sergeogrИзвестия Российской академии наук. Серия географическаяIzvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya2587-55662658-697510.7868/S0373244417060044sergeogr-626Research ArticleПриродные процессы и динамика геосистемNatural Processes and Dynamics of GeosystemsЦИКЛОНИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ В АРКТИЧЕСКОМ РЕГИОНЕ ПО  МОДЕЛЬНЫМ РАСЧЕТАМ И ДАННЫМ РЕАНАЛИЗАCYCLONE ACTIVITY IN THE ARCTIC FROM REANALYSES DATA AND  REGIONAL CLIMATE MODEL SIMULATIONSАкперовМирсеид Г.AkperovMirseid G.

Москва

Moscow

aseid@ifaran.ruДембицкаяМария А.DembitskayaМariya А.

Москва

Moscow

МоховИгорь И.MokhovIgor I.

Москва

Moscow

Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАНРоссияA.M. Obukhov Institute of Atmospheric Physics, Russian Academy of SciencesRussian Federation201713122017063946Copyright © Акперов М.Г., Дембицкая М.А., Мохов И.И., 20172017Акперов М.Г., Дембицкая М.А., Мохов И.И.Akperov M.G., Dembitskaya М.А., Mokhov I.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestia.igras.ru/jour/article/view/626

Проведен анализ характеристик арктических циклонов и их внутри- и межгодовых вариаций, полученных по расчетам с региональной климатической моделью для Арктического региона (HIRHAM) со “спектральным притягиванием” (spectral nudging) в сопоставлении с данными реанализов с различным пространственным разрешением (ERA-Interim и ASR) для периода 2000–2009 гг. Отмечено, что характеристики арктических циклонов, особенности их пространственных распределений, годового хода и межгодовых вариаций по модельным расчетам в целом согласуются с данными реанализов, в том числе регионального арктического реанализа (ASR). Различия, отмеченные для повторяемости арктических циклонов, связаны, в частности, с разным пространственным разрешением данных и различиями в детектировании мелких циклонов, в том числе полярных мезоциклонов. Для воспроизведения мелких полярных мезоциклонов необходимы модели с более высоким пространственным разрешением и с адекватным описанием мезомасштабных процессов в Арктическом регионе.

The analysis of the cyclone characteristics and their intra- and interannual variations obtained from a regional climate model simulation for the Arctic (HIRHAM) with spectral nudging in comparison with reanalyses with different spatial resolution (ERA-Interim and ASR) for the period 2000–2009 was carried out. It is noted that the cyclones characteristics in the Arctic, especially their spatial distributions, annual and interannual variations from model simulations are generally consistent with those obtained from different reanalyses data, including the Arctic reanalysis (ASR). Differences are noted for the cyclone frequency, which might be related with different spatial resolution and with differences in detecting small cyclones, including polar mesocyclones. Models with a higher spatial resolution and with an adequate description of mesoscale processes in the Arctic are required to reproduce small-scale mesocyclones.

Арктикациклоныклиматреанализрегиональная климатическая модельArcticcycloneclimatereanalysesregion climate modelReferencesАкперов М.Г., Мохов И.И. Сравнительный анализ методов идентификации внетропических циклонов // Изв. РAH. Физикa aтмocфepы и oкeaнa. 2010. Т. 46. № 5. С. 620–637.Akperov M.G., Mokhov I.I. A comparative analysis of the method of extratropical cyclone identification. Izv., Atmos. Ocean. Phys., 2010, vol. 46, no. 5, pp. 620–637.Акперов М.Г., Мохов И.И. Оценки чувствительности циклонической активности в тропосфере внетропических широт к изменению температурного режима // Изв. РAH. Физикa aтмocфepы и oкeaнa. 2013. Т. 49. № 2. С. 129–136.Akperov M.G., Mokhov I.I. Estimates of the sensitivity of cyclonic activity in the troposphere of extratropical latitudes to changes in the temperature regime. Izv., Atmos. Ocean. Phys., 2013, vol. 49, no. 2, pp. 129–136.Акперов М.Г., Бардин М.Ю., Володин Е.М., Голицын Г.С., Мохов И.И. Функции распределения вероятностей циклонов и антициклонов по данным реанализа и модели климата ИВМ РАН // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2007. T. 43. № 6. С. 764–772.Akperov M.G., Bardin M. Yu., Volodin E.M., Golitsyn G.S., Mokhov I.I. Probability distributions for cyclones and anticyclones from the NCEP/ NCAR reanalysis data and the INM RAS climate model. Izv., Atmos. Ocean. Phys., 2007, vol. 43, no. 6, pp. 764–772.Алексеев Г.В. Арктическое измерение глобального потепления // Лёд и снег. 2014. № 2 (126). С. 53–68.Alekseev G.V. Arctic dimension of global warming. Ice and Snow, 2014, vol. 54, no. 2, pp. 53–68. (In Russ.).Голицын Г.С., Мохов И.И., Акперов М.Г., Бардин М.Ю. Функции распределения вероятности для циклонов и антициклонов в период 1952–2000 гг.: инструмент для определения изменений глобального климата // Докл. АН. 2007. Т. 413. № 2. C. 254–256.Golitsyn G.S., Mokhov I.I., Akperov M.G., Bardin M. Yu. Distribution functions of probabilities of cyclones and anticyclones from 1952 to 2000: an instrument for the determination of global climate variations. Dokl. Earth Sci., 2007, vol. 413, no. 2, pp. 254–256.Метеорологические и геофизические исследования // Серия: “Вклад России в Международный полярный год 2007/08” / Под ред. Г.В. Алексеева. М.: Paulsen, 2011. 352 c.Meteorologicheskie i geofizicheskie issledovaniya. Seriya: «Vklad Rossii v Mezdunarodnyi polarnyi god 2007/08» [Meteorological and Geophysical Research. Series: “Russia’s Contribution to the International Polar Year 2007/08”]. Alekseev G.V., Ed. Moscow: Paulsen Publ., 2011. 352 p.Мохов И.И. Современные изменения климата Арктики // Вестн. РАН. 2015. Т. 85. № 5–6. С. 478–484.Mokhov I.I. Contemporary Climate Changes in the Arctic. Herald Russ. Acad.f Sci., 2015, vol. 85, no. 5–6, pp. 478–484.Мохов И.И., Акперов М.Г., Лагун В.Е., Луценко Э.И. Интенсивные арктические мезоциклоны // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2007. Т. 43. № 3. C. 291–297.Mokhov I.I., Akperov M.G., Lagun V.E., Lutsenko E.I. Intense Arctic mesocyclones. Izv., Atmos. Ocean. Phys., 2007, vol. 43, no. 3, pp. 291–297.Мохов И.И., Мохов О.И., Петухов В.К., Хайруллин Р.Р. Влияние глобальных климатических изменений на вихревую активность в атмосфере // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 1992. Т. 28. № 1. С. 11–26.Mokhov I.I., Mokhov O.I., Petukhov V.K., Khayrullin R.R. Effect of global climatic changes on the cyclonic activity in the atmosphere. Izv., Atmos. Ocean. Phys., 1992, vol. 28, no. 1, pp. 11–26.Мохов И.И., Мохов О.И., Петухов В.К., Хайруллин Р.Р. О влиянии облачности на вихревую активность атмосферы при изменениях климата // Метеорология и гидрология. 1992. № 1. С. 5–11.Mokhov I.I., Mokhov O.I, Petoukhov V.K., Khairullin R.R. On the influence of cloudiness on vortex activity in the atmosphere during climate change. Russ. Meteorol. Hydrol., 1992, no. 1, pp. 5–11.Мохов И.И., Семенов В.А., Хон В.Ч., Погарский Ф.А. Изменения распространения морских льдов в арктике и связанные с ними климатические эффекты: диагностика и моделирование // Лёд и снег. 2013. № 2(122). С. 53–62.Mokhov I.I., Semenov V.A., Khon V.C., Pogarsky F.A. Change of sea ice content in the Arctic and the associated climatic effects: detection and simulation. Ice and Snow, 2013, no. 2(122), pp. 53–62, DOI:10.15356/2076-6734-2013-2-53-62.Akperov M., Mokhov I. I., Rinke A., Dethloff K., and Matthes H. Cyclones and their possible changes in the Arctic by the end of the twenty first century from regional climate model simulations // Theoretical and Applied Climatology. 2015. Vol. 122(1). P. 85–96.Akperov M., Mokhov I. I., Rinke A., Dethloff K., Matthes H. Cyclones and their possible changes in the Arctic by the end of the twenty first century from regional climate model simulations. Theor. Appl. Climat., 2015, vol. 122, no. 1, pp. 85–96.Bromwich D.H., Hines K.M., and Bai L.-S. Development and testing of Polar WRF: 2. Arctic Ocean // J. Geophys. Res. 2009. Vol. 114. D08122. DOI:10.1029/2008JD010300.Bromwich D.H., Hines K.M., Bai L.-S. Development and testing of Polar WRF: 2. Arctic Ocean. J. Geophys. Res., 2009, vol. 114, no. D08122, DOI:10.1029/2008JD010300.Dethloff K., Rinke A., Lehmann R., Christensen J.H., Botzet M., and Machenhauer B. Regional climate model of the Arctic atmosphere // J. of Geophys. Res. 1996. Vol. 101D(18). Pp. 23401–23422. DOI: 10.1029/96JD02016.Dethloff K., Rinke A., Lehmann R., Christensen J.H., Botzet M., Machenhauer B. Regional climate model of the Arctic atmosphere. J. Geophys. Res., 1996, vol. 101D, no. 18, pp. 23401–23422.Dee D.P., Uppala S.M., Simmons A.J., Berrisford P., Poli P., Kobayashi S., Andrae U., Balmaseda M.A., Balsamo G., Bauer P., Bechtold, P., Beljaars A.C.M., van de Berg L., Bidlot J.-R., Bormann N., Delsol C., Dragani R., Fuentes M., Geer A.J., Haimberger L., Healy S.B., Hersbach H., Hólm E.V., Isaksen L., Kållberg P.W., Köhler M., Matricardi M., McNally A.P., Monge-Sanz B.M., Morcrette J.-J., Peubey C., De Rosnay P., Tavolato C., Thepaut J.-N., and Vitart F. The ERA-Interim reanalysis: configuration and performance of the data assimilation system // Q. J.R. Meteorol. Soc. 2011. Vol. 137. P. 553–597.Dee D.P., Uppala S.M., Simmons A.J., Berrisford P., et al. The ERA-Interim reanalysis: configuration and performance of the data assimilation system. Quart. J.R. Meteorol. Soc., 2011, vol. 137, pp. 553–597.Neu U., Akperov M.G., Benestad R., Blender R., Caballero R., Cocozza A., Dacre H., Feng Y., Grieger J., Gulev S., Hanley J., Hewson T., Hodges K., Inatsu M., Keay K., Kew S.F., Kindem I., Leckebusch G.C., Liberato M., Lionello P., Mokhov I.I., Pinto J.G., Raible C.C., Reale M., Rudeva I., Schuster M., Simmonds I., Sinclair M., Sprenger M., Tilinina N.D., Trigo I.F., Ulbrich S., Ulbrich U., Wang X.L., Wernli H., and Xia L. IMILAST – a community effort to intercompare cyclone detection and tracking algorithms: quantifying methodrelated uncertainties // Bull. Amer. Meteorol. Soc. 2013. Vol. 94(4). P. 529–547.Neu U., Akperov M.G., Benestad R., et al. IMILAST – a community effort to intercompare cyclone detection and tracking algorithms: quantifying method-related uncertainties. Bull. Amer. Meteorol. Soc., 2013, vol. 94, no. 4, pp. 529–547.Pithan F. and Mauritsen T. Arctic amplification dominated by temperature feedbacks in contemporary climate models // Nature Geoscience. 2014. Vol. 7. P. 181–184.Pithan F., Mauritsen T. Arctic amplification dominated by temperature feedbacks in contemporary climate models. Nature Geoscience, 2014, vol. 7, pp. 181–184.Polar Lows / Rasmussen E. and J. Turner (Ed.). Cambridge: Univ. Press, 2003. P. 612.Polar Lows. Rasmussen E., Turner J., Eds. Cambridge University Press, 2003. 612 p.Shkolnik I.M. and Efimov S.V. Cyclonic activity in high latitudes as simulated by a regional atmospheric climate model: added value and uncertainties // Environ. Res. Lett. 2013. Vol. 8. 045007, DOI:10.1088/1748-9326/8/4/045007.Shkolnik I.M., Efimov S.V. Cyclonic activity in high latitudes as simulated by a regional atmospheric climate model: added value and uncertainties. Environ. Res. Lett., 2013, vol. 8. 045007, DOI: 10.1088/1748–9326/8/4/045007.Simmonds I., Burke C., and Keay K. Arctic climate change as manifest in cyclone behavior // J. Climate. 2008. Vol. 21. P. 5777–5796.Simmonds I., Burke C., Keay K. Arctic climate change as manifest in cyclone behavior. J. Climate, 2008, vol. 21, pp. 5777–5796.Ulbrich U., Leckebusch G.C., Grieger J., Schuster M., Akperov M., Bardin M.Yu., Feng Y., Gulev S., Inatsu M., Keay K., Kew S.F., Liberato M.L.R., Lionello P., Mokhov I.I., Neu U., Pinto J.G., Raible C.C., Reale M., Rudeva I., Simmonds I., Tilinina N.D., Trigo I.F., Ulbrich S., Wang X.L., Wernli H. and the IMILAST team. Are Greenhouse Gas Signals of Northern Hemisphere winter extra-tropical cyclone activity dependent on the identification and tracking algorithm? // Meteorologische Zeitschrift. 2013. Vol. 22. No. 1. P. 61–68.Ulbrich U., Leckebusch G.C., Grieger J., et al. Are Greenhouse Gas Signals of Northern Hemisphere winter extra-tropical cyclone activity dependent on the identification and tracking algorithm? Meteorologische Zeitschrift, 2013, vol. 22, no. 1, pp. 61–68.Uppala S.M., Kållberg P.W., Simmons A.J., Andrae U., da Costa Bechtold V., Fiorino M., Gibson J.K., Haseler J., Hernandez A., Kelly G.A., Li X., Onogi K., Saarinen S., Sokka N., Allan R.P., Andersson E., Arpe K., Balmaseda M.A., Beljaars A.C.M., van de Berg L., Bidlot J., Bormann N., Caires S., Chevallier F., Dethof A., Dragosavac M., Fisher M., Fuentes M., Hagemann S., Hólm E., Hoskins B.J., Isaksen L., Janssen P.A.E.M., Jenne R., McNally A.P., Mahfouf J.-F., Morcrette J.-J., Rayner N.A., Saunders R.W., Simon P., Sterl A., Trenberth K.E., Untch A., Vasiljevic D., Viterbo P., and Woollen J. The ERA-40 re-analysis // Quart. J.R. Meteorol. Soc. 2005. Vol. 131. P. 2961–3012.Uppala S.M., Kållberg P.W., Simmons A.J., et al. The  ERA-40 re-analysis. Quart. J.R. Meteorol. Soc., 2005. vol. 131, pp. 2961–3012.Von Storch H., Langenberg H., and Feser F. A spectral nudging technique for dynamical downscaling purposes // Mon. Weather. Rev. 2000. Vol. 128. P. 3664–3673.von Storch H., Langenberg H., Feser F. A spectral nudging technique for dynamical downscaling purposes. Mon. Weather. Rev., 2000, vol. 128, pp. 3664–3673.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.