Kontynentalność i Oceaniczność na średnich i wysokich szerokościach geograficznych półkuli północnej i ich związki z cyrkulacją atmosferyczną
Streszczenie
kontynentalność klimatyczna lub oceaniczność jest jedną z głównych cech lokalnych warunków klimatycznych, które różnią się w zależności od globalnych i regionalnych zmian klimatu. W artykule przeanalizowano indeksy kontynentalności i oceaniczności, a także ich wahania w średnich i wysokich szerokościach geograficznych półkuli północnej w latach 1950-2015. Klimatologia i zmiany w kontynentalności i oceaniczności są badane za pomocą indeksu Kontynentalności Conrada (CCI) i indeksu Oceaniczności Kernera (KOI). Oceniono również wpływ wzorców telekonferencji półkuli północnej na warunki kontynentalności/oceaniczności. Według CCI, kontynentalność jest bardziej znacząca w północno-wschodniej Syberii i niżej wzdłuż pacyficznego wybrzeża Ameryki Północnej, a także na obszarach przybrzeżnych w północnej części Oceanu Atlantyckiego. Jednak według KOI, obszary o wysokiej kontynentalności nie odpowiadają dokładnie tym o niskiej oceaniczności, pojawiające się na południe i zachód od tych zidentyfikowanych przez CCI. Przestrzenne wzorce zmian w kontynentalności wydają się więc być różne. Według CCI, statystycznie istotny wzrost kontynentalności stwierdzono tylko w północno-wschodniej Syberii. Natomiast w zachodniej części Ameryki Północnej i większości Azji kontynentalność osłabła. Według KOI klimat staje się coraz bardziej kontynentalny w Północnej Europie oraz większości Ameryki Północnej i Azji Wschodniej. Oceaniczność wzrosła w kanadyjskim archipelagu Arktycznym oraz w niektórych częściach regionu Morza Śródziemnego. Zmiany kontynentalności związane były przede wszystkim ze wzrostem temperatury najzimniejszego miesiąca w wyniku zmian cyrkulacji atmosferycznej: w ostatnich dekadach dominowała dodatnia Faza oscylacji Północnoatlantyckiej (NAO) i Wschodnioatlantyckiej (EA). Trendy w oceanice mogą być związane ze zmniejszaniem się sezonowego poziomu lodu morskiego i związanym z tym wzrostem temperatury powierzchni morza.
1. Wprowadzenie
Kontynentalność i oceaniczność są ważnymi parametrami opisującymi lokalne warunki klimatyczne. Pokazują one, w jakim stopniu lokalny klimat jest pod wpływem interakcji morze-ląd. Podobnie jak większość innych wskaźników klimatycznych, parametry te są dynamiczne i są związane zarówno z globalnymi zmianami klimatu, jak i konsekwencjami zmian cyrkulacji atmosfery.
na Kontynentalność wpływa przede wszystkim szereg zmiennych klimatycznych, takich jak szerokość geograficzna, odległość do morza i cyrkulacja atmosferyczna. W większości przypadków obliczenia wskaźnika continentality opierają się na rocznym zakresie temperatur powietrza i szerokości geograficznej. Większy roczny zakres temperatur powietrza wiąże się z wyższymi kontrastami termicznymi i większą kontynentalnością.
w zmieniających się warunkach klimatycznych kontynentalność może mieć różny wpływ . Ze względu na globalną zmianę klimatu Temperatura powietrza ma tendencję do wzrostu w większości części świata. W ostatnich dziesięcioleciach najszybsze ocieplenie zaobserwowano na średnich szerokościach geograficznych półkuli północnej . Dlatego analiza zmian różnych wskaźników klimatycznych, w tym zmian kontynentalności na średnich i wysokich szerokościach geograficznych półkuli północnej, ma duże znaczenie. Na obszarach, gdzie temperatury powietrza w zimie mają bardziej znaczący pozytywny trend niż ich letnie odpowiedniki, spadają odpowiednie wartości wskaźnika kontynentalności i odwrotnie. W ciągu ostatnich dwóch dekad zidentyfikowano wzrost amplitudy cyklu rocznego na średnich szerokościach geograficznych półkuli północnej: tj. Temperatura powietrza w zimie nieznacznie wzrosła, podczas gdy zmiany w lecie były bardziej znaczące .
jednak zmiany rocznego zakresu temperatur powietrza różnią się znacznie w różnych regionach, w związku z czym różnią się również tendencje w kontynentalności klimatycznej. Regionalne badania kontynentalności klimatu rozpoczęły się w pierwszej połowie XX wieku. Gorczyński, Brunt , Raunio i inni opisali kontynentalność klimatyczną różnych miejscowości na podstawie rocznego zakresu temperatur powietrza. Hirschi et al. przeanalizowano globalną zmianę kontynentalności przy użyciu danych z analizy NCEP / NCAR w latach 1948-2005. Znaczny spadek kontynentalności odnotowano w Arktyce i Antarktyce z powodu dużego wzrostu temperatury najzimniejszego miesiąca. W Europie Południowo-Wschodniej wzrósł jednak również wskaźnik kontynentalności .
w ostatnich latach w Grecji, Turcji i Pakistanie analizowano regionalne cechy kontynentalności i oceaniczności . Ustalono, że kontynentalność klimatyczna nasiliła się na Półwyspie Iberyjskim . Nieznaczny wzrost kontynentalności zaobserwowano również na Słowacji i nie stwierdzono istotnych zmian w Republice Czeskiej, podczas gdy statystycznie istotny wzrost kontynentalności stwierdzono na Bliskim Wschodzie i w Afryce Północnej . Ponadto autorzy twierdzą, że schematy obiegu Regionalnego (np., nad Morzem Śródziemnym) nie odgrywają decydującej roli w określaniu tendencji stwierdzonych w kontynentalności. Odnoszą się raczej do zmian w cyrkulacji atmosfery na dużą skalę nad północnym Atlantykiem .
przemieszczając się w kierunku poleward na półkuli północnej, lądy stają się większe, więc kontynentalność wydaje się być mniej wyraźna w okresach o zwiększonej cyrkulacji strefowej. W przeciwieństwie do tego, staje się bardziej godny uwagi dzięki zwiększonej cyrkulacji meridionalnej i większemu wpływowi kontynentalnych mas powietrza arktycznego .
zmiany w kontynentalności wpływają zarówno na naturalne (takie jak strefy roślinności), jak i antropogeniczne (np. zasoby wodne i rolnictwo) systemy, więc badania zmian w kontynentalności mają ogromne znaczenie . Ponadto stosunkowo niewiele badań przeanalizowało kontynentalność i jej zmiany w skali globalnej . Ponadto brak badań analizujących wpływ cyrkulacji atmosferycznej na wartości indeksu kontynentalności.
w związku z tym celem badań jest ocena rozkładu przestrzennego powszechnie akceptowanego indeksu Kontynentalności Conrada (CCI) i indeksu Oceaniczności Kernera (KOI) na średnich i wysokich szerokościach geograficznych obszarów lądowych półkuli północnej, a także ocena zmian tych indeksów od połowy XX wieku i ich powiązań z cyrkulacją atmosferyczną.
2. Metody
w tych badaniach continentality została oceniona przy użyciu CCI zaproponowanego przez Conrada :gdzie (°C) jest średnią temperaturą najcieplejszych miesięcy roku, (°c) jest średnią temperaturą najzimniejszych miesięcy roku i jest szerokością geograficzną.
duży roczny zakres temperatur powietrza powoduje większe wartości indeksowe, a tym samym wskazuje na bardziej kontynentalny klimat. Najmniejsze różnice można zaobserwować w najbardziej oceanicznych warunkach klimatycznych. Obszary, w których wartości indeksu wahają się od -20 do 20, można opisać jako hiperoceaniczne, od 20 do 50 jako oceaniczne, od 50 do 60 jako subkontynentalne, od 60 do 80 jako kontynentalne i od 80 do 120 jako hiperkontynentalne .
w 1905 roku Kerner zaproponował indeks oceaniczny. Wskaźnik ten reprezentuje stosunek średniej miesięcznej różnicy temperatur powietrza między październikiem a kwietniem oraz różnicy między średnimi miesięcznymi temperaturami najcieplejszego i najzimniejszego miesiąca. Małe lub ujemne wartości wskazują na wysoką kontynentalność, podczas gdy wysokie wartości indeksu wskazują na morskie warunki klimatyczne . Wskaźnik oceaniczny (KOI) według Kernera oceniano w następujący sposób: gdzie i (°C) są średnią miesięczną temperaturą odpowiednio w październiku i kwietniu, a i (°C) są takie same jak w równaniu (1). Indeks ten opiera się na założeniu, że ze względu na większą bezwładność wody termalnej w klimacie morskim źródła są zimniejsze niż jesienne, podczas gdy w klimacie kontynentalnym mają tendencję do wykazywania wyższych lub podobnych temperatur jak jesienią. Oceaniczność klimatu wzrasta wraz z wartościami indeksu. Małe lub ujemne wartości wskazują na warunki klimatu kontynentalnego, podczas gdy duże wartości wskazują na klimat morski . W celu zobrazowania rozkładu przestrzennego KOI w badaniach wykorzystano następujące klasy indeksów: mniejszy lub równy -10 = hiperkontynentalny; od -9 do 0 = kontynentalny; od 1 do 10 = subkontynentalny; od 11 do 20 = oceaniczny; i od 21 do 50 = hiperoceaniczny.
CCI, a zwłaszcza KOI, są możliwe tylko w regionach o wyraźnych sezonowych zmianach temperatury powietrza. Zdecydowaliśmy się na analizę kontynentalności i oceaniczności powyżej szerokości geograficznej 30° na półkuli północnej, gdzie sezonowość temperatur jest wysoka.
średnie miesięczne wartości temperatury powietrza w latach 1950-2015 nad lądem pochodzą z bazy danych CRU TS4. 00 . Rozmiar komórki siatki wynosił 0,5 × 0,5°. CRU TS jest globalnym zbiorem danych o wysokiej rozdzielczości, obejmującym wszystkie obszary lądowe między 60 ° S A 80 ° N. priorytetem zbioru danych CRU TS jest jego kompletność i brak brakujących danych w całym obszarze lądowym. Szczególną uwagę zwraca się na kontrolę jakości danych . Jednak zbiór danych nie jest ściśle jednorodny, a większe niepewności można znaleźć w regionach z rzadką siecią stacji meteorologicznych, zwłaszcza na pustyniach i w górach . Niemniej jednak, pomimo pewnych ograniczeń, baza danych CRU TS jest szeroko wykorzystywana do badań klimatycznych .
długoterminowe trendy wskaźnika continentality/oceanity w latach 1950-2015 zostały obliczone za pomocą testu nachylenia Sen. Istotność statystyczną wartości trendu oceniano za pomocą testu Manna-Kendalla. Zmiany o wartościach mniejszych niż 0,05 uznano za istotne statystycznie. W latach 1981-2010 ustalono również indeks kontynentalności/oceaniczności.
przeanalizowaliśmy również wpływ cyrkulacji atmosferycznej na sezonowe wskaźniki temperatury, a tym samym na zmienność kontynentalności klimatu i oceaniczności. Wzorce teleconnection patterns (Nhtps) pochodzące z pola wysokości 500 hPa są wiodącymi trybami zmienności cyrkulacji atmosferycznej o niskiej częstotliwości na półkuli północnej. Dane są dostępne na stronie internetowej NOAA Center for Weather and Climate Prediction. Wybraliśmy osiem z 10 dostępnych Nhtp, ponieważ same one mogą wyjaśnić dwie trzecie zmienności cyrkulacji atmosferycznej o niskiej częstotliwości w ramach ekstratropii NH i są aktywne przez cały rok i mają tę samą procedurę pobierania (Tabela 1).
|
||||||||||||||||||||||||
jedna grupa Nhtp (NAO i EA) występuje na północnym Atlantyku i w Europie. Inne—SCA, POL I EA/WR-rozciągają się na średnich i wysokich szerokościach geograficznych Eurazji, a PNA, EP/NP i WP reprezentują północny Pacyfik i Amerykę Północną.
analizowano korelacje pomiędzy średnimi wartościami nhtp styczeń–marzec, wartościami nhtp lipiec–wrzesień, wartościami Nhtp Marzec–Maj oraz wartościami nhtp Wrzesień–Listopad w celu określenia wpływu cyrkulacji atmosferycznej na zmiany temperatur powietrza powierzchniowego, a także na CCI i KOI. Trzymiesięczna średnia indeksów NHTP w korelacjach została wykorzystana w celu uniknięcia niedopasowania i ze szczególnym najzimniejszym miesiącem zimowym / najcieplejszym latem. Ta sama procedura została następnie zastosowana w celu ujednolicenia oceny wpływu cyrkulacji atmosferycznej zarówno na CCI, jak i KOI.
indeksy NHTP są dostępne w miesięcznej skali czasu. Jednak każda wartość indeksu oznacza trzymiesięczny okres skoncentrowany na danym miesiącu ze względu na jego procedurę obliczeniową.
3. Wyniki i dyskusja
3.1. Norma klimatyczna i wyznacznik
w normalnym okresie klimatycznym (1981-2010) klimat hiperkontynentalny (wartości CCI >80) znajdował się w północno-wschodniej Syberii, podczas gdy klimat hiperoceaniczny (wartości CCI <20) zidentyfikowano wzdłuż pacyficznego wybrzeża Ameryki Północnej i na obszarach przybrzeżnych w północnej części Oceanu Atlantyckiego (ryc. 1). Temperatura powietrza powierzchniowego najzimniejszego miesiąca stanowiła najważniejszy wyznacznik wartości CCI w niemal całym badanym obszarze (ryc. 2). Można to wytłumaczyć faktem, że na znacznej części analizowanego terytorium zimowe wahania temperatury były większe niż ich letnie odpowiedniki. Tymczasem temperatura najcieplejszego miesiąca była głównym czynnikiem dla CCI tylko w zachodniej części basenu Morza Śródziemnego.
wysoka kontynentalność (CCI) w środkowo-północnej Ameryce Północnej i północno-wschodniej Eurazji (Wschodnia Syberia) była głównie pod wpływem bardzo niskich temperatur powietrza w najzimniejszym miesiącu roku. Wyżyna syberyjska (SH) i Wyżyna północnoamerykańska (NAH) sprzyjają ekstremalnie ujemnym temperaturom powierzchniowym podczas zimy w większej części północnej Azji i najbardziej na północ wysuniętych częściach Ameryki Północnej. Są to sezonowe systemy wysokociśnieniowe złożone z zimnego i suchego powietrza, jednak SH jest znacznie bardziej trwałe niż NAH, a ze względu na lokalną topografię (doliny górskie) inicjuje największe inwersje temperatury w północno-wschodniej części Syberii . Stosunkowo wysokie, najzimniejsze temperatury miesiąca w większej części Europy, Południowo-Wschodnich USA i na wybrzeżu Pacyfiku Ameryki Północnej wydają się być odpowiedzialne za niskie wartości CCI tam.
najsilniejsze oceaniki (Duże KOI) zaobserwowano na obszarach przybrzeżnych Oceanu Arktycznego, Północnego Atlantyku,Morza Śródziemnego i Dalekiego Wschodu (ryc. 1). Najniższe KOI znaleziono w wewnętrznej części Eurazji (szczególnie w Azji Środkowej i na Płaskowyżu Tybetańskim), na Kanadyjskich preriach i Jukonie. Taką zmienność przestrzenną KOI można częściowo wyjaśnić różnicami temperatury powierzchni morza (SST) w październiku i kwietniu: październik SST był zawsze wyższy niż kwiecień SST w Arktyce, Północnym Atlantyku, Morzu Śródziemnym i tak dalej; co więcej, wiele obszarów przybrzeżnych na wysokich szerokościach geograficznych w kwietniu jest pokrytych lodem morskim, ale w październiku są one wolne od lodu.
związek między KOI a średnią temperaturą najcieplejszego () i najzimniejszego () miesiąca jest słaby (R2 < 0,15). Zarówno kwietniowe, jak i październikowe temperatury mają większy wpływ na zmiany KOI (ryc. 3). Wahania temperatury powietrza w kwietniu Odgrywają wiodącą rolę (zwłaszcza w centralnych częściach kontynentów), podczas gdy temperatury października są ważniejsze w obszarach przybrzeżnych. Temperatura powierzchni ziemi w kwietniu jest zwykle wyższa niż w październiku na tej samej szerokości geograficznej nad obszarami śródlądowymi, o ile nie ma pokrywy śnieżnej.
obszary o niskim koi nie pokrywają się dokładnie z obszarami o wysokim koi; w rzeczywistości obszary o niskim KOI znajdują się na południe i zachód od ich odpowiedników o wysokim Koi (Rys. 1). Aktywność cykloniczna, a także średnia prędkość wiatru nad Arktyką, Północnym Atlantykiem i północnym Pacyfikiem jest wyższa w październiku niż w kwietniu i stanowi jeden z głównych czynników napędzających strumień ciepła na wysokich szerokościach geograficznych, przyczyniając się do wysokiego KOI w obszarach przybrzeżnych tych regionów .
3.2. Długoterminowe trendy
roczne minimalne i maksymalne Miesięczne temperatury powietrza oraz temperatury w kwietniu i październiku wzrosły na większości obszaru badań w latach 1950-2015 (Wykres 4). Roczna minimalna temperatura miesięczna wzrosła o ponad 0.5°C / 10 lat w Zachodniej Rosji, wschodniej Syberii i w niektórych częściach Azji Środkowej (ryc. 4), podczas gdy największy wzrost stwierdzono w północno-zachodniej części Ameryki Północnej (ponad 1,0°C/10 lat). Roczna minimalna temperatura miesięczna nieznacznie spadała tylko w północno-wschodniej części Syberii i we wschodniej części Ameryki Północnej.
Trendy powyżej 0.25°C / 10 lat obserwowano w północno-wschodniej części Syberii, w dużej części Azji Środkowej i Europy oraz w Północnej Ameryce Północnej. Większy wzrost w stosunku do zmniejszenia rocznej amplitudy temperatury i CCI w większości Ameryki Północnej, Azji i Europy Wschodniej (Rysunek 5). W południowo-zachodniej Europie, CCI wzrosła w obszarach, gdzie wzrosła ponad . W północno-wschodniej części Syberii i we wschodniej części USA Wzrost CCI był związany ze spadkiem i wzrostem .
(a)
(b)
(a)
(b)
niektóre wzorce telekonferencji wykazywały również wyraźne tendencje: występowanie pewnej fazy w ciągu ostatnich kilku dekad – EA (pozytywna), EA/WR (negatywna) i EP / np (negatywna) z tych samych powodów, co w przypadku NAO.
znaczna redukcja oceaniczności w większości Europy i Mongolii oprócz wzrostu w regionie Morza Kaspijskiego i Kaukazu, a także w dużej części Ameryki Północnej w ostatnich dziesięcioleciach wskazuje również na występowanie niektórych faz poszczególnych wzorców cyrkulacji w kwietniu i październiku: EA, EA/WR, SCA, POL i PNA. Ostatnie badania dowodzą jednak, że anomalie cieplne nad północno-zachodnim podzwrotnikowym Atlantykiem, jak również aktywność w obszarze burzowym nad północnym Atlantykiem, są w stanie wytworzyć dobrze zorganizowane wzorce fal podobne do EA/WR z towarzyszącymi im powszechnymi anomaliami od kontynentalnego USA po Azję Środkową, z najsilniejszym wpływem na Morze Kaspijskie i regiony Europy Zachodniej .
w latach 1950-2015, przez kwiecień () I październik (), wzrost miesięcznych temperatur był największy na obszarach w pobliżu Oceanu Arktycznego (> 0,50°C/10 lat) (Rysunek 4). Na niższych szerokościach geograficznych zarówno kwietniowe, jak i październikowe temperatury wzrosły, ale przestrzenny wzór trendów był bardzo różny, zwłaszcza w Azji i Ameryce Północnej. Kwietniowa tendencja temperaturowa była najwyższa we wschodniej Syberii i wschodniej części Azji Środkowej, natomiast październikowe temperatury znacznie wzrosły w północnej i północno-wschodniej części Syberii oraz na niektórych obszarach Azji Środkowej. W październiku na znacznej części Ameryki Północnej zaobserwowano nieznaczne negatywne zmiany. Różnice w trendach wzorców przestrzennych spowodowały statystycznie istotne zmiany w KOI nad Morzem Bałtyckim oraz częściami Syberii i Mongolii (ryc. 5). Klimat stał się bardziej oceaniczny w północnej części Kanady, najbardziej oddalonych częściach Dalekiego Wschodu i Afryki oraz dużych częściach regionu śródziemnomorskiego.
3.3. Cyrkulacja atmosferyczna
cyrkulacja atmosferyczna jest ważnym czynnikiem rozkładu przestrzennego i zmienności czasowej wybranych parametrów temperatury:,,, oraz . Korelacja pomiędzy wzorcami telekonferencji półkuli północnej a analizowanymi parametrami temperatury umożliwia identyfikację obszarów, w których cyrkulacja atmosferyczna ma znaczący wpływ na zmienność czasową sezonowych różnic temperatur, a tym samym CCI i KOI (ryc. 6). Wykorzystane wzorce telekonferencji identyfikuje się za pomocą analizy rotacyjnej głównych składowych i teoretycznie nie powinno być wielokolinearności między różnymi wzorcami i ich wpływu na wskaźniki temperatury.
cyrkulacja atmosferyczna miała największy wpływ na zmiany szerokości geograficznych między 40° a 60° (Rysunek 6). NAO wykazywało statystycznie istotną dodatnią korelację z większą częścią eurazjatyckich średnich i wysokich szerokości geograficznych. W związku z tym CCI ma tendencję do zmniejszania się w północnej Eurazji podczas zim z dominującą fazą dodatnią NAO i odwrotnie podczas ujemnej fazy NAO (Rysunek 6). NAO, czyli jego półkulowy odpowiednik Arctic oscillation (AO), ma znaczący wpływ na kształt i wytrzymałość Wyżyny syberyjskiej (SH), a tym samym na temperatury zimowe na powierzchni lądu . Wzorce pna i WP mają podobny wpływ na północną część Ameryki Północnej. Inne Nhtp wydają się mieć jedynie regionalny wpływ na : EA w Europie, SCA w zachodniej części Eurazji, POL w częściach Syberii oraz EP/NP we wschodniej Arktyce i Syberii. Dodatnie fazy NAO (AO) i w pewnym stopniu EA oznaczają większe gradienty temperatury od równika do Bieguna w sezonie zimowym, co jest związane z silniejszymi wiatrami strefowymi, które przenoszą morskie masy powietrza daleko do wewnętrznych części kontynentów . Latem NAO wydaje się również odgrywać znaczącą rolę w określaniu rozkładu anomalii temperatury powierzchni na kontynentach półkuli Północnej, zwłaszcza nad Eurazją i północnym Atlantykiem .
korelacje między NHTPs i przyczyniają się mniej do CCI niż ma (Rysunek 2). Ponadto prawie wszystkie wybrane Nhtp mają jedynie regionalny wpływ na . Najważniejsze z nich to EA dla Europy i Dalekiego Wschodu, POL dla Europy i południowej Syberii, EA/WR dla Europy Wschodniej i regionu Uralu oraz EP/NP głównie dla Ameryki Północnej i niektórych części Eurazji . Najważniejsze tryby cyrkulacji w zimie oraz NAO i pna w lecie wydają się mieć znaczące korelacje tylko w bardzo dyskretnych i lokalnych obszarach powierzchni lądowej na półkuli północnej (Rysunek 6).
w przypadku KOI, zgodnie z korelacjami między NHTPs a i , najważniejszymi wzorcami wydają się być SCA, EA/WR, POL i EA dla regionów euroazjatyckich, pna dla regionów Ameryki Północnej, NAO dla Grenlandii i północno-wschodniej Kanady oraz EP/NP i WP dla Eurazji i Ameryki Północnej (Rysunek 6). Najważniejszym czynnikiem wpływającym na KOI, w odniesieniu do jego formuły, mogą być wzorce, które mają odwrotny wpływ na temperaturę w październiku i kwietniu w tych samych obszarach podczas ich różnych faz. Jest to szczególnie ważne w regionach śródlądowych Eurazji i Ameryki Północnej (regiony o niskim KOI), a także na obszarach przybrzeżnych w wysokich i średnich szerokościach geograficznych (regiony o wysokim KOI). Takie wzorce NHTP to NAO i SCA dla Syberii i regionu Uralu, EA / WR dla Europy Wschodniej, Kaukazu i Turcji, EA dla Europy Środkowej i wschodnich Chin, EP/NP dla Wschodniej Ameryki Północnej i WP Dla północno-wschodniej Syberii i Wielkich Równin (Rysunek 6).
suma ośmiu współczynników determinacji opisujących zależność między,, Oraz i indeksami teleconnection została użyta jako miara skumulowanego wpływu wybranych wzorców teleconnection półkuli północnej na,,, I, a tym samym wartości CCI i KOI (Rysunek 7). Wpływ na ma rozciągłość równoleżnikową między 40 ° N A 60 ° N w Eurazji i między 50°N A 70 ° N w Ameryce Północnej (rys. 7). Taki efekt przestrzenny zbiega się z przedłużeniem Wyżyny syberyjskiej na zachód w Eurazji i zimowym Antycyklonem Arktycznym w Ameryce Północnej. Obszary te wydają się być wrażliwe na oznaki fazy NAO, jak również na fazę POL, EA i pna. Skumulowany wpływ na jest raczej dyskretny i w konsekwencji zależy od wzorców nhtp reprezentujących wavetrain Rossby ’ ego: EA, EA/WR, EP/NP, WP I POL. Biorąc pod uwagę , że WIK jest w dużej mierze uzależniony, NAO wydaje się być głównym czynnikiem przyczyniającym się do jego zmienności czasowej w Eurazji oraz NAO i PNA w Ameryce Północnej. W przypadku KOI skumulowany wpływ NHTPs na temperaturę wydaje się być silny we wschodniej Kanadzie i północno-wschodniej części Syberii ( and ) I nieco słabszy w zachodniej Syberii, regionie Ural i północnym Kazachstanie (tylko ). W związku z tym głównymi czynnikami wpływającymi na efekt skumulowany są tutaj EP/NP i WP, podczas gdy inne wzorce teleconnection przyczyniają się do efektu skumulowanego tylko w określonym sezonie, np. EA/WR w październiku i SCA w kwietniu (Rysunek 7).
wzorce cyrkulacji atmosferycznej na dużą skalę i oscylacje wpływają na kontynentalność (CCI) i oceaniczność (KOI) wielu regionów półkuli północnej. Ich asymetria w fazach w pewnych okresach może wpływać na trendy CCI i KOI. Na przykład NAO przejawiało dominację swojej pozytywnej fazy w ostatnich trzech dekadach XX wieku, ze szczytem na początku lat 90 . Zbiegło się to ze zmianą skali i zmianą pozycji ośrodków działania, zwłaszcza w zimnych porach roku: Wyżyna Azorska, Wyżyna syberyjska, Wyżyna północnoamerykańska, Nizina islandzka i Nizina Aleucka. Potwierdzają to również tendencje CCI i KOI (rys. 5).
4. Wnioski
w artykule zbadano różnice w kontynentalności i oceaniczności na średnich i wysokich szerokościach geograficznych półkuli północnej w latach 1950-2015. W tym celu zastosowano indeks Conrada Continentality Index (CCI) i Kernera Oceanity Index (KOI). Przeanalizowano również wpływ cyrkulacji atmosferycznej na zmienność tych wskaźników.
przestrzenny wzór kontynentalności klimatycznej i oceanicznej zależy od odległości od oceanu, topografii i cyrkulacji atmosferycznej. Międzyroczne wahania temperatur powietrza powierzchniowego najzimniejszego miesiąca () są większe niż wahania temperatur w miesiącach letnich na większości obszaru badań. Dlatego najważniejszym czynnikiem określającym wielkość rocznej amplitudy temperatury powietrza i wartości CCI jest . Temperatura najcieplejszego miesiąca () jest czynnikiem wiodącym dla CCI tylko w zachodniej części Europy i Afryce Północnej. Zmienność czasowa różnic między kwietniem () a październikiem () temperatury powietrza powierzchniowego jest większa niż zmienność rocznej amplitudy temperatury powietrza i ma większy wpływ na dynamikę czasową KOI. Koi w centralnych częściach kontynentów lepiej koreluje z temperaturami powietrza w kwietniu, podczas gdy w obszarach przybrzeżnych KOI jest ściśle związane z wahaniami temperatury w październiku.
od 1950 r. w wielu regionach półkuli Północnej odnotowano pozytywne i statystycznie istotne trendy,,, i. Kierunek i wielkość trendu CCI zostały określone przez stosunek i trendów. Kontynentalność klimatyczna zmalała na obszarach, gdzie różnica między wartościami a trendami jest dodatnia i odwrotnie. Na przykład od lat 80.XX wieku obserwuje się dramatyczny spadek siły Wyżyny syberyjskiej, która jest odpowiedzialna za ekstremalne warunki kontynentalne na większych obszarach Syberii i Azji Wschodniej, a wpływ na nią miały przede wszystkim dominujące pozytywne fazy wzorców NAO/AO i EA. Tymczasem i pozytywne wzorce przestrzenne trendu spowodowały znaczące zmiany w KOI na większości Eurazji i północnej części Ameryki Północnej w badanym okresie. Według KOI kontynentalność klimatu wzrosła w regionie Morza Bałtyckiego oraz w częściach wschodniej Syberii, Mongolii i Wielkich Równin, podczas gdy statystycznie znaczący wzrost oceaniczności odnotowano głównie w północnej części Kanady. Według CCI, kontynentalność zmniejszyła się w zachodniej części Kanady i USA, a także w części Azji Środkowej i Wschodniej. Podsumowując, możemy podkreślić, że statystycznie istotne trendy CCI na większych obszarach wykazują zmniejszoną kontynentalność, podczas gdy statystycznie istotne trendy KOI wykazują zmniejszoną oceaniczność od 1950 do 2015 roku. Można to wytłumaczyć faktem, że w okresie badań odnotowano większe wzrosty temperatury zimą i wiosną. Statystycznie istotny spadek CCI na obszarach otaczających Północny Atlantyk i Wschodnią Arktykę oraz w południowo-wschodnich Stanach Zjednoczonych oraz wzrost CCI w Mongolii Wewnętrznej i w basenie Morza Śródziemnego wydają się być konsekwencją zmiany położenia i wielkości ośrodków działania, zarówno semipermanentnych (np. NAO), jak i sezonowych (np. Wyżyna syberyjska) .
stwierdzili, że zmiany w przestrzennej zmienności kontynentalności są ściśle powiązane z atlantyckimi formami zmienności, zwłaszcza ze wschodnim Atlantykiem (w basenie Morza Śródziemnego, na Bliskim Wschodzie i w północnej części Afryki). Podobne ustalenia dotyczące oscylacji Północnoatlantyckiej zostały również wykryte we wcześniejszym punkcie w dużej domenie rozciągającej się od wschodniej Kanady do środkowej Arktyki przez Europę . Przeciwnie, duża zmienność przestrzenna kontynentalności oraz zmiany jej gradientów w określonych obszarach (np., Grenlandia) może wynikać nie tylko z wzorców cyrkulacji na dużą skalę, ale także z lokalnych skutków.
nie wszystkie obszary malejącego (rosnącego) CCI (KOI) można jednak wyjaśnić rozpowszechnieniem poszczególnych wzorców telekonferencji. Wyższe szerokości geograficzne Ameryki Północnej i najbardziej północno-wschodniej części Syberii zostały najprawdopodobniej dotknięte cofaniem się sezonowego lodu morskiego (późniejszy czas zamarzania) spowodowanego wzrostem temperatury powierzchni morza .
jest bardzo prawdopodobne, że kontynentalność zmieni się w przyszłości, a jej zmiany mogą zostać wzmocnione w następnych dziesięcioleciach. Dlatego prognozy klimatyczne są ważne dla oceny potencjalnych zmian kontynentalności / oceaniczności i oceny związanego z tym wpływu na systemy naturalne i antropogeniczne.
dostępność danych
konflikty interesów
autorzy oświadczają, że nie ma konfliktów interesów dotyczących publikacji niniejszego artykułu.
podziękowania
praca ta była wspierana przez Instytut Nauk Geologicznych Uniwersytetu Wileńskiego.