Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Delimitacja prądów strumieniowych nad półkulą północną na podstawie reanaliz ERA5 o wysokiej rozdzielczości przestrzennej

Degirmendžić Jan

Przegląd Geofizyczny

|

2022

|

Z. 3-4

73--97

PL

Celem analizy jest delimitacja górnotroposferycznych prądów strumieniowych w polach wiatru o wysokiej rozdzielczości przestrzennej. Wykorzystano 6-godzinne pola wiatru (U, V) na powierzchni 300 hPa o rozdzielczości 0.25°×0.25° z bazy ERA5. Analiza dotyczy zakresu 0°-90°N, sezonu zimowego oraz 40-lecia 1981-2020. Procedura polega na wyznaczeniu pozycji tzw. jet streaków, czyli regionów o najwyższym potencjale cyklogenetycznym osadzonych w osi prądu strumieniowego. Określono pozycję geograficzną gridów centralnych jet streaków oraz prędkość wiatru w tych gridach. Punkt centralny jet streak (JSC) zdefiniowano jako lokalne maksimum prędkości wiatru. Identyfikując JSC zastosowano matrycę sferyczną o stałym promieniu R=500 km. Nie wykorzystano matrycy lat×lon, ponieważ zmniejsza ona swoje rozmiary ku biegunowi, co powoduje zwiększenie udziału small-scale wind features w ogólnej liczbie wykrytych jet streaków w szerokościach okołobiegunowych. Wykryto 311 712 jet streaków. Wyniki analizy przedstawiono na mapach częstości jet streaków oraz średniej prędkości wiatru w JSC. Makroskalowa struktura prądów strumieniowych tworzy układ spirali ze strefą wejścia nad Afryką i strefą wyjścia nad północną Europą. Wśród podzwrotnikowych prądów strumieniowych można wyróżnić: NAAJ (North Africa-Asian Jet) oraz EAJ (East Asian Jet). Strefą graniczną jest obszar niezbyt silnych jet streaków nad Himalajami. Te strumienie są wąskie i mają równoleżnikowy przebieg. Prądy strumieniowe nad wschodnim Pacyfikiem (wschodnia część NPJ) oraz nad Atlantykiem (NAJ) cechują się większą dyspersją szerokości geograficznej, co przejawia się poszerzeniem strugi na mapach klimatycznych oraz mają orientację WSW - ENE. Nad kontynentami widać wyraźny podział na dwa strumienie: polarny (w wyższych szerokościach geograficznych) oraz podzwrotnikowy. Strumień polarny nad środkową i północną Eurazją oraz strumień podzwrotnikowy nad Ameryką Północną mają epizodyczny charakter. Odnoga widoczna poniżej 35°N nad Ameryką zanika w polu prędkości. Prąd strumieniowy nad zachodnim Pacyfikiem – EAJ (lub zachodnia część NPJ) jest najsilniejszy spośród wszystkich makroskalowych struktur na półkuli północnej. Zidentyfikowano obszary górskie, które w wyniku interakcji z hemisferyczym prądem strumieniowym przyczyniają się do formowania układów jet streak. Przedstawiona metoda pozwala na precyzyjną identyfikację stref prądów strumieniowych o największym potencjale cyklogenetycznym.

EN

The aim of this research is an attempt at delimiting the upper tropospheric jet streams based on high resolution (0.25°×0.25°) wind fields from ERA5. The procedure is intended to position the jet streaks (JS), i.e. regions cyclogenetically active, embedded within a jet stream. The geographic coordinates of JS-central grid (JSC) and also wind speed in that grid are specified. The analysis: extends for the winter seasons of 1981-2020, is applied to the 300-hPa level and covers the Northern Hemisphere. Jet streak center (JSC) is defined as a local wind maximum. It meets the following criteria: 1. wind speed in JSC ≥ 50 ms-1, 2. wind speed at every other grid, situated no further then 500 km from the JSC ≤ wind speed at JSC. The spherical cap matrix with constant radius equal to 500 km was used for the JSC detection. The lat×lon matrices are not applicable because their dimension decreases with increasing latitude - therefore they have an ability to detect an excessive number of small-scale wind features in high latitudes. It is an undesirable property because smaller than meso-alfa wind features cannot be classified as jet streaks. JSC points were identified on 6-hourly maps. A total number of 311 712 jet streak centers were inventoried. The results of the analysis are presented on the JSC frequency map and average JSC wind speed map. The local impact of orography was also identified on the JSC frequency maps. Macro-structure of jet streams reveals spiral-like shape with entrance region over Africa and exit region over the northern Europe. NAAJ (North Africa-Asian Jet) and EAJ (East Asian Jet) represent subtropical jet stream. Separation zone is formed from weakly active jet streaks over Himalaya. NAAJ and EAJ are relatively narrow and zonally oriented. Variability in jet stream latitude is higher over the eastern Pacific (eastern part of NPJ) and Atlantic (NAJ), which is manifested as a widening of the jet stream flow. In these two geographic regions the jet flow is WSW - ENE oriented. There is a clear division into two streams over the continents: polar in higher latitudes and subtropical. PFJ over the middle and northern Europe and STJ branch over the North America are episodic in nature. The last one, visible below 35°N in JSC frequency field, vanishes in JSC wind speed field. The jet stream over the western Pacific (EAJ / the western part of NPJ) is the strongest of all macro-scale structures in the Northern Hemisphere. Mountain areas that contribute to the formation of jet streaks by interaction with the hemispheric jet stream have been identified. These areas are as follows: Zagros Mountains, Himalayas, mountains of north-eastern Burma, Sayan and Altai Mountains, Scandinavian Mountains, Alps, Pyrenees, mountains of Scotland, Iceland and western Ireland, Japanese Alps, Kyushu Mountains, Chugach Mountains (Alaska), Coast Mountains of Canada, Cascade Range, Sierra Nevada, Sierra Madre Occidental, Appalachian Mountains (Blue Ridge Mountains, Allegheny Plateau, Adirondack Mountains) and the ice cap of southern tip of Greenland. This study presents a novel approach that enables the accurate detection of the jet streaks. It will be used in future research focusing on the contemporary changes in the position and activity of the upper tropospheric jet streams.

2

O związkach między zmianami temperatury powierzchni Morza Sargassowego a zmianami temperatury powietrza na półkuli północnej (1880-2007)

Marsz A. A.

Landform Analysis

|

2011

|

Vol. 15

17-38

PL

W artykule przedstawiono występowanie bardzo silnych związków między zmiennością temperatury powierzchni Morza Sargassowego a zmianami globalnych i hemisferycznych anomalii temperatury powietrza. Zmiany temperatury powierzchni Morza Sargassowego najsilniej powiązane są ze zmiennością anomalii temperatury powietrza w Arktyce (64-94°N) i w szerokościach umiarkowanych (44-64°N) półkuli północnej. Przeprowadzone analizy szeregów, z których wyeliminowano trendy, wykazują, że zmienność temperatury powierzchni Morza Sargassowego steruje hemisferycznymi anomaliami temperatury powietrza, nie wykazuje natomiast związków ze zmianami koncentracji CO2 w troposferze. Zmienność temperatury powierzchni Morza Sargassowego odbija zmienność AMO (Atlantic Multidecadal Oscillation), która jest procesem naturalnym. Konkluzją jest stwierdzenie, że obserwowany obecnie wzrost hemisferycznej i globalnej temperatury powietrza stanowi w zasadniczym stopniu wynik działania procesów naturalnych.

EN

This article presents occurrence of very strong correlations between the changeability in sea surface temperature of the Sargasso Sea and changes in global and hemispherical anomalies in air temperature. Changes in sea surface temperature of the Sargasso Sea are correlated in the strongest way with the changeability in air temperature anomalies in the Arctic (64-94°N) and latitudes (44-64°N) of the northern hemisphere. The analysis of series, where trends have been eliminated, indicates that changeability in sea surface temperature of the Sargasso Sea has influence on hemispherical anomalies in air temperature, yet it does not show any correlation with the concentration of CO2 in troposphere. Changes in sea surface temperature of the Sargasso Sea reflect AMO (Atlantic Multidecadal Oscillation) changeability, which is a natural process. A conclusion may be drawn that the currently observed increase in hemispherical and global air temperature is significantly influenced by natural processes.

3

Czy w latach 1976-1978 nastąpiła zmiana reżimu cyrkulacyjnego i klimatycznego półkuli północnej?

Marsz A.A.

Przegląd Geofizyczny

|

2007

|

Z. 1

7-25

PL

Autor zajmuje się analizą skutków, jakie dała zmiana położenia centrów działania atmosfery na półkuli północnej i zmiana ciśnienia w tych centrach, jakie nastąpiły w latach 1976-1978. Nad Atlantykiem Północnym doszło do przesunięcia się Niżu Islandzkiego na ENE oraz Wyżu Azorskiego w tym samym kierunku (Hilmer, Jung, 2000). Nad Syberią doszło do spadku ciśnienia w Wyżu Syberyjskim (Panagitopoulos i in., 2005). Jednocześnie centrum Wyżu Syberyjskiego przesunęło się w na WNW. Latem w tym rejonie, gdzie do roku 1976 znajdowało się centrum Wyżu Syberyjskiego, doszło do silnych wzrostów ciśnienia. Niż Aleucki w okresie zimowym znacznie się pogłębi}, a jego centrum przesunęło się na ENE (Trenberth, Hurrell 1994, Overland i in., 1999, Deser, Phillips 2006). Wszystkie te zmiany nastąpiły niemal jednocześnie - w latach 1976-1978. Jedynie położenie centrum i ciśnienie w Wyżu Hawajskim nie wykazało w tym okresie takich zmian, które można by uznać za istotne. Zmiany położenia centrów działania atmosfery i zakresu zmienności zmian ciśnienia doprowadziły w latach 1976-1978 do zmiany reżimu cyrkulacyjnego w skali półkuli północnej. Przejawiło się to we wzroście natężenia cyrkulacji strefowej, czego dowodem jest m. in. spadek frekwencji makrotypu cyrkulacji środkowotroposferycznej E i wzrost frekwencji makrotypu W Wangenheima-Girsa. Zmiana reżimu cyrkulacyjnego, jaka nastąpiła w latach 1976-1978, uruchomiła cały szereg procesów, których rezultatem był postępujący wzrost temperatury powietrza na półkuli północnej. Wzrost temperatury został spowodowany przez zwiększony transfer ciepła z powierzchni Atlantyku Północnego i Pacyfiku Północnego w okresie zimowym i głębsze wnikanie nagrzanego nad oceanem powietrza w głąb lądów (póinoco-zachodnia i północna Europa, Europa Środkowa, Alaska, zachodnie wybrzeża Ameryki Pónocnej). Przesunięcie się na zachód centrum Wyżu Syberyjskiego i jednoczesny spadek ciśnienia w Arktyce Atlantyckiej doprowadziły do aktywizacji Oscylacji Eurazja-tyckiej (Monahan i in., 2000) i wzrostu zimowej temperatury powietrza nad północo-zachodnią Azją. Spadek ciśnienia w Wyżu Syberyjskim doprowadził do osłabienia zimowego monsunu wschodnio-azjatyckiego i tym samym wzrostu temperatury powietrza nad obszarem Dalekiego Wschodu. Letni wzrost ciśnienia nad Syberią zmniejszył zachmurzenie nad tym obszarem i ograniczył letnie adwekcje chłodu znad Morza Wschodniosyberyjskiego nad Syberię. Przesunięcie się Niżu Islandzkiego na ENE i powstanie Niżu Lofockiego (Jahnke-Bornemann, Brummer, 2006) nasiliło eksport lodów z Arktyki, przez co w warunkach zwiększonej dostawy ciepłych wód atlantyckich do Arktyki (Styszyńska, 2005), zwiększyło tam strumienie ciepła z oceanu do atmosfery. Analiza przyczyn, które mogły doprowadzić do zmiany reżimu cyrkulacyjnego w latach 1976-1978, wskazuje, że główną przyczyną były zmiany rozkładu przestrzennego zasobów ciepła w oceanie. Na Atlantyku był to wzrost zasobów ciepła w wodach środkowej części strefy podzwrotnikowej (30-3 6°N, 45-3 5°W), przy jednoczesnym spadku SST w wodach na północ od Prądu Północnoatlantyckiego.

EN

This work deals with the analysis of consequences resulting from changes in the location of centres of atmospheric activity in the Northern Hemisphere in the years 1975-1978. The Icelandic Low and the Azorean High shifted ENE over the North Atlantic (Hilmer and Jung, 2000). Over Siberia the pressure fell in the Siberian High (Panagitopoulos et al., 2005). At the same time the centre of the Siberian Low shifted WNW. During the Summer this region (till 1976 the centre of the Siberian Low was located there) experienced strong rises in pressure. The Aleutian Low considerably increased during winter season and its centre moved ENE (Trenberth and Hurrel (1994), Overland et al. (1999), Deser and Phillips (2006)). All these changes happened almost simultaneously - over the period 1976-1978. Only the location of the centre of the Hawaian High and its pressure did not experience changes of any importance. Changes in both, the location of centres of the atmospheric activity and in the range of variability in pressure changes in the years 1976-1978, led to the transformation in circulating regime over the Northern Hemisphere. This was reflected by the increase in the intensity of zonal circulation which may be evidenced by, among others, decrease in the frequency of circulation of mid-tropospheric macro-type E and increase in frequency of Wangenheim-Girs macro-type W. The change in circulation regime observed in the years 1976-1978 triggered off a sequence of processes which resulted in proceeding increase of air temperature over the Northern Hemisphere. The rise in temperature was caused by the increased heat transfer from the surface of the North Atlantic and the North Pacific in winter season and by farther flow of the air heated over the land area (NW and N Europe, central Europe, Alaska, the western coast of the North America). The shift of the Siberian High's centre westwards, accompanied by the fall in pressure in the Atlantic part of the Arctic, led to activation of Eurasian Oscillation (Monahan et al., 2000) and in winter to the increase air temperature over NW Asia. The fall in pressure in the Siberian High caused that the winter East-Asian Monsoon weakened and in this way resulted in the increase of air temperature over the region of the Far East. The summer rise in pressure over Siberia decreased cloudiness over that region and reduced summer advection of cold air from the East Siberian Sea to the region over Siberia. The shift of the Iceland Low towards ENE and formation of the Lofoten Low (Jahnke-Bornemann and Brummer, 2006) caused that the export of ice from the Arctic increased, and this, in conditions of the greater transport of the Atlantic waters to the Arctic (Styszyńska, 2005), resulted in the greater flow of heat from the ocean to the atmosphere in this region. The analysis of causes which could have led to the change in the circulation regime in the years 1976-1978 indicates that the main reasons to which these changes can be attributed were the changes in spatial distribution of heat resources in the ocean. In the Atlantic it was the increase in heat resources in the waters of the central part of sub-tropical zone (30-36°N, 45-35°W), accompanied by the decrease in SST in the waters N of the North Atlantic Current.