Методы и результаты эмпирико-статистического анализа климатических изменений температуры воздуха в свободной атмосфере тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.30, доктор физико-математических наук Стерин, Александр Маркович

• Стерин, Александр Маркович
• доктор физико-математических наук
• 2003

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Стерин, Александр Маркович

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ИСТОЧНИКИ ЭМПИРИЧЕСКИХ ДАННЫХ О ТЕМПЕРАТУРЕ СВОБОДНОЙ АТМОСФЕРЫ

1.1. Радиозондовые наблюдения

1.2. Данные зондирования атмосферы с искусственных спутников Земли

1.3. Данные проектов реанализа

1.4. Массив CARDS (Comprehensive Aerological

Reference Data Set)

1.5. Резюме по главе

ГЛАВА 2. ОБРАБОТКА И ОБОБЩЕНИЕ ЭМПИРИЧЕСКИХ ДАННЫХ О СВОБОДНОЙ АТМОСФЕРЕ

2.1. Схемы и методы обработки и обобщения эмпирических данных о температуре в свободной ф атмосфере

2.2. Построение информационных продуктов на основе массивов радиозондовых данных

2.3. Массив MONADS (MONthly Aerological Data Set)

2.4. Схема объективного анализа климатических характеристик свободной атмосферы

2.5. Отбор подмножества станций для климатологического анализа температуры

2.6. Сопоставление месячных полей реанализа и месячных статистик данных радиозондирования ч

2.7. Схема диагностики текущих изменений температуры свободной атмосферы

2.8. Резюме по главе

ГЛАВА 3. ДОЛГОПЕРИОДНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ ИЗМЕНЕНИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ В СВОБОДНОЙ АТМОСФЕРЕ

3.1. Оценки трендов температуры в свободной атмосфере

3.2. Чувствительность трендов к периоду их оценки

3.3. Чувствительность трендов к выбору статистической техники их оценивания

3.4. Модели рядов аномалий температуры в атмосфере с учетом авторегрессии

3.5. Сопоставление оценок трендов по данным радиозондирования и реанализа NCAR/NCEP

3.6. Резюме по главе

ГЛАВА 4. ОБНАРУЖЕНИЕ И УСТРАНЕНИЕ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ В РЯДАХ ТЕМПЕРАТУРЫ

СВОБОДНОЙ АТМОСФЕРЫ

4.1. Существующие подходы и методы

4.2. Описание метода обнаружения неоднородностей в рядах температуры свободной атмосферы

4.3. Результаты и их обсуждение (глобальные и зональные ряды)

4.4. Результаты и их обсуждение (ряды для отдельных станций)

4.5. Резюме по главе

ГЛАВА 5. ОЦЕНКА КЛИМАТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ В

РЯДАХ ТЕМПЕРАТУРЫ АТМОСФЕРЫ НА ОСНОВЕ АНСАМБЛЯ ЭМПИРИЧЕСКИХ МАССИВОВ *

5.1. Состав и особенности рядов аномалий температуры атмосферы ансамбля

5.2. Оценки величины крупномасштабных климатических сигналов

5.3. Оценки линейных трендов на основе ансамбля массивов радиозондовых и спутниковых данных

5.4. Особенности проявления в рядах аномалий температуры тропосферы процессов межгодового масштаба и эволюции этих процессов в период инструментальных наблюдений

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы и результаты эмпирико-статистического анализа климатических изменений температуры воздуха в свободной атмосфере»

Проблема изменения климата является на сегодняшний день одной из ключевых для человечества. Происходящие в климатической системе процессы потепления у поверхности земли оказывают существенное влияние на различные отрасли экономики и на многие сферы социальной жизни. Однако изучения процессов климатического масштаба только у поверхности земли недостаточно для правильного представления о тенденциях изменения климата. Здесь необходимо комплексное исследование крупномасштабных изменений всех компонентов климатической системы: поверхности земли, гидросферы, атмосферы, криосферы.

Первые же эксперименты с моделями отклика климатической системы на процессы роста концентрации парниковых газов в конце 80-х- начале 90-х годов показали, что реакция потепления на рассматривающиеся различные сценарии роста концентрации парниковых газов, должна проявляться в тропосфере более явственно, чем на поверхности суши и океана. Полученные эмпирическим путем ряды глобальной температуры приповерхностного слоя демонстрируют значительное потепление в течение последних двух десятилетий прошедшего столетия. Однако эмпирические исследования изменений температуры в атмосфере, а именно, в слое тропосферы, за этот же период, демонстрировали тенденции, отличные, а порой противоположные, тем, которые наблюдаются в приземном слое.

Указанные расхождения, в ряде случаев, используются (и небезосновательно!) для далеко идущих выводов об отсутствии тенденций глобального потепления в климатической системе. Поэтому, начиная с середины 90-х годов, самым тщательным образом перепроверяются все этапы исследований, связанных с получением, обработкой и анализом данных температуры в свободной атмосфере.

Основной вывод, следующий из тщательной перепроверки результатов анализа трендов температуры в атмосфере, малоутешителен. Он сводится к утверждению, что, при всей важности проблемы, степень неопределенности знаний о климатических изменениях температуры в свободной атмосфере еще весьма велика. На это обращается самое серьезное внимание в Обзорных докладах Межгосударственной группы экспертов по изменениям климата (МГЭИК) /72 , 100 /. Особую тревогу вызывают расхождения в скорости тропосферного потепления и потепления у поверхности земли в период проведения спутниковых наблюдений (с 1979 г). В последнем, вышедшем в 2001 году, Третьем обзорном докладе МГЭИК /100 / подчеркивается, что «с момента начала спутниковых наблюдений температура в нижней и средней тропосфере повышалась, по данным спутниковых и радиозондовых наблюдений, всего на 0.04 и 0.03 град. С/10 лет соответственно, что на 0.12 град. С/10 лет меньше, чем скорость повышения температуры у поверхности за тот же период. Вероятнее всего, что около половины этой разности скоростей потепления можно объяснить различиями в пространственной обеспеченности данными и реальными физическими воздействиями вулканических извержений и явления Эль-Ниньо - Южного Колебания. Остающаяся же половина разности скоростей потепления, по-видимому, является реальностью, но продолжает быть, увы, необъясненной».

Указанная неопределенность наших представлений обусловлена, прежде всего, рядом трудностей на всех этапах получения и анализа эмпирических данных о состоянии свободной атмосферы.

Каждый из существующих в настоящее время источников регулярно поступающих эмпирических данных о температуре свободной атмосферы -данные радиозондирования и данные микроволнового зондирования с ИСЗ -имеет ряд особенностей и недостатков. Неучет этих особенностей и минусов источников может, в конечном счете, сделать неверными выводы о тенденциях изменения температуры.

На выводы о тенденциях изменений температуры в свободной атмосфере влияют алгоритмы и технологии обработки, пространственного и временного обобщения исходных данных наблюдений, методы эмпирико-статистического анализа, используемые в климатических исследованиях.

Как радиозондовые, так и спутниковые данные отличаются наличием л временных неоднородностей, возникающих из-за особенностей смен систем наблюдений и обработки данных. Происхождение этих неоднородностей у каждого из видов данных связано со своими, специфическими причинами. Указанные временные неоднородности влияют на значения и выводы о величинах трендов в рядах. Поэтому в последнее время прилагаются значительные усилия для обнаружения неоднородностей и их устранения. Однако этот процесс несет опасность ошибочного отнесения к неоднородностям и устранения влияния на тренды процессов, объективно происходящих в климатической системе. На сегодняшний момент, имеющиеся разрозненные методы обнаружения и устранения неоднородностей еще плохо согласуются друг с другом.

Безусловно, картина долгопериодных тенденций изменений температуры в свободной атмосфере искажается процессами более мелкого пространственного и временного масштаба, происходящими как в самой свободной атмосфере, так и в приповерхностном слое над сушей и океанами, и поэтому весьма важно дифференцировать результаты влияния этих процессов от результатов влияния искусственных неоднородностей, возникающих, как уже упоминалось, в рядах из-за особенностей смен систем наблюдений и обработки данных.

Настоящая работа посвящена решению ряда проблем методического и технологического характера, возникающих при обработке и анализе данных температуры текущих и исторических радиозондовых наблюдений с глобальной сети, и выполненным на основе этих решений исследованиям климатических изменений температуры в свободной атмосфере.

Актуальность работы обусловлена охарактеризованной выше сложившейся ситуацией. Вкратце, ее можно сформулировать следующим образом. В условиях меняющегося климата, знания о характере и тенденциях его изменения, необходимы для принятия правильных и своевременных решений по адаптации экономики и социальной сферы. Температура в свободной атмосфере относится к числу первостепенных, ключевых параметров климатической системы. Она, как известно, считается относительно хорошо изученной метеорологической величиной, по сравнению с другими метеовеличинами в свободной атмосфере. Продолжительность регулярных наблюдений за температурой атмосферы по всему земному шару -представляется достаточной для того, чтобы сделать выводы о долгопериодных тенденциях ее изменения. Однако результаты исследований, полученные разными авторами, на основе их собственных методик обработки и эмпирико-статистического анализа данных разных наблюдательных платформ, не только не вполне сопоставимы между собой количественно, но порой и качественно противоречивы. В итоге, степень неопределенности существующих представлений о характере изменений температуры в свободной атмосфере еще очень велика, на что обращено внимание в ряде важнейших международных документов, в частности, в обзорных докладах МГЭИК (1995 и 2001 г) /72, 100/. В значительной мере такая ситуация обусловлена проблемами обработки и обобщения существующих эмпирических данных о параметрах свободной атмосферы, методическими и технологическими трудностями получения рядов температуры в атмосфере и их статистического анализа. Идеальным образом задача обработки, обобщения и анализа эмпирических данных о температуре в свободной атмосфере никем не решена и решена быть не может, хотя бы потому, что слишком существенны недостатки каждого из существующих видов данных. Поэтому, для получения возможно более объективных знаний о таком важнейшем параметре климатической системы вполне разумным представляется подход, состоящий в построении независимых схем и методик эмпирико-статистического анализа данных о температуре в атмосфере, взаимного сопоставления их результатов с результатами анализа данных других платформ и результатами других авторов, и получении выводов о характере климатических изменений температуры атмосферы на основе совместного анализа существующих независимо полученных массивов климатических данных.

Цель диссертационной работы. Цель работы состоит в том, чтобы, используя наиболее полный за исторический период и регулярно пополняемый текущими данными массив радиозондовых данных по глобальной сети, разработать и реализовать методы и технологии их пространственного и временного обобщения, получить на их основе семейство массивов климатических характеристик метеовеличин в свободной атмосфере, и, выполнив анализ рядов температуры в атмосфере, сопоставления с рядами других авторов, получить более достоверные представления о характере и тенденциях климатических изменений температуры в атмосфере за период инструментальных наблюдений.

Направление исследований. Первое направление исследований -обоснование, разработка и реализация методов и технологий обработки, обобщения и эмпирико-статистического анализа данных за весь период радиозондовых наблюдений по глобальной сети. Второе направление исследований - построение семейства массивов климатических характеристик свободной атмосферы на основе радиозондовых данных, в том числе климатических рядов температуры. Третье направление исследований - анализ полученных автором рядов температуры в свободной атмосфере, их сопоставление с рядами других авторов.

Методы исследований, используемые в работе, включают: обработку данных радиозондовых наблюдений, расчеты статистических характеристик температуры в атмосфере для станций глобальной сети, в том числе робастных (устойчивых) статистических характеристик сдвига и масштаба, объективный анализ статистик в узлы сетки, различные пространственные обобщения температуры и ее аномалий (по вертикали и по широтным зонам, полушариям, земному шару), статистические (традиционные и нетрадиционные) методы регрессионного анализа, методы анализа временных рядов, в первую очередь, модели авторегрессии - проинтегрированного скользящего среднего (ARIMA) рядов, модели ARIMA со структурными переменными, методы спектрального и вейвлетного анализа временных рядов, методы оценки крупномасштабных климатических сигналов в рядах температуры тропосферы и нижней стратосферы на основе ансамбля независимых климатических рядов.

Достоверность и обоснованность. Полученные в работе результаты анализа климатических рядов температуры в атмосфере, основаны на высококачественных климатических массивах, расчет которых проводился с использованием данных, прошедших комплексный контроль. Результаты оценки трендов и других климатических сигналов всесторонне сопоставляются с результатами, полученными на основе обработки спутниковых данных, а также результатами независимо проведенной другими методами обработки радиозондовых эмпирических данных, и, наконец, результатами обобщения данных проектов реанализа.

На защиту выносятся:

• результаты исследования полноты данных о температуре глобального массива данных CARDS;

• формулировка, разработка и реализация методик и технологий пространственного и временного обобщения аэрологических данных по глобальной сети, построение массива месячных статистических характеристик по свободной атмосфере MONADS,

• схема диагностики текущих изменений температуры в свободной атмосфере на основе данных по глобальной сети станций;

• результаты исследования чувствительности оценок трендов температуры в свободной атмосфере к периоду их оценки и выбору статистического аппарата вычисления трендов

• методики и результаты сопоставления рядов температуры в атмосфере, полученных на основе радиозондовых наблюдений и проектов реанализа NCAR/NCEP

• метод обнаружения скачкообразных сдвигов, оценки неоднородностей и пересчета трендов в климатических рядах, результаты его применения к рядам температуры в атмосфере для земного шара, широтных зон и для отдельных станций

• метод оценки климатических сигналов по ансамблю климатических рядов температуры в атмосфере, полученных на основе радиозондовых и спутниковых данных, и выполненные на его основе оценки некоторых крупномасштабных климатических сигналов в рядах температуры тропосферы и нижней стратосферы

Научная новизна. Построена иерархическая структура семейства климатических массивов по свободной атмосфере, и на базе массива CARDS получено семейство статистических характеристик свободной атмосферы по глобальной сети станций.

Впервые построены и реализованы цельная схема обработки и обобщения аэрологических данных по глобальной сети, а также схема диагноза текущих изменений температуры свободной атмосферы на основе месячного комплекта радиозондовых данных глобальной сети, собираемых с каналов связи. Впервые выполнены оценки трендов температуры свободной атмосферы на основе максимально полного глобального массива радиозондовых данных и за максимально длительный период. Впервые исследована чувствительность трендов температуры в свободной атмосфере к выбору периода рядов и статистического аппарата их оценки. Впервые разработана и реализована применительно к рядам температуры атмосферы методика обнаружения и оценки амплитуд неоднородностей в климатических рядах, основанная на использовании статистического алгоритма и имеющихся метаданных, и позволяющая одновременно производить пересчет трендов. Впервые выполнено всестороннее сопоставление имеющихся рядов температуры в свободной атмосфере, полученных на основе радиозондовых и спутниковых данных, а также в проектах реанализа. Впервые на основе анализа ансамбля существующих рядов температуры в атмосфере получены оценки ряда важнейших климатических сигналов (Эль-Ниньо-Южное Колебание, скачкообразное потепление в тропосфере в 1976-77 гг, квазидвухлетняя цикличность и послевулканические потепления в нижней стратосфере, тренды). С помощью средств вейвлетного анализа впервые получены оценки изменений свойств процессов межгодового масштаба в климатических рядах температуры тропосферы за период радиозондовых наблюдений.

Практическая полезность. В результате выполнения работы на основе обобщения эмпирических радиозондовых данных, подготовлен ряд массивов климатических характеристик в атмосфере, которые могут использоваться в схемах прогноза погоды, а также в различных прикладных исследованиях и разработках, в частности, связанных с конструированием и испытанием летательных аппаратов, обоснованием авиатрасс. Результаты работы могут использоваться также при подготовке и обосновании решений в политической, экономической и социальной сферах, в связи с проблемами глобального потепления.

Реализация результатов. Результаты работы использовались при подготовке Третьего Обзорного Доклада МГЭИК 2001 г (TAR IPCC 2001) /100/, при подготовке Бюллетеней мониторинга климата ВМО (1993 и 1994 г), издания WMO STATEMENT ON STATUS OF GLOBAL CLIMATE (1994). Результаты работы переданы в Государственный фонд данных о состоянии окружающей природной среды, ее загрязнении (Госфонд), размещены в международном электронном издании TRENDS ONLINE / 160 / и на ВЕБ-сайте ВНИИГМИ-МЦД. Полученные в работе массивы статистических характеристик использованы при выполнении ряда исследовательских и прикладных работ.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и представлялись: на Всемирной конференции по изменениям климата (Москва, сентябрь-октябрь 2003 г), на Международной конференции по данным для научных исследований и технологий CODATA 2002 (Монреаль, сентябрь-октябрь 2002 г), на заключительной международной конференции по проекту ACSYS (Исследование климатической системы Арктики - С.-Петербург, ноябрь 2003 г.), на Шестой международной встрече по статистической климатологии (Голуэй, Ирландия, май 1995 г), на ежегодных международных семинарах по диагнозу и прогнозу климата в 1991- 2003 гг, на ежегодных конференциях Американского Метеорологического Общества (AMS) в 1998 и 2003 г, на Второй международной конференции ВПИК/ВМО по реанализу (Великобритания, 2000 г), на международных семинарах по проекту CARDS в НЦКД США (Ашвилл) в 1993, 1994 и 1995 г., на международном симпозиуме по климату малой ледниковой эпохи (Япония. 1991 г), на международном семинаре ВМО - NOAA по исследованию причин расхождений трендов в тропосфере и на поверхности земли (Ашвилл, США, март 1999 г), на ежегодных рабочих встречах по проекту «Управление обменом климатическими данными» в рамках двустороннего российско-американского сотрудничества в области охраны окружающей среды (США, Российская Федерация, 1994-2001 гг), на Юбилейной Всероссийской научной конференции «Фундаментальные исследования взаимодействия суши, океана и атмосферы» (МГУ-РФФИ, Москва, октябрь - ноябрь 2002 г), на III Всесоюзной конференции Перспективные методы планирования и анализа экспериментов при исследовании случайных полей и процессов, Гродно, 1988, на Пятом (Казань, 1986 г) и Шестом (Калининград, 1990) Всесоюзных совещаниях по применению статистических методов в метеорологии, заседаниях и сессиях Ученого совета ВНИИГМИ-МЦЦ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 38 печатных работ.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав,

Заключение диссертации по теме «Метеорология, климатология, агрометеорология», Стерин, Александр Маркович

Основные результаты работы изложены в следующих публикациях:

1. Анализ линейных трендов в рядах температуры свободной атмосферы за 1958-1997 гг. Метеорология и гидрология, 1999, №5, стр. 52-68

2. Анализ текущих изменений температуры свободной атмосферы по радиозондовым данным глобальной сети. Метеорология и гидрология, 1997, №1, стр.5-14 (соавторы Р. Г. Рейтенбах, В. А. Оржеховская)

3. Сравнение результатов реанализа с аэрологическими данными. Известия АН. Физика атмосферы и океана, 2002, том 38 №3, с. 301-315 (соавтор К.Г. Рубинштейн)

4. Оценки трендов температуры в свободной атмосфере по данным NCAR/NCEP реанализа и по радиозондовым наблюдениям. Метеорология и гидрология, 2003, №12. с. (соавторы В.М. Хан, К.Г. Рубинштейн)

5. О чувствительности оценок трендов температуры тропосферы и нижней стратосферы по радиозондовым данным 1: выбор массива данных, периода рядов и техники их анализа. Метеорология и гидрология, 2004, №5

6. О чувствительности оценок трендов температуры тропосферы и нижней стратосферы по радиозондовым данным. 2: обнаружение неоднородностей в рядах месячного разрешения. Метеорология и гидрология, 2004, №6

7. Долгопериодные изменения температуры свободной атмосферы (эмпирические исследования). Материалы Юбилейной Всероссийской научной конференции «Фундаментальные исследования взаимодействия суши, океана и атмосферы»М. МГУ, 2002, с. 107-108

8. Uncertainty in Signals of Large-Scale Climate Variations in Radiosonde and Satellite Upper-Air Temperature Datasets. Journal of Climate, 2004 (принято к публикации), (соавторы Д. Сейдел и др.)

9. Семейство массивов статистических характеристик свободной атмосферы для анализа климата и решения прикладных задач. Труды ВНИИГМИ-МЦД, 2002, вып. 170 стр. 31-48

10. Эволюция процессов межгодового масштаба в рядах температуры тропосферы. Труды ВНИИГМИ-МЦД, 2003, вып. 171 стр. 151-162 (соавтор А.В. Хохлова)

11.Об оценках изменчивости средней температуры свободной атмосферы по данным радиозондовых наблюдений. Труды ВНИИГМИ- МЦД, 1988, вып. 147, с. 13-19 (соавтор Р.Г. Рейтенбах)

12.On the sensitivity of trends in upper-air temperature series. 27 Annual Climate Diagnostics and Prediction Workshop. 21-25 October 2002. George Mason University in Fairfax, Virginia. USA http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/outreach/proceedings/cdw27proceedi ngs/ asterin22002.pdf

13.Устойчивые оценки параметров сдвига и масштаба в климатологической обработке данных аэрологических архивов Труды ВНИИГМИ- МЦД, 1990, вып. 153, с. 30-42

14.Анализ рядов сезонных аномалий температуры свободной атмосферы. Труды ВНИИГМИ-МЦД, 1991, вып. 157, с. 3-12 (соавтор Р.Г. Рейтенбах).

15.Оценки аномалий температуры свободной атмосферы в 1993-1994 гг. Труды ВНИИГМИ-МЦД, 1996, вып. 161, стр. 3-8 (соавтор Р.Г. Рейтенбах)

16. Сравнительный анализ климатических архивов средних значений метеовеличин свободной атмосферы в узлах сетки. Труды ВНИИГМИ-МЦД, 1988, вып. 143, с. 78-92 (соавтор Т.Ю. Рощина)

17.Создание массивов климатологических характеристик свободной атмосферы в узлах сетки методом объективного анализа Труды ВНИИГМИ- МЦД, 1986, вып. 135, с. 3 - 45 (соавтор Р.Г. Рейтенбах).

18.Оценка точности полей средних значений метеовеличин свободной атмосферы, получаемых методами объективного анализа. Труды ВНИИГМИ- МЦД, 1986, вып. 135, с. 45-55 (соавтор Р.Г. Рейтенбах)

19.Схема анализа полей климатологических характеристик последовательными коррекциями с адаптивной полиномиальной интерполяцией. Труды ВНИИГМИ- МЦД, 1985, вып. 115, с. 63-70 (соавтор Р.Г. Рейтенбах)

20.Алгоритм и методы оптимизации в схеме объективного анализа климатологических характеристик. Труды ВНИИГМИ- МЦД, 1985, вып. 115, с. 70 -77 (соавтор Р.Г. Рейтенбах)

21.A Review of Recent Upper-Air Temperature Anomalies as Derived from Global Radiosonde Network. Proc. 21 Annual Climate Diagnostics and Prediction Workshop. 1996, NOAA, pp. 53-56 (соавторы Р.Г. Рейтенбах, С.В. Трутнев)

22. An Objective Analysis Scheme for Climatological Parameters. 13th Conference on Probability and Statistics in Atmospheric Science. AMS, 1996, p. 334-338 (соавтор P.Г. Рейтенбах)

23.Comparison of Free Atmosphere Temperature and Humidity Data of CARDS with the NCAR/NCEP Reanalysis Monthly Data and with Numerical Experiment Results (1979-1988). Second WCRP Conference on Reanalyses,, WCRP-109, WMO/TD-NO. 985, p.38-42 (соавторы К.Г. Рубинштейн, P. Эскридж)

24.Comparison of Free Atmosphere Temperature and Humidity Data of CARDS with the NCAR/NCEP Reanalysis Monthly Data for 1958-1998. Proc. 25 Annual Climate Diagnostics and Prediction Workshop, 2000, NOAA, p. 86-89 (соавтор К.Г. Рубинштейн)

25.Comparison of Upper Air Temperature Variations in the Past and Current Decades Derived from the Global Radiosonde Database and from the Microwave Sounding Unit. Proc. 22 Annual Climate Diagnostics and Prediction Workshop, 1997, NOAA, p. 214-217 (соавторы В. A. Оржеховская, H.M. Мишина)

26.Monthly Aerological Data Set: Some Features and Comparison of Upper Air Temperature Data to the NCAR/NCEP Reanalysis Monthly Data. Proc. 22 Annual Climate Diagnostics and Prediction Workshop, 1997, NOAA, p. 210213 (соавтор P. Эскридж)

27.On the Interdecadal Variability of Upper-Air Troposphere Temperature: the Wavelet Analysis Approach. Proc. 23 Annual Climate Diagnostics and Prediction Workshop, 1998, NOAA, p. 151-154 (соавтор А. Хохлова)

28.Robust Estimates of Location and Scale Parameters in Climatological Analysis of Radiosonde Data. Sixth International Meeting on Statistical Climatology. Ireland, University College, 1996, p. 645-648

29.Temperature Changes in Atmosphere: Strong Signal of Global Cooling in Lower Stratosphere. Sixth International Meeting on Statistical Climatology.

Ireland, University College, 1996, p. 235-238 (соавтор Р.Г. Рейтенбах)

30.Trends in the Upper-Air Temperature Anomalies Series: 1958-1997. Proc. 23 Annual Climate Diagnostics and Prediction Workshop, 1998, NOAA, p. 166169

31.Temperature Variations in Troposphere and Lower Stratosphere in 1993-1994. Proc. of the Nineteenth Annual Climate Diagnostics Workshop, U.S. Dept. of Commerce, 1995, p. 126-129 (соавтор Р.Г. Рейтенбах)

32.Temperature Changes of the Atmosphere in the 90's. Proceedings of the 18-th Annual Climate Diagnostics Workshop, US Department ofCommerce, NOAA. 1994, p. 202-206 (соавтор Р.Г. Рейтенбах)

33.Detection of climate change using the CARDS data set. World Meteorological Organization. Instruments and Observing Methods. Report N 49. WMO/TD N 462, 1993, pp.461-463 (соавтор P. Эскридж)

34.Detection of climate change using the CARDS data set. AMS Conference, Jan. 17-22, Anaheim, California, Eighth Symposium on Meteorological Observations and Instrumentation, 1993, J83-J84 (соавтор P. Эскридж)

35.The analysis of free atmosphere temperature seasonal anomaly series. Proceedings of the 15-th Annual Climate Diagnostics Workshop, US, Department of Commerce, NOAA March 1991, p.365-372 (соавтор Р.Г. Рейтенбах)

36.Устойчивые статистические методы в оценке климатологических параметров свободной атмосферы. Тезисы докладов III Всесоюзной конференции Перспективные методы планирования и анализа экспериментов при исследовании случайных полей и процессов, Гродно, 1988, с. 149-150

37.Free atmosphere temperature variations from historical radiosonde data. Proceedings of the international symposium on the little ice age climate (1992) Tokyo, Japan, 1991, Edited by Prof. T.Mikami, p. 266-274

38.Variations of Upper-Air Temperature in 1998-1999 and their Effect on Long vcs

Period Trends. Proc. 24 Annual Climate Diagnostics and Prediction Workshop,

1999, NOAA, p. 222-225

В публикациях, подготовленных в соавторстве, автор лично выполнил: формулировку задачи и обоснование метода объективного анализа климатических характеристик свободной атмосферы, разработку метода и его реализацию, расчеты и исследования сходимости процедур объективного анализа, написание публикаций постановку задачи и методики сопоставления характеристик температуры в атмосфере на основе радиозондовых данных и данных реанализа, в том числе трендов, разработку критерия отбора длиннорядных станций, подготовку массивов на основе CARDS/MONADS, осуществил ряд расчетов и обобщений, написание и редактирование публикаций для ансамбля радиозондовых и спутниковых рядов серию расчетов, формулировку робастного критерия оценки степени неопределенности климатического сигнала на основе ансамбля рядов, подготовку унифицированного формата рядов для формирования ансамбля, предложил ряд определений и терминов, непосредственно принимал участие в постановке задачи, анализе и обсуждении всех результатов, подготовке и доработке текстов и иллюстративного материала публикаций и докладов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе получены следующие основные результаты:

1. Выполнено исследование полноты данных о температуре в глобальном массиве радиозондовых данных CARDS. На его основе построено семейство производных массивов статистических характеристик метеовеличин в свободной атмосфере.

2. Разработаны в виде цельной схемы, реализованы и исследованы методики и схемы пространственного и временного обобщения аэрологических данных глобальной сети станций, в том числе: методики расчета одноточечных статистик параметров свободной атмосферы с помощью традиционных процедур и их робастных аналогов, методика объективного анализа климатических характеристик свободной атмосферы, основанная на сочетании последовательных коррекций и адаптивной полиномиальной интерполяции, схема диагностики текущих изменений температуры в свободной атмосфере, впервые проводимой путем обработки и обобщения полной месячной порции радиозондовых данных по глобальной сети станций.

3. Впервые на основе данных массива радиозондовых данных CARDS получены и исследованы тренды в рядах температуры тропосферы и нижней стратосферы; выполнено исследование чувствительности оценок трендов температуры в свободной атмосфере к периоду их оценки и к выбору статистической техники вычисления трендов.

4 Впервые выполнено сопоставление трендов температуры в свободной атмосфере, получаемых на основе массивов реанализа NCAR/NCEP, с трендами, полученными на основе обобщения радиозондовых данных.

5. Предложен, реализован и исследован метод обнаружения временных неоднородностей в рядах аномалий температуры в свободной атмосфере, основанный на сочетании статистических процедур и учета метаданных об изменении приборов и схем радиозондовых наблюдений. Метод позволяет оценивать величину скачкообразных изменений в климатических рядах и осуществлять пересчет трендов с учетом обнаруженных неоднородностей, без обязательного получения собственно рядов с внесенными поправками.

6. Выполнено наиболее полное сопоставление существующих массивов аномалий температуры в свободной атмосфере на основе радиозондовых и спутниковых наблюдений, независимо полученных различными группами исследователей, в том числе полученных автором на основе методик настоящей работы. На основе ансамбля массивов радиозондовых и спутниковых данных, оценены величины ряда крупномасштабных климатических сигналов в рядах аномалий температуры атмосферы, в том числе трендов. Показана целесообразность оценивания трендов в рядах температуры атмосферы на основе ансамбля независимо полученных массивов.

7. Показано сходство проявления в различных независимо полученных рядах месячных аномалий температуры тропосферы сигналов межгодового масштаба, и сходство эволюции этих сигналов за период инструментальных наблюдений.

Работа служит определенным этапом в процессе создания массивов климатических данных и исследования, на их основе, климатических изменений температуры в свободной атмосфере. В ней показывается (и особо подчеркивается!) важность проведения исследований трендов температуры в свободной атмосфере на основе независимо построенных методик и технологий обработки и анализа данных, что и реализуется, в частности, автором. Требование независимо проводимых разными группами исследователей обработки и анализа данных разных наблюдательных платформ, примененное к настоящим исследованиям, дало возможность сформулировать один из основополагающих принципов климатического мониторинга. Полученные в работе ряды аномалий температуры свободной атмосферы, методы и полученные на их основе результаты исследования долгопериодных тенденций изменений температуры в свободной атмосфере, представляют интерес с точки зрения известной дискуссии о причинах расхождений трендов в рядах температуры у поверхности земли и в тропосфере. О том, что дискуссия продолжает оставаться актуальной, свидетельствуют появившиеся в конце 2003 года публикации К. Винникова и Н. Гроди /172/ и К. Мирса с соавт. /119/, в которых содержатся новые подходы к получению климатических рядов температуры в тропосфере на основе обработки данных микроволнового зондирования, и новые результаты.

Поставленные в работе задачи выполнены, однако все изложенные в работе подходы и методы, должны, по мнению автора, получить дальнейшее развитие, с тем, чтобы настоящие и будущие результаты и выводы были использованы как материалы при подготовке Четвертого Обзорного Доклада МГЭИК 2007 года.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Стерин, Александр Маркович, 2003 год

1. Алдухов О.А. Комплексный контроль значений геопотенциала и температуры в постанционных архивах аэрологической информации. Тр. ВНИИГМИ-МЦЦ, 1985, Вып. 115, стр. 34-63

2. Аристова Л. Н. Об использовании медианного осреднения для оценки характеристик корреляционной связи. Труды ВНИИГМИ-МЦЦ. 1988. Вып. 145. С. 46—54.

3. Байдал Э.М. Паспортизация данных температурно-ветрового зондирования атмосферы по станциям Советского Союза. Труды ВНИИГМИ-МЦЦ, 1982, вып. 84, стр. 88-94

4. Богданова Е.Г., А.В. Мещерская, 1998: Влияние потерь влаги на однородность рядов годовых сумм осадков. Метеорология и гидрология, № 11, с. 88-99.

5. Бокс Дж., Дженкинс Г. 1974: Анализ временных рядов. Прогноз и управление. Перевод с английского. Вып.1. М., Мир, 406 стр.

6. Груза Г.В. 1986: Мониторинг современного климата как эмпирико-статистическая основа долгосрочных прогнозов погоды. Труды ВНИИГМИ-МЦЦ, 1986, вып. 129, стр. 3-16

7. Груза Г.В., Р.Г. Рейтенбах, 1982: Статистика и анализ гидрометеорологических данных. Л. Гидрометеоиздат, 1982, 216 стр.

8. Груза Г.В., Ранькова Э.Я., Рочева Э.В. Анализ глобальных данных об изменениях приземной температуры воздуха за период инструментальных наблюдений. Метеорология и гидрология, 1989, №1 с. 22-31

9. Груза Г.В., Ранькова Э.Я., Клещенко Л.К., Аристова Л.Н., 1999: О связи климатических аномалий на территории России с явлением Эль-Ниньо -Южное колебание. Метеорология и гидрология, 1999, №5, стр. 32- 50

10. Ю.Даценко Н.М., Новотна Д., Сонечкин Д.М., 1998: Анализ изменений климата за 200 лет по наблюдениям температуры воздуха в Клементинуме (г.Прага). Метеорология и гидрология 1998. №4. С. 33-43

11. П.Дроздов О.А., В.А. Васильев, Н.В. Кобышева, А.Н. Раевский, JI.K. Смекалова, Е.П. Школьный, 1989: Климатология. JL, Гидрометеоздат, 1989, 568 стр.

12. Ершов А. А. Стабильные методы оценки параметров (обзор) Автоматика и телемеханика. 1978. № 8. С. 66- 100.

13. З.Зайцева Н.А. Аэрология. Л. Гидрометеоиздат, 1990. 325 с

14. М.Иванов В.Н., Хохлова А.В., 2001: Исследования спектральных свойств метеорологических рядов в широком диапазоне частот. Метеорология и гидрология, 2001 №3.

15. Г5.Казначеева В.Д. Климатические колебания температуры в свободной атмосфере. Гидрометеоролология, серия Метеорология, Обзор. 1980 вып. 8 215 с.

16. Казначеева В.Д., Аристова Л.Н. Изменение температуры в свободной . атмосфере над СССР за период 1957-1976 гг. Труды ВНИИГМИ-МЦД,1982, вып. 84, стр. 3-18

17. Клещенко Л.К., Радюхин В.Т., 1990: Статистический анализ данных о температуре воздуха северного полушария с целью пространственно-временной локализации долгопериодных изменений современного климата. Труды ВНИИГМИ-МЦД, 1990, вып. 153, стр. 42-54

18. Кобышева Н.В., С.И. Костин, Э.А. Струнников, 1980: Климатология. Л., ^ Гидрометиздат, 1980, 344 с.

19. Кобышева Н.В., Г.Я. Наровлянский, 1978: Климатологическая обработка метеорологической информации. Л., Гидрометеоиздат, 1978, 295 с.

20. Майстрова В.В., Кифус Г.А., Курмачев А.А. Система автоматизированной централизованной обработки, контроля инакопления аэрологической информации глобальной сети станций. Метеорология и гидрология, 1986, №8 стр. 112-117.

21. Майстрова В.В., А.П. Нагурный, И.И. Большакова. Изменение температуры свободной атмосферы в северной полярной области в 19592000 гг. Метеорология и гидрология, 2002, №6, стр. 5-14.

22. Матвеев J1.T. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы. Д., Гидрометеоиздат, 1976, 639 с.23 .Матвеев J1.T. Теория общей циркуляции атмосферы и климата земли. JL, Гидрометеоиздат, 1991, 295 с.

23. Маховер З.М. Климатология тропопаузы. Гидрометеоиздат, Л., 1983, 256 с.

24. Мохов И.И. Диагностика структуры климатической системы. Гидрометеоиздат, СПб, 1993, 260 с.

25. Мохов И.И., Безверхний В.А., Елисеев А.В. Квазидвухлетняя цикличность температурного режима атмосферы и тенденции ее изменения. Известия РАН, ФАО, 1997, т.ЗЗ, №6, с. 579-587.

26. Никифоров И.В. 1983: Последовательное обнаружение изменения свойств временных рядов. М. Наука 1983 199 стр.

27. Переведенцев Ю.П. Циркуляционные и энергетические процессы в средней атмосфере. Изд. Казанского госуниверситета, 1984, 169 с.

28. Петросьянц М.А., Гущина Д.Ю. 2002: Об определении явлений Эль-Ниньо и Ла-Нинья. Метеорология и гидрология, №8 2002, стр. 24-35

29. Радюхин В.Т., Шиленко Б.Л., 1988: Алгоритм обнаружения во временных рядах участков с линейными трендами в среднем значении. Труды ВНИИГМИ-МЦД, 1988, вып. 143, стр. 3-9

30. Рейтенбах Р.Г., Стерин A.M. Схема анализа полей климатологических характеристик последовательными коррекциями садаптивной полиномиальной интерполяцией. Труды ВНИИГМИ- МЦД, 1985, вып. 115, с. 63-70

31. Рейтенбах Р.Г., Стерин A.M. Алгоритм и методы оптимизации в схеме объективного анализа климатологических характеристик. Труды ВНИИГМИ- МЦД, 1985, вып. 115, с. 70 -77

32. Рейтенбах Р.Г., Стерин A.M. Анализ рядов сезонных аномалий температуры свободной атмосферы. Труды ВНИИГМИ-МЦД, 1992, вып. 157, стр. 3-12

33. Рейтенбах Р.Г., Стерин A.M. Об оценках изменчивости средней температуры свободной атмосферы по данным радиозондовых наблюдений. Труды ВНИИГМИ-МЦД, 1988, вып. 147, стр. 13-19

34. Рейтенбах Р.Г., Стерин A.M. Оценка точности полей средних значений метеовеличин свободной атмосферы, получаемых методами объективного анализа. Труды ВНИИГМИ-МЦД, 1987, вып. 135, стр. 4555

35. Рейтенбах Р.Г., Стерин A.M. Оценки аномалий температуры свободной атмосферы в 1993-1994 гг. Труды ВНИИГМИ-МЦД, 1996, вып. 161, стр. 3-8

36. Рейтенбах Р.Г., Стерин A.M. Создание массивов климатологических характеристик свободной атмосферы в узлах сетки методом объективного анализа. Труды ВНИИГМИ-МЦД, 1987, вып. 135, стр. 3-45

37. Рейтенбах Р.Г., Стерин A.M., Оржеховская В.А. Анализ текущих изменений температуры свободной атмосферы по радиозондовым данным глобальной сети. Метеорология и гидрология, 1997, №1, стр. 514

38. Рубинштейн К.Г., Стерин A.M. Сравнение результатов реанализа с аэрологическими данными. Известия АН. Физика атмосферы и океана, 2002, том 38 №3, с. 301-315

39. Стерин A.M. Анализ линейных трендов в рядах температуры свободнойатмосферы за 1958-1997 гг. Метеорология и гидрология, 1999, №5, с. 5268

40. Стерин A.M. Устойчивые оценки параметров сдвига и масштаба в климатологической обработке данных аэрологических архивов. Труды ВНИИГМИ-МЦД, 1990, вып. 153, стр. 30-41

41. Стерин A.M., О чувствительности оценок трендов температуры тропосферы и нижней стратосферы по радиозондовым данным. 1. Выбор массива данных, периода рядов и техники их анализа. Метеорология и гидрология, 2004

42. Стерин A.M. О чувствительности оценок трендов температуры тропосферы и нижней стратосферы по радиозондовым данным. 2: обнаружение неоднородностей в рядах месячного разрешения. Метеорология и гидрология, 2004 ,

43. Стерин A.M. Семейство массивов статистических характеристик свободной атмосферы для анализа климата и решения прикладных задач. Труды ВНИИГМИ-МЦД, 2002, вып. 170 стр. 31-48

44. Стерин A.M., Рощина Т.Ю. Сравнительный анализ климатических архивов средних значений метеовеличин свободной атмосферы в узлах сетки. Труды ВНИИГМИ- МЦД, 1988, вып. 143, с. 78-92

45. Устойчивые статистические методы оценки данных. Под ред. P.JI. Лонера, Г.Н. Уилкинсона. М., Машиностроение, 1984

46. Хан В.М., A.M. Стерин, К.Г. Рубинштейн, 2003: Оценки трендов температуры в свободной атмосфере по данным NCAR/NCEP реанализа и по радиозондовым наблюдениям. Метеорология и гидрология, 2003, №12. с. 5-18

47. Ханевская И.В. Температурный режим свободной атмосферы над северным полушарием. Гидрометиздат, Л., 1968 г. 299 с.

48. Хохлова А.В, A.M. Стерин, 2003: Эволюция процессов межгодового масштаба в рядах температуры тропосферы. Труды ВНИИГМИ-МЦЦ, 2003, вып. 171 стр. 138-150

49. Хьюбер П. Робастность в статистике. М., Мир, 1984, 303 с.

50. Angell J.K. Annual and Seasonal Global Temperature Changes in the Troposphere and Low Stratosphere, 1960-85. Monthly Weather Review, Vol.114, October 1986.

51. Angell J.K. Rocketsonde Evidence for a Stratospheric Temperature Decrease in the Western Hemisphere during 1973-85. Monthly Weather Review, Vol. 115, November 1987.

52. Angell J.K. Seasonal Differences in the Trend of Total Ozone and Contributions from Tropospheric and Stratospheric Layers. Monthly Weather Review, Vol. 115, April 1987.

53. Angell J.K. Variations and Trends in Tropospheric and Stratospheric Global Temperatures, 1958-87. Journal of Climate, Vol. 1. December 1988.

54. Angell J.K., Korshover J. Estimates of the Global Change in Tropospheric

55. Temperature Between 1958 and 1973. Monthly Weather Review, Vol. 103, No. 11, 1975, p. 1007-1010.

56. Angell J.K., Korshover J. Global Temperature Variation, Surface 100 mb: An Update into 1977. Monthly Weather Review, Vol. 106, No. 6, June 1978.

57. Angell J.K., Korshover J. Global Temperature Variations in the Troposphere and Stratosphere, 1958-1982. Monthly Weather Review, Vol.111, No. 5, May 1983.

58. Angell, J.K., 2000: Tropospheric temperature variations adjusted for El Nino, 1958-1998. J. Geophys. Res., 105, 11841-11849.

59. Angell, J.K., 2003: Effect of exclusion of anomalous tropical stations on temperature trends from a 63-station radiosonde network, and comparison with other analyses. J. Climate, in press.

60. Basist A.N., Chelliah M. Comparison of Tropospheric Temperatures Derived from the NCEP/NCAR Reanalysis, Ncep Operational Analysis, and the Microwave Sounding Unit. Bulletin of the American Meteorological Society. Vol. 78, No. 7, July 1997.

61. Chelliah M., Ropelewski C.F. Reanalyses-Based Tropospheric Temperature Estimates: Uncertainties in the Context of Global Climate Change Detection. Journal of Climate. Vol. 13,1 September, 2000.

62. Christy J. R. Temperature Above the Surface Level. Climatic Change, 1995, vol.31, p.455-474

63. Christy J.R., Drouilhet S.J. Variability in Daily, Zonal Mean Lower-Stratospheric Temperatures. Journal of Climate, Vol. 7, January 1994.

64. Christy J.R., Spencer R.W., Braswell W.D. MSU Tropospheric Temperatures: Dataset Construction and Radiosonde Comparisons. Journal of Atmosphericand Oceanic Technology, v. 17, September, 2000.

65. Christy J.R., Spencer R.W., Lobl E.S. Analysis of the Merging Procedure for the MSU Daily Temperature Time Series. Journal of Climate, Vol. 11, August 1998.

66. Christy, J.R., R.W. Spencer, W.B. Norris, W.D. Braswell and D.E. Parker, 2003: Error estimates of version 5.0 of MSU/AMSU bulk atmospheric temperatures. J. Atmos. Oc. Tech., in press.

67. Climate Change 1995. The Science of Climate Change. Contribution of Working Group 1 to the Second Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge. University Press, 572 pp

68. De Forster, P., K. Shine. Stratospheric Water Vapour Changes as a Possible Contributor to Observed Stratospheric Cooling. Geophys. Res. Letters, vol.26 No. 21, p. 3309-3312, November, 1999

69. De Jong, P., Penzer J. , 1998: Diagnosing Shocks in Time Series. Journal of American Statistical Association, vol. 93, No. 442

70. Diaz H.F., Graham N.E. Recent changes in tropical Freezing heights and the role of sea surface temperature. Reprinted from Nature, Vol. 383, September 12, 1996.

71. Elliott W. And Coauthors. The Effect of Moisture on Layer Thicknesses Used to Monitor Global Temperatures. Journ. Climate, 1994, vol.7, p. 304-308

72. Enfield D.B., Mestas-Nunez A.M. Multiscale Variabilities in Global Sea Surface Temperatures and Their Relationships with Tropospheric Climate Patterns. Journal of Climate. Vol. 12, September, 1999.

73. Eskridge R.E., Ku J.Y., Rao S.T., Porter P.S., Zurbenko I.G. Separating Different Scales of Motion in Time Series of Meteorological Variables. Bulletin of the American Meteorological Society, Vol. 78, No. 7, July 1997.

74. Eskridge R.E., O.A. Alduchov, I.V. Chernykh, Z. Panmao, A.C. Polansky and S.R. Doty. A Comprehensive Aerological Reference Data Set (CARDS): Rough and systematic errors, BAMS, v. 76, 1995, p. 1759-1775.

75. Eskridge R., Sterin A. Detection of climate change using the CARDS data set. AMS Conference, Jan. 17-22, Anaheim, California, Eighth Symposium on Meteorological Observations and Instrumentation, 1993, J83-J84

76. Eskridge R., Sterin A. Detection of climate change using the CARDS data set. World Meteorological Organization. Instruments and Observing Methods. Report N 49. WMO/TD N 462, 1993, pp.461-463

77. Free, M., and J. K. Angell, 2002: Effect of volcanoes on the vertical temperature profile in radiosonde data. J. Geophys. Res., 10.1029/2001JD001128.

78. Gaffen D. Temporal Inhomogeneities in Radiosonde Temperature Records. Journ. Gophys. Res., 1994, v.99, p.3667-3676.

79. Gaffen D.I., Sargent M.A., Habermann R.E., and J.R. Lanzante, 2000: Sensitivity of Tropospheric and Stratospheric Temperature Trends to Radiosonde Data Quality. J. Climate, v. 13, May 2000, p. 1776-1796

80. Gaffen D.I., 1993: Historical Changes in Radiosonde Instruments and Practices. Final Report. WMO, Instruments and Observing Methods, Report #50, WMO/TD-No.541, 1993, 123 pp

81. Gao X.H., Stanford J.L. Low-Frequency Oscillations of the Large-Scale Stratospheric Temperature Field. Journal of the Atmospheric Sciences, Vol. 44, No. 15, 1 August 1987.

82. Goldberg M.D. and Fleming H.E. An Algorithm to Generate Deep-Layer Temperatures from Microwave Satellite Observations for the Purpose of Monitoring Climate Change. J/ Climate. Vol.8 1995, p.993-1004

83. Graham, N.E., 1994: Decadal-scale climate variability in the tropical and

84. North Pacific during the 1970s and 1980s: Observations and model results. Clim. Dyn., 10, 135-162.

85. Gutowski W. J., Hoffman Jr. Robust Data Quality control in a statistical interpolation analysis scheme. Ninth conference on probability statistics in atmospheric sciences. Oct. 9—11, 1985. Am. Meteorol. Society, p. 428 433

86. Habermann R.E. Man-Made Changes in Seismicity Rates. Bull. Seis. Soc. Am. 1987, v.77. p. 141-159

87. Hoaglin D., Mosteller F., and Tukey J. (1983): Understanding Robust and Exploratory Data Analysis. Wiley, New York, 447 pp.

88. Hoinka K.P. Temperature, Humidity, and Wind at the Global Tropopause. Monthly Weather Review. Vol. 127, October 1999.

89. Hurrel J.W., Trenberth K.E., 1998: Difficulties in Obtaining Reliable Temperature Trends: Reconciling the Surface and Satellite Microwave Sounding Unit Records. J. Climate, v. 11, May 1998, p. 945-967.

90. Hurrell J.W., Brown S.J, Trenberth K.E. and Christy J.R. Comparison of Tropospheric Temperatures from Radiosondes and Satellites: 1979-98. Bulletin of American Meteorological Society. Vol. 81, No. 9, September 2000.

91. Hurrell J.W., Trenberth K.E. Global Sea Surface Temperature Analyses: Multiple Problems and Their Implications for Climate Analysis, and Reanalysis. Bulletin of the American Meteorological Society. Vol. 80, No. 12, December 1999.

92. Hurrell J.W., Trenberth K.E. Satellite versus Surface Estimates of Air Temperature since 1979. Reprinted from Journal of Climate. Vol. 9, No. 9, September 1996.

93. Jones P. D., Raper S. С. В., Bradley R. S. Northern hemisphere surface air temperature variations: 1851—1984. J. Clim. Appl. Meteorol. 1986. Vol. 25. N2. P. 161-179.

94. Jones P.D. Recent Warming in Global Temperature Series. Geophys. Res. Letters, 1994, vol. 21, p. 1149-1152

95. Kalnay E., and Coauthors. The NCEP/NCAR 40-Year Reanalysis Project. BAMS, 1996, v. 77, p.437-471

96. Karl Т., R.W. Knight and J. Christy. Global and Hemispheric Temperature Trends: Uncertainties Related to Inadequate Spatial Sampling. Journ. Climate, 1994 vol.7 p. 1144-1163

97. Karl T.R., Williams C.N. An Approach to Adjusting Climatological Time Series for Discontinuous Inhomogeneities. Journal of Climate and Applied Meteorology. Vol. 26, December 1987.

98. Karl, T.R., V.E. Derr, D.R. Easterling, C.K. Folland, D.J. Hoffman, S. Levitus, N.Nicholls, D.E. Parker, and G.W. Withee, 1995: Critical issues for long-term climate monitoring. Climatic Change, 31, 185-221.

99. Khohlova A., and A. M. Sterin. An Interannual Variability of Troposphere Temperature: A Wavelet Approach. Proc. 23 Annual Climate Diagnostics and Prediction Workshop, NOAA, 1999, pp. 210-213.

100. Kidson J.W. and Trenberth K.E. Effects of Missing Data on Estimates of Monthly Mean General Circulation Statistics. Journal of Climate. Vol. 1, December. 1988.

101. Meeks, M.L., and A.E. Lilley, 1963: The Microwave Spectrum of Oxygen in the Earth's Atmosphere. Journ. Geophys. Res., 68, p. 1683-1703.

102. Leroy S.S. Optimal Detection of Global Warming Using Temperature Profiles: A Methodology. Journal of Climate, Vol. 12, May 1999.

103. H.Luers J.K., and Eskridge R.E. Use of Radiosonde Temperature Data in Climate Studies. J. Climate, 1998, v.ll, p. 1002-1019

104. Luers, J.K., and R.E. Eskridge, 1995: Temperature Corrections for the VIZ and Vaisala Radiosondes. Journ. Appl. Meteorology.34, p. 1241-1252.

105. Manabe S., Wetherald R.T. On the Distribution of Climate Change Resulting from the Increase C02 Content in the Atmosphere. Journ. Atmosph. Sci., 1980, v. 37, p. 99-118

106. Manabe S., Wetherald R.T. The Effect of Doubling C02 Concentration on the Climate of a General Circulation Model. Journ. Atmosph. Sci., 1974, vol 32, p.3-15

107. McMillin L.M., M.E. Gelman, A. Sanyal, and M. Sylva, 1988: A Method for Use of Satellite Retreivals as a Transfer Standard to Determine Systematic Radiosonde Errors. Mon. Wea. Rev., vol.116, p.1091-1102.

108. Mears, C.A., M.C. Schabel, and F.J. Wentz, 2003: A reanalysis of the MSU channel 2 tropospheric temperature record. J. Climate, Vol. 16 15 November 2003, p. 3650-3664.

109. Meyers S.D., Kelly B.G., O'Brien J.J. An introduction to wavelet analysis in oceanography and meteorology: with application to thedispersion of Yanai waves. Mon. Wea. Rev. 1993. V. 121, No 10, pp. 28582866.

110. Miller A.J.R., and Coauthors. 1992: Comparisons of Observed Ozone and Temperature Trends in the Lower Stratosphere. Geophys. Res. Letters, 1992, vol.19, p.929-932

111. National Research Council, 1999: Adequacy of Climate Observing Systems,i

112. National Academy Press, Washington, DC, 51 pp.

113. Nielsen-Gammon J. W. A Visualization of the Global Dynamic Tropopause. Bulletin of the American Meteorological Society. Vol. 82, No.6, June 2001.126.0ort A., Rasmussen E.M. Atmospheric Circulation Statistics. NOAA Prof.

114. Parker D.E. and Cox D.I., 1995: Towards a Consistent Global Climatological Rawinsonde Data-Base. International Journal of Climatology. Vol. 15.473-496 (1995)

115. Parker, D.E., M. Gordon, D.P.N. Cullum, D.M.H. Sexton, C.K. Folland, and N. Rayner 1997: A new global gridded radiosonde temperature data base and recent temperature trends. Geophys. Res. Lett., 24, 1499-1502.

116. Peixoto, J., and A. Oort, 1992: Physics of Climate. American Institute of Physics (AIP) , NY, 1992, 520 pp.

117. Peterson Т. R. and Coauthors. Homogeneity Adjustments of In Situ Atmospheric Climate Data. A Review. Int. Journ. Climatology. 1998. vol. 18, p. 1493-1517

118. Reitenbach, R.H. and A.M. Sterin, 1996: An Objective Analysis Scheme foriL

119. Climatological Parameters. 13 Conference on Probability and Statistics in Atmospheric Sciences. American Meteorological Society. 1996. pp. 334-338

120. Randel, W.J., F. Wu, R. Swinbank, J. Nash, and A. O'Neill, 1999: Global QBO circulation derived from UKMO stratospheric analyses. J. Atmos. Sci., 56, 457-474.

121. Reid G.C., Gage K.S. Interannual Variations in the Height of the Tropical Tropopause. Journal of Geophysical Research, Vol. 90, No. D3, Pages 56295635, June 20, 1985.

122. Reitenbach R., Sterin A. The analysis of free atmosphere temperature seasonal anomaly series. Proceedings of the 15-th Annual Climate Diagnostics Workshop, US, Department of Commerce, NOAA March 1991, p.365-372

123. Reitenbach R., Sterin A. Temperature Changes of the Atmosphere in the 90's. Proceedings of the 18-th Annual Climate Diagnostics Workshop, US Department ofCommerce, NOAA. 1994, p. 202-206

124. Reitenbach R., Sterin A. Free atmosphere temperature variations from historical radiosonde data. Proceedings of the international symposium on the little ice age climate (1992) Tokyo, Japan, 1991, Edited by Prof. T.Mikami, p. 266-274

125. Reitenbach R., Sterin A., Troutnev S. A Review of Recent Upper-Air Temperature Anomalies as Derived from Global Radiosonde Network. Proc.

126. Annual Climate Diagnostics and Prediction Workshop. 1996, NOAA, pp. 53-56

127. Ml.Reitenbach R., Sterin A. Temperature Changes in Atmosphere: Strong Signal of Global Cooling in Lower Stratosphere. Sixth International Meeting on Statistical Climatology. Ireland, University College, 1996, p. 235-238

128. Reitenbach R., Sterin A. Temperature Variations in Troposphere and Lower Stratosphere in 1993-1994. Proc. of the Nineteenth Annual Climate Diagnostics Workshop, U.S. Dept. of Commerce, 1995, p. 126-129

129. Reiter E.R., Daniel R.W. Linear Trends in Northern Hemisphere Tropospheric Geopotential Height and Temperature Patterns. Journal of the Atmospheric Sciences. Vol. 39, March 1982.

130. Richards G.R. Change in Global Temperature: A Statistical Analysis. Journal of Climate, Vol. 6, March 1993.

131. Rind, D., Lonergan, P. Modeled Impacts of Stratospheric Ozone and Water Vapour Perturbations with Implications for High-Speed Civil Transport Aircraft. J. Geophys. Research, 100, p.7381-7396, 1995

132. Santer, B.D., T.M.L. Wigley, J.S. Boyle, D.J. Gaffen, J.J. Hnilo, D. Nychka, D.E. Parker, and K.E. Taylor, 2000: Statistical significance of trend differences in layer-average temperature time series. J. Geophys. Res., 105, 7337-7356.

133. Santer. B.D., J J. Hnilo, T.M.L. Wigley, J.S. Boyle, C. Doutriaux, M. Fiorino, D.E. Parker, and K.E. Taylor, 1999: Uncertainties in observationally based estimates of temperature change in the free atmosphere. J. Geophys. Res., 104, 6305-6333.

134. Seidel D., and Couathors. Intercomparison of Global Upper-Air Temperature32.9

135. Datasets from Radiosondes and Satellites. Conf. American Geophysical Union, 2002

136. Sellers W.D., Liu W. Temperature Patterns and Trends in the Upper Troposphere and Lower Stratosphere. Vol. 1, June 1988.

137. Shea D. J. Climatological Atlas 1950—1979. Surface air temperature, precipitation, sea-level pressure, and sea-surface temperature (45° S — 90° N). NCAR technical note, TN—269+STR, 1986. P. 35.

138. Spencer R.W., Christy J., and N.C. Grody. Global Atmospheric Temperature Monitoring with Satellite Microwave Measurements: Method and Results 1979-1984. Journal of Climate, 1990, vol. 3 p.l 111-1128.

139. Spencer R.W., Christy J.R. Precision and Radiosonde Validation of Satellite Gridpoint Temperature Anomalies. Part II: A Tropospheric Retrieval and Trends during 1979-90. Journal of Climate, Vol. 5, August 1992. p.858-866.

140. Spencer R.W., Christy J.R. Precision and Radiosonde Validation of Satellite Gridpoint Temperature Anomalies. Part I: MSU Channel 2. Journal of Climate, Vol. 5, August 1992.p.847-857.

141. Spencer, R.W., and J.R. Christy, 1990: Precise monitoring of global temperature trends from satellites. Science, 247, 1558-1562.

142. Starr V., Oort A.H. Five-Year Climatic Trend for the Northern Hemisphere. Nature, 1973, v.242, p.310-313.

143. Sterin A. Robust Estimates of Location and Scale Parameters in

144. Climatological Analysis of Radiosonde Data. Sixth International Meeting on Statistical Climatology. Ireland, University College, 1996, p. 645-648

145. Sterin, A.M.: Variations of Upper-Air Temperature in 1998 -1999 and their Effect on Long Period Trends. Proc. 24 Annual Climate Diagnostics and Prediction Workshop. NOAA. 2000 pp. 222-225.

146. Sterin, A.M.: Trends in the Upper-Air Temperature Anomalies Series: 1958-1997. Proc. 23 Annual Climate Diagnostics and Prediction Workshop, 1998, NOAA, p. 166-169

147. Sterin, A.M., and R.E. Eskridge, 1998: Monthly aerological data set: Some features and comparison of upper-air temperature data to the NCAR/NCEP reanalysis monthly data. Proc. 22nd Annual Climate Diagnostics and Prediction Workshop, NOAA, 210-213.

148. Sterin A., K. Rubinstein. Comparison of Free Atmosphere Temperatureand Humidity Data of CARDS with the NCAR/NCEP Reanalysis Monthly Data for 1958-1998. Proc. 25 Annual Climate Diagnostics and Prediction Workshop, 2000, NOAA, p. 86-89

149. Trenberth K.E., Stepaniak D.P. and Hurrell J.W. Quality of Reanalyses in the Tropics. Journal of Climate. Vol. 14, April 2001.

150. Trenberth, K.E., 1984: Signal versus noise in the Southern Oscillation. Mon. Wea. Rev., 112, 326-332.

151. Trenberth, K.E., 1990: Recent observed interdecadal climate changes in . the Northern Hemisphere. Bull. Amer. Meteorol. Soc., 71, 988-993.

152. Torrence Ch., G.P.Compo. 1999: A practical guide to wavelet analysis. Bull. Amer. Met. Soc. 1999. Vol. 79, No 1, pp. 61-78.

153. Vinnikov K. and N. Grody, 2003: Global Warming Trend of Mean Tropospheric Temperature Observed by Satellites, SCIENCE, vol. 302, 10 October 2003, p. 269-272

154. Wallace J.M., Zhang Y., Lau K-H. Structure and Seasonality of Interdecadal Variability of the Geopotential Height and Temperature Fields in the Northern Hemisphere Troposphere. Journal of Climate, Vol. 6, November 1993.

155. Wallis T.W.R. A Subset of Core Stations from the Comprehensive Aerological Reference Data Set (CARDS). J. Climate, v. 11, Feb. 1998, p. 272-282.

156. Weber G.R. Tropospheric Temperature Anomalies in the Northern Hemispherel977-1986. International Journal of Climatology, Vol.10, 3-19. 1990.

157. Yamazaki В.К. Observations of the Stratospheric Final Warmings in the Two Hemispheres. Journal of the Meteorological Society of Japan, Vol. 65, No. 1, February 1987.

158. Yohai, V., Stahel W.A., and Zamar R.H. A Procedure for Robust Estimation and Inference in Linear Regression. 1991. In: Directions in Robust Statistics and Diagnostics. P.II, Springer-Verlag, N.Y.

159. Zhou X., Geller M.A., Zhang M. Tropical Cold Point Tropopause Characteristics Derived from ECMWF Reanalyses and Soundings. Journal of Climate. Vol. 14, 15 April, 2001.