Колебания циркуляции атмосферы северного полушария в XX - начале XXI века

Колебания циркуляции атмосферы северного полушария в ХХ – начале XXI века

Кононова Нина Константиновна, Институт географии РАН
[email protected]

В 2016 г. исполнилось 70 лет с момента выхода в свет работы, положившей начало исследованию циркуляции атмосферы внетропических широт северного полушария (Дзердзеевский, Курганская, Витвицкая, 1946). Ей предшествовали две замечательные работы Б.Л. Дзердзеевского о циркуляции атмосферы в Арктическом бассейне (Дзердзеевский, 1945, 1945 а, 1975). Эти работы не утратили своего значения до сих пор, т. к. в них впервые на конкретных примерах на основании фактических наблюдений было показано существование циклонической циркуляции в районе северного полюса. Это было открытием тем более замечательным, что в те годы такой характер циркуляции в Арктике был достаточно редким явлением (всего несколько дней в году). Это открытие стало возможным благодаря тому, что с 1936 г. Борис Львович и две его ученицы – Вера Михайловна Курганская и Зоя Михайловна Витвицкая — по ежедневным синоптическим картам северного полушария строили сборно-кинематические карты траекторий циклонов и антициклонов ото дня ко дню, не пропуская ни одного дня. Если циркуляционный процесс, который длился 3-4 дня, заканчивался и, вместо направленного движения барических образований, появлялось «перебойное поле», начиналась новая сборно-кинематическая карта. Карты сортировались по однородности процессов. Так возникла типизация циркуляции атмосферы внетропических широт северного полушария и так были замечены траектории циклонов, проходящих с Атлантики через центральную Арктику к Тихому океану.

Типизация циркуляции атмосферы Северного полушария по методу Б.Л. Дзердзеевского

Вступление

Циркуляция атмосферы — одна из наиболее динамичных составляющих климатической системы. Ее изменения во времени можно количественно оценить с помощью крупномасштабной типизации циркуляционных процессов. В Институте географии РАН используется типизация элементарных циркуляционных механизмов (сокращенно ЭЦМ), разработанная для Северного полушария Б.Л. Дзердзеевским с учениками. Важной особенностью этой типизации является то, что, характеризуя состояние циркуляции атмосферы над внетропической зоной Северного полушария, она позволяет отслеживать перемещение барических образований в конкретном регионе. Именно поэтому с самого начала и до последних лет она используется разными специалистами для анализа глобальных и региональных изменений климата, водного и ледового режима и природной опасности различных территорий.

Анализ ежедневных синоптических карт позволил авторам типизации разделить все многообразие макроциркуляционных процессов на 41 элементарный циркуляционный механизм (ЭЦМ). ЭЦМ различаются между собой направлением и количеством арктических вторжений (блокирующих процессов) и выходов южных циклонов. Важно, что они имеют сезонную приуроченность, которая обозначается буквами ‘з‘ — зимний и ‘л‘ — летний. Для каждого механизма составлена динамическая схема и ее подробное описание, а позже — средние карты атмосферного давления, температуры на уровне моря, карты высоты поверхности 500 гПа и температуры на этой поверхности за 1970-1978 гг. Представлен годовой и многолетний ход суммарной по месяцам и за год продолжительности действия всех ЭЦМ.

ЭЦМ объединены в 13 типов по наличию или отсутствию блокирующих процессов на полушарии и их направлениям, а по числу блокирующих процессов эти типы объединены в 4 группы циркуляции:

I- зональная, типы 1 и 2, при антициклоне на полюсе блокирующие процессы отсутствуют, отмечаются одновременные выходы южных циклонов в двух -трех секторах полушария.

II — группа нарушения зональности, типы 3-7, при антициклоне на полюсе формируется один блокирующий процесс и 1-3 выхода южных циклонов в разных секторах.

III — меридиональная северная группа, типы 8-12, при антициклоне на полюсе отмечается 2-4 блокирующих процесса и столько же выходов южных циклонов .

IV группа — меридиональная южная, тип 13. Характерной особенностью этой группы является циклоническая циркуляция над Арктикой. Она определяется развитием циклонической деятельности на арктическом фронте и в особенности регенерацией на нем приходящих с юга в высокие широты окклюдированных циклонов. Такие процессы наблюдаются круглый год, но летом чаще, чем зимой. Сезонные различия ЭЦМ 13з и 13л обусловлены переменой знака барического поля над континентами и океанами и выражены в количестве одновременных выходов южных циклонов (зимой три, летом четыре).

Указанные признаки ЭЦМ послужили основой для составления Календаря последовательной смены ЭЦМ за весь период наличия ежедневных карт погоды Северного полушария, т. е. с 1899 года. Рабочим материалом для составления Календаря служили первоначально американские карты приземного давления, а с 1949 г. — синоптические карты и карты барической топографии, создаваемые Гидрометцентром, с 1998 г. — в электронном виде.

Календарь составлялся под непосредственным руководством и при участии Б.Л. Дзердзеевского и несколько раз публиковался при его жизни. Впоследствии эту работу продолжали мы, его ученики. На сегодняшний день на сайте размещён Календарь с 1899 по 2016 гг.

На основе Календаря проведены расчеты суммарной месячной и годовой продолжительности ЭЦМ, групп ЭЦМ для Северного полушария и 6-и его секторов, приводимые в данной базе за 1899-2016 гг.

Условные обозначения в таблицах:

• зон. или з. — зональная циркуляция,
• нар. зон. или н.з. — нарушение зональности,
• мер.сев. или м.с. — меридиональная северная,
• мер.юж. или м.ю. — меридиональная южная.

В таблицах для секторов Северного полушария представлены группы и сочетания групп:

• Ш.з. — широтная западная,
• Д.с. — долготная северная,
• Д.ю. — долготная южная,
• Ш.з.д.ю. — широтная западная в сочетании с долготной южной,
• Ш.з.с.п. — широтная западная в сочетании со стационарным положением
• Д.с.с.п. — долготная северная в сочетании со стационарным положением,
• Д.с.ш.в. — долготная северная в сочетании с широтной восточной
• Д.с.ш.з. — долготная северная в сочетании с широтной западной,
• Д.с.д.ю. — долготная северная в сочетании с долготной южной,
• Д.ю.с.п. — долготная южная в сочетании со стационарным положением.

Первыми буквами обозначены названия секторов: Атлантический, Европейский, Сибирский, Дальневосточный, Тихоокеанский, Американский.