Отклик среднеширотных циклонов на взаимодействие океана и атмосферы на различных пространственно-временных масштабах

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 проекта 17-77-20112

НазваниеОтклик среднеширотных циклонов на взаимодействие океана и атмосферы на различных пространственно-временных масштабах

Руководитель Тилинина Наталья Дмитриевна, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук , г Москва

Конкурс №24 - Конкурс 2017 года по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-509 - Взаимодействие океана и атмосферы

Ключевые слова Предсказуемость климата и погоды, циклоны, изменчивость циклонической активности, атмосферные реки, кластеризация циклонов, турбулентный теплообмен, влияния океана на климат

Код ГРНТИ37.21.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Данный проект посвящен проблеме количественной оценки интегральной роли циклонов в формировании климата и погоды на континентах и отклику циклонической активности на океанские сигналы на временных масштабах от сезонного до климатического. Данная проблема принципиально важна, поскольку несмотря на огромное количество работ в этой области, начиная с исследований Бьеркнеса (Bjerknes 1964), реальный прогресс в предсказуемости среднеширотных аномалий климата за счет учета океанских процессов был очень небольшой. Нам представляется, что одним из блоков, в какой-то степени «потерянных» при поиске связей между аномалиями климатического состояния океана и аномалиями атмосферной циркуляции и климата, являются атмосферные среднеширотные циклоны и перенос ими тепла и влаги на континенты. С точки зрения влияния океанского сигнала, остается до сих пор неясным, где локализованы «наиболее чувствительные» для характеристик циклонической активности океанские аномалии температуры поверхности океана (ТПО) и потоков океан-атмосфера и на каких масштабах они проявляются. Нашей первой рабочей гипотезой в рамках проекта является то, что характер отклика циклонической активности на изменение температуры поверхности океана (ТПО) и, как следствие, потока тепла из океана в атмосферу, существенно зависит от временных масштабов и может по-разному проявляться на коротких масштабах (связанных, например, с САК) и на длинных междекадных масштабах (связанных с АМО). Второй рабочей гипотезой является то, что отклик характеристик циклонической активности на океанский климатический сигнал проявляется не в традиционно исследуемых характеристиках (например, частоте и количестве циклонов), а в более «тонких» параметрах жизненного цикла циклонов и в самой организации шторм-треков. В качестве таких более «тонких» параметров мы собираемся рассмотреть механизмы возникновения экстремально глубоких циклонов, формирование серий циклонов, то есть их кластеризацию, образование «атмосферных рек» в теплых секторах циклонической серии и смещение траекторий циклонов к северу (так называемый эффект “poleward deflection”). Это позволит, в частности, проанализировать причины роста частоты и магнитуды экстремальных погодно-климатических аномалий, который наблюдается в последние десятилетия. Увеличение частоты засух и периодов продолжительных осадков (SREX 2012, IPCC 2013), приводящих к наводнениям, напрямую связано с характеристиками циклонической активности и потенциально с формированием серий циклонов и атмосферных рек в теплых секторах этих циклонов. Понимание роли океана в изменении частоты этих процессов, является критической задачей исследования предсказуемости увеличения или снижения частоты этих явлений на временных масштабах от сезонов до нескольких десятилетий. Важной проблемой, на которую мы предполагаем обратить внимание в проекте, является невозможность изолировать океанский сигнал от обратных связей с циклонической активностью. Рассматривая отклик динамики циклонов на потоки из океана в атмосферу, важно осознавать, что сами эти потоки в значительной степени модулируются динамикой циклонов. В рамках норвежской модели формирования циклонов (Bjerknes 1923) в тылу каждого циклона над океаном происходит вторжение холодной воздушной массы на поверхность океана и обмен теплом между океаном и атмосферной – нагрев атмосферы. В этом случае циклонам отводится главная роль в формировании режима турбулентного нагрева атмосферы от океана в средних широтах. Однако, наши последние исследования (Тилинина и др., 2016) показали, что далеко не все циклоны обеспечивают холодные вторжения достаточной интенсивности для формирования интегрального положительного потока тепла из океана в атмосферу, а только замыкающие циклоны в серии, в тылу которых происходит формирование атмосферного диполя – циклон-антициклон. Таким образом, научная парадигма, в которой циклонам отводится ключевая роль в формировании интегрального турбулентного теплообмена между океаном и атмосферой, нуждается в существенном уточнении. Кроме того, эта парадигма связана с пониманием таких феноменов организации шторм-треков, как кластеризация циклонов в серии и смещение циклонических траекторий на декадном масштабе. С одной стороны, эти два феномена являются критическими для воздействия океана на климат континентов, поскольку именно они указывают куда и с какой интенсивностью переносится тепло и влага с океана. С другой стороны, именно они должны быть наиболее тесно связаны с океанскими климатическими сигналами. Исследованию именно этих феноменов на различных временных масштабах и объяснению реакции циклонической активности на взаимодействие океана и атмосферы и будет посвящен предлагаемый проект.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Тилинина Н.Д., Гавриков А.В., Гулев С.К. Association of the North Atlantic surface turbulent heat fluxes with midlatitude cyclones Monthly Weather Review, 146, 11, 3691-3715 (год публикации - 2018)
10.1175/MWR-D-17-0291.1

2. Пичугин М., Гурвич И., Заболотских Е. Prolonged Cold-Air Outbreaks Over the Chukchi Sea: Synthesis of Multisensor Satellite Measurements and Reanalysis Dataset Proceedings of the 2018 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS), 1,5552-5555 (год публикации - 2018)
10.1109/IGARSS.2018.8518706

3. Маркина М.Ю., Стадхолм Д.Х. П., Гулев С.К. Ocean Wind Wave Climate Responses to Wintertime North Atlantic Atmospheric Transient Eddies and Low-Frequency Flow Journal of Climate, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-18-0595.1 (год публикации - 2019)
10.1175/JCLI-D-18-0595.1

4. Мысленков С.А., Маркина М.Ю., Архипкин В.С., Тилинина Н.Д. Повторяемость штормового волнения в Баренцевом море в условиях современного климата Вестник Московского Университета. Серия 5. География., 2, 41-47 (год публикации - 2019)

5. Пичугин М.К., Гурвич И.А., Заболотских Е.В. Severe Marine Weather Systems During Freeze-Up in the Chukchi Sea: Cold-Air Outbreak and Mesocyclone Case Studies From Satellite Multisensor Measurements and Reanalysis Datasets IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN APPLIED EARTH OBSERVATIONS AND REMOTE SENSING, 12 (9), 3208-3218 (год публикации - 2019)
10.1109/JSTARS.2019.2934749

6. Гавриков А., Гулев С., Маркина М., Тилинина Н., Вереземская П., Барнье Б., Дюфур А., Золина О., Зюляева Ю., Криницкий М., Охлопков И., Соков А. RAS-NAAD: 40-yr High-Resolution North Atlantic Atmospheric Hindcast for Multipurpose Applications (New Dataset for the Regional Mesoscale Studies in the Atmosphere and the Ocean) Journal of Applied Meteorology and Climatology (JAMC), 59, 793–817 (год публикации - 2020)
10.1175/JAMC-D-19-0190.1

7. Тревис О'Брайн, Эшли Пейн, Кристина Шилдс, Джонатан Рутз, Свен Бранда, Кристофер Кастеллано, Жайи Чен, Виллиям Клевланд, Мишель де Флорио, Наоми Колденсон, Ирина Городецкая, Гектор Инда Диаз, Картик Кашинви, Брайен Казенюк, Сол Ким, Михаил Криницкий и др. Detection Uncertainty Matters for Understanding Atmospheric Rivers Bulletin of the American Meteorological Soceity (год публикации - 2020)
10.1175/BAMS-D-19-0348.1

8. С.А. Мысленков, М.Ю. Маркина, В.С. Архипкин, Н.Д. Тилинина Повторяемость штормового волнения в Баренцевом море в условиях современного климата Вестник Московского университета. Серия 5: География, 2019(2), 45-54 (год публикации - 2019)

9. Петкилев П.С. Анализ пространственно-временной изменчивости ширины Южной Полярной фронтальной зоны за период 1992–2012 гг. Современные проблемы дистационного зондирования Земли из космоса, 2019, 16(4), 192-202 (год публикации - 2019)
10.21046/2070-7401-2019-16-4-192-202

10. Гавриков А., Криницкий М., Тилинина Н., Зюляева Ю., Дюфур А., Гулев С. Response of the atmospheric rivers and storm tracks to the Sudden Stratospheric Warming events on the basis of North Atlantic Atmospheric Downscaling IOP Conference Series: Earth and Environmental Sciences (год публикации - 2020)

11. Гольфстрим остановится, а Европа замерзнет? Правда и мифы о погоде и климате (год публикации - )

12. Петкилев П.С., Чернышков П.П. Временная изменчивость распределения мезомасштабных вихрей и их параметров в районе Южной Полярной фронтальной зоны Труды ВНИРО, том 169, с. 126-136 (год публикации - 2017)

13. Вереземская П.С., Тилинина Н.Д., Гулев С.К., Ренфрю И., Лаззара М. Southern Ocean mesocyclones and polar lows from manually tracked satellite mosaics Geophysical Research Letters, 44(15), 7985-7993 (год публикации - 2017)
10.1002/2017GL074053

Публикации

11. Гольфстрим остановится, а Европа замерзнет? Правда и мифы о погоде и климате (год публикации - )

Публикации

11. Гольфстрим остановится, а Европа замерзнет? Правда и мифы о погоде и климате (год публикации - )