низкая и высокая ТПО, низкая и высокая КМЛ. Для экспериментов получены количественные оценки характеристик холодных вторжений на юге Баренцева моря. Показано, что в экспериментах с малой КМЛ на юге Баренцева моря отмечаются более высокие значения индекса М (до 30%), характеризующего частоту и интенсивность холодных вторжений, по сравнению с экспериментами с высокой КМЛ. При этом, в экспериментах с высокой КМЛ получены более низкие средние значения индекса М, но более сильная межгодовая изменчивость. Статистические различия проявляются между парами с различной КМЛ в период с января по май. При этом статистически значимые различия в экспериментах с одинаковыми условиями КМЛ, но различным ТПО отмечены только для октября. Исследованы характеристики облачности во время холодных вторжений по данным модельных расчетов с использованием региональных моделей из эксперимента Arctic-CORDEX в сравнении с данными спутниковых наблюдений CERES. Для периода 1979–2014 отобраны даты, когда вторжения в Баренцевом море продолжались сутки и более (всего 30 дат, из них 4 даты с 2002 года, для которых также обработаны спутниковые данные CERES). Для данных дат проанализированы модельные данные о различных характеристиках облачности (балл общей, нижней, средней и верхней облачности, содержание воды и льда в облаке). Получены количественные оценки пространственно-временной динамики индекса конвективной неустойчивости 3D на территории Северной Евразии по данным 13 глобальных климатических моделей CMIP5 для летних месяцев для середины и конца 21 века (сценарии rcp4.5 и rcp8.5). Выявлен общий рост как средних значений индекса 3D, так и повторяемости критических значений (>15,5ºC) для большинства моделей, наибольший рост отмечен в Причерноморском регионе и на юге Дальнего Востока. Более умеренный рост ожидается в Средней полосе ЕТР и на юге Сибири. В целом, более сильный рост ожидается при более агрессивном сценарии антропогенного воздействия на климат. Оценена связь условий конвективной неустойчивости с циркуляционными режимами. Циркуляционные режимы выделены немецкими партнерами проекта по данным реанализа ERA-Interim для каждого дня для теплого сезона для периода 1979=2019 гг. на основе кластеризации поля приземного давления в регионе 15º з.д.–105º в.д. Каждому дню приписывался тот или иной тип циркуляции из выделенных пяти типов циркуляции: слабый NAO-, NAO+, DIPOL, сильный NAO-, SCAND. В качестве оценки конвективной неустойчивости использованы данные о смерчевых и шкваловых ветровалах в лесах ЕТР, сухопутных смерчах на территории ЕТР, сильных конвективных осадках на метеорологических станциях в центре ЕТР. Наиболее высокая повторяемость сильных конвективных осадков в центре ЕТР выявлена для слабого NAO- — более 30% дат с очень сильными ливнями (>50 мм/сутки) соответствуют этому режиму. Более низкая повторяемость сильных ливней отмечена для режимов DIPOL и SCAND. Для шквалов и ливней наибольшая повторяемость выявлена для режимов NAO+, DIPOL, сильный NAO-. В частности, 50% крупных смерчевых ветровалов в центре и на севере ЕТР соответствуют режиму сильного NAO-. При этом для слабого NAO- и SCAND повторяемость сильных смерчей особенно низкая. На основе результатов ансамблевых расчетов с использованием региональной климатической модели для Арктики исследовано влияние притока теплых атлантических вод в Баренцево море на характеристики циклонов в зимние месяцы. Результаты ансамблевых модельных расчетов свидетельствуют об определяющей роли вариаций притока теплых атлантических вод в Баренцево море в формировании изменчивости регионального климата, в частности, циклонической активности в зимний период. С использованием ансамбля региональных климатических моделей (Arctic-CORDEX) получены оценки возможных изменений экстремальных циклонов в Арктическом регионе в 21 веке при сценарии RCP8.5. Анализ проведен для зимних (декабрь-февраль) и летних (июнь-август) циклонов. Получено, что большинство региональных моделей показывают увеличение повторяемости зимних циклонов и уменьшение летних циклонов к концу 21 века. При этом циклоны становятся менее интенсивными зимой, и, наоборот, более интенсивными летом. Проведён совместный анализ влияния блокирующих антициклонов и особенностей крупномасштабной циркуляции Северного полушария на формирование волн тепла и холода, а также исследована связь условий конвективной неустойчивости с циркуляционными особенностями атмосферы, в том числе с процессами блокирования. Полученные количественные результаты свидетельствуют о значительном влиянии блокирующих антициклонов и их продолжительности на возникновение и интенсивность волн тепла и холода. Рассмотрена двухзонная модель атмосферной циркуляции над полушарием. Географическая широта границы между вихревым режимом в средних и высоких широтах и циркуляцией Хэдли в тропиках служит модельной переменной. Принцип максимума (информационной) энтропии вихревого режима определяет статистически (климатически) равновесное значение этой границы. Из модели следует, что изменение климата, связанное либо с глобальным потеплением, либо с глобальным похолоданием, в обоих случаях по отношению современному климату, и выраженное в терминах изменения упомянутой широтной границы, ведет к возрастанию вероятности блокирования над полушарием. Согласно результатам байесового анализа численных экспериментов с моделями ансамбля CMIP5 (Coupled Models Intercomparison Project, phase 5), антропогенное потепление 21 века в численных расчётах с климатическими моделями приводит к удлинению навигационного периода (НП) на Северном морском пути (СМП). В зависимости от типа байесового взвешивания средняя по ансамблю продолжительность НП в Карском и Баренцевом морях увеличивается с 55-65 сут. в 1980-2018 годах до 138-150 сут. (173-204 сут.) в 2081-2100 годах по сценарию RCP 4.5 (RCP 8.5). Соответствующее увеличение в море Лаптевых и Восточно-Сибирском море составляет с 15-26 сут. до 94-118 сут. (150-187 сут.). Изменение длительности НП на крупных участках СМП (Карское и Баренцево моря, моря Лаптевых и Восточно-Сибирское моря не слишком чувствительно к выбору типа байесового взвешивания. Однако небольшие узкие места (пролив Вилькицкого) характеризуются соответствующей высокой чувствительностью. По результатам байесового анализа численных экспериментов с 7 моделями ансамбля CMIP6 (Coupled Models Intercomparison Project, phase 6) получено, что интенсивность фотосинтеза в бореальных и тундровых регионах Евразии в 21 веке увеличится в полтора-три раза в зависимости от сценария антропогенного воздействия на систему. По расчётам с моделью Земной системы ИФА РАН получено, что частота повторяемости пожаров меняется достаточно мало в зависимости от климатической эпохи и лишь слабо зависит от типа внешнего воздействия на климат.