ТРЕНДЫ ДАВЛЕНИЯ НА УРОВНЕ МОРЯ В ЮЖНОМ ОКЕАНЕ И АНТАРКТИКЕ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ РЕАНАЛИЗА И НАЗЕМНЫМ ДАННЫМ

  • П. Ю. Романов NOAA-CREST, City University of New York
  • Н. А. Романова Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
DOI: 10.29006/1564-2291.JOR-2021.49(4).3
Ключевые слова: реанализ, Антарктический регион, среднее давление на уровне моря, тренды, натурные наблюдения

Аннотация

Тренды среднего атмосферного давления на уровне моря в Антарктике и Южном океане за песледние четыре десятилетия (1980–2020 гг.) были изучены с использованием наземных наблюдений и данных реанализа. Анализ включал временные ряды среднемесячных значений давления на уровне моря, полученных из четырех наборов данных реанализа, NCEP/NCAR, ERA5, JRA55, MERRA2, а также из приземных наблюдений, полученных из базы Справочных антарктических данных для исследований окружающей среды (Reference Antarctic Data for Environmental Research, READER). С помощью этих данных мы оценили величину трендов, описали их сезонные особенности и изменчивость в высокоширотном регионе Южного полушария. Результаты анализа показали преобладание тенденций к снижению среднегодового давления на уровне моря в Антарктике. Более сильные отрицательные тенденции были обнаружены в Западной Антарктике с наиболее выраженным падением давления в тихоокеанском секторе Южного океана. Снижение среднегодового давления в Антарктиде было обусловлено, главным образом, сильными отрицательными трендами давления в летнем и осеннем сезоне южного полушария, тогда как зимой и весной тренды были, соответственно, разнонаправленными и в основном положительными. Сравнение многолетних рядов данных реанализа давления на уровне моря с наземными наблюдениями на антарктических станциях выявило значительную переоценку отрицательных трендов давления в наборе данных NCEP/NCAR. Среди четырех исследованных наборов данных реанализа ERA5 показал наилучшее соответствие со станционными данными в отношении среднегодовых и среднемесячных значений тренда давления.

Литература


  1. Bromwich D.H., Nicolas J.P., Monaghan A.J., Lazzara M.A., Keller L.M., Weidner G.A., and Wilson A.B. Correction: Corrigendum: Central West Antarctica among the most rapidly warming regions on Earth // Nature Geosci. 2014. Vol. 7. P. 76.

  2. Carril A.F., Menendez C.G., and Navarra A. Climate response associated with the Southern Annular Mode in the surroundings of Antarctic Peninsula: A multimodel ensemble analysis // Geophys. Res. Lett. 2005. Vol. 32. L16713. https://doi.org/10.1029/2005GL023581.

  3. Cook A.J., Holland P.R., Meredith M.P., Murray T., Luckman A. and Vaughan D.G. Ocean forcing of glacier retreat in the western Antarctic Peninsula // Science. 2016. Vol. 353. P. 283–286.

  4. Gelaro R., McCarty W., Suárez M.J., Todling R., Molod A., Takacs L., Randles C.A., Darmenov A., Bosilovich M.G., Reichle R., Wargan K., Coy L., Cullather R., Draper C., Akella S., Buchard V., Conaty A., da Silva A.M., Gu W., Kim G.-K., Koster R., Lucchesi R., Merkova D., Nielsen J. E., Partyka G., Pawson S., Putman W., Rienecker M., Schubert S.D., Sienkiewicz M., and Zhao B. The Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications, Version 2 (MERRA2) // J. Climate. 2017. Vol. 30. P. 5419–5454.

  5. Hersbach H., de Rosnay P., Bell B., Schepers D., Simmons A., Soci C., Abdalla S., Alonso-Balmaseda M., Balsamo G., Bechtold P., Berrisford P., Bidlot J.-R., de Boisséson E., Bonavita M., Browne P., Buizza R., Dahlgren P., Dee D., Dragani R., Diamantakis M., Flemming J., Fogt R.L., Goergens C. A., Jones J.M., Schneider D.P., Nicolas J.P., Bromwich D.H., and Dusselier H.E. A twentieth century perspective on summer Antarctic pressure change and variability and contributions from tropical SSTs and ozone depletion // Geophys. Res. Lett. 2017. Vol. 44. P. 9918– 9927. https://doi.org/10.1002/2017GL075079.

  6. Fogt R.L. and Marshall G.J. The Southern Annular Mode: Variability, trends, and climate impacts across the Southern Hemisphere // WIREs Climate Change. 2020. Vol. 11. e652. https://doi.org/10.1002/wcc.652.

  7. Forbes R., Geer A.J., Haiden T., Hólm E., Haimberger L., Hogan R., Horányi A., Janiskova M., Laloyaux P., Lopez P., Munoz-Sabater J., Peubey C., Radu R., Richardson D., Thépaut ­ J.-N., Vitart F., Yang X., Zsótér E., and Zuo H. Operational global reanalysis: progress, future directions and synergies with NWP // ERA Report Series. 2018. Vol. 27. 63 p.

  8. Ho C.-H., Kim J.-H., Kim H.-S., Sui C.-H. and Gong D.-Y. Possible influence of the Antarctic Oscillation on tropical cyclone activity in the western North Pacific // J. Geophys. Res. 2005. Vol. 110. D19104. https://doi.org/10.1029/2005JD005766

  9. Hodges K.I., Lee R.W. and Bengtsson L. A comparison of extratropical cyclones in recent reanalyses ERA-interim, NASA MERRA, NCEP CFSR, and JRA-25 // J. of Climate. 2001. Vol. 24. P. 4888–4906. https://doi.org/10.1175/2011JCLI4097.1.

  10. Kalnay E., Kanamitsu M., Kistler R., Collins W., Deaven D., Gandin L., Iredell M., Saha S., White G., Woollen J., Zhu Y., Chelliah M., Ebisuzaki W., Higgins W., Janowiak J., Mo K. C., Ropelewski C., Wang J., Leetmaa A., Reynolds R., Jenne R., Joseph D. The NCEP/NCAR 40-year reanalysis project // Bulletin of American Meteorological Society. 1996. Vol. 77. P. 437–470.

  11. Kobayashi S., Ota Y., Harada Y., Ebita A., Moriya M., Onoda H., Onogi K., Kamahori H., Kobayashi C., Endo H., Miyaoka K., and Takahashi K. The JRA-55 Reanalysis: General Specifications and Basic Characteristics // J. Meteorol. Soc. Japan. 2015. Vol. 93. P. 5–48.

  12. Lazzara M.A., Powers J.G., Costanza C.A., Bromwich D.H., Carpentier S. and Colwell S. The 12th Workshop on Antarctic Meteorology and Climate // Adv. Atmos. Sci. 2018. Vol. 35. P. 753–756.

  13. Lefebvre W., Goosse H., Timmermann R., and Fichefet T. Influence of the Southern Annular Mode on the sea ice–ocean system // J. Geophys. Res. 2004. Vol. 109. C09005. https://doi.org/10.1029/2004JC002403.

  14. Lovenduski N.S., and Gruber N. Impact of the Southern Annular Mode on Southern Ocean circulation and biology // Geophys. Res. Lett. 2005. Vol. 32. L11603. https://doi.org/10.1029/2005GL022727.

  15. Marshall G.J., Orr A., van Lipzig N.P.M. and King J C. The impact of a changing Southern Hemisphere Annular Mode on Antarctic Peninsula summer temperatures // J. Climate. 2006. Vol. 19(20). P. 5388–5404.

  16. Marshall G.J., Thompson D.W.J., and van den Broeke M.R. The signature of Southern Hemisphere atmospheric circulation patterns in Antarctic precipitation // Geophysical Research Letters. 2017. Vol. 44. P. 11,580–11,589. https://doi.org/10.1002/2017GL075998.

  17. Meehl G., Arblaster J., Bitz C., Chung C.T.Y., and Teng H. Antarctic sea-ice expansion between 2000 and 2014 driven by tropical Pacific decadal climate variability // Nature Geoscience. 2016. Vol. 9. P. 590–595 (2016). https://doi.org/10.1038/ngeo2751.

  18. Menezes V.V., McDonald A.M. and Schatzman C. Accelerated freshening of Antarctic bottom water over the last decade in the Southern Indian Ocean // Science Advances. 2017. Vol. 3(1). e1601426. https://doi.org/10.1126/sciadv.1601426.

  19. O’Connor G., Steig E. and Hakim G. Southern Ocean surface pressure and winds during the 20th century from proxy-data assimilation // Research Square. 2021. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-151209/v1.

  20. Romanova N.A. and Romanov P.Yu. Antarctic wind intensification as inferred from the NCEP/NCAR reanalysis data // Journal of Oceanological Research. 2020. Vol. 48(3). P. 96–108.

  21. Schmidt D.F., and Grise K.M. The response of local precipitation and sea level pressure to Hadley cell expansion // Geophysical Research Letters. 2017. Vol. 44. P. 10,573–10,582. https://doi.org/10.1002/2017GL075380.

  22. Screen J.A., Bracegirdle T.J. and Simmonds I. Polar Climate Change as Manifest in Atmospheric Circulation // Current Climate Change Reports. 2018. Vol. 4. P. 383–395.

  23. Smith K.E., Aronson R.B., Steffel B.V., Amsler M.O., Thatje S., Singh H., Anderson J., Bro­thers C.J., Brown A., Ellis D.S., Havenhand J.N., James W.R., Moksnes P.-O., Randolph A.W., Sayre-McCord T., and McClintock J.B. Climate change and the threat of novel marine predators in Antarctica // Ecosphere. 2017. Vol. 8(11). e02017. https://doi.org/10.1002/ecs2.2017.

  24. Thompson D.W J. and Solomon S. Interpretation of recent Southern Hemisphere climate change // Science. 2002. Vol. 296. P. 895–899.

  25. Turner J., Colwell S.R., Marshall G.J., Lachlan-Cope T.A., Carleton A.M., Jones P.D., Lagun V., Reid P.A. and Iagovkina S. Antarctic climate change during the last 50 years // Int. J. Climatol. 2005. Vol. 25. P. 279–294. https://doi.org/10.1002/joc.1130.

  26. Turner J., Maksym T., Phillips T., Marshall G.J. and Meredith M.P. The impact of changes in sea ice advance on the large winter warming on the western Antarctic Peninsula // Int. J. Climatol. 2013. Vol. 33. P. 852–861. https://doi.org/10.1002/joc.3474.

  27. Turner J., Phillips T., Hosking J.S., Marshall G.J. and Orr A. The Amundsen Sea low // Int. J. Climatol. 2013. Vol. 33. P. 1818–1829. https://doi.org/10.1002/joc.3558.

  28. Turner J., Lu H., White I., King J.C., Phillips T., Hosking J.S., Bracegirdle T.J., Marshall G.J., Mulvaney R. and Deb P. Absence of 21st century warming on Antarctic Peninsula consistent with natural variability // Nature. 2016. Vol. 535. P. 411–415.

  29. Uotila P., Vihma T., Pezza A.B., Simmonds I., Keay K., and Lynch A.H. Relationships between Antarctic cyclones and surface conditions as derived from high-resolution numerical weather prediction data // J. Geophys. Res. 2011. Vol. 116. D07109. https://doi.org/10.1029/2010JD015358.

  30. Wei L. and Qin T. Characteristics of cyclone climatology and variability in the Southern Ocean // Acta Oceanol. Sin. 2016. Vol. 35. P. 59–67.

  31. Yu L., Zhang Z., Zhou M., Zhong S., Lenschow D., Hsu H., Wu H. and Sun B. Validation of ECMWF and NCEP-NCAR reanalysis data in Antarctica // Adv. Atmos. Sci. 2010. Vol. 27. P. 1151–1168.

  32. Yu L., Zhong S. and Sun B. The Climatology and Trend of Surface Wind Speed over Antarctica and the Southern Ocean and the Implication to Wind Energy Application // Atmosphere. 2020. Vol. 11(1). 108. https://doi.org/10.3390/atmos11010108.
Опубликован
2021-12-30
Выпуск
Том 49 № 4 (2021): Океанологические исследования
Раздел
Физика океана и климат

Передача авторских прав происходит на основании лицензионного договора между Автором и Федеральным государственным бюджетным учреждением науки Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук (ИО РАН)