continentaliteit en Oceaniteit op de middelste en hoge breedtegraden van het noordelijk halfrond en hun verbindingen met de atmosferische circulatie
Abstract
de continentaliteit of oceaniteit van het klimaat is een van de belangrijkste kenmerken van de lokale klimatologische omstandigheden, die varieert met de wereldwijde en regionale klimaatverandering. Dit artikel analyseert indexen van continentaliteit en oceaniteit, evenals hun variaties in de Midden-en hoge breedtegraden van het noordelijk halfrond in de periode 1950-2015. Klimatologie en veranderingen in continentaliteit en oceaniteit worden onderzocht met behulp van Conrad ’s Continentality Index (CCI) en Kerner’ s Oceanity Index (KOI). De impact van teleconnectiepatronen op continentaliteit/oceaniteit werd ook geëvalueerd. Volgens CCI is continentaliteit belangrijker in Noordoost-Siberië en lager langs de Pacifische kust van Noord-Amerika en in kustgebieden in het noordelijke deel van de Atlantische Oceaan. Volgens KOI komen gebieden met een hoge continentaliteit echter niet precies overeen met gebieden met een lage oceaniteit, en komen ze voor in het zuiden en westen van de gebieden die door de CCI worden geïdentificeerd. De ruimtelijke patronen van veranderingen in continentaliteit lijken dus verschillend te zijn. Volgens CCI is een statistisch significante toename van continentaliteit alleen gevonden in Noordoost-Siberië. In het westelijk deel van Noord-Amerika en het grootste deel van Azië daarentegen is de continentaliteit verzwakt. Volgens KOI is het klimaat steeds continentaal geworden in Noord-Europa en het grootste deel van Noord-Amerika en Oost-Azië. Het oceanisme is toegenomen in de Canadese Arctische Archipel en in sommige delen van het Middellandse Zeegebied. Veranderingen in continentaliteit waren voornamelijk gerelateerd aan de verhoogde temperatuur van de koudste maand als gevolg van veranderingen in de atmosferische circulatie: de positieve fase van Noord-Atlantische oscillatie (NAO) en Oost-Atlantische (EA) patronen heeft gedomineerd in de winter in de afgelopen decennia. Trends in oceaniteit kunnen verband houden met de afnemende mate van seizoensgebonden zee-ijs en een daarmee samenhangende stijging van de temperatuur van het zeeoppervlak.
1. Inleiding
continentaliteit en oceaniteit zijn belangrijke parameters die de lokale klimatologische omstandigheden beschrijven. Ze tonen aan in welke mate het lokale klimaat wordt beïnvloed door interacties tussen zee en landmassa. Net als de meeste andere klimaatindicatoren zijn deze parameters dynamisch en gerelateerd aan zowel de wereldwijde klimaatverandering als de veranderingen in de atmosferische circulatie.
continentaliteit wordt voornamelijk beïnvloed door een reeks klimaatvariabelen, zoals breedtegraad, afstand tot zee en atmosferische circulatie. In de meeste gevallen worden continentaliteitsindexberekeningen gebaseerd op het jaarlijkse luchttemperatuurbereik en de breedtegraad. Een groter jaarlijks luchttemperatuurbereik wordt geassocieerd met hogere thermische contrasten en een grotere continentaliteit.
onder veranderende klimaatomstandigheden kan de continentaliteit op verschillende manieren worden beïnvloed . Als gevolg van de wereldwijde klimaatverandering stijgt de luchttemperatuur in de meeste delen van de wereld. In de afgelopen decennia werd de snelste opwarming waargenomen in het midden van de breedtegraden van het noordelijk halfrond . Daarom is de analyse van veranderingen in verschillende klimaatindices, waaronder continentaliteitsveranderingen op de middelste en hoge breedtegraden van het noordelijk halfrond, van groot belang. In gebieden waar de winterluchttemperaturen een grotere positieve trend vertonen dan hun zomerse tegenhangers, dalen de overeenkomstige waarden van de continentaliteitsindex en omgekeerd. Een toename van de amplitude van de jaarlijkse cyclus in het midden van de breedtegraden van het noordelijk halfrond is vastgesteld in de afgelopen twee decennia: dat wil zeggen, de wintertemperaturen stegen licht, terwijl de veranderingen in de zomer belangrijker waren .
de veranderingen in het jaarlijkse luchttemperatuurbereik variëren echter aanzienlijk in verschillende regio ‘ s, en daarom verschillen de trends in klimaatcontinentaliteit ook. Regionale onderzoeken naar klimaatcontinentaliteit begonnen in de eerste helft van de twintigste eeuw. Gorczynski , Brunt , Raunio en anderen beschreven de klimaatcontinentaliteit van verschillende plaatsen op basis van het jaarlijkse luchttemperatuurbereik. Hirschi et al. analyse van de wereldwijde continentaliteitsverandering aan de hand van NCEP/NCAR-heranalysegegevens in de periode 1948-2005. Een aanzienlijke daling van de continentaliteit werd waargenomen in de Arctische en Antarctische als gevolg van een grote stijging van de temperatuur van de koudste maand. De continentaliteitsindex in Zuidoost-Europa steeg echter ook .In de afgelopen jaren zijn regionale kenmerken van continentaliteit en oceaniteit geanalyseerd in Griekenland, Turkije en Pakistan . Er is vastgesteld dat het klimaat continentaliteit is geïntensiveerd op het Iberisch Schiereiland . Er werden ook verwaarloosbare toenames in continentaliteit waargenomen in Slowakije en er werden geen significante veranderingen gevonden in de Tsjechische Republiek , terwijl een statistisch significante toename in continentaliteit werd vastgesteld in het Midden-Oosten en Noord-Afrika . Bovendien beweren de auteurs dat regionale circulatiepatronen (bijv., over het Middellandse-Zeegebied) geen cruciale rol spelen bij het bepalen van de trends in continentaliteit. Ze verwijzen eerder naar veranderingen in de grootschalige atmosferische circulatie boven de Noord-Atlantische Oceaan .
op het noordelijk halfrond worden de landmassa ‘ s groter, zodat continentaliteit meestal minder uitgesproken is in perioden met verhoogde zonale circulatie. Daarentegen wordt het opmerkelijker met een verhoogde meridionale circulatie en de grotere invloed van de continentale Arctische luchtmassa ‘ s .
veranderingen in continentaliteit beïnvloeden zowel natuurlijke (zoals vegetatiezones) als antropogene (bijvoorbeeld watervoorraden en landbouw) systemen, dus onderzoek naar veranderingen in continentaliteit is van groot belang . Bovendien hebben relatief weinig studies continentaliteit en de veranderingen daarvan op wereldschaal geanalyseerd . Daarnaast is er een gebrek aan onderzoek naar het effect van atmosferische circulatie op continentaliteitsindexwaarden.
daarom is het doel van dit onderzoek om de ruimtelijke verdeling te evalueren van de algemeen aanvaarde Conrad ’s Continentality Index (CCI) en Kerner’ s Oceanity Index (KOI) op de middelste en hoge breedtegraden van landgebieden op het noordelijk halfrond, evenals de veranderingen in deze indexen sinds het midden van de twintigste eeuw en hun verbindingen met de atmosferische circulatie.
2. Methoden
in dit onderzoek werd continentaliteit geëvalueerd met behulp van de door Conrad voorgestelde CCI :waarbij (°C) De gemiddelde temperatuur van de warmste maanden van het jaar is, (°C) De gemiddelde temperatuur van de koudste maanden van het jaar, en de breedtegraad.
een groot jaarlijks luchttemperatuurbereik resulteert in hogere indexwaarden en duidt bijgevolg op een meer continentaal klimaat. De kleinste verschillen kunnen worden waargenomen in de meest oceanische klimaatomstandigheden. De gebieden waar indexwaarden variëren van -20 tot 20 kunnen worden omschreven als hyperoceanisch, van 20 tot 50 als oceanisch, van 50 tot 60 als subcontinentaal, van 60 tot 80 als continentaal, en van 80 tot 120 als hypercontinentaal .In 1905 stelde Kerner een oceanity index voor . Deze index geeft de verhouding weer van het gemiddelde maandelijkse luchttemperatuurverschil tussen oktober en April en het verschil tussen de gemiddelde maandelijkse temperaturen van de warmste en koudste maanden. Kleine of negatieve waarden wijzen op een hoge continentaliteit, terwijl hoge indexwaarden wijzen op mariene klimaatomstandigheden . De oceanity index (KOI) volgens Kerner werd als volgt geëvalueerd:waar en (°c) zijn de gemiddelde maandelijkse temperatuur in oktober en April, respectievelijk, en en (°c) zijn hetzelfde als in vergelijking (1). Deze index is gebaseerd op de veronderstelling dat als gevolg van de hogere thermische watertraagheid in zeeklimaten, veren kouder zijn dan herfst, terwijl in continentale klimaten, veren de neiging hebben om hogere of vergelijkbare temperaturen aan te tonen als in de herfst. De oceaniteit van het klimaat neemt toe met indexwaarden. Kleine of negatieve waarden tonen de continentale klimaatomstandigheden aan, terwijl grote waarden een marien klimaat aangeven . Om de ruimtelijke verdeling van KOI te visualiseren werden in dit onderzoek de volgende indexklassen gebruikt: minder of gelijk aan -10 = hypercontinentaal; van -9 tot 0 = continentaal; van 1 tot 10 = subcontinentaal; van 11 tot 20 = oceanisch; en van 21 tot 50 = hyperoceanisch.
de CCI en vooral KOI zijn alleen haalbaar in regio ‘ s met duidelijke seizoensgebonden luchttemperatuurveranderingen. We hebben ervoor gekozen continentaliteit en oceaniteit boven een breedte van 30° te analyseren op het noordelijk halfrond, waar de temperatuur van het seizoen hoog is.
de gemiddelde maandelijkse luchttemperatuurwaarden voor de periode 1950-2015 boven het land zijn afgeleid van de CRU TS4.00-databank . De grootte van de rastercel was 0,5 × 0,5°. CRU TS is een wereldwijde gegevensverzameling met hoge resolutie, die alle landmassa ‘ s tussen 60°ZB en 80°N. de prioriteit van de CRU TS-gegevensverzameling is de volledigheid ervan, zonder ontbrekende gegevens over het land. Bijzondere aandacht wordt besteed aan de kwaliteitscontrole van de gegevens . De dataset is echter niet strikt homogeen, en grotere onzekerheden kunnen worden gevonden over regio ‘ s met een schaars netwerk van meteorologische stations, met name woestijnen en bergen . Ondanks enkele beperkingen wordt de CRU TS-database op grote schaal gebruikt voor klimaatonderzoek .
de langetermijntrends van de continentaliteit/oceaniteit index gedurende de periode 1950-2015 werden berekend aan de hand van de hellingstest van Sen. De statistische significantie van de trendwaarden werd geëvalueerd met behulp van de Mann–Kendall-test. Veranderingen met waarden van minder dan 0,05 werden statistisch significant geacht. 1981-2010 continentaliteit / oceaniteit index normalen werden ook vastgesteld.
we analyseerden ook de impact van atmosferische circulatie op seizoensgebonden temperatuurindicatoren en dus op de variabiliteit van klimaatcontinentaliteit en oceaniteit. De Northern Hemisphere teleconnection patterns (Nhtps) afgeleid van 500 hPa hoogteveld zijn de belangrijkste modi van laagfrequente atmosferische circulatie variabiliteit in het noordelijk halfrond. De gegevens zijn beschikbaar op de website van NOAA Center for Weather and Climate Prediction. We selecteerden acht van de 10 beschikbare Nhtp ‘ s omdat zij alleen al twee derde van de laagfrequente atmosferische circulatievariabiliteit binnen NH extratropics kunnen verklaren, en ze zijn het hele jaar actief en hebben dezelfde terugwinningsprocedure (Tabel 1).
|
||||||||||||||||||||||||
een groep van Nhtp ‘ s (NAO en EA) is prominent over de Noord-Atlantische Oceaan en Europa. Andere-SCA, POL, en EA / WR-overspannen de Midden-en hoge breedtegraden van Eurazië, en PNA, EP/NP, en WP vertegenwoordigen de Noord-Pacific en Noord-Amerika.
de correlaties tussen de nhtp–waarden van januari-maart, de nhtp-waarden van juli-September, de Nhtp–waarden van Maart–Mei en de nhtp-waarden van September-November werden geanalyseerd om het effect van de atmosferische circulatie op de variatie van de temperatuur van de oppervlaktelucht en op CCI en KOI te bepalen. Het driemaandgemiddelde van nhtp-indexen in correlaties werd gebruikt om mismatching en met de bijzonder koudste winter/warmste zomermaand te voorkomen. Dezelfde procedure werd vervolgens toegepast op en om de beoordeling van de impact van atmosferische circulatie op zowel CCI als KOI te uniformeren.
nhtp-indexen zijn maandelijks beschikbaar. Elke indexwaarde vertegenwoordigt echter de periode van drie maanden die op een bepaalde maand is gecentreerd vanwege de berekeningsmethode.
3. Resultaten en discussie
3.1. Klimaatnorm en-Determinant
In de klimatologische standaard normale periode (1981-2010) lag het hypercontinentale klimaat (CCI-waarden >80) in Noordoost-Siberië, terwijl het hyperoceanische klimaat (CCI-waarden <20) werd geïdentificeerd langs de Pacifische kust van Noord-Amerika en in kustgebieden in noordelijke delen van de Atlantische Oceaan (figuur 1). De temperatuur van de oppervlaktelucht in de koudste maand was de belangrijkste determinant van de CCI-waarden in bijna het gehele studiegebied (Figuur 2). Dit kan worden verklaard door het feit dat in een aanzienlijk deel van het onderzochte gebied de temperatuurschommelingen in de winter groter waren dan die in de zomer. Ondertussen was de temperatuur van de warmste maand de belangrijkste factor voor CCI alleen in het westelijke deel van het Middellandse Zeegebied.
de hoge continentaliteit (CCI) in Centraal-Noord-Noord-Amerika en Noordoost-Eurazië (Oost-Siberië) werd voornamelijk beïnvloed door zeer lage luchttemperaturen in de koudste maand van het jaar. De Siberische hoog (SH) en Noord-Amerikaanse hoog (NAH) begunstigen extreme negatieve oppervlaktetemperaturen tijdens de winter in het grootste deel van Noord-Azië en de noordelijkste delen van Noord-Amerika. Dit zijn seizoensgebonden hogedruk systemen samengesteld uit koude en droge lucht; echter, SH is veel hardnekkiger dan NAH, en als gevolg van de lokale topografie (bergdalen), het initieert de grootste temperatuur inversies over het noordoostelijke deel van Siberië . Relatief hoge koudste maandtemperaturen in het grootste deel van Europa, Zuidoost-Amerika en de Pacifische kust van Noord-Amerika lijken verantwoordelijk te zijn voor de lage CCI-waarden daar.
de sterkste oceaniteit (grote KOI) werd waargenomen in kustgebieden van de Noordelijke IJszee, de Noord-Atlantische Oceaan, de Middellandse Zee en het Verre Oosten (figuur 1). De laagste KOI werd gevonden in het binnenste deel van Eurazië (met name Centraal-Azië en het Tibetaans Plateau), de Canadese Prairies en Yukon. Deze ruimtelijke variatie van KOI kan deels worden verklaard door verschillen in de zeeoppervlaktetemperatuur (SST) in oktober en April: oktober SST was altijd hoger dan April SST in de Arctische, Noord-Atlantische, Middellandse Zee, enzovoort; bovendien zijn veel kustgebieden op grote breedtegraden in April bedekt met zee-ijs, maar in oktober zijn ze ijsvrij.
de relatie tussen KOI en de gemiddelde temperatuur van de warmste () en koudste () maanden is zwak (R2 < 0,15). Zowel de temperaturen in April als in oktober hebben een groter effect op de variaties in de KOI (Figuur 3). Schommelingen van de luchttemperatuur in April spelen een leidende rol (vooral in de centrale delen van continenten), terwijl oktober temperaturen belangrijker zijn in kustgebieden. De landoppervlaktetemperatuur in April is meestal hoger dan in oktober op dezelfde breedtegraad boven het binnenland, zolang er geen sneeuwbedekking is.
de gebieden met lage KOI komen niet precies overeen met die met hoge CCI; lage KOIGEBIEDEN liggen namelijk ten zuiden en ten westen van hun hoge CCI-tegenhangers (figuur 1). De cyclonische activiteit en de gemiddelde windsnelheid boven het Noordpoolgebied, de Noord-Atlantische Oceaan en de noordelijke Stille Oceaan zijn in oktober hoger dan in April en vormen een van de belangrijkste drijvende krachten achter de warmtestroom naar de grote breedtegraden, wat bijdraagt aan de hoge KOI in de kustgebieden van deze regio ‘ s .
3.2. Langetermijntrends
jaarlijkse minimale en maximale maandelijkse luchttemperaturen en temperaturen in April en oktober stegen in het grootste deel van het studiegebied in de periode 1950-2015 (Figuur 4). De jaarlijkse minimale maandelijkse temperatuur steeg met meer dan 0.5°C / 10 jaar in West-Rusland, Oost-Siberië, en in sommige delen van Centraal-Azië (Figuur 4), terwijl de grootste stijging van werd gevonden in het noordwestelijke deel van Noord-Amerika (meer dan 1,0°C/10 jaar). De jaarlijkse minimale maandelijkse temperatuur daalde licht alleen in het noordoostelijke deel van Siberië en in het oostelijke deel van Noord-Amerika.
de omvang van de jaarlijkse maximale maandelijkse temperatuur () trend was kleiner dan die van 1950-2015. Trends boven 0.25°C / 10 jaar werd waargenomen in het noordoostelijke deel van Siberië, in grote delen van Centraal-Azië en Europa, en Noord-Noord-Amerika. Een grotere stijging ten opzichte van verminderde de jaarlijkse temperatuur amplitude en CCI over de meerderheid van Noord-Amerika, Azië en Oost-Europa (Figuur 5). In Zuidwest-Europa, de CCI toegenomen in de gebieden waar groeide meer dan . In het noordoostelijke deel van Siberië en het oostelijke deel van de VS, was de toename van CCI gerelateerd aan een daling van en een stijging van .
(a)
(b)
(a)
(b))
sommige teleconnectiepatronen toonden ook duidelijke tendensen aan: de prevalentie van een bepaalde fase in de laatste decennia—EA (positief), EA/WR (negatief), EN EP/NP (negatief) vanwege dezelfde redenen als voor NAO.
een sterke afname van het oceanisme in het grootste deel van Europa en Mongolië, naast een toename in de Kaspische Zee-Kaukasus en in een groot deel van Noord-Amerika gedurende de afgelopen decennia, wijst ook op de prevalentie van bepaalde fasen van bepaalde circulatiepatronen in April en oktober: EA, EA/WR, SCA, POL en PNA. Recent onderzoek heeft echter aangetoond dat verwarmingsanomalieën boven de subtropische noordwestelijke Atlantische Oceaan, evenals stormloopactiviteit boven de Noord-Atlantische Oceaan, goed georganiseerde golfpatronen met EA/WR-achtige kenmerken kunnen produceren met bijbehorende wijdverspreide anomalieën van de continentale VS tot Centraal-Azië, met de grootste impact op de Kaspische Zee en West-Europese regio ‘ s .
in 1950-2015, tot en met April () en oktober (), was de stijging van de maandelijkse temperaturen het grootst in gebieden in de buurt van de Noordelijke IJszee (>0,50°C/10 jaar) (Figuur 4). In de lagere breedtegraden stegen de temperaturen in April en oktober, maar het ruimtelijke patroon van trends was zeer verschillend, vooral in Azië en Noord-Amerika. De temperatuurtrend in April was het hoogst in Oost-Siberië en het oostelijke deel van Centraal-Azië, terwijl de temperatuur in oktober aanzienlijk toenam in de noordelijke en noordoostelijke delen van Siberië en in sommige gebieden van Centraal-Azië. In oktober werden in een groot deel van Noord-Amerika onbeduidende negatieve veranderingen waargenomen. De verschillen in de trends van ruimtelijke patronen resulteerden in statistisch significante veranderingen in de KOI in het Oostzeegebied en delen van Siberië en Mongolië (Figuur 5). Het klimaat werd meer oceanisch in het noordelijke deel van Canada, buitenste delen van het Verre Oosten en Afrika, en grote delen van het Middellandse Zeegebied.
3.3. Atmosferische circulatie
atmosferische circulatie is een belangrijke aanjager van ruimtelijke distributie en temporele variatie van geselecteerde temperatuurparameters:,,, en . De correlatie tussen teleconnectiepatronen op het noordelijk halfrond en de geanalyseerde temperatuurparameters maakt het mogelijk de gebieden te identificeren waar de atmosferische circulatie een significant effect heeft op de temporele variatie van seizoensgebonden temperatuurverschillen en dus CCI en KOI (Figuur 6). De gebruikte teleconnectiepatronen worden geà dentificeerd met behulp van de analyse van de hoofdcomponenten, en in theorie zou er geen multicollineariteit moeten zijn tussen verschillende patronen en hun effecten op temperatuurindicatoren.
de atmosferische circulatie had het grootste effect op de variatie in breedtegraden tussen 40° en 60° (Figuur 6). NAO had een statistisch significante positieve correlatie met in het grootste deel van de Euraziatische Midden-en hoge breedtegraden. Daarom neemt CCI meestal af in noordelijke Eurazië tijdens winters met een heersende positieve nao-fase en vice versa tijdens een negatieve NAO-fase (Figuur 6). NAO, of zijn hemisferische tegenhanger Arctic oscillation (AO), heeft een significante invloed op de vorm en sterkte van de Siberische hoge (SH) en dus op het landoppervlak wintertemperaturen . PNA en WP patronen hebben een vergelijkbaar effect op in het noordelijke deel van Noord-Amerika. Andere Nhtp ‘ s lijken slechts een regionaal effect te hebben op : EA in Europa, SCA in het westelijke deel van Eurazië, POL in delen van Siberië, en EP/NP in het oostelijke Arctische en Siberië. Positieve fasen van NAO (AO) en tot op zekere hoogte EA impliceren Grotere equator-to-pole temperatuurgradiënten tijdens het winterseizoen, die is gekoppeld aan sterkere zonale winden die maritieme luchtmassa ‘ s tot ver in de binnenste delen van continenten . In de zomer lijkt NAO ook een belangrijke rol te spelen in het bepalen van de verdeling van oppervlaktetemperatuur anomalieën over het noordelijk halfrond continenten, vooral over Eurazië en de Noord-Atlantische Oceaan .
de correlaties tussen Nhtp ‘ s en dragen minder bij aan CCI dan dit het geval is (Figuur 2). Bovendien hebben bijna alle geselecteerde Nhtp ‘ s een louter regionaal effect op . De belangrijkste zijn EA voor Europa en het Verre Oosten, POL voor Europa en Zuid-Siberië, EA/WR voor Oost-Europa en de Oeral, en EP/NP voornamelijk voor Noord-Amerika en sommige delen van Eurazië . De belangrijkste circulatiemodi in de winter en NAO en PNA in de zomer lijken alleen in zeer discrete en lokale landoppervlakken op het noordelijk halfrond significante correlaties te hebben (Figuur 6).
voor KOI zijn, volgens de correlaties tussen Nhtp ’s en en , de belangrijkste patronen SCA, EA/WR, POL en EA voor Euraziatische regio’ s, PNA voor Noord-Amerikaanse regio ‘ s, Nao voor Groenland en Noordoost-Canada, EN EP/NP en WP voor zowel Eurazië als Noord-Amerika (Figuur 6). De meest cruciale factor die KOI beïnvloedt, met verwijzing naar zijn Formule, kunnen patronen zijn die een tegengesteld effect hebben op de temperatuur in oktober en April in dezelfde gebieden tijdens hun verschillende fasen. Dit is met name van belang in het binnenland van Eurazië en Noord-Amerika (lage KOI-regio ‘s) en in kustgebieden in hoge en midden breedtegraden (hoge KOI-regio’ s). Dergelijke nhtp patronen zijn NAO en SCA voor Siberië en de Oeral regio, EA/WR voor Oost-Europa, Kaukasus en Turkije, EA voor Midden-Europa en Oost-China, EP/NP voor Oost-Noord-Amerika, en WP voor Noordoost-Siberië en de grote vlakten (Figuur 6).
de som van acht determinatiecoëfficiënten die het verband beschrijven tussen , , , en teleconnectie-indexen werd gebruikt als maatstaf voor het cumulatieve effect van geselecteerde teleconnectiepatronen op , , , en dus CCI-en KOI-waarden (Figuur 7). De impact op heeft een latitude verlenging tussen 40 ° NB en 60 ° NB in Eurazië en tussen 50 ° NB en 70 ° Nb in Noord-Amerika (Figuur 7). Een dergelijk ruimtelijk effect valt samen met de uitbreiding van de Siberische hoog naar het westen in Eurazië en de winter Arctische anticycloon in Noord-Amerika. Deze gebieden lijken gevoelig te zijn voor tekenen van een nao-fase evenals voor een Pol, EA, en PNA-fase. Het cumulatieve effect op is vrij discrete en bijgevolg afhankelijk van nhtp patronen die de Rossby wavetrain: EA, EA/WR, EP/NP, WP, en POL. Gezien het feit dat de CCI is grotendeels afhankelijk van , NAO lijkt de belangrijkste bijdrage aan zijn temporele variatie in Eurazië en NAO en PNA in Noord-Amerika. Voor KOI lijkt het cumulatieve effect van Nhtp ‘ s op de temperatuur sterk te zijn in Oost-Canada en het noordoostelijke deel van Siberië ( en ) en iets zwakker in West-Siberië, de Oeral en Noord-Kazachstan (alleen ). Daarom zijn EP/NP en WP de belangrijkste bijdragers aan het cumulatieve effect hier, terwijl andere teleconnectiepatronen slechts in een bepaald seizoen bijdragen aan het cumulatieve effect, bijvoorbeeld EA/WR in oktober en SCA in April (Figuur 7).Grote atmosferische circulatiepatronen en oscillaties beïnvloeden continentaliteit (CCI) en oceaniteit (KOI) van vele regio ‘ s op het noordelijk halfrond. Hun asymmetrie in fasen gedurende bepaalde perioden kan de trends van CCI en KOI beïnvloeden. Zo toonde de NAO het overwicht van zijn positieve fase in de laatste drie decennia van de twintigste eeuw, met een piek in het begin van de jaren negentig . Dit viel samen met de verandering in omvang en verschuiving in positie van de actiecentra, vooral in het koude seizoen van het jaar: de Azoren hoog, Siberische hoog, Noord-Amerikaanse hoog, IJslands laag, en Aleoetische laag. Dit wordt ook bevestigd door de trends van CCI en KOI (Figuur 5).
4. Conclusies
dit artikel heeft de variaties in continentaliteit en oceaniteit in het Midden en hoog noordelijk halfrond in de periode 1950-2015 onderzocht. Hiervoor werden de Conrad Continentality Index (CCI) en de Kerner Oceanity Index (KOI) gebruikt. De effecten van de atmosferische circulatie op de variabiliteit van deze indexen werden eveneens geanalyseerd.
het ruimtelijke patroon van klimaatcontinentaliteit en oceaniteit is afhankelijk van afstand tot de oceaan, topografie en atmosferische circulatie. De jaarlijkse variatie van de oppervlakteluchttemperaturen van de koudste maand () is groter dan de temperatuurschommelingen tijdens de zomermaanden in het grootste deel van het studiegebied. Daarom is de belangrijkste factor die de omvang van de jaarlijkse luchttemperatuur amplitude en CCI waarden bepaalt . De warmste maand temperatuur () is de belangrijkste factor voor CCI alleen in het westelijk deel van Europa en Noord-Afrika. De temporele variatie van de verschillen tussen April () en oktober () oppervlakteluchttemperaturen is groter dan de variatie van de jaarlijkse amplitude van de luchttemperatuur, en het heeft een grotere impact op de temporele dynamica van KOI. De KOI in centrale delen van continenten correleert beter met luchttemperaturen in April, terwijl KOI in kustgebieden nauw verbonden is met temperatuurschommelingen in oktober.
sinds 1950 werden in veel regio ‘ s van het noordelijk halfrond positieve en statistisch significante trends van,,, en geregistreerd. De richting en omvang van de CCI-trend werden bepaald door de verhouding van en trends. Klimaatcontinentaliteit is afgenomen in gebieden waar het verschil tussen en trendwaarden positief is, en vice versa. Bijvoorbeeld, de dramatische vermindering van de sterkte van de Siberische High, die verantwoordelijk is voor extreme continentale omstandigheden in grotere delen van Siberië en Oost-Azië , is waargenomen sinds de jaren 1980, en werd voornamelijk beïnvloed door dominante positieve fasen van NAO/AO en EA patronen. Ondertussen, de en positieve trend ruimtelijke patronen resulteerde in significante veranderingen in KOI over het grootste deel van Eurazië en het noordelijke deel van Noord-Amerika in de onderzochte periode. Volgens KOI is de continentaliteit van het klimaat toegenomen in het Oostzeegebied en in delen van Oost-Siberië, Mongolië en de grote vlakten, terwijl de statistisch significante toename van het oceanisme vooral werd gevonden in het noorden van Canada. Volgens CCI is de continentaliteit afgenomen in het westen van Canada en de VS en in delen van Centraal-en Oost-Azië. Samenvattend kunnen we benadrukken dat statistisch significante CCI-trends op grotere gebieden een verminderde continentaliteit vertonen, terwijl statistisch significante KOI-trends een verminderde oceaniteit laten zien van 1950 tot 2015. Dit kan worden verklaard door het feit dat tijdens de studieperiode Grotere temperatuurstijgingen werden waargenomen in de winter en het voorjaar. Een statistisch significante afname van CCI in gebieden rond de Noord-Atlantische Oceaan en het oostelijke Noordpoolgebied en in het zuidoosten van de VS en een toename van CCI in binnen-Mongolië en de Middellandse Zee lijken het gevolg te zijn van de verandering in positie en omvang van actiecentra, zowel semipermanente (bijvoorbeeld NAO) als seizoensgebonden (bijvoorbeeld de Siberische hoog) .
El Kenawy et al. hebben beweerd dat veranderingen in de ruimtelijke variabiliteit van continentaliteit nauw verbonden zijn met de Atlantische veranderwijzen, in het bijzonder met het oostelijke Atlantische patroon (in het Middellandse Zeegebied, het Midden-Oosten en het noordelijke deel van Afrika). Soortgelijke bevindingen met betrekking tot de Noord-Atlantische oscillatie werden ook ontdekt op een eerder punt in het grote domein dat zich uitstrekt van Oost-Canada tot het Centraal Noordpoolgebied via Europa . Integendeel, de grote ruimtelijke variabiliteit van continentaliteit evenals veranderingen in de gradiënten in specifieke gebieden (bijv., Groenland) kan niet alleen te wijten zijn aan grootschalige circulatiepatronen, maar ook aan lokale effecten .
niet alle gebieden met afnemende (toenemende) CCI (KOI) kunnen echter worden verklaard door de prevalentie van bepaalde teleconnectiepatronen. De hogere breedtegraden van Noord-Amerika en de meest noordoostelijke delen van Siberië werden hoogstwaarschijnlijk beïnvloed door de terugtocht van seizoensgebonden zee-ijs (later vriestijd) als gevolg van een stijging van de temperatuur van het zeeoppervlak .
het is zeer waarschijnlijk dat continentaliteit in de toekomst zal veranderen en de veranderingen ervan kunnen in de volgende decennia worden versterkt. Daarom zijn klimaatprojecties belangrijk om potentiële continentaliteit/oceaniteitveranderingen te beoordelen en om de bijbehorende impact op natuurlijke en antropogene systemen te evalueren.
beschikbaarheid van gegevens
belangenconflicten
de auteurs verklaren dat er geen belangenconflicten zijn met betrekking tot de publicatie van dit document.
Dankbetuigingen
dit werk werd ondersteund door het Instituut voor Geowetenschappen van de Universiteit van Vilnius.