Variability of the Atmospheric Anticyclones and Their Connection with Surface Temperature Variations in Extratropical Latitudes of the Northern Hemisphere in Recent Decades

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

We obtained quantitative estimates of the spatial and seasonal features of the characteristics of anticyclones in the atmosphere of the Northern Hemisphere and their changes in recent decades using the ERA5 reanalysis data (1979–2021). A high correlation between the interannual variations of the mean seasonal recurrence of anticyclones and surface temperature over extensive regions in the extratropical latitudes of the Northern Hemisphere was noted. According to the obtained estimates, up to 60% of the interannual variance of surface temperature in winter and summer is associated with variations of the mean seasonal recurrence of anticyclones, and up to 50% with variations of intense winter and summer anticyclones.

Full Text

Restricted Access

About the authors

M. G. Akperov

Obukhov Institute of Atmospheric Physics, RAS

Author for correspondence.
Email: aseid@ifaran.ru
Russian Federation, Pyzhevsky per., 3, Moscow, 119017

I. I. Mokhov

Obukhov Institute of Atmospheric Physics, RAS; Lomonosov Moscow State University

Email: aseid@ifaran.ru
Russian Federation, Pyzhevsky per., 3, Moscow, 119017; Leninskie Gory, 1, Moscow, 119992

References

  1. Акперов М.Г., Мохов И. И., Дембицкая М.А., Парфено ва М.Р., Ринке А. Особенности температурной стратификации и ее изменений в тропосфере арктических широт по данным реанализа и модельным расчетам // Метеорология и гидрология. 2019. № 2. С. 19–27.
  2. Акперов М.Г., Бардин М.Ю., Володин Е.М., Голицын Г.С., Мохов И.И. Функции распределения вероятностей циклонов и антициклонов по данным реанализа и модели климата ИВМ РАН // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2007. T. 43. № 6. С. 764–772.
  3. Акперов М.Г., Елисеев А.В., Мохов И.И., Семенов В.А., Парфенова М.Р., Кениг Т. Потенциал ветровой энергетики в арктических и субарктических широтах и его изменение в XXI веке по расчетам с использованием региональной климатической модели // Метеорология и гидрология. 2022. № 6. С. 18–29.
  4. Акперов М.Г., Мохов И.И. Оценки чувствительности циклонической активности в тропосфере внетропических широт к изменению температурного режима // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2013. Т. 49. № 2. С. 129–136.
  5. Акперов М.Г., Мохов И.И. Сравнительный анализ методов идентификации внетропических циклонов // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2010. Т. 46. № 5. С. 620–637.
  6. Бардин М.Ю., Полонский А.Б. Североатлантическое колебание и синоптическая изменчивость в Европейско-Атлантическом регионе в зимний период // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2005. Т. 41. № 2. С. 3–13.
  7. Голицын Г.С., Мохов И.И., Акперов М.Г., Бардин М.Ю. Функции распределения вероятности для циклонов и антициклонов в период 1952–2000 гг.: инструмент для определения изменений глобального климата // Доклады АН. 2007. Т. 413. № 2. C. 254–256.
  8. Интенсивные атмосферные вихри и их динамика. Под ред. И.И. Мохова, М. В. Курганского, О.Г. Чхетиани. М.: ГЕОС, 2018. 482 с.
  9. Мещерская А.В. и др. Атмосферная циркуляция / Второй оценочный доклад Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. М.: Росгидромет, 2014. С. 125–170.
  10. Мохов И.И. Изменения климата: причины, риски, последствия, проблемы адаптации и регу лирования // Вестник РАН. 2022. Т. 92. № 1. С. 3–14.
  11. Мохов И.И., Акперов М.Г. Вертикальный температурный градиент в тропосфере и его связь с приповерхностной температурой по данным реанализа // Изв. РAH. Физикa aтмocфepы и oкeaнa. 2006. Т. 42. № 4. С. 467–475.
  12. Мохов И.И. Сезонные особенности изменений повторяемости экстремальных погодно-климатических явлений в российских регионах в последние десятилетия // Метеорология и гидрология. 2023. (в печати)
  13. Мохов И.И., Чернокульский А.В., Акперов М.Г., Дюфрен Ж.-Л., Трет Э.Ле. Изменения характеристик циклонической активности и облачности в атмосфере внетропических широт северного полушария по модельным расчетам в сопоставлении с данными реанализа и спутниковыми данными // Доклады АН. 2009. Т. 424. № 3. C. 393–397.
  14. Мохов И.И., Мохов О.И., Петухов В.К., Хайруллин Р.Р. Влияние глобальных климатических изменений на вихревую активность в атмосфере // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 1992а. Т. 28. № 1. С. 11–26.
  15. Мохов И.И., Мохов О.И., Петухов В.К., Хайруллин Р.Р. О влиянии облачности на вихревую активность атмосферы при изменениях климата // Метеорология и гидрология. 1992б. № 1. С. 5–11.
  16. Мохов И.И., Тимажев А.В. Атмосферные блокирования и изменения их повторяемости в XXI веке по расчетам с ансамблем климатических моделей // Метеорология и гидрология. 2019. № 6. С. 5–16.
  17. Cпорышев П.В., Мирвис В.М. Антропогенная составляющая изменения климата на территории России / Второй оценочный доклад Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. М.: Росгидромет, 2014. С. 260–277.
  18. Третий оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. – СПб.: Наукоемкие технологии, 2022. 676 с.
  19. Akperov M., Rinke A., Mokhov I.I. et al. Future projections of cyclone activity in the Arctic for the 21st century from regional climate models (Arctic-CORDEX) // Glob. Planet. Change. 2019. V. 182. P. 103005.
  20. Akperov M., Semenov V., Mokhov I., Dorn W., Rinke A. Impact of Atlantic water inflow on winter cyclone activity in the Barents Sea: Insights from coupled regional climate model simulations // Environ. Res. Lett. 2020. https://doi.org/10.1088/1748–9326/ab6399
  21. Bardin M., Gruza G.V., Lupo A.R., Mokhov I.I., Tikhonov V.A. Quasi-stationary anticyclones in the Northern Hemisphere: An analysis of interannual and interdecadal variability and longterm trends at 1000 hPa and 500 hPa using geometric definition // Proc. 16th Symp. on Global Change and Climate Variation, 85th Ann. Meet. AMS. 2005. P. 9–13.
  22. Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Working Group I contribution to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / V. Masson-Delmotte et al. (eds.). Cambridge Univ. Press., 2021.
  23. Gulev S.K., Zolina O., Grigoriev S. Extratropical cyclone variability in the Northern Hemisphere winter from the NCEP/NCAR reanalysis data // Clim. Dyn. 2001. V. 17. № 10. P. 795–809.
  24. Hartmann D.L. et al. Observations: Atmosphere and surface / In: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution Of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Stocker T. F. et al (eds.). Cambridge Univ. Press, Cambridge, UK and New York, USA. 2013. P. 159–254.
  25. Hersbach H.B. et al. The ERA5 global reanalysis // Q. J. R. Meteorol. Soc. 2020. V. 146. P. 1999–2049.
  26. Neu U., Akperov M.G., Benestad R., Blender R., Caballero R., Cocozza A., Dacre H., Feng Y., Grieger J., Gulev S., Hanley J., Hewson T., Hodges K., Inatsu M., Keay K., Kew S.F., Kindem I., Leckebusch G.C., Liberato M., Lionello P., Mokhov I.I., Pinto J.G., Raible C.C., Reale M., Rudeva I., Schuster M., Simmonds I., Sinclair M., Sprenger M., Tilinina N.D., Trigo I.F., Ulbrich S., Ulbrich U., Wang X. L., Wernli H., Xia L. IMILAST – a community effort to intercompare cyclone detection and tracking algorithms: quantifying method related uncertainties // Bull. Amer. Meteorol. Soc. 2013. V. 94 (4). P. 529–547.
  27. Okajima S., Nakamura H., Kaspi Y. Cyclonic and anticyclonic contributions to atmospheric energetics // Sci. Rep. 2021. V. 11. 13202. https://doi.org/10.1038/s41598–021–92548–7
  28. Simmonds I., Keay K. Extraordinary September Arctic sea ice reductions and their relationships with storm behavior over 1979–2008 // Geophys. Res. Lett. 2009. V. 36. L19715. https://doi.org/10.1029/2009GL039810
  29. Sun B. et al. Recent changes in cloud type frequency and inferred increases in convection over the United States and the Former USRR // J. Climate. 2001. V. 14. P. 1864–1880.
  30. Timazhev A.V., Mokhov I.I. Heat and cold waves formation in association with atmospheric blockings in the Northern Hemisphere // Research Activities in Earth System Modelling. E. Astakhova (ed.). 2021. Rep. 51. S. 2. P. 23–24.
  31. Ulbrich U., Leckebusch G.C., Grieger J., Schuster M., Akperov M., Bardin M. Yu., Feng Y., Gulev S., Inatsu M., Keay K., Kew S.F., Liberato M.L.R., Lionello P., Mokhov I.I., Neu U., Pinto J.G., Raible C.C., Reale M., Rudeva I., Simmonds I., Tilinina N.D., Trigo I.F., Ulbrich S., Wang X.L., Wernli H. and the IMILAST team. Are Greenhouse Gas Signals of Northern Hemisphere winter extra-tropical cyclone activity dependent on the identification and tracking algorithm? // Meteorologische Zeitschrift. 2013. V. 22. № 1. P. 61–68.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Spatial distributions of the average recurrence of anticyclones [anticyclone days/season] (a, b), intense anticyclones [anticyclone days/season] (c, d) and average surface temperature [°C] (e, e) in the Northern Hemisphere for winter (a, c) and summer (b, d) seasons according to the ERA5 reanalysis data for the period 1979-2021.

Download (169KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Spatial distributions of estimates of anticyclone recurrence trends [anticyclone days/10 years] (a, b) and correlation coefficients of anticyclone recurrence with near-surface temperature in the Northern Hemisphere in winter (a, c) and summer (b, d) according to ERA5 reanalysis data for the period 1979-2021. The dots mark statistically significant scores at the level of 95%.

Download (148KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Spatial distributions of estimates of trends in the recurrence of intense anticyclones [anticyclone days/10 years] (a, b) and correlation coefficients of the recurrence of intense anticyclones with near-surface temperature in the Northern Hemisphere in winter (a, c) and summer (b, d) according to ERA5 reanalysis data for the period 1979-2021. The dots mark statistically significant scores at the level of 95%.

Download (147KB)
Indexing metadata


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies