Reconstruction of seasonal mean clouds over the world ocean using probabilistic distribution of clouds and singular spectra

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Development of the effective probability distribution functions for cloud cover data is critically important for the quantitative statistical description of cloud cover over the oceans, including the probabilities of various cloud regimes. We analyze applicability of probability distribution developed for visually observed cloud cover to satellite observations of the total cloud cover over the global oceans. Further we use parameters of probability distributions for quantifying cloud cover response to different factors. We utilized mixed Gamma distribution for approximation of the probability density of the total cloud cover. Further probability estimates derived from the theoretical distribution were used for developing predictive statistical metrics for five-year total cloud cover over the World Ocean. Global calculations were conducted for a 5° × 5° grid for the winter and summer seasons. Total cloud data were taken from the CLARA-A ed. 3 dataset retrieved from satellite measurements of AVHRR on the polar orbit satellites over the period from 1979 to 2023. The predictive distribution of total cloud cover was designed utilizing Singular Spectrum Analysis for N + 1 year with the test years ranging from 2019 to 2023. The forecasts were based on data records from 1979–2018, and each prediction for N + 1 year was next checked against the data for the respective test year. This procedure was applied for 5-year means for winter and summer seasons. Despite the use of a distribution function based on the incomplete Gamma function, prediction of the distribution of total cloud cover may have uncertainties of up to 2 octas, contingent to the dominant cloud cover regime. This discrepancy is due to poor capability of the distribution function to precisely capture abrupt changes in probability density of the cloud cover for specific cloud regimes.

About the authors

A. V. Sinitsyn

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Email: sinitsyn@sail.msk.ru
Moscow, Russia

S. K. Gulev

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

References

  1. Синицын А.В., Гулев С.К. Сравнение натурных и спутниковых данных об общем балле облачности для Атлантического океана в период 2004–2014 гг. // Океанология. 2022. Т. 62. № 1. С. 5–13. https://doi.org/10.31857/S0030157422010142. EDN WMFCFO
  2. Синицын А.В., Гулев С.К. Применение оценки распределения вероятностей спутниковых данных об общем балле облачности для Мирового океана // Окружающая среда и энерговедение. 2023. № 4(20). С. 21–29. https://doi.org/10.24412/2658-6703-2023-4-21-29. EDN LHEDEK
  3. Aleksandrova М., Gulev S.K., Belyaev K.P. Probability distribution for the visually observed fractional cloud cover over the ocean // J. Climate. 2018. V. 31. P. 3207–3232. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-17-0317.1
  4. Bedacht E., Gulev S.K., Macke A. Intercomparison of global cloud cover fields over oceans from the VOS observations and NCEP/NCAR reanalysis // Int. J. Climatol. 2007. V. 27. P. 1707–1719. https://doi.org/10.1002/joc.1490
  5. Freeman E., Woodruff S.D., Worley S.J. et al. ICOADS release 3.0: a major update to the historical marine climate record // Int. J. Climatol. 2017. V. 37. № 5. P. 2211–2232. https://doi.org/10.1002/joc.4775
  6. Karlsson K.-G., Riihelä A., Trentmann J. et al. CLARA-A3: CM SAF cLoud, Albedo and surface RAdiation dataset from AVHRR data – Edition 3, Satellite Application Facility on Climate Monitoring. 2023. https://doi.org/10.5676/EUM_SAF_CM/CLARA_AVHRR/V003
  7. Paszkuta M., Markowski M., Krężel A. Empirical verification of satellite data on solar radiation and cloud cover over the Baltic Sea // J. Atmos. Oceanic Technol. 2024. V. 41. P. 161–178. https://doi.org/10.1175/JTECH-D-23-0061.1
  8. Sinitsyn A, Aleksandrova M, Gulev S.K. Comparison of field and satellite data of the total cloud cover for the Atlantic Ocean 2004–2014 // AIP Conf. Proc. 18 January 2024; 2988 (1): 060002. https://doi.org/10.1063/5.0183817
  9. Wan J.S., Chen CC.J., Tilmes S. et al. Diminished efficacy of regional marine cloud brightening in a warmer world // Nat. Clim. Chang. 2024. V. 14. P. 808–814. https://doi.org/10.1038/s41558-024-02046-7

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».