Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Zmiany stanu termicznego Atlantyku Północnego a przebieg wybranych elementów klimatycznych charakteryzujących klimat Polski

Marsz Andrzej A., Styszyńska Anna

Przegląd Geofizyczny

|

2021

|

Z. 3-4

161--186

PL

W pracy rozpatruje się związki między szeregami 7 elementów klimatycznych, obliczonych jako średnie obszarowe dla Polski, a rocznymi szeregami SST na Atlantyku Północnym, obliczonymi dla gridów między 30 a 70°N, w rozdzielczości przestrzennej 10°φ × 10°λ. Okres analizy obejmuje lata 1951-2018. Dane SST pochodzą ze zbioru NOAA NCDC ERSST v.3b, a dane do utworzenia rocznych obszarowych wartości elementów klimatycznych nad Polską stanowią przetworzone dane IMGW BIP (temperatura i wilgotność powietrza, zachmurzenie ogólne, sumy opadów i usłonecznienie) oraz dane pochodzące z reanalizy (SLP i prędkość wiatru). Wyniki analizy ujawniły, że między wszystkimi roz- patrywanymi elementami klimatycznymi a SST na N Atlantyku zachodzą istotne lub (w zdecydowanej przewadze) wysoce istotne korelacje. Rozkład przestrzenny korelacji SST z poszczególnymi elementami przedstawia wyraźne zróżnicowanie geograficzne (rys. 1-7). SST na N Atlantyku w rejonie 30-40°N i 60-40°W wykazuje silne i wysoce istotne korelacje z temperaturą powietrza, sumą usłonecznienia i wilgotnością względną nad Polską. Słabsze, ale przeważnie wysoce istotne korelacje SST z rocznym zachmurzeniem, sumami opadu, SLP i prędkością wiatru obserwuje się w rejonie 50-60°N, 60-20°W. Analiza w większej rozdzielczości przestrzennej przeprowadzona na dwóch obszarach (sekcja S i sekcja N, ryc. 8) wskazała, czego należało się spodziewać, że wartości współczynników korelacji między zmianami SST są wyższe od określonych w analizie o małej rozdzielczości przestrzennej. Oprócz korelacji między SST w poszczególnych punktach i elementami klimatycznymi nad Polską, zachodzą również korelacje między południkowymi gradientami SST między 40 a 60°N. Największą siłę korelacji osiągają te na długościach B (40°W) i C (30°W) - tab. 8. Zmienność SST wykazuje silne związki ze składową długookresową zmian elementów klimatycznych, słabsze ze zmiennością międzyroczną. Analiza relacji logicznych wskazuje, że zmiany SST stanowią przyczynę zmian elementów klimatycznych nad Polską. Zmiany rocznych wartości SST na poszczególnych akwenach objaśniają około 46% wariancji rocznej temperatury powietrza i usłonecznienia w Polsce, 27-30% wariancji wilgotności względnej i prędkości wiatru oraz 12-23% wariancji rocznej zachmurzenia ogólnego, sum opadów oraz SLP. Ponieważ zmienność każdego elementu klimatycznego jest funkcją zmian SST na Atlantyku Północnym, wynika z tego, że zmiany i zmienność klimatu Polski są w znacznej części sterowane przez zmiany stanu termicznego Atlantyku Północnego.

EN

The study considers the relationships between the series of 7 climatic elements, averaged for the area of Poland, and the annual series of SST in the North Atlantic, calculated for grids between 30 and 70°N, at a spatial resolution of 10°φ × 10°λ. The period of analysis covers the years 1951-2018. The SST data comes from the NOAA NCDC ERSST v.3b data base. The data used for the creation of area-averaged annual values of climatic elements over Poland are obtained from IMWM NRI (Institute of Meteorology and Water Management – National Research Institute) – air temperature and humidity, cloud cover, precipitation sums and sunshine duration, and from reanalyzed data – SLP and wind speed. The results of the analysis showed that there are significant or (prevalent) highly significant correlations between all the considered climatic elements and the SST in the North Atlantic. The spatial distribution of the SST correlation with individual elements shows a clear geo graphic differentiation (Fig. 1-7). SST in the North Atlantic in the region of 30°N – 40°N and 60°N - 40°W produces strong and highly significant correlations with air temperature, sum of sunshine duration and relative humidity over Poland). Weaker, but predominantly highly significant correla tions of SST with annual cloudiness, sum of precipitation, SLP and wind speed are observed in the region of 50°N – 60°N, 60°W – 20°W. The analysis based on higher spatial resolution carried out in two areas (section S and section N, Fig. 8) indicated, what could be expected, that the values of the correlation coefficients between changes in SST are higher than those performed for lower spatial resolution. Next to the correlation between the SST defined for individual grids and the climatic ele ments over Poland, the correlations between the longitudinal SST gradients between 40°N and 60°N are also observed. The greatest values of these correlations are noticed for the B (40°W) and C (30°W) profiles – Table 8. SST variability shows strong relation with the long-term component of changes in climatic elements, weaker with inter-annual variability. The analysis of logical relations shows that SST is the cause of changes in climatic elements over Poland. Changes in the annual SST values in individual water bodies explain about 46% of the annual air temperature and sum of sunshine dura tion variance in Poland, 27-30% of the relative humidity and wind speed variance, and 12-23% of the annual variance of cloud cover, sum of precipitation and SLP. Since the variability of each climatic element is a function of SST changes in the North Atlantic, the changes and variability in Poland’s climate are largely driven by changes in the thermal state of the North Atlantic.

2

Wpływ Oscylacji Północnoatlantyckiej (NAO) na wzrost temperatury powietrza nad Polską w warunkach zmiennych zasobów ciepła w Atlantyku Północnym

Marsz A.A.

Przegląd Geofizyczny

|

2013

|

Z. 3-4

127--143

PL

Przebieg temperatury nad Polską wykazuje bardzo silne związki ze wskaźnikami cyrkulacji atmosferycznej, w tym ze wskaźnikiem NAO. K.Kożuchowski (2011) zwraca uwagę, że wzrostowi temperatury w ostatnim dwudziestoleciu nie odpowiadają zmiany odpowiednich wskaźników cyrkulacji strefowej. Praca stanowi próbę wyjaśnienia rozbieżności między tempem wzrostu temperatury powietrza nad Polską a zmianami wartości wskaźnika NAO, wskazując na działanie dodatkowego czynnika, jakim jest systematyczny wzrost zasobów ciepła w wodach Atlantyku Północnego (oznaczenie Q). Roczna temperatura powietrza nad Polską w zasadniczej części jest regulowana przez zmienność temperatury zimy, wzrost temperatury zimy z kolei zależny od wzrostu wartości wskaźników cyrkulacji strefowej. Wskaźnik NAO w okresie zimowym wskazuje na intensywność napływu mas powietrza „wygrzanego” nad Atlantykiem Północnym. Wobec wzrostu zasobów ciepła (i SST) w Atlantyku Północnym (rys. 1, 2) w ostatnich latach mniej intensywna cyrkulacja strefowa zimą może przynosić nad Polskę powietrze o wyższej temperaturze. Weryfikacja tej hipotezy wykazuje, że uwzględnienie obok zmienności NAO zmienności Q (równanie (2), rys. 3) znacznie zmniejsza rozbieżności między obserwowaną temperaturą roczną nad Polską a temperaturą estymowaną wyłącznie ze wskaźnika NAO (równanie (1), rys. 3). W przypadku najsilniejszych wzrostów i spadków temperatury rocznej nad Polską wymagana jest koincydencja znaków i wartości wskaźnika NAO i Q. Wysokim wartościom zasobów ciepła w wodach Atlantyku Północnego w latach 1930. nieodpowiadał ekwiwalentny wzrost temperatury powietrza nad Polską, gdyż charakter występującej wtedy cyrkulacji atmosferycznej (ujemne w przewadze wartości wskaźnika NAO; rys. 4) nie doprowadzał do napływu powietrza atlantyckiego nad Polskę.

EN

The course of temperature over Poland has a very strong relationship with indicators of atmos¬pheric circulation, including the NAO index. K. Kożuchowski (2011) points out that the temperature rise in the last twenty years does not correspond to changes in relevant indicators of zonal circulation. The work is an attempt to explain the discrepancy between the rate of increase in air temperature over Poland and changes in values of NAO index, pointing to the influence of an additional factor, which is a systematic increase in heat resources in the waters of the North Atlantic (marked Q). Annual air temperature over Poland is mainly controlled by the temperature changes in winter. Winter temperature, in turn, depends on the intensity of zonal circulation. A positive NAO index in winter indicates the intensity of the inflow of air masses “warmed” over the North Atlantic. With rising heat resources (and SST) in the North Atlantic (Fig. 1, 2) in recent years, less intense zonal circulation in winter can bring air of higher temperature over Poland. Verification of this hypothesis shows that adding variability of Q (equation (2), Fig. 3) to variation of NAO significantly reduces the discrepancy between the observed annual temperature over Polish in relation to the temperature estimated only with the NAO index (equation (1), Fig. 3) .The influence of Q on annual temperature over Poland is independent of the zonal circulation, but for the occurrence of the strongest increases and decreases the temperature the coincidence of signs and changes in the NAO index and Q is required. High values of heat resources in the waters of the North Atlantic in the 30-ties of the twentieth century did not match an equivalent increase in air temperature over Poland as the nature of the atmospheric circulation observed at that time (predominantly negative NAO index values, Fig. 4) did not result in the inflow of air from the Atlantic over Poland.

3

Wpływ zmian temperatury wód w Bramie Farero-Szetlandzkiej na temperaturę powietrza w Arktyce (1950-2005)

Marsz A. A., Przybylak R., Styszyńska A.

Problemy Klimatologii Polarnej

|

2007

|

nr 17

45-59

PL

Praca analizuje związki między wskaźnikiem charakteryzującym zasoby ciepła w wodach atlantyckich wprowadzanych do Prądu Norweskiego, a dalej przez Prąd Zachodniospitsbergeński i Prąd Nordkapski do Arktyki, a roczną temperaturą powietrza w Arktyce. Analizę związków przeprowadzono dla Arktyki jako całości oraz jej sektorów: atlantyckiego, syberyjskiego, pacyficznego kanadyjskiego i sektora Morza Baffina. Wykazano istnienie silnie rozciągniętych w czasie (od 0 do 9 lat opóźnienia) związków z temperaturą powietrza w całej Arktyce, potwierdzających istotny statystycznie wpływ zmian zasobów ciepła w wodach na zmiany temperatury powietrza w Arktyce. Związki regionalne wykazują silne zróżnicowanie - na wzrost zasobów ciepła niemal natychmiastowo reaguje temperatura powietrza w Arktyce Atlantyckiej, z 2-6 letnim opóźnieniem temperatura powietrza w Arktyce Kanadyjskiej. Związki z temperaturą powietrza w sektorach syberyjskim i pacyficznym nie przekraczają progu istotności statystycznej. Zmiany temperatury powietrza w sektorze Morza Baffina wyprzedzają w czasie zmiany zasobów ciepła w wodach atlantyckich wprowadzanych następnie do Arktyki. To ostatnie może stanowić przyczynę okresowości w przebiegu temperatury powietrza w niektórych częściach Arktyki i strefy umiarkowanej.

EN

Styszyńska (2005, 2007) has shown the existence of clear statistical relationships between heat contents in the waters of the Atlantic flowing towards the Arctic via the Norwegian, West Spitsbergen, and North Cape currents and the air temperature in Spitsbergen, Jan Mayen and Hopen between the years 1982 and 2002. These relationships extend in time: following rises in the heat content of the waters of the Norwegian Current, an increase in air temperature follows in the same year and the following year. Heat contents in the Atlantic waters flowing towards the Arctic are assessed according to the average sea surface temperature (SST) in the Faeroe-Shetland Channel (grid 62°N, 004°W) from January to April. These values are used to calculate a determining indicator such as FS1-42L, established as the average of two successive years: data from one year (k) and the year preceding it (k-1). The aim of this work is to investigate whether there are relationships between FS1-42L and the air temperature in both the whole of the Arctic and in individual Arctic sectors and, if so, what the character of these relationships is. The data analysed were a set of yearly air temperatures for the whole of the Arctic and for particular Arctic sectors (fig. 2) according to Przybylak (2007), as well as a set of monthly SST values including values calculated for the FS1-42L indicator (NOAA NCDC ERSST v.1; Smith and Reynolds, 2002). The primary methodology employed was Cross-Correlation Function Analysis. The FS1-42L was established as a first value, with the yearly air temperature used as a lagged value. The analysis was carried out for a 55-year period, from 1951 to 2005. The analysis showed that, taken as a whole, relationships between heat contents leading to the Arctic and air temperature over the whole of the Arctic (calculated from averages of individual sectors) were not particularly significant, though there was marked significance in these relationships from year 0 (fig. 3) to year +9 (fig. 4). The strongest relationships were those from the same year for which the FS1-42L was dated, after which relationships grew gradually weaker, until they finally disappeared in the tenth year. In the Atlantic sector of the Arctic the relationship was strong and almost immediate (fig 5). In the Siberian (fig. 6) and Pacific (fig. 7) sectors there was an absence of statistically significant relationships, and any that did exist were weak, with varying degrees of ?echo? in air temperature reactions. Air temperature in the Canadian sector (fig. 8) reacted to increases in heat contents with a delay of 2 to 6 years, with the strongest relations from FS1-42L being noted with a 5-year delay. The situation in Baffin Bay was entirely different, with air temperature changes preceding changes in the heat contents of the waters of the Faeroe-Shetland Channel by 1 to 6 years. The maximum strengths of these relations were -5 and -4 per year (fig. 9). Analysis of the reasons for these regional variations in the influence of FS1-42L on air temperature allows us to conclude that a major role is played by the bathymetry of the Arctic Ocean. Atlantic waters sinking beneath Arctic Surface Water (ASW) contribute to changes in the temperature of Arctic Intermediate Water (AIW). Independent of the routes taken by the processes, the influence of AIW on the air temperatures in the Siberian and Pacific sectors is limited, with these sectors being isolated by wide shelves from the Arctic Ocean. In the Canadian sector, which is separated by narrow shelves from deep-water parts of the Arctic Ocean and is situated a relatively short distance from the Atlantic sector, the influence of heat contents on the ASW is apparent, with a certain delay. Changes in the air temperature of the Baffin Bay sector are related to the variable activity of the Labrador Current, bringing cold waters to the North from the Gulf Stream delta. The force of strong cooling waters from the Labrador Current, with the appropriate delay, result in a lessening of the heat contents in the Faroe-Shetland Channel. Because of the fact that there is a strong positive correlation between the yearly air temperatures of the Canadian and Baffin Bay sectors, a chain of dependencies emerges: air temperature in the American sectors of the Arctic the flow of Atlantic waters FS1-42L air temperature in the Atlantic Arctic sector Ž air temperature in the Canadian sector should generate quasi-periodic (> 10 years) air temperature courses.

4

Wpływ zmian temperatury wód w głównym nurcie Prądu Zachodniospitsbergeńskiego na temperaturę powietrza na Spitsbergenie Zachodnim (1982-2002)

Kruszewski G.

Problemy Klimatologii Polarnej

|

2005

|

nr 15

53-63

PL

Praca omawia związki temperatury powietrza na trzech stacjach Spitsbergenu Zachodniego z temperaturą wody powierzchniowej na akwenach położonych po zachodniej stronie wyspy - w nurcie Prądu Zachodniospitsbergeńskiego. Przeprowadzona analiza korelacji ciągów temperatury wody i powietrza wykazała istnienie między nimi istotnych statystycznie związków. Najwyższe współczynniki korelacji (osiągające nawet wartość +0.80) występują w okresie jesieni - między wartościami temperatury powietrza i wody z tego samego miesiąca. Związki pomiędzy roczną temperaturą powietrza a miesięcznymi wartościami temperatury wody są tylko nieznacznie słabsze. W niektórych przypadkach zmiany miesięcznej temperatury powierzchni wody objaśniają ponad 40% zmienności rocznej temperatury powietrza na Spitsbergenie.

EN

This work deals with correlations between SST in the West Spitsbergen Current and air temperature at Spitsbergen (Hornsund, Svalbard-Lufthavn and Ny Alesund). The strongest correlations SST with air temperature have been found in the southern part of the West Spitsbergen Current. In grid [76, 14] synchronic correlations (SST & air temperature in the same month) are strongest and most frequent, occurring in fall and winter months at all three stations (table 1). Correlations in summer months are strong only with closest station at Hornsund (r = 0.67 in July), and decrease with distance to the station. Synchronic correlations between monthly air temperature and SST in next two grids are less frequent and weaker. In [77, 10] grid statistically significant synchronic correlations are limited to fall and winter months and in [78, 06] grid occur in November only (see table 2 & 3). Correlations between monthly SST and annual air temperature are strongest for October, November and December in [76, 14] grid, and coefficients of correlation are very close for all three stations and months (0.62 < r < 0.70) - see Fig. 5. Interesting correlation occur between SST in April and May and annual air temperature values at Spitsbergen, especially strong at Ny Alesund and SST in May in [77, 10] grid (r = 0.66). The changeability of SST in this area in May explains from 31% (Hornsund) to 41% (Ny Alesund) of changeability in annual air temperature at Spitsbergen.