Введение к работе
Актуальность темы. Проблема диагноза и прогноза климата является одноіі из основных а метеорологической науке и наиболее актуальных в настоящее время, когда розможные последствия изменений климата осознаются не только учеными,' по и правительственными организациями и широкой сйществсиносшо. Б 1978г. ВМО включила блок "Данные о климате" за Всемирную їслиматячесісую программу как одну из ее важнейших частей. 3 рамках Всемирной программы климатических данных осуществляется проект- "Мониторинг климата". Действующая на основе межпраЕительсгвеяішх жланюшЕй IPCC (Intergovernmental Panel са Cl'matc Change) координирует усилия ш> диагнозу текущих изменений климата, выявлению их физических «хангомсв и разработке сценариев предстоящих изменений, а также их їоследствяй для гсрктюдных и сониозіганомических систем.
В настоящее время наиболее рззработанкай является часть зтотс ісслвдсвакий, относядшея it приземным среднемесячным полям гемпературьг, в несколько меньшей степени - атмосферным осадкам и гемпертгурз поверхности' океана. Еще s меньшей' стслеті рзлработаї'іі вопросы» относящиеся к тропосферным мстсорологаческим ггаяям. В части лег, сасакшчекся .шрхуяяцдоикых и сккоптїгко-климатслопкеских ііараметро», габота находится, яо существу, в' начальной стадии, что связано с ^разработанностью истодов их количггтвеггаого описания и, соотпетственно, псутствяем надежных рядез эмпирических даиимх для климатических келгдоваяий (IPCC Scientific Assessment, дополнения 1992 года). В то же ремя, потребность в ких ощущается настоятельно: з частности, в ІРСС92 ітмечкіо» что "икяеджлтия изменений атмосферной циркуляции являются якэтегай темой' буду гаи х исследований, так как эти изменения, по всей идамости, являются шгсиэй компонентой региональных изменений климата*. і та же время, ясво,' что шркуляционные процессы играют определяющую ояь о формирования климатических аномалий.
Целью .работы, является создание методов численного описания араметров циклоничности, как одной из важнейших компонент общей иркуяяшш атмосферы, для задач мониторинга м прогноза короткопериодных' ояебкнкй климата. Получшкьи ряды эмпирических данных и ляматическне статистики могут быть использованы для решения широкого руга задач в смежных областях: анализ траекторий циклонов и их
изменчивости; синоптика-климатологические аспекты ' формировали! климатических аномалий; валидация и. сравнение моделей ОЦА используемых в экспериментах по моделированию и прогнозу предстоящи: изменений климата.
В диссертации решены следующие задачи:
1. Предложено формализованное описание циклонов и разработав!
алгоритмы их идентификации и количественного описаніш па основе данны
барических полей в узлах регулярной сетки.
2. Получены на ЭВМ архивы расчетных параметров циклоничности н
уровне 500 гПа. '.',.'
. 3. Выполнен обширный эмпирико-сгатистический анализ параметре циклоничности во внетропической зоне Северного полушария. Получен: карты повторяемости и интенсивности циклонов для всех 12 месяцев; оценх многолетних статистик (средние, стандартные отклонения, минимумы максимумы, фл.р.) этих характеристик для различных - масштабе пространственного осреднения - в ' годовом ходе; описание ковариационно структуры поля повторяемости циклонов (пространственные корреляции PJ различных пространственных масштабов; оценки е.счф.).
-
Проанализированы связи параметров циклоничности с , другие характеристиками климатической системы, в частности, температурныь контрастами "материк-океан" и "экватор-полюс", и с температур* поверхности океана. Получены оценки статистических показателей связи .» различных масштабов осреднения параметров циклоничности. .
-
Обоснованы формы представления параметров циклоничности д мониторинга климата и разработана технология получения материал мониторинга в реальном времени.
-
Выполнен анализ климатических трендов параметров циклоничнос во второй половине столетия. Получены млж.-оцекки линейного тренда, д внетропической зоны СП в целом и различных регионов; вьшолне сравнение климатических норм за два периода: 1951-1970 и 1971-19' Обнаружен рост интегральной циклоничиости; описаны региональн особенности долгопериодных колебаний циклоничности.
-
Оценена информативность параметров циклоничности для прогн< короткопериедных колебаний климата. Выполнено сравнение оцеї успешности прогнозов температуры по методу групповых аналогов (Г^АН использованием оперативной схемы и с дополнительно включенными в сое
предикторов циркуляционными параметрами. Показана целесообразность ксполкюваиия параметров циклони'шости в качестве предикторов в схемах статистических долгосрочных метеорологических прогнозов.
Научная новизна работы сотоит в следующем:
- разработан метод идентификации циклонов по данным барических
полей в узлах регулярной сетки; предложен набор параметров для численного
описания характеристик интенсивности циклонов;
- впервые получено подробное змпирико-статистичесхое описание
сезонного хода и географического распределения повторяемости и
интенсивности циклонов на уровне 500 гПа для всех 12 месяцев года и всей
внетропическсй зоны Северного полушария; исследована ковариационная
структура повторяемости циклонов;
- впервые получены статистические оценки связи параметров
циклоничности с температурными контрастами "зхштор-шлюс" и "материк-
охеан", а также связи повторяемости циклонов в крупных регионах СП с
температурой поверхности океана;
проанализированы климатические тренды параметров циклоничиости; обнаружен рост повторяемости циклокичисв для внетропической зоны СП в целом, в основном, за счет резкого усиления циклоничности в середине 70-х годов в районе Берингова моря;
получены оценки ииформативности параметров циклоничности для прогноза температурного режима Северного полушария.
1 Разработан к реализовал на ЭВМ метод идентификации и расчета положения и параметров интеЕсиапости циклонов по данным барических полей в узлах регулярной сетки.
2. Получены архив ежедневного положения н интенсивности циклонов
на швериюсти 500 гПа (с 1949г.) и его месячное обобщение а узлах
регулярной сетки; ряды включены в информационную базу мониторинга и
прогноза климата РФ, пополняемую оперативными данными в реальном'
времени. . .і
3. Обоснована целесообразность использования предложенных
параметров для мониторинга и прогноза короткопериодных колебаний
климата и для обнаружения изменений климата.
4, Подготовлена практическая основа применения параметров цихлоничности в действующей системе мониторинга климата.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Она содержит 212 страниц машинописного текста, включая список литературы из- 97 наименований, 48 рисунков, 28 таблиц, 4 приложения.
Апробация результатов. Результаты, изложенные в работе
докладывались на Всесоюзной конференции "Исследование взаимодействш
мезо- и макропроцессов в атмосфере и применение статистических методов і
метеорологии", Алма-Ата, 1981, V Всесоюзном совещании "Применешн
статистических методов в метеорологии", Казань, 1985, Советско американско\
совещании по проблемам мониторинга и прогноза климата (Москва, 1989)
VI Всесоюзном совещании "Применение статистических методов з
метеорологии" (Светлогорск, 1990), Совещании группы экспертов а
мониторингу климата (Хельсинки 1991; материалы включены в двухлетниі
обзор ВМО The Global Climate System 1988-1991), Всесоюзной конференції;
"Методы диагноза и прогноза климата" (Ленинград 1992), 18 Climate Diagnosti
Workshop, Boulder, Co, 1993, совещаниях по мониторингу климата в Моек»
Обнинске, Ленинграде. ,. '