Климатология циклонической активности в Северном полушарии и ее связь с процессами взаимодействия океана и атмосферы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.28, кандидат физико-математических наук Золина, Ольга Геннадиевна

• Золина, Ольга Геннадиевна
• кандидат физико-математических наук
• 2002

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Золина, Ольга Геннадиевна

1

I Данные для анализа атмосферного циклогенеза

1.1 Исторические аналиэы

1.2 Ре-анализы (1ЧСЕР, ЕСМШР)

1.3 Модельные данные (ЕСНАМ4)

1.4 Общие требования и проблемы

II Методы идентификации циклонической активности

2.1 Жизненный цикл циклона и его характеристики

2.2 Полосовая фильтрация

2.3 Оценка частот повторяемости минимумов давления

2.4 Идентификация траекторий циклонов

2.4.1 Проблема выбора проекции для идентификации траекторий циклонов

2.4.2 Полуавтоматический метод идентификации циклонов на основе компьютерной анимации

2.4.3 Численные методы идентификации циклонов и разработка схемы рассчёта

2.5 Проблемы осреднения и картирования характеристик циклонической активности

Ш Климатология основных характеристик циклонической активности

3.1 Характеристики циклонической активности по данным автоматической обработки ЫСЕРЛЧСАЯ ре-анализа

3.1.1 Частота и количество циклонов

3.1.2 Параметры жизненного цикла циклонов

3.2 Чувствительность основных климатических параметров к выбору данных, методу идентификации циклонов и временному разрешению данных

3.2.1 Эффект использования разных массивов данных

3.2.2 Эффект использования разных схем для идентификации циклонов в климатологии циклонической активности

3.2.3 Анализ эффектов различного временного разрешения данных

3.3 Оценка репрезентативности различных климатических характеристик циклонической активности

IV Межгодовая изменчивость параметров циклонической активности в Северном полушарии

4.1 Характеристики климатической изменчивости по данным автоматической обработки ЫСЕР/Т^САЯ ре-анализа

4.2 Чувствительности основных параметров климатической изменчивости к выбору данных, методу идентификации циклонов и временному разрешению данных

4.2.1 Климатическая изменчивость характеристик циклонической активности по различным данным

4.2.2 Чувствительность характеристик изменчивости к использованию разных схем идентификации циклонов

4.2.3 Влияние разного временного разрешения данных на характеристики изменчивости

4.3 Возможности идентификации климатической изменчивости циклонической активности

V Связь циклонической активности с глобальными процессами в системе океан-атмосфера

5.1 Глобальные климатические аномалии - Северо-Атлантическое колебание, Северо-Тихоокеанское колебание

5.2 Исследование связи циклонической активности с процессами взаимодействия океана и атмосферы в средних широтах

5.3 Сравнительный анализ характеристик циклонической активности по данным ре-анализов и результатам модельных экспериментов

5.4 Сопоставление характеристик циклонической активности с результатами рассчёта полосовых статистик

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Климатология циклонической активности в Северном полушарии и ее связь с процессами взаимодействия океана и атмосферы»

Атмосферные синоптические процессы играют важную роль в формировании долгопериодной изменчивости в Земной климатической системе, во взаимодействии океана и атмосферы и в изменчивости погодных условий над континентами. Несмотря на то, что климатическое состояние атмосферы и её изменчивость часто описывают на основе анализа полей с месячным и сезонным разрешением, физические корни большинства климатообразующих процессов лежат в динамике синоптических образований. В первую очередь это касается процессов в средних широтах. Формируясь из отдельных циклонических траекторий, так называемые шторм-треки формируют пространственно-времменые структуры, характеризующие по определению Мохова и Петухова (1989а, 19896) «структурные особенности режимов нестационарных атмосферных вихрей», для высоких широт анализировавшиеся Лагуном и Романовым( 1985а,б), Лагун (1990).

Основные механизмы изменчивости атмосферной циркуляции в средних широтах связаны с главными среднеширотнымим колебаниями - Северо-Атлантическим, СевероТихоокеанским и Арктическим. Традиционно эти климатические феномены идентифицируются по крупномаштабным индексам, оцениваемым по полям среднеклиматических характеристик. Будучи достаточно информативными, они в то же время не позволяют дать ответ на вопрос о механизмах формирования изменчивости, поскольку эти механизмы формируются на уровне синоптических процессов, а климатические поля отражают их лишь в сильно генерализованном виде. Более того, анализ климатических характеристик позволяет увидеть лишь самые общие закономерности, не позволяя проанализировать более тонкие изменения в режимах климатических процессов. Возможность существенных модификаций интенсивности вихревой активности в атмосфере под влиянием глобальных крупномасштабных изменений климата была отмечена в пионерской работе Мохова и др. (1992) и позднее проанализирована МокЬоу е( а1. (1994). Например, индекс Северо-Атлантического колебания достаточно хорошо отражает интенсификацию и ослабление зонального потока над Атлантикой в средних широтах, которая в общем случае определяет интенсивность циклогенеза и пути циклонов в Атлантико-Европейском секторе. В тоже время, этот индекс, равно как и анализ среднемесячных полей давления не позволяет идентифицировать пусть небольшие, но крайне важные с климатической точки зрения смещения траекторий циклонов над восточной Атлантикой.

Синоптические процессы играют важнейшую роль во взаимодействии океана и атмосферы. Экстремальные величины потоков тепла и влаги из океана в атмосферу, ответственные за климатические аномалии эенергообмена формируются именно в тыловых частях особо глубоких и быстроуглубляющихся циклонов (Гулев и др 1994). Недавно Gulev and Hasse (1999) показали что климатические изменения в полях характеристик ветрового волнения происходят не столько за счет изменения среднеклиматических характеристик ветра, сколько по причине климатических изменений в частоте штормов, которая может никак не проявляться в среднемесячных параметрах. С точки зрения формирования океанской циркуляции важнейшим процессом является локальная глубокая конвекция в море Лабрадор и Ирмингер. Этот процесс формирует промежуточные воды Мирового океана, ответственные за долгопериодные изменения термохалинной циркуляции. Само формирование глубокой конвекции, ее «запуск» npvt этом происходит в течение нескольких (обычно 2-4) коротких периодов интенсивоной теплоотдачи и перемешивания в указанных районах, неизменно связанных с присутствием глубоких циклонов. Будучи климатообразующим крупномасштабным процессом по своей сути и роли в океане, глубокая конвекция является «синоптической» по механизму своего зарождения.

Все это свидетельствует об исключительной важности исследования синоптических процессов для полноценного понимания крупномасштабной динамики океана и атмосферы. В тоже время, именно экспериментальному и диагностическому анализу синоптических процессрв уделялось значительно меньше внимания в сравнении с изучением крупномасштабных полей. В значительной мере в климатических исследованиях сформировался парадокс - физический и теоретический анализ главным образом (что естественно) развивался для процессов синоптического масштаба. Этот анализ позволил заключить, что изменения в характеристиках синоптических процессов должны иметь важнейшие последствия для климатических колебаний в атмосфере. Однако, количество диагностических и экспериментальных исследований собственно синоптических процессов в климатическом контексте было неизмеримо меньше чем тех, что выполнены для осредненных крупномасштабных полей.

В известной мере такое положение было связано с отсутствием или недостаточностью глобальных данных с синоптическим разрешением о состоянии атмосферы. Оперативные анализы атмосферных параметров, по крайней мере с суточным 2 разрешением, стали регулярно доступными в середине 1970-х годов после создания оперативных систем численного прогноза погоды второго поколения. Однако эти данные не обладали однородностью во времени на интервалах в несколько лет в силу постоянного развития атмосферных моделей, увеличения их разрешения и улучшения физических параметризаций, что приводило к естественному улучшению прогнозов, но делало трудно сопоставимыми синоптические поля за отдельные годы. Паралельно развивавшиеся архивы данных о приземном давлении с разрешением от 12 до 24 часов хоть и покрывали значительные по продолжительности периоды времени, но были сильно зависимыми от различного количества станций над океанамии континентами и требовали верификации и сопоставления с альтернативными источниками данных. Появившиеся в начале 1990-х годов ре-анализы, наконец, предоставили исследователям долговременные динамически согласованные данные о глобальном состоянии атмосферы за период в несколько десятилетий. С одной стороны, эти данные позволили осуществлять апостериорный мониторинг синоптических процессов в атмосфере. С другой - они позволили оценивать достоверность представления синоптической изменчивости в данных, о которых шла речь выше (оперативные анализы и субъективные анализы).

Традиционно интенсивность синоптической изменчивости атмосферы в течение долгого времени оценивалась с помощью полосовой фильтрации временных рядов приземного давления или высот геопотенциальных поверхностей с высоким разрешением. Этот подход позволяет достаточно эффективно оценить дисперсии в выбранном диапазоне и проследить их изменчивость в пространстве и во времени. В то же время этот подход имеет свои ограничения. В первую очередь, это тот факт, что вторые статистические моменты не позволяют эффективно оценивать тонкие характеристики статистических распределений. Неслучайно, например, в последнее время обнаруживается скорее несоответствие поведения во времени и пространстве дисперсий атмосферных параметров, оцененных для даже слабо отличающихся друг от друга синоптических диапазонов (например, В1асктоп е( а1. 1984, Аугаик е1 а1. 1995, ви^ 1997, ви^ е( а1. 2000, Ои1еу е1 а1. 2001). С точки зрения жизненного цикла атмосферных циклонов это вполне понятно -например, 3 глубоких циклона с временем жизни 6 суток каждый и 6 более мелких, но с более коротким временем жизни могут приводить к одним и тем же оценкам дисперсий после полосовой фильтрации в диапазоне, включающем основные масштабы изменчивости для этих двух случаев. Таким образом, полосовая фильтрация позволяет лишь очень грубо оценить интенсивность синоптической изменчивости атмосферы. В тоже время она остается основным инструментом для получения количественных характеристик, в первую очередь, по причине её простоты и вычислительной дешевиэны.

Альтернативным способом оценки интенсивности синоптической изменчивости атмосферы является непосредственная идентификация циклонических образований и оценивание их частот и количеств, а также пераметров жизненного цикла отдельных циклонов. Идентификация циклонов, или их трекинг (от английского слова «tracking») будучи на первый взгляд очень простой и понятной процедурой, на практике порождает большое количество неопределенностей и для больших массивов данных является задачей требующей или большого времени или значительных вычислительных рессурсов. Развитие вычислительной техники позволило перейти от так называемого ручного трекинга к численным схемам идентификации циклонов. Однако, использование различных численных схем приводит к существенно различающимся результатам. Кроме того, процедуры трекинга крайне чуствительны к пространственно-временному разрешению используемых данных, к особенностям самих данных, и даже к методам картирования частот и количеств циклонов. Как результат, исследование траекторий циклонов, идентифицированных различными схемами, позволяет уверенно делать лишь те выводы о синоптической изменчивости атмосферы, которые в основном следует из анализа полосовых статистик. Более детальный анализ оказывается существенно зависим от непределенностей методик идентификации циклонов, используемых данных и алгоритмов картирования. Таким образом, имеется настоятельная необходимость детального анализа зависимости результатов трекинга циклонов от различных факторов и получения количественных представлений о возможностях процедур идентификации циклонов.

Сказанное определяет актуальность данного исследования, которое нацелено именно на получение таких количественных представлений. Главная цель работы -получение физически обоснованной количественной картины циклонической активности в Северном полушарии и исследование на её основе механизмов климатической изменчивости атмосферной циркуляции и процессов взаимодействия океана и атмосферы, связанных с -атмосферной синоптикой. Для достижения этой цели в работе решались следующие основные задачи:

• разработка и создание эффективной и физически обоснованной методологии анализа циклонической активности;

• построение ансамбля долговременных климатологий характеристик циклонической активности над Северным полушарием по различным данным и различными методами;

• оценка репрезентативности различных данных, методов идентификации циклонической активности, и пространственно-временного разрешения для достоверной характеристики циклонической активности и её изменчивости;

• диагноз основных феноменов климатической изменчивости и процессов взаимодействия океана и атмосферы на основе анализа данных о циклонической активности.

Предметом защиты является новое решение актуальной научной проблемы количественная характеристика циклонической активности над Северным полушарием, её климатической изменчивости и связи с процессами взаимодействия океана и атмосферы. Основные положения, выносимые на защиту, содержат результаты, полученные автором впервые, что определяет новизну результатов диссертации:

• современная методика исследования атмосферной циклонической активности, представляющая систему технологиий для их идентификации, контроля, объединения в траектории, картирования и анализа;

• наиболее полный на сегодняшний день массив траекторий атмосферных циклонов за период в несколько десятилетий, полученный по различным данным и различными методами (представленный в виде медиа-приложения к диссертации) и ансамбль долговременных климатоюгий характеристик циклонической активности, построенный на основе этого массива;

• количественные оценки репрезентативности различных данных и методов идентификации циклонов для анализа циклонической активности и её климатической изменчивости, включая сопоставление характеристик циклонической активности с альтернативными оценками интенсивности синоптической изменчивости и результатами модельных экспериментов;

• анализ основных климатических феноменов (Северо-Атлантического колебания, Северо-Тихоокеанского колебания, изменения Европейского климата) и процессов взаимодействия океана и атмосферы (потоки тепла) на основе данных о циклонической активности.

Практическая ценность результатов состоит в возможности их использования для диагноза экспериментов с моделями общей циркуляции атмосферы и совместными моделями климата, оценивания наблюдаемых климатических изменений, а также для решения практических задач, связанных с прогнозом погоды. Разработанная методика анализа циклонической активности уже используется для диагноза экспериментов с атмосферными моделями в Институте морских наук (г. Киль) и для анализа успешности среднесрочных прогнозов в Европейском центре среднесрочных прогнозов погоды. Многие научные центры используют разработанную совместно с С.В.Григорьевым компьютерную систему идентификации и диагноза циклонов. Полученный архив циклонических траекторий используется для диагноза климатических изменнеий в различных научных центрах в России и за рубежом.

Личный вклад автора, аппробация работы, публикации, структура и объем диссертации. Все научные результаты, представленные в работе, получены лично автором. Ряд технологических разработок (система компьютерной диагностики циклонов, численные методы идентификации циклонов) получены совместно с коллегами из Лаборатории взаимодействия океана и атмосфера ИО РАН С.В.Григорьевым и В.В.Соловьевым. В результатах полученных совместно с С.К.Гулевым, Т.Юнгом, Е.Рупрехтом, С.Юбл, А.Стерлом автору принадлежит ведущая роль в выполнении расчетов и интерпретации результатов и равная роль в постановке задачи. По теме диссертации опубликовано 14 работ, список публикаций представлен в приложении I. Основные фрагменты работы докладывались на многих национальных и международных конференциях и совещаниях и семинарах ведущих институтов. Список основных докладов приведен в приложении II. Диссертация состоит из 5 глав, а также Введения, описания основных результатов, выводов и списока литературы из 123 названий. Работа содержит 270 страниц текста, включая 6 таблиц и 117 рисунков.

Работа состоит из 5 глав. В первой главе рассматириваются данные для анализа атмосферного циклогенеза. Описываются основные доступные массивы данных, анализируется их пригодность к решению задач, поставленных в работе. Также проводится сравнительный анализ всех имеющихся массивов данных и описываются требования, предъявляемые к выбору исходного массива данных для анализа циклонической активности. Вторая глава посвящена критическому анализу методов идентификации циклонической активности. В этой главе описывается жизненный цикл циклона и рассматривается структура циклонических образований. Даются определения основных характеристик жизненного цикла циклона и статистических параметров циклонической активности. Затем представляются все возможные методы идентификации циклонов. При этом анализируются достоинства и недостатки конкретных подходов. Кроме того рассматривается проблема выбора проекции и картирования характеристик циклонической активности. В третей главе представлены результаты построения семейства климатологий основных характеристик циклонической активности. Сначала рассматривается климатология, построенная на основе анализа полей приземного давления ре-анализа ]МСЕР/>)САК полученная с помощью численной процедуры по 6-часовым данным, и используемая в работе как базовая для дальнейшего сравнения с результатами полученными по другим данным и другими методами. Затем анализируется чувствительность основных климатических характеристик к выбору данных, методу идентификации циклонов и разному временному разрешению данных. В конце главы даются рекомендации для использования конкретных данных или подходов для анализа климатологии циклонов. Четвёртая глава сконцентрирована на описании межгодовой изменчивости параметоров циклонической активности. Сначала описывается изменчивость циклонической активности в базовом массиве МСЕР/Т^САК ре-анализа. Затем проводится сравнительный анализ чувствительности основных параметров климатической изменчивости к выбору данных, методу идентификации циклонов и временному разрешению данных. Последний параграф главы дает количественную оценку репрезентативности различных данных и методов для идентификации климатической изменчивости и представляет рекомендации по использованию различных данных и методов. В пятой главе рассматривается связь циклонической активности с глобальными процессами в системе океан-атмосфера. Анализируется связь циклонов с глобальными климатическими анамалиями - Северо-Атлантическим колебанием и СевероТихоокеанским колебанием Исследуется эффект перестройки режимов СевероАтлантического колебания и её влияния на Европейский климат. Затем рассматривается связь циклонов с потоками тепла и влаги в средних широтах Атлантики и предлагается ее простая параметризация. Отдельный раздел посвящен сопоставлению результатов анализа циклонической активности с полосовыми статистиками. В конце проводится сравнительный анализ механизмов изменчивости циклонической активности по данным и результатам модельных экспериментов на примере модели ЕСНАМЗ/ОРУС4.

I Данные для анализа атмосферного циклогенеза

Для анализа циклонической активности над Северным полушарием нами использовались данные исторических анализов и ре-анализов полей атмосферного давления. Каждый из этих типов данных имеет свои сильные и слабые стороны. Так, например, данные ре-анализов покрывают период от 1.S до S десятилетий, в то время как исторические анализы доступны за период последнего столетия. На рис 1.1.1 приведена диаграмма временного распеределения данных ре-анализов и исторических анализоа использованных в работе. Ниже мы подробно остановимся на описании каждого массива данных.

Заключение диссертации по теме «Океанология», Золина, Ольга Геннадиевна

Заключение

В заключении сформулированы основные выводы работы:

1. Разработана методология всестороннего анализа циклонической активности. Она включает технологические блоки подготовки данных, идентификации циклонических траекторий на основе полуатоматической компьютерной системы и численных методов, их экспертного контроля, расчета основных характеристик жизненного цикла, оценки погрешностей, картирования и апостериорного анализа. Технология позволяет по данным об атмосферном давлении с синоптическим разрешением получать с известной точностью траектории циклонов, рассчитывать и картировать их частоты и количества, а также оценивать интенсивность, время жизни, скорости углубления и распространения циклонических образований.

2. Построен наиболее полный на сегодняшний день массив траекторий атмосферных циклонов за период с 1948 по 2000 гг., полученный по различным данным и различными методами и представленный в виде медиа-приложения к диссертации. На основании этого массива получен ансамбль долговременных климатологий характеристик циклонической активности. Количественный анализ этого ансамбля позволил достоверно охарактеризовать пространственную структуру циклонической активности над Северным полушарием, характеристики жизненного цикла и климатические изменения циклонической активности за период в несколько десятилетий. Обнаружено увеличение количества глубоких и уменьшение количества мелких циклонов, а также выраженная декадная изменчивость в скоростях углубления и распространения за 1948-2000 гг. в целом над Северным полушарием. Количественно охарактеризованы доминирующие моды изменчивости циклонов в Тихом и Атлантическом (включая Арктику) океанах, представленные соответственно меридиональным и зональным диполями. Выделены моды изменчивости циклонической активности, связанные с СевероАтлантическим и Тихоокеанским колебаниями. При этом обнаружено проникновение сигнала Тихоокеанского колебания в субтропическую

Атлантику. Исследовано изменение режима Северо-Атлантического колебания между периодами 1958-1978 и 1979-1999 гг., приводящее к ослаблению континентальности Европейского климата.

3. Сравнительный анализ ансамбля климатологий дал возможность оценить репрезентативность характеристик циклонической активности, полученных по различным данным и различными методами. Данные ре-анализа ERA-15 (ECMWF) дают 1гёсколько более физически правдоподобную климатологию циклонической активности по сравнению с ре-анализом NCEP/NCAR и Архивами приземных анализов. Уменьшение временного разрешения данных существенно повышает достоверность идентификации циклонов, причем переход к суточному разрешению является критическим с точки зрения ошибок трекинга. Сравнение результатов полуавтоматической идентификации циклонов с результатами численных схем показало, что учет состояния атмосферы в предыдущий и последующие моменты времени, а также динамическая интерполяция существенно улучшают качество идентификации. Таким образом, разработанная схема ЛВОАМКИ дает более достоверные результаты по сравнению со схемами, основанными на формальном использовании метода «ближайших соседей».

4. Сопоставление характеристик изменчивости циклонической активности для полученного ансамбля методом совместных эмпирических ортогональных функций и сингулярных разложений позволило выделить общие моды изменчивости основной вклад в которые вносят ре-анализы NCEP/NCAR и ECMWF и данные, полученные с использованием полуавтоматической идентификации циклонов. Наименее согласованными с остальными являются моды изменчивости, полученные с использованием схем основанных на методе ближайших соседей, по Архиву приземного анализа NCAR и данным с суточным разрешением.

5. Исследована взаимосвязь циклонической активности с процессами взаимодействия океана и атмосферы в средних широтах Северной Атлантики, представляющее собой на синоптическом масштабе взаимодействие квазистационарного во времени и существенно дифференцированного по пространству океана с квазиоднородной в пространстве и сильно нестационарной атмосферой. Для описания этой особенности предложена простая и эффективная параметризация, основанная на совместном рассмотрении градиентов температуры поверхности океана и геострофического переноса в нижней атмосфере.

6. Получен наиболее полный ансамбль оценок полосовых статистик в различных синоптических и суб-синоптических диапазонах для Северного полушария. На его основе проанализирована взаимосогласованность характеристик циклонической активности и полосовых статистик. Установлены основные региональные различия пространственных распределений. Выявлены общие моды межгодовой изменчивости в результатах полученных с помощью идентификации циклонов и расчета полосовых статистик. Исследованы основные характеристики циклонической активности в 300-летнем эксперименте по воспроизведению современного климата с помощью совместной модели ЕСНАМ4/ОРУСЗ. При в целом достоверном воспроизведении основных закономерностей циклонической активности наиболее развитая на сегодняшний день климатическая модель несколько занижает общее количество циклонов на арктическом фронте и существенно модифицирует жизненный цикл циклонов, демонстрируя большее время жизни и меньшую скорость движения по сравнению с данными ре-анализов и оперативных анализов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Золина, Ольга Геннадиевна, 2002 год

1. Бендат Дж., Пирсол А., 1971. Измерение и анализ случайных процессов. М., Мир, 408.

2. Бышев В.И., Иванов Ю.А., 1%9. Временные спектры некоторых характеристик атмосферы над океанами. —Изв. АН СССР, сер. ФАО, т.5, №1, 17-28.

3. Гулев С.К., Колинко A.B., 1990. Синоптическая изменчивость процессов теплообмена океана и атмосферы в среднеширотных фронтальных зонах океана. Метеорология и гидрология, №9, 85-92.

4. Гулев С.К., Лаппо С.С., 1990. Механизм локального взаимодействия океана и атмосферы в зоне субполярного гидрологического фронта Северной Атлантики. -ДАН, т.315, ЛЮ, 712-716.

5. Гулев С.К., Тонкачеев Е.Б., 1992. Локальная реакция атмосферного пограничного слоя на среднеширотный гидрологический фронт. ДАН, т.326, №2, 371 -375.

6. Гулев С.К., Колинко A.B., Лаппо С.С., 1994. Синоптическое взаимодействие океана и атмосферы в средних широтах, Л., Гидрометиздат, 320.

7. Лаппо С.С., 1980. Среднемасштабные динамические процессы океана, возбуждаемые атмосферой. М, Наука, 184.

8. Лагун В.Е., 1990. Диагностические исследования синоптической вихревой энергетики атмосферы (обзор). В сб. Исследования вихревой динамики и энергетики атмосферы и проблема климата, Л., Гидрометиздат, 60-85.

9. Лагун В.Е., Романов В.Ф., 1985а. Энергетика атмосферных синоптических вихрей над океаном. Метеорология и гидрология, №2, 105-112.

10. Лагун В.Е., Романов В.Ф., 19856. Атмосферные синоптические вихри над океаном.-Изв. АН СССР, сер. ФА О, т.21, №5, 474-484.

11. Лыкосов В.Н., Тонкачеев Е.Б., 1994. Диагностическое восстановление турбулентных характеристик пограничного слоя атмосферы. Метеорология и гидрология, №10, 43-52.

12. Мохов И.И., В.В.Петухов, 1989а. Пространствеьно-временные климатические структуры. Часть 1. Препринт ИФА РАН.

13. Мохов И.И., В.В.Петухов, 19896. Пространственно-временные климатические структуры. Часть 2. Препринт ИФА РАН.

14. Мохов И.И., О.И.Мохов, В.К.Петухов, Р.Р.Хайруллин, 1992. Влияние глобальных климатических изменений на вихревую активность в атмосфере. Изв АН СССР, сер. ФАО. т. 28. с. 11-26.

15. Тонкачеев Е. В., 1995. Исследование структуры пограничного слоя в средних широтах Северной Атлантики. Диссертация на соискание степени кандидата физ.-мат. наук, ИОРАН, М, 237.

16. Хромов С.П., Л.И. Мамонтова, 1974. Метеорологический словарь. Л, Гидрометеоиздат.

17. Akima, H., 1970. A new method of interpolation and smooth curve fitting based on local procedures. J. ACM, 17, 589-602.

18. Alpert, P.B., U.Neeman, and Y.Shau-El, 1990. lnterannual variability of cyclone tracks in the Mediterranean. J.Climate, 3,1474-1478.

19. Ayrault, F., F.Lalaurette, A.Joly, and C.Loo, 1995. North Atlantic ultra high frequency variability. Tellus, 47A, 671-696.

20. Bacher A., Oberhuber J. M., Roeckner E., 1998. ENSO dynamics and seasonal cycle in the tropical Pacific as simulated by the ECHAM4/OPYC3 coupled general circulation model. Climate Dynamics, 14,431-450.

21. Bane, J.M., and K.E. Osgood, 1989. Wintertime air-sea interaction processes across the Gulf Stream. J. Geophys. Res., 94, C8, 10755-10772.

22. Bamett, T P., 1999. Comparison of near surface air temperature variability in 11 coupled global climate models. J.Climate, 12, 511-518.

23. Bamett, T.P., and R. Preisendorfer, 1987. Origins and levels of monthly and seasonal forecast skill for United States air temperature determined by canonical correlation analysis. Mon. Wea. Rev., 115, 1825-1850.

24. Barnston, A.G., and R.E.Livezey, 1987. Classification, seasonality and persistence of low-frequency atmospheric circulation patterns. Mon. Wea. Rev., 115, 1083-1126.

25. Blackmon, M L., Y.H. Lee, J.M.Wallace, and H.H.Hsu, 1984. Horizontal structure of 500 mb height fluctuations with long, intermediate and short time scales. J.Atmos.Sci., 41,961-979.

26. Blender, R., K. Fraedrich, and F.Lunkeit, 1997. Identification of cyclone track regimes in the North Atlantic. Q. J. R. Met. Soc., 123, 727-741.

27. Blender R, Schubert M, 2000. Cyclone tracking in different spatial and temporal resolutions. Mon Wea Rev 128: 377-384

28. Branstator, G., 1995. Organization of storm track anomalies by recurring low-frequency circulation anomalies. J.Atmos.Sci., 52, 207-226.

29. Carnell RE, Senior CA, Mitchell JFB ,1996. An assessment of measures of storminess: simulated changes in northern hemisphere winter due to increasing CO2. Clim Dyn 12: 467-476

30. Carnell RE, Senior CA, 1998. Changes in mid-latitude variability due to increasing greenhouse gases and sulphate aerosols. Clim Dyn 14: 369-383

31. Chandler, M., and J.Jonas, 1999. Atlas of extratropical cyclones (1961-1998). NASA Goddard Institute for Space Studies and the Center for Climate System Research at Columbia University. New York, NY, USA.

32. Chang, C.-B., D.J.Perkey, and W.-D.Chen, 1987. Observed dynamic structure of an intense oceanic cyclone. Mon. Wea. Rev., 115, 1127-1139.

33. Chao, S.-Y., 1992. An air-sea interaction model for cold-air outbreaks. J.Phys. Oceanogr., 22, 821-842.

34. Christoph, M., U.UIbrich, and P.Speth, 1997. Midwinter suppression of Northern Hemisphere storm track activity in the real atmosphere and in GCM experiments. J.Atmos. Sci., 54, 1589-1599.

35. Christoph M, Ulbrich U, 2000. Can NAO-PNA relationship be established via the North Atlantic storm track? Geoph Res Abstr 2: 215

36. Davis, R.E., B.R.Hayden, D.A.Gay, W.LPhillips, and G.V.Jones, 1997. The North Atlantic subtropical anticyclone. J.Climate, 10,728 744.

37. Dickson, R.R., and J.Namias, 1976. North American Influences on the circulation and climate of the North Atlantic sector. Mon. Wea. Rev. 104, 1255-1265.

38. Dronia H., 1991. On the accumulation of excessive low pressure systems over the North Atlantic during the winter season (November to march) 1988/89 to 1990/91. -(in German), die Witterung im Ubersee 39, 3, 27, see also DMG-Mitt.4/91, 6 and cover.

39. Duchon, C.E., 1979. Lanczos filtering in one and two dimensions. J. Appl. Meteor. 18, 1016-1022.

40. Gibson, J.K., Kallberg, P., Uppala, S., Nomura, A., Hernandes, A., and Serrano, A. 1997. ERA Description. ECMWF Reanalysis Project Report Series, 1, ECMWF, Reading, England.

41. Grigoriev, S. V., 1997. Use of personal computers for the applied oceanography, Institute of Oceanology preprints series, 2, available from IORAS, Moscow Russia, 48.

42. Grigoriev S., Gulev S.K., Zolina O., 2000. Innovative software facilitates cyclone tracking and analysis. Eos Transactions 81. 170

43. Gulev, S.K. and J. Tonkacheev, 1996. Investigation of the Ocean-Atmosphere Interaction in the North Atlantic mid-latitude Frontal Zone. In: The Air-Sea Interface, Editors: M.Donelan, W.Hui and W. Plant, RSMAS, Miami, 535-542.

44. Gulev, S.K., 1997a. Climate variability of the intensity of synoptic processes in the North Atlantic midlatitudes. J.Climate, 10, 574-592.

45. Gulev, S.K., 19976. Climatologically significant effects of space-time averaging in the North Atlantic sea-air heat flux fields. J.Climate, 10, 2743-2763.

46. Gulev, S.K. and L. Hasse, 1999. Changes of wind waves in the North Atlantic over the last 30 years. Int.J.Climatol., 19, 720-744.

47. Gulev S.K., O.Zolina, and Y.Reva, 2000. Synoptic and sub-synoptic variability in the North Atlantic as revealed by the Ocean Weather Station data. Tellus, 52A, 323329.

48. Gulev, S.K., V. Grigorieva, K.M.Selemenov, and O. Zolina, 2001. Evaluation of surface winds and waves from the VOS data. Proceedings of the CLIMAR99 WMO Workshop on Advances in Marine Climatology, in print

49. Gulev S.K., O. Zolina, and S. Grigoriev, 2001. Climate changes in the winter cyclogenesys over the Northern Hemisphere from the NCEP/NCAR Reanalysis data. Clim. Dynamics, 17,795-809.

50. Gulev S.K., T. Jung., and E. Ruprecht., 2002. Climatology and interannual variability in the intensity of synoptic-scale processes in the North Atlantic from the NCEP-NCAR Reanalysis data. Journal of climate, in print.

51. Harnack, R.P., and A.J.Broccoli, 1979. Associations between sea surface temperature gradient and overlying mid-tropospheric circulation in the North Pacific region. J.Phys.Oceanogr.,9,1232-1242.

52. Hayden B.P, 1981a. Secular variations in Atlantic coast extratropical cyclones. Mon Wea Rev 1§9, 159-167

53. Hayden B.P., 1981b. Cyclone occurrence mapping: equal area or raw frequencies. Mon Wea Rev 109, 168-172

54. Hegerl, G.C., K. Hasselmann, U.Cubach, J.F.B.Mitchel, E.Roeckner, R.Voss, and J.Waszkewitz, 1997. ON multi-fingerprint detection and attribution of greenhouse gas- and aerosol forced climate change. Climate Dynamics, 13,613-634.

55. Hodges K.I., 1994. A general method for tracking analysis and its application to meteorological data. Mon Wea Rev 122, 2573-2586

56. Hoskins, B.J., I.N.James, and G.H.White, 1983. The shape, propagation and mean flow interaction of large scale weather systems. J.Atmos.Sci., 40, 1595-1612.

57. Hoskins, B.J., and P.D. Sardeshmukh, 1987. Transient eddies and the seasonal mean rotational flow. J.Atmos.Sci., 44, 328-338.

58. Hoskins, B.J., and P.J.Valdes, 1990. On the existence of storm tracks. J.Atmos.Sci., 47, 1854-1864.

59. Hsu, S.A., 1983. On the growth of a thermally modified boundary layer by advection of warm air over a cooler sea. J. Geophys. Res., 88, C1, 771-774.

60. Hurrell, J. W., 1995a. Transient eddy forcing of the rotational flow during northern winter. J.Atmos.Sci., 52, 2286-2300.

61. Hurrell, J.W., 1995b. Decadal trends in the North Atlantic Oscillation: Regional temperatures and precipitation. Science, 269, 676-679.

62. Hurrell, J.W., 1996. Influence of variations in extratropical wintertime teleconnections on Northern Hemisphere temperature. Geophys. Res. Lett., 23, 665-668.

63. Hurrell, J.W., and H. van Loon, 1997. Decadal variations on climate associated with the North Atlantic Oscillation. Climatic Change, 36, 301-326.

64. Jung T., 2000. The North Atlantic oscillation variability and interactiopn with the North Atlantic. PhD. Thesis , IFM, Kiel, 117.

65. Jung T., Himler M., 2001. On the link between the North Atlantic oscillation and sea-ice export through Fram Strait. Journal of Climate, 14, 39,32, 39-43.

66. Keegan, T.J., 1958. Arctic synoptic activity in winter. J.Meteorol., 15,513-521.

67. Kelsey, K., 1925. A new method of charting storm frequency. Mon. Wea. Rev., 84, 388390.

68. Kodera K., Koide H., Yoshimura H., 1999. Northern Hemisphere winter circulation associated with the North Atlantic Oscillation and stratospheric polar night jet. Geophys Res Lett 26,443-446

69. Koenig W.R., Sausen R., Sielmann F., 1993. Objective identification of cyclones in GCM simulations. J Climate 6,2217-2231

70. Treut H., Kalnay E., 1990. Comparison of observed and simulated cyclone frequency distribution as determined by an objective method. Atmosfera 3, 57-71

71. Mak, M., 1998. Influence of surface sensible heat flux on incipient marine cyclogenesis. J. Atmosph. Sci., 55, 820-834.

72. Miller, D.K., and K.B. Katsaros, 1992. Satellite derived surface latent heat fluxes in a rapidly intensifying marine cyclone. Mon. Wea. Rev., 120, 1093-1107.

73. Murray R.J., Simmonds I., 1991. A numerical scheme for tracking cyclone centres from digital data. Pait I. development and operation of the scheme. Aust Met Mag 39, 155-166

74. Okland, H., 1998. Modofication of frontal circulations by surface heat flux. Tellus, 50A, 211-218.

75. Overland, J.E., R.M. Reynolds, and C.H. Pease, 1983. A model of the atmospheric boundary layer over the marginal ice zone. J. Geophys. Res., 88, C5, 2836-2840.

76. Reddy, N.C., and S. Raman, 1994. Observations of a mesoscale circulation over the Gulf Stream region. The Global Atm. Ocean Sys., 2, 21-39.

77. Robertson, A.W., and W.Metz, 1990. Transient eddy feedbacks derived from linear theory and observations. J. Atmos. Sci., 47, 929-950.

78. Rodwell, M.J., D.P.Rowell, and C.K.Folland, 1999. Oceanic forcing of the wintertime North Atlantic Oscillation and European Climate. Nature, 398, 320-323.

79. Roebber P.J., 1989. On the statistical analysis of cyclone deepening rates. Mon Wea Rev 117,2293-2298

80. Rogers, J.C., 1984. The association between the North Atlantic Oscillation and the Southern Oscillation in the Northern Hemisphere. Mon. Wea. Rev., 112, 19992015.

81. Rogers, J.C. 1997. North Atlantic storm track variability and its association to the North Atlantic Oscillation and climate variability in the Northern Europe. J. Climate, 10, 1635-1647.

82. Sanders F., 1986. Explosive cyclogenesis in the West-Central North Atlantic Ocean, 1981-1984. Part I. Composite structure and mean behaviour. Mon Wea Rev 114, 1781-1794

83. Sanders F., Gyakum J R., 1980. Synoptic-dynamic climatology of the "bomb". Mon Wea Rev 108, 1589-1606

84. Schinke H., 1992. Zum Auftreten von Zyklonen mit niedrigen Kerndrucken im atlantisch-europaischen Raum von 1930bis 1991. (in German), Wiss. Zeitschr. d. Humboldt-univ. zu Berlin, R. Mathem./Naturwiss., 41,2, 17-28.

85. Schinke H., 1993. On the occurrence of deep cyclones over Europe and the North Atlantic in the period 1930-1991. Contr. Atmos. Phys. 63, 223-237.

86. Schubert M., Perlwitz J., Blender R„ Fraedrich K„ Lunkeit F., 1998. North Atlantic cyclones in C02-induced warm climate simulations: Frequency, intensity and tracks. Clim Dyn 14, 827-837

87. Serreze M.C., 1995. Climatological aspects of cyclone development and decay in the Arctic. Atmosphere-Ocean 33(1), 1-23

88. Serreze M.C., Carse F., Barry R.G., Rogers J.C., 1997. Icelandic low cyclone activity: Climatological features, linkages with the NAO, and relationships with the recent changes in the northern hemisphere circulation. J Climate 10,453-464

89. Serreze M.C., Barry R.G., 1988. Synoptic activity in the Arctic basin, 1979-85. J Climate 1, 1276-1295

90. Serreze M.C., Box J.E., Barry R.G., Walsh J.E., 1993. Characteristics of Arctic synoptic activity, 1952-1989. Meteor Atmosph PhysSX, 147-164

91. Sethuraman, S., A.J. Riordan, T. Holt, M. Stunder, and J.Hinman, 1986. observations of the marine boundary layer thermal structure over the Gulf Stream during a cold-air outbreak. J.Clim. Appl. Meteorol., 25, 14-21.

92. Sinclair M.R., 1994. An objective cyclone climatology for the Southern Hemisphere. Mon Wea Rev 122, 2239-2256

93. Sinclair M.R., 1997. Objective identification of cyclones and their circulation, intensity and climatology. Wea Forecasting 12. 591-608

94. Sinclair M.R., Watterson I.G., 1999. Objective assessment of extratropical weather systems in simulated climates. J Climate 12, 3467-3485

95. Stein, O., and Hense, A. 1994. A reconstructed time series of the number of extreme low pressure events since 1880. Meteorol. Zeitscrhrift., N.F.3,43-46.

96. Stephenson, D.B., V.Pavan, and R.Bojariu, 2000. Is the North Atlantic Oscillation a random walk? Int. J. Climatol., 20, 1-18.

97. Stewart R. E., N.R. Donaldson, 1989. On the nature of rapidly deepening Canadian east coast winter storms. Atmosphere-ocean, vol. 27, JKM, 87-107.

98. Taylor K.E., 1986. An analysis of the biases in traditional cyclone frequency maps. Mon Wea Rev 114, 1481-1490

99. Thompson, D.W., and J.M.Wallace, 1998. The Arctic Oscillation signature in the wintertime geopotential height and temperature fields. Geophys. Res. Lett., 25, 1297-1300.

100. Trenberth, K.E., and D.A. Paolino, 1980. The Northern Hemisphere sea-level pressure data set: Trends, errors and discontinuities. Mon. Wea. Rev., 108, 855-872.

101. Trenberth, K.E., 1991. Storm tracks in the Southern Hemisphere. J.Atmos.Sci., 48, 21592178.

102. Ulbrich, U., and M.Christoph, 1999. A shift of the NAO and increasing storm track activity over Europe due to antropogenic gas forcing. Clim. Dyn., 15, 551-559.

103. Wai, M.-K.M., 1988. Modelling the effects of the spatially varying sea surface temperature on the marine atmospheric boundary layer. J.Appl. Meteorol., 27, 519.

104. Wai, M.-K.M., and S.A.Sta^-, 1989. Dynamical analyses of marine atmospheric boundary layer near the Gulf Stream oceanic front. Quart. J. Roy. Meteorol. Soc., 115, 29-44.

105. Wallace, J.M., G.-H.Lim, and M.Blackmon, 1988. Relationship between cyclone tracks, anticyclone tracks and baroclinic waveguides. J.Atmos.Sci., 45, 439-462.

106. Wallace, J.M., C.Smith, and Q.Jiang, 1990. Spatial patterns of atmosphere-ocean interaction in the Northern winter. J.Climate, 3, 990-998.

107. White, G., and A.M. da Silva, 1998. Intercomparison of surface marine fluxes from GEOS-1/DAS, ECMWF/ERA and NCEP/NCAR Reanalyses. 9th Conference on Interaction of the Sea and Atmosphere, Phoenix, AZ, Amer. Met. Soc., Boston, MA, 20-23.

108. Woodruff, S.D., H.F.Diaz, J.D.Elms, S.J.Worley, 1998 COADS Release 2 data and metadata enhancements for improvements of marine surface flux fields. Phys. Chem. Earth , 23, 5/6, 517-526.

109. Von Storch, H., W. Zwiers, 1999. Statistical analysis in climate research, Cambridge university press, 484.

110. Yau, M.K., and M.Jean, 1989. Synoptic aspects and physical processes in the rapidly intensifying cyclone of 6-8 March 1986. Atmosphere-Ocean, 27,59-86.