Вплив атмосферних процесів Північної Атлантики на синоптичну ситуацію над Україною - Автореферат

З синоптичної точки зору, Ісландський мінімум визначається наявністю у приполярних районах Північної Атлантики переважно циклонічних вихорів з достатньо низьким тиском у центрі. Окрім цього, наявність Північної Атлантики, як океанічного «акумулятора» тепла, визначає достатньо мякий клімат Західної Європи та позаполярної частини Північної Європи з переважно теплими зимами та прохолодними літами, хоча й існують виключення, іноді навіть дуже разючі (наприклад, хвилі тепла влітку 2003 р. з численними людськими жертвами). Найбільш відомим проявом мінливості клімату у Північній Атлантиці є так зване Північноатлантичне коливання (ПАК), яке визначається наявністю двох центрів дії - Ісландського мінімуму та Азорського максимуму. Дійсно, якщо розглянути мінливість баричного поля, повязану з ПАК, то виявиться, що над Україною розташовується зона майже нульової мінливості тобто зміни «осередненої» синоптичної ситуації з циклоном над Ісландією та полем високого тиску, розташованим південніше, не супроводжуються великомасштабними змінами тиску над Україною. Зазвичай, виникнення циклону над океаном і подальше його переміщення територією України можна розглядати як прояв впливу процесів Північної Атлантики на процеси над Україною.Що ж стосується впливу ПАК на опади, то за позитивної фази ПАК над Україною має місце відємна аномалія опадів, тим часом як негативна фаза ПАК супроводжується збільшенням опадів. Аналіз можна робити для просторового розподілу власних векторів, перший з яких описує мінливість за рахунок найбільш великомасштабного процесу, другий - меншого, третій - ще меншого тощо. При дослідженні впливу Північної Атлантики на синоптичні умови над Україною, доцільно використовувати середньодобовий індекс ПАК або будь-який інший показник мінливості баричного поля над Північною Атлантикою. г) для сформованих двох часових рядів виконується перехресне вейвлет-розкладення та визначається вейвлет-когерентість, а потім визначаються зони зі значущими вейвлет-енергією та вейвлет-когерентністю, які й вказують на проміжки часу, протягом яких вплив Північної Атлантики на синоптичні процеси над Україною мав місце на певних масштабах часу. Отже підхід на основі даних про лапласіани геопотенціальних висот дозволяє виявити взаємозвязок між Північноатлантичним коливанням і циклонічною діяльністю над Україною, але не може бути застосований для випадку блокуючих ситуацій, тому що не кожний антициклон може вважатися блокуючим.За ці роки були одержані важливі теоретичні і практичні результати, які стосуються механізмів взаємодії атмосфери і океану у Північній Атлантиці; взаємодії між ПАК та іншими структурами телеконекції, як то Південне коливання або структура Тихий океан - Північна Америка; впливу на просторово-часовий розподіл полів гідрометеорологічних величин в Америці та Європі, зокрема й Україні. Але саме вплив атмосферних процесів над Атлантикою в цілому, і Північноатлантичного коливання, зокрема, на Україну, внаслідок достатньої віддаленості її від океану має бути досліджений, з нашої точки зору, ретельніше і з використанням чисельних оцінок. Протягом холодних періодів року мають місце синхронні зміни синоптичної ситуації над Північною Атлантикою та Україною на періодах коливань від 4 до 8 діб. Існує певний звязок між синоптичною ситуацією над Північною Атлантикою та процесом блокування над Україною, а саме наявність блокуючого процесу спричиняє його відсутність над Україною; процес же блокування над Північною Атлантикою обернено корелює з індексом ПАК. Якщо розглядати низькочастотні коливання з періодом близько 1 місяця, то існує певний значущий звязок між процесами над Північною Атлантикою та Україною: зі зміною синоптичної ситуації в бік збільшення циклонічності в районі Ісландського мінімуму відбуваються майже протифазні зміни індексу блокування над Україною, а у випадку Азорського максимуму - синфазні.

2. Основний зміст роботи

Північноатлантичне коливання, як один з найяскравіших кліматичних феноменів північної пікулі, що визначає погодні і кліматичні умови на великій території, вивчається протягом декількох останніх десятирічь. За ці роки були одержані важливі теоретичні і практичні результати, які стосуються механізмів взаємодії атмосфери і океану у Північній Атлантиці; взаємодії між ПАК та іншими структурами телеконекції, як то Південне коливання або структура Тихий океан - Північна Америка; впливу на просторово-часовий розподіл полів гідрометеорологічних величин в Америці та Європі, зокрема й Україні. Але саме вплив атмосферних процесів над Атлантикою в цілому, і Північноатлантичного коливання, зокрема, на Україну, внаслідок достатньої віддаленості її від океану має бути досліджений, з нашої точки зору, ретельніше і з використанням чисельних оцінок. Саме цьому присвячена дисертаційна робота, аналіз результатів якої дозволив зробити такі висновки: 1. Використання звичайних методів, таких як кореляційний чи компонентний аналізи, не забезпечує задовільні результати під час аналізу звязків між нестаціонарними атмосферними процесами, які, до того ж, віддалені один від іншого на великі відстані. З цією метою доцільніше використовувати вейвлет-аналіз.

2. Протягом холодних періодів року мають місце синхронні зміни синоптичної ситуації над Північною Атлантикою та Україною на періодах коливань від 4 до 8 діб. Зазвичай таке спостерігається не дуже часто і, навіть, не кожного року, але тривалість таких змін може становити декілька тижнів.

3. Процес когерентних змін у синоптичній ситуації над Північною Атлантикою та Східною Європою не залежить від інтенсивності та фази Північного коливання і може бути як синфазним, так і протифазним. Але, вірогідніше за все, для того, щоб мала місце значуща вейвлет-когерентність потрібна наявність двох інтенсивних синоптичних процесів, які б істотно відрізнялися від загальної синоптичної ситуації, наприклад, блокуючого процесу та інтенсивного південного циклону.

4. Існує певний звязок між синоптичною ситуацією над Північною Атлантикою та процесом блокування над Україною, а саме наявність блокуючого процесу спричиняє його відсутність над Україною; процес же блокування над Північною Атлантикою обернено корелює з індексом ПАК.

5. Якщо розглядати низькочастотні коливання з періодом близько 1 місяця, то існує певний значущий звязок між процесами над Північною Атлантикою та Україною: зі зміною синоптичної ситуації в бік збільшення циклонічності в районі Ісландського мінімуму відбуваються майже протифазні зміни індексу блокування над Україною, а у випадку Азорського максимуму - синфазні. Цей висновок повністю підтверджується загальними положеннями теорії довгих хвиль в атмосфері.

6. Процес блокування впливає на просторовий розподіл фронтальних зон. Зокрема, якщо блокуючий антициклон розташовувався північно-східніше України, це спричиняло відповідні зміни в поле індексу вологості, а саме, найбільша його мінливість спостерігалася поблизу території України. Інакше кажучи, вірогідність розташування атмосферних фронтів над Україною при блокуючому процесі є дуже великою.

7. Найчастіше небезпечні нагони у портах північного узбережжя Азовського моря мають місце за блокування циклону над Чорним і Азовським морями та сильних південних вітрів на південно-західній периферії великого глибокого циклону. Для випадків, коли мають місце максимальні рівні моря, характерними є процеси, часовий масштаб яких близький до існування потужних блокуючих антициклонів.

8. Має місце залежність часових затримок мінливості загального вмісту озону від відстані до центрів дії, повязаних з ПАК, а перехресна вейвлет-енергія визначається й знаком аномалії тиску у головному центрі дії в Північній Атлантиці. Можна казати про головну роль Північноатлантичного коливання у просторово-часовій мінливості загального вмісту озону над Європою на синоптичному масштабі часу та простору. Ця роль полягає у тому, що розташування центрів дії ПАК визначає на достатньо тривалий період траєкторії пересування синоптичних вихорів помірних широт, які, у свою чергу, й впливають на ЗВО в різних частинах Європи.

Одержані у дисертаційній роботі результати ґрунтуються на використанні традиційних та сучасних методик дослідження статистичної структури нестаціонарних часових рядів, загальновживаних баз даних гідрометеорологічної інформації, та мають статистичну оцінку значущості. Все це дозволяє застосовувати їх для подальшого удосконалення систем середньострокового та довгострокового прогнозу погоди, а запропоновані методики - і для дослідження інших аналогічних процесів, що мають місце в атмосфері та океані.

1. Хохлов В.Н. Повторяемость блокирующих ситуаций над Европой в начале 21-го века / Хохлов В.Н., Романова А.В. // Метеорологія, кліматологія та гідрологія. - 2005. - Вип. 49. - С. 82-88. (Особистий внесок здобувача полягає у зборі гідрометеорологічної інформації).

2. Хохлов В.Н. Вейвлет-анализ синоптических процессов над Северной Атлантикой и Украиной / Хохлов В.Н., Романова А.В., Меньшова Ю.В. // Вісник Одеського державного екологічного університету. - 2007. - Вип. 4. - С. 135-145. (Особистий внесок здобувача полягає у обробці інформації).

3. Романова Г.В. Про звязок процесу блокування над Україною з Північноатлантичним коливанням / Романова Г.В. //Метеорологія, кліматологія та гідрологія. - 2008. - Вип. 50, Ч. 1. - С. 227-232.

4. Романова Г.В. Звязок атмосферних фронтів з індексом блокування / Романова Г.В. // Вісник Одеського державного екологічного університету. - 2008. - Вип. 6. - С. 117-121.

5. Романова А.В. Пространственно-временные изменения озона над Европой, вызванные Североатлантическим колебанием / Романова А.В., Хохлов В.Н. // Метеорологія, кліматологія та гідрологія. - 2010. - Вип. 51. - С. 145-151. (Особистий внесок здобувача полягає у обробці одержаних результатів).

6. Хохлов В.М. Небезпечні підвищення рівня моря у порту Маріуполь: сприятливі синоптичні процеси та вплив Північноатлантичного коливання / Хохлов В.М., Романова Г.В., Журбенко К.Є. // Український гідрометеорологічний журнал. - 2010. - № 7. - С. 82-87. (Особистий внесок здобувача полягає у аналізі одержаних результатів).

7. Khokhlov V.N. On relationship between atmospheric teleconnections and ice extent of arctic seas / Khokhlov V.N., Glushkov A.V., Loboda N.S., Romanova A.V. // Proc. 12th Seoul International Symposium on Polar Sciences. - Ansan (Korea). - 2005. - P. P-4-1 - P-4-4.

8. Khokhlov V. Role of North Atlantic Oscillation in spatial initiation of European summer heat waves: wavelet approach / Khokhlov V., Loboda N., Romanova A. // Book of Abstracts of ESF-MEDCLIVAR Workshop on “Hydrological, socioeconomic and ecological impacts of the North Atlantic Oscillation in the Mediterranean region”. - 2010. - Zaragoza (Spain). - P. 45-46.