Zmiany ciśnienia atmosferycznego nad Morzem Barentsa i ich wpływ na cyrkulację atmosferyczną w atlantycko-europejskim sektorze cyrkulacyjnym

Marsz, Andrzej A.; Styszyńska, Anna

doi:10.32045/PG-2023-038

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Zmiany ciśnienia atmosferycznego nad Morzem Barentsa i ich wpływ na cyrkulację atmosferyczną w atlantycko-europejskim sektorze cyrkulacyjnym

Autorzy

Marsz Andrzej A. , Styszyńska Anna

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Marsz_Styszynska_Zmiany_P Geof._Z 3-4_2023.pdf

Pobierz

Identyfikatory

DOI

10.32045/PG-2023-038

Warianty tytułu

Changes in atmospheric pressure over the Barents Sea and their impact on atmospheric circulation in the Atlantic-European circulation sector

Języki publikacji

Abstrakty

Układ niskiego ciśnienia w subarktycznej strefie Atlantyku Północnego, tworzący północne ramię dipola NAO, wykazuje znaczne zróżnicowanie w czasie. Tworzą go przemiennie trzy ośrodki – niż nad Morzem Labrador, Niż Islandzki i niż nad Morzem Barentsa. Poszczególne wymienione centra niskiego ciśnienia występują w różnych konfiguracjach, których wzajemny układ silnie wpływa na wartości indeksów NAO. Celem przedstawionych badań było określenie wpływu, jaki na cyrkulację atmosferyczną w atlantycko-europejskim sektorze cyrkulacyjnym wywierają wyizolowane zmiany SLP nad obszarem Morza Barentsa, niezależnie od zmian SLP w Niżu Islandzkim. Gdy SLP nad Morzem Barentsa spada tworzy się tam układ niskiego ciśnienia zwany Bruzdą Barentso-Karską. W takich okresach silnie obniża się SLP nad wschodnią częścią N Atlantyku i Europą w strefie położonej na N od 55-58°N, a rośnie SLP na S od tej granicy. Maksymalny wzrost wykazuje wtedy SLP w strefie szerokości 45-50°N oraz nad zachodnią i środkową Europą (10°W - 25°E). W takim okresie trajektorie układów niskiego ciśnienia przemieszczają się w strefę między 58 a 70°N. Rośnie w tej strefie (55-70°N) częstość występowania pogód niżowych, z pogodami frontalnymi włącznie. Na południe od 55-58°N rośnie SLP i częstość występowania antycyklonów, są to najczęściej bardzo silnie rozwinięte na wschód kliny subtropikalnego antycyklonu N Atlantyku (Wyżu Azorskiego). Powoduje to wzrost na tych obszarach częstości występowania bezfrontalnych pogód antycyklonalnych. W okresach wzrostu SLP nad Morzem Barentsa, Bruzda Barentso-Karska zanika, zaznacza się wzrost SLP nad obszarem położonym na N od 55-58°N, a na S od tej granicy SLP spada. Tory układów niskiego ciśnienia przemieszczają się nad obszarem Europy Zachodniej i Środkowej w niższych szerokościach (45-55°N). Powoduje to odpowiednie, przeciwne do opisanych wyżej, zmiany w strukturze pogód na N i S od 55-58°N. Zmianami SLP nad Morzem Barentsa sterują zmiany zasobów ciepła w wodach tego morza (np. Smedsrud i in. 2012, 2020). Zasoby ciepła w wodach Morza Barentsa regulowane są przez zmniejszony lub zwiększony dopływ ciepłych Wód Atlantyckich (np. Årthun i in. 2012). W rezultacie wszystkimi tymi zmianami, w tym SLP nad Europą, steruje z opóźnieniami zmienność NA THC (North Atlantic Thermohaline Circulation). Jednoczesny spadek SLP nad Morzem Barentsa i spadek SLP w Niżu Islandzkim powoduje, że w strefie subarktycznej i arktycznej tworzy się rozległy jedno- lub dwuośrodkowy układ niskiego ciśnienia o orientacji WSW-ENE, wymuszający adwekcje powietrza z zachodu nad NE Europę i Syberię. Spadek SLP nad Morzem Barentsa, jaki nastąpił po roku 1988, jest zgodny w czasie ze zmianą epok makrocyrkulacyjnych nad Europą (z epoki E na epokę W), których przyczyną była zmiana fazy NA THC z ujemnej na dodatnią.

The low-pressure system in the subarctic zone of the North Atlantic, forming the northern arm of the NAO dipole, varies significantly over time. It is composed of three alternating centers – the Labrador Sea low, the Icelandic Low and the Barents Sea low. The individual low-pressure centers mentioned above occur in various configurations, the mutual arrangement of which strongly influences the values of the NAO indices. The aim of the presented research was to determine the impact of isolated SLP changes over the Barents Sea area on atmospheric circulation in the Atlantic-European circulation sector, regardless of SLP changes in the Icelandic Low. When the SLP drops over the Barents Sea, a low-pressure system called the Barents-Kara Trough forms there. In such periods, SLP decreases significantly over the eastern part of the N Atlantic and Europe in the zone located N of 55-58°N, and SLP increases SLP of this border. The maximum increase in SLP is then observed in the latitude zone of 45-50°N and over western and central Europe (10°W - 25°E). During such a period, the trajectories of low-pressure systems move to the zone between 58 and 70°N. The frequency of low-pressure weather, including frontal weather, is increasing in this zone (55-70°N). South of 55- 58°N, SLP and the frequency of anticyclones increase. These are most often very strongly eastward ridges of the subtropical N Atlantic anticyclone (Azores High). This increases the frequency of frontal anticyclonic weather in these areas. During periods of SLP increase over the Barents Sea, the Barents- Kara Trough disappears, there is an increase in SLP over the area located N of 55-58°N, and SLP of this boundary decreases. The tracks of low-pressure systems move over Western and Central Europe at lower latitudes (45-55°N). This causes appropriate changes in the weather structure in the N and S regions from 55-58°N, opposite to those described above. Changes in SLP over the Barents Sea are controlled by changes in heat resources in the waters of this sea (e.g. Smedsrud et al. 2012, 2020). Heat resources in the waters of the Barents Sea are regulated by a decreased or increased inflow of warm Atlantic Waters (e.g. Årthun et al. 2012). As a result, all these changes, including the SLP over Europe, are driven, with lags, by NA THC (North Atlantic Thermohaline Circulation) variability. The simultaneous decrease in SLP over the Barents Sea and the decrease in SLP in the Icelandic Low causes an extensive one- or two-center low-pressure system with a WSW-ENE orientation to form in the subarctic and Arctic zone, forcing air advection from the west over NE Europe and Siberia. The decline in SLP over the Barents Sea after 1988 is consistent with the change in macrocirculation epochs over Europe (from epoch E to epoch W), which was caused by the change of the NA THC phase from negative to positive.

Słowa kluczowe

ciśnienie atmosferyczne cyrkulacja atmosferyczna NAO Morze Barentsa Europa

atmospheric pressure atmospheric circulation NAO Barents Sea Europe

Wydawca

Polskie Towarzystwa Geofizyczne
Komitet Geofizyki PAN

Czasopismo

Przegląd Geofizyczny

Rocznik

2023

Tom

Z. 3-4

Strony

83--111

Opis fizyczny

Bibliogr. 40 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Marsz Andrzej A.

Polskie Towarzystwo Geofizyczne, Oddział Bałtycki

https://orcid.org/0000-0002-1962-8004

autor

Styszyńska Anna

Polskie Towarzystwo Geofizyczne, Oddział Bałtycki

https://orcid.org/0000-0001-8763-9154

Bibliografia

1. Årthun M., Eldevik T., Smedsrud L.H., Skagshet 0., Ingvaldsen R.B., 2012, Quantifying the influence of Atlantic heat on Barents Sea ice variability and retreat, Journal of Climate, 25, 4736-4743, DOI: 10.1175/JCLI-D-11-00466.1.
2. Bjerknes J., 1964, Atlantic air-sea interaction, Advances in Geophysics, 10, 82 s., DOI: 10.1016/S0065- 2687(08)60005-9.
3. Bochkov Yu.A., 2005, Krupnomasshtabnye kolebaniya temperatury vody na razreze “Kolskij Meridian” i ikh prognozirovanie, [w:] 100 let okeanogaficheskikh nabludenij na razreze “Kolskij Meridian w Barencovom more, Izd. PINRO, Murmańsk, 47-65.
4. Boitsov V.D., Karsakov A.L., Trofimov A.G., 2012, Atlantic water temperature and climate in the Barents Sea, 2000-2009, ICES Journal of Marine Science, 69 (5), 833-840, DOI: 10.1093/icesjms/ fss075.
5. Donat M.G., Leckebusch G.C., Pinto J.G., Ulbrich U., 2010, Examination of wind storms over Central Europe with respect to circulation weather types and NAO phases, International Journal of Climatology, 30 (9), 1289-1300. DOI: 10.1002/joc.1982.
6. Eldevik T., Nilsem J.E.0., 2013, The Arctic-Atlantic thermohaline circulation, Journal of Climate, 26 (21), 8698-8705, DOI: 10.1175/JCLI-D-13-00305.1.
7. Hill T., Lewicki P., 2007, STATISTICS: Methods and Applications, StatSoft, Tulsa, OK., dostęp online: www.statsoft.com/textbook/stathome.html.
8. Hilmer M., Jung T., 2000, Evidence for a recent change in the link between the North Atlantic Oscillation and Arctic Sea ice export, Geophysical Research Letters, 27 (7), 989-992, DOI: 10.1029/1999GL010944.
9. Honda M., Inoue J., Yamane S., 2009, Influence of low Arctic sea-ice minima on anomalously cold Eurasian winters, Geophysical Research Letters, 36 (8), L08707, DOI: 10.1029/2008GL037079.
10. Huang B., Thome P.W., Banzon V.F., Boyer T., Cherupin G., Lawrimore J.H., Menne M.J., Smith T.M., Vose R.S., Zhang H.M., 2017, Extended Reconstructed Sea Surface Temperature, version 5 (ERSSTv5). Upgrades, validations, and intercomparisons, Journal of Climate, 30 (20), 8179-8205, DOI: 10.1175/ JCLI-D-16-0836.1.
11. Jones P.D., Jónsson T., Wheeler D., 1997, Extension to the North Atlantic oscillation using early in¬strumental pressure observations from Gibraltar and South-West Iceland, International Journal of Climatology, 17 (13), 1433-1450, DOI: 10.1002/(SICI)1097-0088(19971115)17:13<1433::AID- JOC203>3.0.CO;2-P.
12. Hurrell J.W., 1996, Decadal trends in the North Atlantic Oscillation: regional temperatures and precipitation, Science, 269 (5224), 676-679, DOI: 10.1126/science.269.5224.676.
13. Hurrell J.W., Kushnir Y., Ottresen G., Visbeck M., 2003, An overview of the NAO, [w:] The North Atlantic Oscillation: Climatic Significance and Environmental Impact, AGU Geophysical Mongraph, 1-35.
14. Kalnay E., Kanamitsu M., Kistler R., Collins W., Deaven D., Gandin L., Iredell M., Saha S., White G., Woollen J., Zhu Y., Leetmaa A., Reynolds B., Chelliah M., Ebisuzaki W., Higgins W., Janowiak J., Mo K.C., Ropelewski C., Wang J., Jenne R., Joseph D., 1996, The NCEP/NCAR 40-Year Reanalysis Project, Bulletin of the American Meteorological Society, 77 (3), 437-471, DOI: 10.1175/1520-0477(1996)077<0437:TNYRP>2.0.CO;2.
15. Karsakov A.L., 2009, Okeanograficheskoye issledovaniya na razreze “Kolskij Meridian” v Barencovom more (1900-2008 gg), Izd. PINRO, Murmansk, 139 s.
16. Komatsu K.K., Takaya Y., Toyoda T., Hasumi H., 2022, Response of Eurasian temperature to Barents-Kara sea ice: evaluation by multi-model seasonal predictions, Geophysical Research Letters, 49, e2021GL097203, DOI: 10.1029/2021GL097203.
17. Labe Z., Peings Y., Magnusdottir G., 2020, Warm Arctic, cold Siberia pattern: role of full arctic amplification versus sea ice loss alone, Geophysical Research Letters, 47 (17), DOI: 10.1029/2020GL088583.
18. Marsz A.A., 2015, Model zmian powierzchni lodów morskich Arktyki (1979-2013) - zmienne sterujące w modelu „minimalistycznym” i ich wymowa klimatyczna, Problemy Klimatologii Polarnej, 25, 249-334.
19. Marsz A.A., 2019, Geneza NAO i problem stabilności tej postaci cyrkulacji atmosferycznej, [w:] NAO - jej istota, przyczyny i konsekwencje, A. Styszyńska, M. Błaś, K. Migała (red.), WGiSR UWr i SKP, Wrocław, 31-46 .
20. Marsz A.A., Styszyńska A., 2006, O “arktycznych” i “atlantyckich” mechanizmach sterujących zmiennością temperatury powietrza na obszarze Europy i północno-zachodniej Azji, Problemy Klimatologii Polarnej, 16, 47-89.
21. Marsz A.A., Styszyńska A., 2015, Zmienność ciśnienia atmosferycznego w Arktyce Atlantyckiej a temperatura powietrza w Polsce. Przyczynek do przejawów „monsunu europejskiego”, Przegląd Geofizyczny, 60 (1-2), 3-25.
22. Marsz A.A., Styszyńska A., 2022, Proces ocieplenia w Polsce - przebieg i przyczyny (1951-2018). Przejaw wewnętrznej dynamiki systemu klimatycznego czy proces antropogeniczny?, Prace i Studia Geograficzne, 67.2, 51-82, DOI: 10.48128/pisg/2022-67.2-04.
23. Marsz A.A., Styszyńska A., Bryś K., Bryś T., 2021, Role of internal variability of climate system in increase of air temperature in Wrocław (Poland) in the years 1951-2018, Quaestiones Geographicae, 40 (3), 109-124, DOI: 10.2478/quageo-2021-0027.
24. Muilwijk M., Smedsrud L.H., Ilicak M., Drange H., 2018, Atlantic water heat transport variability in the 20th century Arctic Ocean from a global ocean model and observations, Journal of Geophysical Research: Oceans, 123 (11), 8159-8179, DOI: 10.1029/2018JC014327.
25. Osuchowska-Klein B., 1978, Katalog typów cyrkulacji atmosferycznej. IMGW, Wyd. Komunikacji i Łączności, Warszawa, 192 s.
26. Osuchowska-Klein B., 1991, Katalog typów cyrkulacji atmosferycznej 1976-1990, IMGW, Warszawa, 50 s.
27. Outten S., Esau I., 2017, Bjerknes compensation in the Bergen Climate Model, Climate Dynamics, 49, 2249-2260, DOI : 10.1007/s00382-016-3447-2.
28. Pinto J.G., Raible C.C., 2012, Past and recent changes in the North Atlantic Oscillation, WIRES Climate Change, 3, 79-90, DOI: 10.1002/wcc.150.
29. Rogers J.C., 1997, North Atlantic storm track variability and its association to the North Atlantic Oscillation and climate variability of Northern Europe, Journal of Climate, 10 (7), 1635-1647, DOI: 10.1175/1520-0442(1997)010<1635:NASTVA>2.0.CO;2 .
30. Rogers J.C., van Loon H., 1979, The seesaw in winter temperatures between Greenland and Northern Europe. Part II: some oceanic and atmospheric effects in middle and high latitudes, Monthly Weather Review, 107 (5), 509-519, DOI: 10.1175/1520-0493(1979)107<0509:TSIWTB>2.0.CO;2.
31. Savichev A.I., Mironicheva N.P., Cepelev V.Yu., 2015, Osobennosti kolebanij atmosfernoj cirkulyacii v Atlantiko-evropejskom sektore polushariya v poslednie desyatiletiya. Uchenye zapiski Rossijskogo gosudarstvennogo gidrometeorologicheskogo universiteta, 39, 120-131.
32. Semenov V.A., 2008, Vliyanie okeaničeskogo pritoka v Barencovo morye na izmenčivost' klimata v Arktike, Izvestiya RAN, 418 (1), 106-109.
33. Skagseth Ø., Furevik T., Ingvaldsen R., Loeng H., Mork K.A., Orvik K.A., Ozhigin V., 2008, Volume and heat transports to the Arctic Ocean via the Norwegian and Barents seas, [w:] Arctic-Subarctic Ocean Fluxes, R.R. Dickson, J. Meincke, P. Rhines (red.), Springer, Dordrecht, 45-64 .
34. Skeie P., 2000, Meridional flow variability over the Nordic seas in the Arctic Oscillation flamework, Geophysical Research Letters, 27 (16), 2569-2572.
35. Smedsrud L.H., Esau I., Invaldsen R.B., Eldevik T., Haugan P.M., Li C., Lien V.S., Olsen A., Omar A.M., Ottera O.H., Risebrobakkrn B., Sandø A.B., Semenov V.A., Sorokina S.A., 2013, The role of the Barents Sea in the Arctic climate system, Reviews of Geophysics, 51 (3), 415-449, DOI: 10.1002/rog.20017.
36. Smedsrud L.H., Mulwijk M., Brakstadt A., Madonna E., Lauvset S.K., Spensberger C., Born A., Eldevik T., Drange H., Jeansson E., Li C., Olsen A., Skagseth Ø., Slater D.A., Straneo F., Vague K., Årthun M., 2022, Nordic seas heat loss, Atlantic inflow, and Arctic Sea ice cover over the last century, Reviews of Geophysics, 60 (1), DOI: 10.1029/2020RG000725.
37. Van der Swaluw E., Drijfhout S.S., Halzeleger W., 2007, Bjerknes Compensation at high north¬ern latitudes: the ocean forcing the atmosphere, Journal of Climate, 20 (24), 6023-6032, DOI: 10.1175/2007JCLI1562.1.
38. Van Loon H., Rogers J.C., 1978, The Seesaw in Winter Temperatures between Greenland and Northern Europe. Part I: General Description, Monthly Weather Review, 106 (5), 296-310, DOI: 10.1175/1520-0493(1978)106<0296:TSIWTB>2.0.CO;2.
39. Visbeck M.H., Hurrell J.W., Polvani L., Cullen H.M., 2001, The North Atlantic Oscillation: Past, present, and future, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 98 (23), 12876-12877, DOI: 10.1073/pnas.231391598.
40. Wanner H., Bronnimann S., Casty C., Gyalistras D., Luterbacher J., Schmutz C., Stephenson D.B., Xoplaki E. 2001, North Atlantic Oscillation. Concepts and studies, Surveys in Geophysics, 22, 321-382, DOI: 10.1023/A:1014217317898.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-f3ebac1b-e36d-484a-8c80-525e2a2ab8bb