ВЕЙВЛЕТ И КРОСС-ВЕЙВЛЕТ АНАЛИЗ СУММ АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ И ПРИПОВЕРХНОСТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ЕВРОПЕЙСКОЙ ТЕРРИТОРИИ РОССИИ
https://doi.org/10.7868/S0373244417060068
Аннотация
С целью выявления периодичностей в данных станционных метеорологических наблюдений проведен вейвлет анализ временных рядов приповерхностной температуры воздуха и сумм атмосферных осадков в некоторых городах Европейской территории России, с оценкой статистической значимости полученных результатов. Метод кросс-вейвлет анализа использовался для установления связи между колебаниями рядов температуры и атмосферных осадков с важными климатическими индексами, такими как Североатлантическое колебание (САК), Атлантическое мультидекадное колебание (АМК) и Арктическая осцилляция (АО). Выявлен ряд значимых циклов в различных частотных диапазонах. Кросс-вейвлет анализ САК, АО с осадками и температурными рядами показал более высокую тесноту связей, по сравнению с АМК. В целом установлена высокая связь высокочастотоных колебаний осадков и температур исследуемого района с флуктуациями САК, АМК и АО, что может определяться не только самими этими климатическими индексами, но и связью этих атлантических флуктуаций с явлением Эль-Ниньо. Среднечастотные колебания метеоданных района с периодами 7–11 лет возможно являются свидетельством связи с флуктуацией САК. Установленная когерентность индекса АМК и данных наблюдений локализуется на временных интервалах до и после 1970 г., что согласуется с квазициклическими изменениями климата Земли.
Об авторах
Денис Ю. Васильев
Уфимский государственный авиационный технический университет
Россия
Уфа
Россия
Уфа
Олег К. Бабков
Уфимский государственный авиационный технический университет
Россия
Уфа
Россия
Уфа
Екатерина С. Кочеткова
Российский государственный гидрометеорологический университет
Россия
Санкт-Петербург
Россия
Санкт-Петербург
Владимир А. Семенов
Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН;
Институт географии РАН
Россия
Москва
Россия
Москва
Список литературы
1. Астафьева Н.M. Вейвлет-анализ: основы теории и примеры применения // УФН. 1996. Т. 166. № 11. С. 1145–1170.
2. Васильев Д.Ю., Лукманов Р.Л., Ферапонтов Ю.И., Чувыров А.Н. Цикличность гидрометеорологических характеристик на примере Башкирии // ДАН. 2013. Т. 448. № 1. С. 131–134.
3. Васильев Д.Ю., Сивохип Ж.Т., Чибилев А.А. Динамика климата и внутривековые колебания стока в бассейне реки Урал // ДАН. 2016. Т. 469. № 1. С. 102–107.
4. Васильев Д.Ю., Ферапонтов Ю.И. Тренды в колебаниях приземной температуры атмосферного воздуха на примере Башкирии // Изв. РАН. Сер. геогр. 2015. № 1. С. 77–86.
5. Кляцкин В.И. Современные методы статистического описания динамических стохастических систем // УФН. 2009. Т. 179. № 5. С. 547–553.
6. Мохов И.И. Диагностика причинно-следственной связи солнечной активности и приповерхностной температуры Земли // Изв. РАН. ФАО. 2008. Т. 44. № 3. С. 283–293.
7. Мохов И.И., Смирнов Д.А., Карпенко А.А. Оценка связи изменений глобальной приповерхностной температуры с разными естественными и антропогенными факторами на основе данных наблюдений // ДАН. 2012. Т. 443. № 2. С. 225–231.
8. Нестеров Е.С. О влиянии температуры воды и потоков тепла на поверхности океана в Северной Атлантике на циркуляцию атмосферы // Метеорология и гидрология. 2009. № 1. С. 39–46.
9. Попова В.В. Структура многолетних колебаний атмосферных осадков на Русской равнине // Изв. РАН. Сер. геогр. 1999. № 3. С. 40–50.
10. Семенов В.А., Мохов И.И., Латиф М. Роль границ морского льда и температуры поверхности океана на изменение регионального климата в Евразии за последние десятилетия // Изв. РАН. ФАО. 2012. Т. 48. № 4. С. 1–18.
11. Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Т. 1. Изменения климата. М: Росгидромет, 2008. 227 с.
12. Chapa S.R., Rao V.B., and Prasad G.S.S.D. Application of wavelet transform to meteosat-derived cold cloud index data over South America // Mon. Weather Rev. 1998. 126. Р. 2466–2481.
13. Chekroun M.D., Kondrashov D., and Ghil M. Predicting stochastic systems by noise sampling, and application to the El Niño-Southern Oscillation // PNAS. 2011. Vol. 108. № 29. P. 11766–11771. DOI:10.1073/pnas.1015753108.
14. Daubechies I. Ten Lectures on Wavelets. Society for Industrial and Applied Mathematics. 1992. 357 p.
15. Ionita M., Lohmann G., Rimbu N., and Scholz P. Dominant modes of Diurnal Temperature Range variability over Europe and their relationships with large-scale atmospheric circulation and sea surface temperature anomaly patterns // J. Geophys. Res. 2012. Vol. 117. D15111. DOI:10.1029/2011JD016669.
16. Gray L.J., Beer J., Geller M., Haigh J.D., Lockwood M., Matthes K., Cubasch U., Fleitmann D., Harrison G., Hood L., Luterbacher J., Meehl G.A., Shindell D., van Geel B., and White W. Solar influences on climate // Rev. Geophys. 2010. 48. RG4001. DOI:10.1029/2009RG000282.
17. Grinsted A., Moore J.C., and Jevrejeva S. Application of the cross wavelet transform and wavelet coherence to geophysical time series // Nonlinear Processes in Geophysics. 2004. Vol. 11. P. 561–566. SRef-ID:1607-7946/npg/2004-11-561.
18. Hurrell J.W. Decadal trends in the North Atlantic Oscillation: Regional temperatures and precipitation // Science. Vol. 269. P. 676–679.
19. Chronin A.J. and Morzfeld M. Conditions for successful data assimilation // J. Geophys. Res. 2013. Vol. 118. 11. Р. 511–533. DOI:10.1002/2013JD019838, 2013.
20. Kerr R.A. A north Atlantic climate pacemaker for the centuries // Science. 2000. Vol. 288. P. 1984–1986.
21. Mak M. Orthogonal wavelet analysis: Interannual variability in the sea surface temperature // Bull. Amer. Meteor. Soc. 1995. 76. 11. Р. 2179–2186.
22. Maraun D. and Kurths J. Cross wavelet analysis: significance testing and pitfalls // Nonlinear Processes in Geophysics. 2004. Vol. 11. P. 505–514. SRef-ID:1607-7946/npg/2004-11-505.
23. Maraun D., Kurths J., and Holschneider M. Nonstationary Gaussian processes in wavelet domain: Synthesis, estimation, and significance testing // Phys. Rev. 2007. E75. DOI:10.1103/PhysRevE.75.016707.
24. Meyers S.D., Kelly B.G., and O’Brien J.J. An introduction to wavelet analysis in oceanography and meteorology: With application to the dispersion of Yanai waves // Mon. Weather Rev. 1993. 121. P. 2858–2866.
25. Minobe T. and Shouji A. Maximal wavelet filter and its application to bidecadal oscillation over the Northern Hemisphere through the twentieth century // J. Climate. 2002. 15. Р. 1064–1075.
26. Moberg A., Sonechkin D.M., Holmgren K., Datsenko N.M., and Karlen W. Highly variable Northern Hemisphere temperatures reconstructed from low- and highresolution proxy data // Nature. 2005. 433. Р. 613–617.
27. Nyberg J., Malmgren B.A., Winter A., Jury M.R., Kilbourne K.H., and Quinn T.M. Low Atlantic hurricane activity in the 1970s and 1980s compared to the past 270 years // Nature. 2007. Vol. 447. P. 698–701. DOI: 10.1038/nature05895.
28. Rayner N.A., Parker D.E., Horton E.B., Folland C.K., Alexander L.V., Rowell D.P., Kent E.C., and Kaplan A. Global analyses of sea surface temperature, sea ice, and night marine air temperature since the late nineteenth century// J. Geophys. Res. 2003. 108 (D14). 4407. DOI:10.1029/2002JD002670.
29. Rossi A., Massei N., and Laignel B. A synthesis of the time-scale variability of commonly used climate indices using continuous wavelet transform // Global Planetary Change. 2011. Vol. 78. P. 1–13.
30. Schlesinger M.E., and Ramankutty N. An oscillation in the global climate system of period 65–70 years // Nature. 1994. Vol. 367. P. 723–726.
31. Strong K., Saba J., and Kucera T. Understanding space weather: the Sun as a variable star // Bulletin of Amer. Meteor. Soc. 2012.Vol. 93. 9. P. 1327–1335. DOI: 10.1175/BAMS-D-11-00179.1.
32. Sutton R.T. and Hodson D.L.R. Atlantic ocean forcing of North American and European summer climate // Science. 2005. Vol. 309. P. 115–118. DOI:10.1126/science.1109496.
33. Torrence C. and Campo G.P. A practical guide to wavelet analysis // Bull. Amer. Meteor. Soc. 1998. Vol. 79. Р. 61–78.
34. Tung K-K. and Zhou J. Using data to attribute episodes of warming and cooling in instrumental records // PNAS. 2013. Vol. 110. № 6. P. 2058–2063. DOI:10.1073/pnas.1212471110.
35. Vicente-Serrano S.M. and Lo´pez-Moreno J.I. Nonstationary influence of the North Atlantic Oscillation on European precipitation // J. Geophys. Res. 2008. Vol. 113. D20120. DOI:10.1029/2008JD010382.
36. Wang H., Kumar A., Wang W., and Jha B. U.S. summer precipitation and temperature patterns following the peak phase of El Niño // J. Climate. 2012. Vol. 25. 20. P. 7204–7215. DOI:10.1175/JCLI-D-11-00660.1.
Рецензия
Для цитирования:
Васильев Д.Ю., Бабков О.К., Кочеткова Е.С., Семенов В.А. ВЕЙВЛЕТ И КРОСС-ВЕЙВЛЕТ АНАЛИЗ СУММ АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ И ПРИПОВЕРХНОСТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ЕВРОПЕЙСКОЙ ТЕРРИТОРИИ РОССИИ. Известия Российской академии наук. Серия географическая. 2017;(6):63-77. https://doi.org/10.7868/S0373244417060068
For citation:
Vasil’ev D.Yu., Babkov O.K., Kochetkova E.S., Semenov V.A. WAVELET AND CROSS-WAVELET ANALYSIS OF THE SUMS OF ATMOSPHERIC PRECIPITATION AND SURFACE AIR TEMPERATURE IN EUROPEAN RUSSIA. Izvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya. 2017;(6):63-77. (In Russ.) https://doi.org/10.7868/S0373244417060068
Просмотров: 592
Послать статью по эл. почте 
+7-977-804-81-87