КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 22-27-00780

НазваниеИзменения циклонической/антициклонической активности в Северной Евразии и связанных с ними экстремальных погодных явлений в условиях меняющегося климата

РуководительАкперов Мирсеид Габиль оглы, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова Российской академии наук, г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ 2022 г. - 2023 г. 

Конкурс№64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле, 07-602 - Диагноз и моделирование климата

Ключевые словациклоны/антициклоны, изменения климата, экстремальные погодные явления, атмосферная циркуляция, модели климата

Код ГРНТИ37.23.00


СтатусУспешно завершен


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Начало XXI века характеризуется повышенной повторяемостью экстремальных погодных явлений в средних широтах Северного полушария с негативными экономическими, экологическими и социальными последствиями. Недавние исследования показывают, что рост частоты и интенсивности погодных аномалий, может быть связан с изменениями климата, в частности с быстрым потеплением в Арктике и существенным изменением атмосферной циркуляции в средних и высоких широтах СП. При этом экстремальные погодные явления, как правило, связанны с интенсивными атмосферными вихрями. Целью данного проекта является исследование тенденций изменения циклонической/антициклонической активности над Северной Евразией в современный период и в XXI веке, причин этих изменений, а также их роли в формировании аномальных погодных режимов на территории России. В рамках проекта будут выявлены значимые тенденции изменений характеристик циклонов/антициклонов (количество, повторяемость, интенсивность, размер) над территорией Северной Евразии в различные сезоны и их связи с изменениями температуры поверхности океана в Северном Атлантическом и Северном Тихом океанах, а также с площадью распространения морских льдов в Арктике в современный период по данным реанализов. Будущие изменения характеристик циклонической/антициклонической активности над Северной Евразией в XXI веке будут оцениваться с использованием данных ансамбля климатических моделей CMIP6 при различных сценариях антропогенного воздействия на климат. Будут исследованы связи изменений циклонической/антициклонической активности с частотой и интенсивностью экстремальных погодных явлений над Северной Евразией для современного периода с использованием данных реанализов и в будущем с использованием модельных данных. Результаты проекта позволят выявить механизмы формирования экстремальных погодных явлений (ЭПЯ) над территорией Северной Евразии и их связь изменениями характеристик циклонической и антициклонической активности, уменьшить неопределенность климатического прогнозов рисков формирования ЭПЯ на территории России в XXI веке, снизить негативные последствия ЭПЯ за счет повышения заблаговременности их прогнозирования.

Ожидаемые результаты
- Количественные оценки изменений пространственно-временных характеристик циклонов/антициклонов (количество, повторяемость, интенсивность, размер) над территорией Северной Евразии в различные сезоны в современный период по данным реанализов с выявлением регионов согласованных статистически значимых тенденций. -Результаты исследования связи между изменениями характеристик циклонов/антициклонов и температурой поверхности океана в Северном Атлантическом и Северном Тихом океанах, а также с площадью распространения морских льдов в Арктике в современный период по данным реанализов. -Выявление значимых связей между изменениями циклонической/антициклонической активности и характеристиками экстремальных погодных явлений над Северной Евразией в современный период с использованием данных реанализов. -Количественные оценки будущих изменений характеристик циклонической/антициклонической активности над Северной Евразией в XXI веке и их неопределенности с использованием данных ансамбля климатических моделей CMIP6 при различных сценариях антропогенного воздействия. -Количественные оценки будущих изменений характеристик экстремальных осадков и продолжительности засушливых периодов в XXI веке над Северной Евразией, связанных с изменениями циклонической/антициклонической активности, с использованием данных ансамбля климатических моделей CMIP6. Результаты работ предполагается опубликовать в рецензируемых журналах, в том числе: Известия РАН. Физика атмосферы и океана, Метеорология и гидрология, Доклады РАН, Environmental Research Letters, International Journal of Climatology.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Получены обновленные (с использованием временных рядов реанализа ERA5 с 1979 по 2021 гг.) ряды характеристик циклонов и антициклонов в Северном полушарии и оценки статистик повторяемости и других характеристик (интенсивность, размер) над Северной Евразией. Проведен анализ пространственной изменчивости характеристик циклонов и антициклонов над Северной Евразией по данным реанализа ERA5 для периода 1979-2021 гг. Отмечено уменьшение повторяемости циклонов и увеличение повторяемости антициклонов над европейской территорией России (ЕТР) зимой. При этом наблюдается увеличение повторяемости циклонов над южной частью ЕТР и над западной Сибирью. Антициклоны растут над большей частью РФ. Летом, повторяемость циклонов уменьшается и растет повторяемость антициклонов над ЕТР. При этом рост циклонов отмечается над обширной частью Сибири и Дальним Востоком. Зимой уменьшается повторяемость интенсивных циклонов и растет повторяемость интенсивных антициклонов над западной Сибирью. Летом также происходит уменьшение повторяемости интенсивных циклонов над большей частью РФ и растет повторяемость интенсивных антициклонов. Проведен анализ характеристик циклонов и блокирующих антициклонов во внетропических широтах Северного полушария при различных режимах изменений концентрации морских льдов (КМЛ) в Арктике и температуры поверхности океана (ТПО) в Атлантическом океане с использованием расчетов с атмосферной моделью общей циркуляции ECHAM6 для холодного сезона (декабрь-март). Получены разнонаправленные тенденции изменения повторяемости циклонов в зависимости от данных комбинаций. Наиболее сильные и статистически значимые изменения отмечены над Россией, Атлантическим океаном и над Баренцево-Карским морями в различные зимние месяцы. Также получено, что повторяемость атмосферных блокирований в Северной Евразии выше в условиях положительных аномалий ТПО в Северной Атлантике безотносительно режима морских льдов в Арктике. При этом в условиях отрицательных аномалий ТПО в Северной Атлантике отмечена тенденция увеличения повторяемости блокирований при увеличении ледовитости в Арктике. Выполнена типизация циклонов, идентифицированных по данным реанализа ERA5, по району зарождения и пути перемещения в Атлантико-Европейском секторе. Выполнена количественная оценка их сезонной повторяемости, скорости перемещения, размера, давления в центре циклона; установлены тенденции их изменения. Определены средние и максимальные показатели осадков, связанных с прохождением выделенных типов циклонов над территорией Европы. Показано, что в последние 40 лет отмечается тенденция снижения повторяемости северо-атлантических циклонов зимой, летом и осенью и повышение их числа весной; отмечено незначимое снижение повторяемости южных циклонов летом и их рост зимой. Установлены незначимые разнонаправленные изменения скорости перемещения циклонов и их размеров. Снижение минимального давления в центрах некоторых типов северо-атлантических циклонов отмечено зимой и летом. Показан рост максимальных сумм осадков зимой и уменьшение летом при прохождении южных циклонов. Число дней с циклоническими осадками летом уменьшается при всех типах циклонов. Проведен анализ особенностей циркуляции атмосферы для экстремальных летних осадков на северо-восточном побережье Черного моря 1979-2021 гг. По результатам композитного анализа поля давления на уровне моря получено, что для выбранного региона в среднем выпадение сильных осадков связано с пониженным атмосферным давлением в районе Черного моря, которое сопровождается положительными аномалиями давления на севере ЕТР. Аналогичная конфигурация аномалий поля давления при экстремальных осадках в Крыму также была получена при ЕОФ анализе этой характеристики – практически в 60% случаев экстремальные осадки в регионе были обусловлены прохождением отрицательной аномалии давления по южной (в 40.2%) или юго-западной (в 19.1%) периферии антициклона. Изучение возможных изменений температурного режима и режима осадков для Крымского полуострова в XXI столетии проведено по данным 34 климатических моделей CMIP6. В регионе в ближайшие десятилетия повторяемость дней с экстремально низкими температурами может уменьшится и к концу XXI в. в среднем составить 1-2 дня/сезон. Напротив, число дней с экстремально высокими температурами начиная с 2040-х гг. существенно увеличивается и по сценарию ssp585 к концу XXI столетия достигает 40 дней/сезон зимой и 50-60 дней/сезон летом. Для режима осадков зимой в моделях не отмечается статистически значимых изменений сезонных сумм, при этом получено небольшое увеличение повторяемости дней с экстремальными осадками на 2-3 дня/сезон. Летом к концу ХХI в. ожидается небольшое уменьшение сумм осадков примерно на 10 и 30% для сценариев SSP245 и SSP585 соответственно, повторяемость экстремальных осадков статистически не меняется.

 

Публикации

1. Джайсер Р., Акперов М., Тимажев А., Романовский Е., Гандорф Д., Мохов И.И. Linkages between Arctic and Mid-Latitude Weather and Climate: Unraveling the Impact of Changing Sea Ice and Sea Surface Temperatures during Winter Meteorologische Zeitschrift, v.32, No. 3 (2023), p. 173 - 194 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1127/metz/2023/1154


Аннотация результатов, полученных в 2023 году
На основе данных реанализа ERA5 для последних десятилетий (1979-2021 гг.) получены количественные оценки сезонных и региональных особенностей и изменений циклонической активности в атмосфере Северного полушария с определением вклада внетропических циклонов в формирование соответствующих особенностей и изменений осадков. Получено, что вклад внетропических циклонов в формирование общего количества осадков в целом превышает 60%, а для регионов c высокой повторяемостью циклонов достигает 75% зимой и 65% летом. При этом наибольший вклад связан с интенсивными циклонами – около 60% зимой и около 35% летом. Получены количественные оценки вклада внетропических циклонов Северного полушария в формирование режима скоростей приземного ветра в разные сезоны для периода 1979-2021 гг. с использованием данных реанализа ERA5. Отмечены особенности связанных с циклонической активностью регионов над Атлантическим и Тихим океанами с наибольшими скоростями приземного ветра. Высокая корреляция между повторяемостью циклонов и скоростями приземного ветра и зимой и летом проявляется для европейских регионов и в высоких широтах Северного полушария. Для регионов с высокой повторяемостью циклонов их вклад в формирование режима скоростей приземного ветра достигает 60% зимой и 50% летом. При этом наиболее сильный вклад связан с интенсивными циклонами – около 60% для зимних сезонов и около 25% для летних сезонов. Получены количественные оценки пространственных и сезонных особенностей характеристик антициклонов в атмосфере Северного полушария и их изменений в последние десятилетия с использованием данных реанализа ERA5 (1979-2021 гг.). Отмечена высокая корреляция межгодовых вариаций среднесезонной повторяемости антициклонов и приповерхностной температуры над обширными регионами во внетропических широтах Северного полушария. Согласно полученным оценкам, с вариациями среднесезонной повторяемости антициклонов связано до 60% межгодовой дисперсии приповерхностной температуры зимой и летом, а с вариациями интенсивных зимних и летних антициклонов – до 50% как над океанами, так и над континентами. Получены количественные оценки региональных особенностей погодно-климатической изменчивости над Северной Евразией, связанных с модами атмосферной изменчивости в Евро-Атлантическом секторе, и их трендов для зимних месяцев (декабрь-февраль) по данным реанализа ERA5 для последних десятилетий. Получены количественные оценки влияния температуры поверхности океана (ТПО) и концентрации морских льдов (КМЛ) в высоких широтах Северного полушария на изменения зимних режимов атмосферной циркуляции в Евро-Атлантическом секторе (Североатлантическое колебание в положительной (САК+) и в отрицательной (САК-) фазах, Скандинавский блокинг (СКАНД) и режим с аномально высоким давлением над Северной Атлантикой и низким над Европой (АТЛ)) по данным реанализа и расчетов с атмосферной моделью общей циркуляции ECHAM6 для холодного сезона, определенного как период с декабря по март. В целом, отмечена доминирующая роль ТПО в изменчивости атмосферных режимов циркуляции в Евро-Атлантическом секторе.

 

Публикации

1. Акперов М. Г., Елисеев А. В. Ветроэнергетический потенциал высоких широт Северного полушария при современных климатических изменениях Оптика атмосферы и океана, Т. 36. № 03. С. 196–199 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.15372/AOO20230305

2. Акперов М. Г., Мохов И. И. Изменения циклонической активности и осадков в атмосфере внетропических широт Северного полушария в последние десятилетия по данным реанализа ERA5 Оптика атмосферы и океана, Т. 36. № 05. С. 377–380 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.15372/AOO20230507

3. Акперов М.Г., Мохов И.И. Изменчивость режимов атмосферных антициклонов и их связь с температурными вариациями во внетропических широтах Северного полушария в последние десятилетия Физика атмосферы и океана, - (год публикации - 2024)


Возможность практического использования результатов
не указано