Содержание к диссертации
Введение
I Данные для анализа атмосферного циклогенеза
1.1 Исторические анализы 9
1.2 Ре-анализы (NCEP, ECMWF) 13
1.3 Модельные данные (ЕСНАМ4) 17
1.4 Общие требования и проблемы 18
II Методы идентификации циклонической активности
2.1 Жизненный цикл циклона и его характеристики 22
2.2 Полосовая фильтрация ЗI
2.3 Оценка частот повторяемости минимумов давления 33
2.4 Идентификация траекторий циклонов 34
2.4.1 Проблема выбора проекции для идентификации траекторий циклонов 35
2.4.2 Полуавтоматический метод идентификации циклонов на основе компьютерной анимации 36
2.4.3 Численные методы идентификации циклонов и разработка схемы рассчёта 45
2.5 Проблемы осреднения и картирования характеристик циклонической активности 52
III. Климатология основных характеристик циклонической активности
3.1 Характеристики циклонической активности по данным автоматической обработки NCEP/NCAR ре-анализа 68
3.1.1 Частота и количество циклонов 68
3.1.2 Параметры жизненного цикла циклонов 84
3.2 Чувствительность основных климатических параметров к выбору данных, методу идентификации циклонов и временному разрешению данных 89
3.2.1 Эффект использования разных массивов данных 94
3.2.2 Эффект использования разных схем для идентификации циклонов в климатологии циклонической активности 107
3.2.3 Анализ эффектов различного временного разрешения данных 121
3.3 Оценка репрезентативности различных климатических характеристик циклонической активности 133
IV. Межгодовая изменчивость параметров циклонической активности в Северном полушарии 137
4.1 Характеристики климатической изменчивости по данным автоматической обработки NCEP/NCAR ре-анализа 138
4.2 Чувствительности основных параметров климатической изменчивости к выбору данных, методу идентификации циклонов и временному разрешению данных 153
4.2.1 Климатическая изменчивость характеристик циклонической активности по различным данным 153
4.2.2 Чувствительность характеристик изменчивости к использованию разных схем идентификации циклонов 174
4.2.3 Влияние разного временного разрешения данных на характеристики изменчивости 182
4.3 Возможности идентификации климатической изменчивости циклонической активности 192
V Связь циклонической активности с глобальными процессами в системе океан-атмосфера
5.1 Глобальные климатические аномалии - Северо-Атлантическое колебание, Северо-Тихоокеанское колебание 205
5.2 Исследование связи циклонической активности с процессами взаимодействия океана и атмосферы в средних широтах 217
5.3 Сравнительный анализ характеристик циклонической активности по данным ре-анализов и результатам модельных экспериментов 234
5.4 Сопоставление характеристик циклонической активности с результатами рассчёта полосовых статистик 246
Заключение 257
Список литературы 260
Благодарности 268
- Полуавтоматический метод идентификации циклонов на основе компьютерной анимации
- Чувствительность основных климатических параметров к выбору данных, методу идентификации циклонов и временному разрешению данных
- Климатическая изменчивость характеристик циклонической активности по различным данным
- Исследование связи циклонической активности с процессами взаимодействия океана и атмосферы в средних широтах
Полуавтоматический метод идентификации циклонов на основе компьютерной анимации
Весь циклон, как единая система, обычно движется на восток или на северо-восток. Холодный фронт в циклоне всегда движется быстрее, чем тёплый, поэтому он постепенно догоняет тёплый фронт и смыкается с ним. Происходит так называемое окклюдирование циклона и образование фронта окклюзии. В начале процесса окклюдирования в центре циклона у поверхности земли изчезает тёплый сектор, а тёплый воздух вытесняется вверх и в направлении движения циклона. Тёплый сектор пока остаётся на периферии циклона. К началу окклюдирования циклон обычно вступает в стадию максимального развития: давление в его центре падает до самых низких значений (обычно до 980 - 990 гПа, но иногда и до 940 гПа и ниже), он оформлен многими замкнутыми изобарами, циклоническая система ветров расширяется по площади, и скорость ветра в центре циклона становится максимальной. Замкнутая циклоническая циркуляция становится максимльно интенсивной и распространяется на более высокие слои, обычно захватывая слой атмосферы до 5 км. Облачные системы холодного и тёплого фронтов сливаютя, а облачная система фронта окклюзии приобретает вид спирали, закручивающейся около центра циклона. Образование спирали связано с вовлечением более высоких слоев атмосферы в замкнутую циклоническую циркуляцию.
После начала окклюдирования в течении одних - двух суток давление в циклоне обычно меняется мало, холодный воздух продолжает распространятся на юг, занимая всю область циклонической циркуляции. Тёплый сектор окончательно изчезает и тёплый воздух полностью вытесняется в верхнюю часть тропосферы, где он охлаждается за счёт излучения и конденсации. Циклон постепенно замедляет своё движение. В результате циклон вступает в заключительную стадию своего существования, становясь холодным, высоким и малоподвижным. Образованная на тгой стадии замкнутая циклоническая циркуляция охватывает всю тропосферу, а центральная часть заполняется холодным воздухом. Фронты при тгом оттесняются на периферию, давление в центре циклона начинает расти и циклон постепенно заполняется. На последней стадии своего существования циклон представляет собой поле пониженного давления, ограниченное у земли одной - двумя замкнутыми изобарами, охватывающими пространство радиусом 1500-2000 км. Вся область циклона заполняется холодным воздухом. Затем циклон полностью изчезает.
Весь жизненный пчкл циклона продолжается 5-7 дней. Будучи в начале своего развития существенно термически ассиметричным образованием с тёплым воздухом в своей южной части и холодным воздухом в северной, циклон заканчивает свой период развития холодным телом. У циклонов, развивающихся на полярных фронтах, в тёплом секторе присутствует тропический воздух, а остальная часть циклона занята умеренным воздухом. Циклоны, развивающиеся на арктическом фронте, характеризуются таким же жизненным циклом, как и циклоны на полярном фронте. Однако, тёплый сектор арктических циклонов образован уже умеренным воздухом, а остальная часть заполняется арктическим воздухом.
На полярном фронте обычно наблюдается возникновение не единичного циклона, а серии из нескольких циклонов, перемещающихся вдоль фронта один за другим. Вследствии замедления движения циклона после окклюзии циклоны серии обычно догоняют друг друга и, в конце концов, объеденяются в обширную высокую и малоподвижную депрессию, называемую центральным циклоном. Так как циклоны движутся с составляющими, направленными к высоким широтам, центральный циклон образуется преимущественно в высоких широтах, субполярных или близким к субполярным. Типичная продолжительность существования серии циклонов - около недели, хотя центральный циклон может существовать и дольше.
Циклоны перемещаются в направлении общего переноса воздуха в средней и верхней тропосфере в направлении перемещения ведущего потока. Общий перенос воздушных масс чаще всего происходит с запада на восток в умеренных широтах. Поэтому циклоны чаще всего перемещаются в восточном направлении. Но бывает и так, что в результате предшествующего развития атмосферных процессов образуются высокие малоподвижные циклоны или антициклоны, охватывающие всю толщу тропосферы и располагающиеся таким образом, что изобары и течения на высотах отклоняются от зонального направления. В этом случае новые подвижные циклоны, следуя азональному верхнему переносу, перемещаются с большей составляющей к югу или северу. В исключительно редких случаях в умеренных широтах ведущий поток может быть направлен на запад и тогда циклон перемещается в аномальном направлении с востока на запад. Скорость перемещения циклона в среднем на 25-35 % меньше скорости ведущего потока и составляет 30-40 км/ч. В отдельных случаях она может достигать 80 км/ч и более. В стадии заполнения скорость перемещения циклона уменьшается, иногда очень резко.
Циклоны характеризуются повышенной облачностью и осадками. В передней части циклона наблюдаются обложные осадки упорядоченного восходящего движения, выпадающие из облаков тёплого фронта или фронта окклюзии. В тыловой части отмечаются ливневые осадки из кучево-дождевых облаков, свойственных холодному фронту, а также холодным воздушным массам, вторгающимся в тыл циклона. В южной части циклона, занятой тёплой воздушной массой, иногда наблюдаются моросящие осадки.
Приближение циклонов идентифицируется по фронтальным перистым облакам. За ними идут перисто-слоистые облака, затем более плотные высокослоистые и, наконец, слоисто-дождевые с сопровождающими их разорванно-дождевыми. В тылу циклона облачность принимает быстро меняющийся характер: кучево-дождевые облака превращаются в слоисто-кучевые облака и часто сменяются прояснениями.
Наиболее важными характеристиками циклона, рассматриваемыми в работе, являются его интенсивность, т.е. глубина в центре в период максимального развития, время жизни - полное количество 6-часовых интервалов от момента образования циклона до момента его полного заполнения, скорость движения, характеризующая движение циклонов за всё время жизни в км/ч и интенсивность углубления - скорость углубления, рассчитываемая как разница значений давления в центре циклона для соседних промежутков времени развития циклона. Анализируя интенсивность углубления, можно рассматиривать среднюю скорость углубления за весь период развития циклона и максимальную скорость углубления, т.е. скорость углубления в период максимального развития циклона. Другой важной характеристикой циклона является его средняя и максимальная скорость перемещения.
Чувствительность основных климатических параметров к выбору данных, методу идентификации циклонов и временному разрешению данных
На этом этапе все циклоны опять же рассматриваются попарно и рассматриваемая пара объединяется в один циклон, f и: а) либо траектории двух рассматриваемых циклонов пересекаются друг с другом во времени в течение не более некоторого заданного временного промежутка (24 часа в действующей оперативной версии кода), либо эти циклоны следуют во времени непосредственно один за другим; б) центры двух рассматриваемых циклонов в один момент времени имеют достаточно близкое расположение (4 шага сетки в действующей оперативной версии кода). в) В случае следования циклонов друг за другом во времени рассматривается скорость движения циклонов, оцененная на данный момент, и на основании ее анализа делается заключение о принадлежности рассматриваемых циклонов к одной траектории. На следующем шаге циклоны рассматриваются опять попарно и аналогично предыдущему шагу объединяются циклоны, следующие друг за другом, но с интервалом в 2 часа. При этом также учитывается скорость циклонов, причем на этом этапе она рассчитывается «вперед» и «назад» во времени.
Затем рассматриваются попарно и объединяются в траектории циклоны, следующие друг за другом с интервалом в 3 часа. При этом скорости движения циклонов уже не учитываются, а в расчет принимается только географическая близость их положений. Затем для отобранных циклонов вновь повторяется начальная процедура, т.е. с учетом скорости их движения.
Наконец, отобранные траектории циклонов рассматриваются попарно и в случае, если в фиксированный момент времени траектории циклонов из рассматриваемой пары пересекаются или имеют совпадающие точки по времени, эти точки удаляются из меньшего по времени жизни циклона, который, таким образо vf, либо уменьшает свое время жизни, либо делится на два.
Затем удаляются циклоны с малой продолжительностью по времени (менее 18 часов) и осуществляется переход к траектроиям с 6-часовым шагом по времени и объединение циклонов следующих друг за другом или с интервалом в два шага (т.е. 12 часов) циклонов аналогично процедуре описанной выше. Ниже приводятся оценки, полученные на примере расчета для января 1999г.. Они дают представление о количестве циклонов которое реально идентифицируется процедурой по сравнению с общим количеством найденных центров и траекторий на промежуточных этапах..
Циклоническая активность обычно характеризуется картами распределения частот циклонов (Alpert et al. 1990, Le Treut and Kalnay 1990, Murray and Simmonds 1991, Koenig et al. 1993, Hodges 1994, Sinclair 1994, 1997, Serreze 1995, Serreze et al. 1997, Blender et al. 1997, Sinclair and Watterson 1999). Недавние исследования Blender and Schubert (2000) показали влияние различного пространственно-временного разрешения на результаты трекинга циклонов и обнаружили, что более грубое временное разрешение может порождать 10-50% ошибок в подсчёте количества циклонов (когда разрешение уменьшается с 2 до 24 часов). Уменьшение пространственного разрешения с ТІ06 до Т42 вызывает появление 30% ошибки в количестве циклонов. Однако, точность идентификации циклонов не является единственным источником неопределённостей в анализе циклонической активности. Процедура картирования циклонов также производит ошибки.
Для долготоно-широтной сетки существуют дискуссии между выбором так называемой равноплощадных ячеек и нормирования результатов по широте. Hayden (1981) получил, что нормализация на широту вызывает значительные ошибки в характеристиках циклонов и рекомендовал картировать исходные частоты или использовать равноплощадные ячейки сетки. Однако Hayden (1981) рассматривал район от 25с.ш. до 45с.ш. для которого размер долготно-широтной ячейки сетки изменяется меньше чем на 25%. В высоких широтах картирование частот циклонов становится очень чувствительным к размеру ячейки сетки. В климатологии Арктических циклонов (Serreze and Barry 1988, Serreze et al 1993, 1997, Serreze 1995) обычно используется равноплощадная сетка, базирующаяся на полярной стереографической проекции Ламберта. Однако, в среднеширотных и субтропических районах реальная конфигурация ячеек такой сетки очень сильно различается от конфигурации ячеек в высоких широтах и не обязательно обеспечивает наиболее эффективное улавливание циклонов. Это вторая проблема картирования циклонов впервые подмеченная Taylor (1986). Для того, что бы избежать зависимости улавливания траектории циклона от разных направлений Taylor (1986) ввёл так называемое эффективное направление, которое подразумевает использование специальной сетки сложного вида. Это очень сложно осуществить на практике. Альтернативный подход - использование сетки с ячейками в виде круга, которая впервые была рекомендована Kelsey (1925) и использовалась для картирования циклонов в Южном полушарии. Циркулярные сетки очень эффективны для региональной климатологии. Однако, в глобальном масштабе они могут вызывать сильное пространственное сглаживание на разных широтах. Некоторые авторы рассчитывают частоты циклонов в процентах (Keegan 1958, Serreze et al. 1993). В этом случае данная сетка ассоциируется с процентами общего количества минимумов над полушарием. Однако, использование процентных частот циклонов вызывает трудности при изучении межгодовой изменчивости циклонической активности.
Третья проблема картирования частот циклонов - зависимость улавливания циклона от временного разрешения исходных данных. Никакая сетка не может полиостью описать быстро движущийся циклон, который проскакивает через »дну или бол шее количество ячеек сетки за один шаг по времени. Эти ошибки ведут к недооцениванию количества и частот циклонов. Murray and Simmonds (1991), Sinclair (1994) и Chandler and Jonas (1999) интерполировали треки с 12 часовым разрешением на 6 часов для решения этой проблемы. Однако, общее решение этой проблемы ещё не найдено. Цель этого раздела изучить эти ошибки и дать простые реккомендации по их минимизации.
Идеализированный пример, суммаризирущий проблемы показан на рис.2.5.1. Два циклона (I и II) идентифицированны в 10 соседних ячейках для исходного временного разрешения t , которое на практике соответствует 6-24 разрешению в зависимости от разных анализов и моделей. Под частотой циклонов п мы понимаем количество локальных минимумов давления внутри ячейки сетки за выбранный временной интервал (например, месяц, сезон). Количество циклонов, которое проходит через ячейку сетки за тот же период определяеется как количество циклонов пс. Частота циклонов зависит от количества локальных минимумов и их скорости, в то время как количество циклонов меньше зависит от скорости циклонов. Если мы рассмотрим единичный циклон, то частота циклона равна времени присутствия циклона в ячейке сетки.
Климатическая изменчивость характеристик циклонической активности по различным данным
Важнейшими характеристиками циклонической активности являются частота и количество циклонов. Выше мы постулировали, что под частотой циклонов мы понимаем количество локальных минимумов давления, найденных в данной ячейке сетки за данный промежуток времени. Анализ этой характеристики даёт основные представления о географическом распределении районов, где наиболее часто присутствуют минимумы в поле давления.
Количество циклонов характеризует циклоническую активность в том или ином районе. Основное отличие от частоты циклонов состоит в том, что эта характеристика показывет количество именно циклонов а не локальных минимумов, проходящих через ячейку сетки. При этом каждый циклон учитывается только один раз. Таким образом, частота циклонов является аналогом времени присутствия в данном районе циклонических образований, количество же циклонов характеризует непосредственно количество циклонических образований в данном районе.
На рис. 3.1.1.1 показаны средние частоты и количества циклонов по результатам автоматического трекинга, выполненного по данным NCEP/NCAR ре-анализа с 6-часовым разрешением за период с 1948 по 2000гг. в среднем за год. На этих картах чётко выделяется положение основных центров циклонической активности. В Северном полушарии наиболее активная циклоническая деятельность отмечается в районе Алеутского минимума в Тихом океане (55 циклонов за год) и в районе Исландского минимума в Атлантическом океане (50 циклонов в год). Эти максимумы хорошо прослеживаются на карте как частот, так и количеств циклонов. Кроме того, повышенная циклоническая активность наблюдается в районе Большого Бассейна и Великих равнин в центральной части Северной Америки (50 циклонов). В море Баффина также отмечается большая концентрация циклонических образований (50 циклонов). Для Восточного полушария максимальная циклоническая активность наблюдается в районе Средиземного моря (30 циклонов в год), в районе полуострова Малая Азия (35 циклонов) и в районе Среднесибирского плоскогорья (40 циклонов). При этом максимум в районе Среднесибирского плоскогорья особенно чётко проявляется в количестве циклонов. Эти максимумы частично обеспечиваются возникновением так называемых термических депрессий, возникающих в результате прогрева поверхности земли. К сожалению, данный метод не позволяет разделить термические депрессии и собственно циклоны, поэтому при анализе максимумов в районах, где могут наблюдаться термические депрессии, следует быть особенно осторожным и принимать во внимание то, что высокие значения частот и количеств циклонов может иметь разную природу. Максимум в частоте циклонов в районах Кавказа и Тибел связан с появлением локальных минимумов, являющихся орографическими депрессиями термического происхождения и не являющихся циклонами. Это - типичное явление, приуроченное к горному рельефу. При этом максимум в районе Кавказа очень слабо выражен на карте количества циклонов. Кроме того, на карте количества циклонов есть максимум в районе Куросио, в Якутии и ряд локальных максимумов на севере Евразии, в то время как на карте частот эти максимумы отсутствуют. Большой интерес представляет анализ карт количества циклонов разной интенсивности. Так, на рис. 3.1.1.2 показаны количества неглубоких циклонов (с давлением в центре менее 1000 гПа), циклонов средней интенсивности (от 1000 да 980 гПа) и глубоких циклонов (глубже 980 гПа). Неглубокие циклоны являются в основном континентальными образованиями и имеют максимумы над южной частью Северной Америки и полуостровом Малая Азия. Примечательно, что для неглубоких циклонов чётко прослеживаются максимумы над Кавказом и Тибетом, имеющие термическо-орографическое происхождение, что ещё раз подтверждает то, что это локальные образования перманентно существующие в поле давления. Вся мода Средиземноморских циклонов представлена неглубокими циклоническими образованиями. Возможно, часть из них также имеет характер термических депрессий не обязательно связанных с циклонической деятельносьтю. В Западном полушарии циклоны малой интенсивности распространяются, в основном, над Северной Америкой и имеют относительно короткие траектории. В Восточном полушарии неглубокие циклоны распространяются по Средиземноморской траектории от Пиренейского полуострова в район Каспия. На карте циклонов средней интенсивности главными максимумами являются Алеутская и Исландская депрессии. Кроме того, выделяются максимумы над континентами - в центральной части Северной Америки и над Среднесибирским плоскогорьем. Для этих циклонов уже можно выделить два шторм-трека - Тихоокеанский и Атлантический. При этом циклоны средней интенсивности распространяются достаточно далеко вглубь по северной оконечности Евразии. Глубокие циклоны имеют преимущественно океаническое происхождение и распространяются по Тихоокеанскому и Атлантическому шторм-трекам. Это в целом согласуется с результатами теоретических, экспериментальных и диагностических исследований. Так, Yau and Jean (1989), Stuart (1989) указывали, что взаимодействие с океанами ответственно за наиболее быстро углубляющиеся циклоны. Hoskins and Valdes (1990) отмечали, что диабатическое нагревание является главным механизмом поддержки траекторий циклонов над океанами. При этом в Атлантике циклоны доходят лишь до Скандинавии. Таким образом, глубокие циклоны являются исключительно океаническими образованиями, а мелкие - континентальными. Циклоны средней интенсивности могут образовываться как над континентами, так и над океанами. Полярный фронт в основном, представлен неглубокими циклонами, а арктический - циклонами средней интенсивности. Однако, глубокие циклоны могут развиваться и на арктическом и на полярном фронтах.
Зимой (рис.3.1.1.3) наибольшая циклоническая активность связана с океанами. В Тихом океане максимальная частота циклонов наблюдается в районе Алеутского минимума (10 локальных минимумов за сезон). Ещё один максимум частоты циклонов отмечается в Охотском море, где она составляет 6 локальных минимумов. Причём этот максимум проявляется в основном в частотах циклонов. В количествах же циклонов чётко прослеживается максимум в районе Куросио, где частота составляет 12 циклонов. В Атлантическом океане выделяется три максимума циклонической активности: в районе Исландского минимума (16 циклонов), моря Баффина (16 циклонов за зиму) и у юго-западного побережья Гренландии (13 циклонов).
Исследование связи циклонической активности с процессами взаимодействия океана и атмосферы в средних широтах
Синим цветом показаны районы, где количество циклонов по данным ECMWF больше, чем количество циклонов в данных NCEP/NCAR. В целом наблюдается достаточно пёстрая картина разниц количеств циклонов. Ре-анализ ECMWF идентифицирует больше циклонов, чем ре-анализ NCEP/NCAR. Данные ECMWF дают больше циклонов на полярном фронте. Основные отрицательные разницы (больше циклонов в ECMWF) наблюдаются над восточными частями Тихого и Атлантического океанов и над Средиземноморьем. Также ре-анализ ECMWF идентифицирует больше циклонов в районе Скалистых гор. Это, по-видимому, связано с эффектами орографии, которые возникают в результате лучшего спектрального разрешения модели ECMWF по сравнению со спектральным разрешением модели NCEP/NCAR. Положительные разности (то есть количество циклонов, найденных в NCEP/NCAR ре-анализе больше, чем количество циклонов, найденное в ECMWF ре-анализе) наблюдается в районе Куросио, центральной части Тихого океана и в районе Алеутского минимума. В Атлантическом океане положительные разности связаны, главным образом, с районом острова Ньюфаундленд и Исландского минимума. Над Северной Америкой NCEP/NCAR показывает большее количество циклонов в центральной части Американского континента на юго-востоке и в районе Великих озёр. Также положительные разности отмечаются на севере Евразии и в районе Среднесибирского плоскогорья.
Зимой (рис. 3.2.1.3а) наибольшие различия в количестве циклонов наблюдаются над Северной Америкой и Евразией. Наиболее пёстрая картина наблюдается над Северной Америкой. Над Скалистыми горами ре-анализ ECMWF демонстрирует больше циклонов, чем NCEP/NCAR. На севере Америки и в ее центральной части NCEP/NCAR ре-анализ даёт больше циклонов, чем ре-анализ ECMWF. В Арктике наблюдаются положительные разности между количествами циклонов в двух ре-анализах. В районе Средиземноморья NCEP/NCAR даёт больше циклонов, чем ре-анализ ECMWF.
Весной (рис.3.2.1.36) в целом над Евразией наблюдается больше циклонов, идентифицированных по данным ре-анализа ECMWF. Над Средиземноморьем наблюдается та же картина. Над Северной Америкой сохраняется то же распределение количеств циклонов, что и зимой, то есть над Скалистыми горами ре-анализ ECMWF демонстрирует большее количество циклонов, а над севером Америки и восточными районами NCEP/NCAR даёт большее количество циклонов. В целом ECMWF ре-анализ демонстрирует большее количество циклонов на полярном и субтропическом фронтах в Восточном полушарии. В районе Арктики NCEP/NCAR даёт меньшее количество циклонов, чем ECMWF ре-анализ.
Летом (рис.3.2.1.Зв) в целом над океанами данные ECMWF демонстрируют большее количество циклонов, чем ре-анализ NCEP/NCAR. В районе Арктики ре-анализ ECMWF также даёт большее количество циклонов. Над Евразией и Северной Америкой наблюдается достаточно пёстрая картина. В районе Средиземноморья ре-анализ ECMWF идентифицирует больше циклонов по сравнению с ре-анализом ECMWF.
Осенью (рис.3.2.1.3г) в целом наблюдаются отрицательные разности между количествами циклонов в ре-анализах NCEP/NCAR и ECMWF, т.е. ECMWF идентифицирует больше циклонов, чем NCEP/NCAR. Над Северной Америкой пропадает область положительных разностей в её центральной части. Положительные разности наблюдаются лишь в районах моря Баффина и Исландского минимума, где NCEP/NCAR показывает больше циклонов.
Главные различия между данными Архива приземного давления и ре-анализом NCEP/NCAR состоит в использовании разных источников данных, разного пространственного и временного разрешения данных. Данные NCEP/NCAR ре-анализа представлены на сетке 2.5х2.5 и имеют временное разрешение 6 часов. Приземный архив имеет сетку 5х5 и временное разрешение 12 часов. В целом, по данным приземного архива давления идентифицировано меньше циклонов, чем по данным NCEP/NCAR ре-анализа. На рис. 3.2.1.4 показана разница между количеством циклонов, полученных по данным NCEP/NCAR ре-анализа и Архива приземного давления. Наибольшие различия составляют 20-2S циклонов и наблюдаются над континентами в районе Скалистых гор, Аляски, в районе Каспия и в районе Среднесибирского плоскогорья. Наименьшие различия (меньше 10 циклонов) наблюдаются в районе Арктики и в центральных частях Тихого и Атлантического океанов.
Зимой (рис.3.2.1.5а) максимальные различия составляют 6 циклонов и наблюдаются в районах наиболее активной циклонической деятельности: в районе Куросио в Тихом океане и в районе Гольфстрима в Атлантическом океане. Кроме того, большие разности в количестве циклонов отмечаются для районов Скалистых гор и восточного побережья Гренландии.
Весной (рис.2.3.1.56) самые большие различия связаны с материками, где наблюдается наиболее активная циклоническая деятельность. Разница в количестве циклонов достигает 8 циклонов. Самые значительные различия связаны с районами Скалистых гор, Аляски, полуострова малая Азия, прикаспийских районов и района Чукотки. Над океанами наблюдаются небольшие различия (около 2 циклонов). Летом (рис.3.2.1.5в) положение основных максимумов в разности количества циклонов совпадает с весенним периодом, только максимумы выражены чётче и более локализованы. Осенью (рис.3.2.1.5г) наблюдается картина, схожая с зимним периодом. Наибольшие различия наблюдаются в районе Скалистых гор (7 циклонов) и в море Баффина (7 циклонов). В отличии от зимнего периода ослаблены максимумы в районах Куросио и Гольфстрима (4 циклона) и в районе восточного побережья Гренландии (5 циклонов).
На рис. 3.2.1.6 показана интенсивность циклонов, полученных по результатам трекинга по данным ре-анализов NCEP/NCAR, ECMWF и данным Архива приземного давления Тренберта (Trenberth and Paolino 1980). Циклоны, идентифицированные по данным NCEP/NCAR ре-анализа и данным приземного архива давления демонстрируют практически полное совпадение распределения количеств циклонов по интенсивности. Немного различается лишь количество мелких ( 1000 гПа) циклонов. Приземный архив идентифицирует на 2% больше циклонов с максимальной глубиной меньше, чем ЮЮгПа, a NCEP/NCAR ре-анализ даёт на 5% больше циклонов в диапазоне 1010-ЮООгПа.
Похожие диссертации на Климатология циклонической активности в Северном полушарии и ее связь с процессами взаимодействия океана и атмосферы
