Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Методом кластеризации получено 7 режимов крупномасштабной атмосферной циркуляции в летние месяцы в Евро-Атлантическом секторе, для которых изучена связь с интенсивностью средних и экстремальных осадков на Южном побережье Крыма (ЮБК). Получено, что во время наличия одного из 3 из 7 выделенных режимов атмосферной циркуляции, представляющих собой преимущественно антициклоническую аномалию давления и высоты геопотенциала к северу от Крымского полуострова, наблюдается повышенная в несколько раз частота экстремальных осадков на ЮБК. В результате анализа временных рядов повторяемости режимов выявлено, что для суммарной повторяемости режимов с повышенными осадками в последние десятилетия, 1979 – 2021 гг., наблюдается значимый положительный тренд, приведший к росту их повторяемости на 25%, что можно трактовать как локальное проявление изменений климата, частично объясняющее рост числа экстремальных осадков и сильных наводнений в последние годы на черноморском побережье России, в том числе экстремальных осадки на ЮБК летом 2021 года. Проведен анализ среднеквадратических отклонений (СКО) среднесуточной температуры воздуха и давления воздуха на уровне моря в различных внутримесячных диапазонахпо данным станционных наблюдений на территории России в период 1970-2018 гг. (для температуры) и 1970-2020 гг. (для давления). Получены оценки СКО для базового (1970-1999 гг.) и современного (2000-2018/2020 гг.) климатических периодов, а также их изменений для всех сезонов. Потепление на территории России в последние 50 лет сопровождается уменьшением внутримесячной изменчивости температурных аномалий, что согласуется с уменьшением меридионального градиента температуры в средних и высоких широтах в последние десятилетия и, соответственно, интенсивности адвективных температурных аномалий. Такие изменения свидетельствуют о возможном уменьшении экстремальности температурных аномалий в большинстве регионов России при глобальном потеплении. Следует отметить заметный рост СКО давления зимой и осенью в западных регионах РФ. По данным реанализа ERA5 высоты геопотенциала (z500) за современный период протестированы четыре наиболее часто используемых метода при кластеризации атмосферной циркуляции – k-means, SOM, иерархическая кластеризация сцепкой Уорда, кластеризация гауссовой смесью. Для каждого метода получено по четыре погодных режима в Евро-Атлантическом секторе для зимы и лета. Проведено сравнение схожести средних полей аномалий z500 режимов, их продолжительности и повторяемости. Проведен анализ связи повторяемости режимов и площадью морского льда в Арктике, для некоторых из режимов выявлена статистически значимая корреляция. Построены карты-схемы условных статистик в противоположных фазах основных мод атмосферной циркуляции атлантико-европейского сектора: САК, СКАНД, ВАЗР для зимнего и летнего сезонов, и для положительной и отрицательной фаз АМО и ТДО. Показана качественная устойчивость основных географических структур зависимости статистики циклонической/антициклонической активности от мод атмосферной циркуляции, включая значимость и магнитуду отклика как для ключевых областей над Северной Атлантикой и в северной части Тихого океана, так и для крупных регионов суши СП. По данным ERA5 высоты геопотенциала (z500) за 1979-2021 гг. с помощью метода кластеризации k-means получены режимы атмосферной циркуляции в зимние месяцы. Проанализирована связь режимов с повторяемостью экстремальных аномалий температуры, осадков и ветра в Северном полушарии, для каждого из режимов получены характерные поля превышений повторяемости экстремальных погодных явлений относительно средней ожидаемой частоты. Проведено исследование изменений характеристик экстремальных осадков на территории России по данным метеорологических станций, реанализа ERA5 и 34 климатических моделей CMIP6. В современный период (1991-2020 гг.) зимой на территории России получено значительное увеличение сезонных сумм осадков и повторяемости дней с экстремальными осадками на побережье Дальнего Востока и в центральной части Европейской территории России (ЕТР). Также отмечено уменьшение повторяемости дней с осадками на большинстве метеорологических станций России на 4-6 дней /10 лет. Летом увеличение сумм осадков и повторяемости дней с осадками обнаружено в Западной Сибири и на побережье Охотского моря и Тихого океана. Уменьшение сумм и повторяемости осадков получены для юга ЕТР и юга Восточной Сибири. Модели климата в среднем для ансамбля показывают рост относительных сумм осадков и повторяемости экстремальных осадков на большей части территории России в зимний период, причем данные тенденции могут усилиться в ближайшие десятилетия. Летом, напротив, для юга ЕТР в целом отмечается слабое уменьшение сезонных сумм осадков и количества дней с осадками. Проведено исследование структуры крупномасштабных волн тепла и холода и соответствующих им условий атмосферной циркуляции над ЕЧР. Выявлено, что волны тепла летом над югом ЕЧР ассоциируются с интенсификацией атмосферного блокирования в европейской России. Для волн холода на ЕЧР обнаружено, что наиболее продолжительные летние волны холода наблюдаются на фоне высоких стационарных циклонов. Выявлено, что изменения повторяемости волн тепла/холода в ЕЧР в значительной степени модулируются изменениями статистики циркуляционных режимов, особенно в зимний сезон. Зимние изменения подвержены сильным колебаниям в последние десятилетия, связанным с вариациями циркуляционных мод САК и СКАНД на временных масштабах в несколько десятилетий, причем эффекты этих колебаний синфазны. Летом рост повторяемости волн тепла и убывание для волн холода потенциально усиливается наблюдающимся смещением индекса ВАЗР в сторону отрицательных значений. Проведены численные эксперименты с глобальной и региональной моделью атмосферы на чувствительность ОПЯ к глобальным и региональным изменениям климата. Получены массивы данных, позволяющие оценить влияние изменений ТПО в Северном и Баренцевом морях на интенсивность холодных вторжений на ЕТР в весенне-летний период, а также влияние роста температуры Черного моря на формирование экстремальных осадков на побережье. Выявлена статистически значимая связь аномалий площади морских льдов в Арктике в летний период с аномальными режимами атмосферной циркуляции в высоких и средних широтах Северного полушария поздней осенью, зимой и ранней весной в период 2000-2019 гг. Наиболее сильное потепление в регионе Северного Ледовитого океана от Шпицбергена до Северной Земли в январе на фоне экстремального ослабления циркумполярного вихря в Арктике поздней осенью и зимой сопровождалось экстремально низкой ледовитостью летом в этом регионе в 2006 г., 2012 г., 2013 г., 2016 г. и 2018 г. Экстремально низкая площадь льда в Чукотском и Восточно-Сибирском море летом в 2007 г., 2008 г., 2015 г., 2017 г. и 2019 г. сформировалась при благоприятных для таяния морского льда весной условиях вследствие экстремально положительной фазы Арктического колебания в марте, сопровождающейся адвекцией более теплого воздуха из умеренных широт с положительными аномалиями температуры воздуха в январе-марте в арктические моря Северного Ледовитого океана по восточной периферии антициклона с центром над Охотским морем. Выполнен анализ статистических особенностей и синоптических условий формирования экстремальных осадков в Баренцевоморском регионе в холодный период. Показано, что временные ряды экстремальных значений суточных сумм осадков холодного периода как по данным станционных наблюдений, так и по данным реанализа ERA5 хорошо аппроксимируются распределением Парето. При этом наиболее сильные осадки зачастую не подчиняются этому распределению. Установлено, что случаи «сверхбольших» аномалий осадков в Баренцевоморском регионе в холодный период связаны с адвекцией влажных воздушных масс из Атлантики в системе интенсивных циклонов полярного фронта, часто с мезомасштабными конвективными системами, встроенными в фронты. Выявлено, что полярные мезоциклоны, вопреки ожиданию, практически не оказывают влияния на формирование экстремальных осадков.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Проведено исследование характеристик экстремальных температур и осадков на территории России по данным наблюдений и климатических моделей проекта CMIP6. Оценена неопределенность климатического прогноза, связанная с модельными особенностями и выбором сценария антропогенного воздействия. Для последних четырех десятилетий данные моделей сравниваются с эмпирическими данными. Для Черноморского побережья Кавказа проведен анализ временной изменчивости 30-летних скользящих трендов сезонных характеристик температур и осадков, в т.ч. экстремальных, по данным метеорологических станций и климатических моделей CMIP6 в XX и XXI столетиях. Разработан алгоритм выделения стационирующих отсеченных циклонов (обусловленных вторжениями в ложбинах циркумполярного тропосферного вихря) и центральных циклонов (образующихся при слиянии и окклюдировании серии фронтальных циклонов). Получена статистика отсеченных и центральных циклонов: в противоположных фазах основных циркуляционных мод и в периоды крупных волн тепла/холода в европейской России. Получены количественные оценки относительного вклада потепления и изменений циркуляционных условий в повторяемость крупномасштабных волн тепла/холода в европейской России с использованием регрессионных моделей, включающих индексы циркуляции и тренд потепления в качестве независимых переменных. Для областей Евро-Атлантики (ЕАТ) и Северной Евразии (СЕ) с помощью кластерного анализа по данным реанализа ERA5 получены погодные режимы в зимние и летние месяцы за современный период. Исследованы статистические характеристики погодных режимов, такие как повторяемость, продолжительность и матрицы переходов. Произведена оценка вероятностей наступления экстремальных аномалий температуры, осадков и ветра для данных режимов. Исследована воспроизводимость погодных режимов в климатических моделях по данным экспериментов historical. Получено, что климатические модели лучше воспроизводят погодные режимы в зимние месяцы, чем в летние, причем лучше для области ЕАТ, чем для СЕ. Модели лишь частично воспроизводят многолетние тренды сезонной повторяемости режимов, например, для ЕАТ модели не воспроизводят статистически значимый положительный тренд NAO+ в зимние месяцы, но воспроизводят отрицательный тренд sNAO+ и положительный тренд sSB в летние месяцы. Проведено исследование пространственно-временной изменчивости среднесуточной приземной температуры, давления воздуха на уровне моря, а также скорости ветра по данным осредненных по ансамблю CMIP6 для XXI в. по сценариям SSP2.4-5 и SSP5-8.5 для Европейской территории России. Согласно полученным результатам, на Европейской территории России в течение периода 2015-2100 гг., будет наблюдаться интенсивный рост приземной температуры воздуха, неравномерный по региону, в то время как характеристики давления на уровне моря и скорость ветра для исследуемого региона показывают отрицательные тенденции за указанный период. Изменения температуры поверхности океана (ТПО) в Северной Атлантике в последние сорок лет играли более существенную роль в изменениях дат полного сезонного освобождения ото льда (ПО) в западных морях Российской Арктики. ПО в восточных морях Российской Арктики были более существенно связаны с изменениями ТПО в тропиках и субтропиках северной части Тихого океана. Установлено, что половина вариаций ПО в Баренцевом море происходила за счет ТПО в ноябре предшествующего года в окраинных морях Северного Ледовитого океана, омывающих Северную Европу. При этом, определяющим фактором в наблюдении более ранних/поздних сроков полного сезонного освобождения ото льда на западе Карского моря, способным объяснить 60% их изменчивости, являлась вариативность разности между ледовитостью в Гренландском море и море Лаптевых в сентябре предшествующего года. Проекции глобальных климатических моделей в XXI веке предполагают продолжение смещения дат полного сезонного освобождения ото льда на более ранние сроки. По данным ансамбля климатических моделей CMIP6, ожидается все более раннее освобождение акватории на западе Карского моря в период 2025-2050 гг.: согласно агрессивному и умеренному сценариям антропогенного воздействия со скоростью 2 дня /10 лет и 1 день /10 лет соответственно. Получены количественные оценки влияния изменений ТПО в Северном и Баренцевом морях на интенсивность холодных вторжений на ЕТР в весенне-летний период. Получены результаты, демонстрирующие значимое влияние ТПО в Баренцевом море на интенсивность холодных вторжений на ЕТР. Получены количественные оценки влияния роста температуры Черного моря на формирование экстремальных осадков на побережье. Полученные результаты демонстрируют значимое увеличение количества осадков при экстремальных событиях для более тёплого Чёрного моря.