文摘
在2010年夏天,俄罗斯西部的严重干旱影响,包括区域周围的莫斯科和奥尔(莫斯科以南约700公里)。干旱是伴随着高的温度。莫斯科记录37.8°C (100°F)首次超过130年的记录。创纪录的高温、高湿度、干燥的天气之后,从森林火灾和烟雾的增加导致了人类死亡率在莫斯科地区在夏天。过多的热量和湿度在俄罗斯西部是大气阻塞的结果从6月到8月中旬。的NCAR-NCEP可利用被用来检查阻塞在东欧和俄罗斯西部部门从1970年到2012年春夏季节。我们发现,干旱年与更强大和更持久的阻塞在春季和夏季的季节。在这些年中,莫斯科地区在夏季干燥,别在春天的季节。在莫斯科地区,干旱夏季从厄尔尼诺现象与过渡到拉尼娜现象,但别地区的情况却恰恰相反。综观流动制度进行分析和支持论点,干旱年份与更多的阻塞和厄尔尼诺现象转换相关联。
1。介绍
在2010年夏天,俄罗斯西部的严重干旱影响,包括莫斯科周围的地区和奥尔(莫斯科以南约700公里)。干旱是伴随着创纪录的高温和湿度。莫斯科记录37.8°C (100°F)首次超过130年的记录。结合热,干燥的天气之后,从森林火灾和烟雾引起的死亡率增加莫斯科地区在2010年7月和8月,(http://ifaran.ru/science/seminars/Summer2010.html)。这两个地区的记录温度和湿度是强烈的大气阻塞的结果(例如,6月下旬至8月初1- - - - - -9])。结果是人类死亡率增加,以及更多的森林和泥炭火灾(例如,3- - - - - -6])。这些火灾是严重的空气质量问题的原因在莫斯科和其他城市。
几项研究已经检查的各个方面2010年夏季“阻塞事件”导致干旱。例如,[1,3)与这些“阻塞事件”的出现创纪录的高温和检查这些事件在气候变化的背景下和改变。研究[4,5)检查空气污染事件的形成和这些污染事件的影响在当地和地区辐射和热量预算。然后,(6)还发现,大气动力学更类似于冬季“阻塞事件”。由此产生的高湿度,这些“阻塞事件”,这湿度检查在[的来源6- - - - - -8]。这些研究确定,大西洋和地中海的主要来源地区湿度。最后,这些“阻塞事件”的启发9]研究未来的可能性出现的北半球阻塞事件在更温暖的气候和大气环流模型。他们没有发现倾向于更多或更强的夏季气候变化“阻塞事件”在两个场景。
长期(季节性)预测一直感兴趣的气象学社区约二十年(例如,10,11])。的兴趣已经生成的农业社区,越来越敏感,长期的干旱和热应力。因此,提前几个月预测这些条件的能力是一般科学和应用的兴趣。在这种情况下,(12- - - - - -15检查年际和年代际气候变化的美国中西部的目的使用这些信息来生成长期预测(http://weather.missouri.edu/gcc/)。此外,(13]探索的作用阻止夏季气候的中西部,发现北太平洋夏季阻塞通常导致冷却器和湿润的条件在密苏里州及周边地区。
这些调查支持的结论16)提供证据表明,在中西部地区,厄尔尼诺现象本身的阶段并不强烈与夏季温度和降水机制。然而,厄尔尼诺现象的变化阶段和南方涛动(ENSO)被证实是一个更重要的指标的发生潮湿或干燥的夏季。特别是,它发现明显降雨事件之间的时间将近三个星期在夏天过渡到拉尼娜现象或稳态拉尼娜现象。这些夏季通常是温暖的(13- - - - - -15]。夏天的转变是对厄尔尼诺现象或稳态ENSO条件冷却器和特色更频繁的降雨事件。这些萨默斯也与阻塞在北太平洋13]。
ENSO也理解对欧洲产生影响天气和气候包括俄罗斯西部。然而,俄罗斯西部,是经常受到干旱的影响,是一个地区阻塞也普遍,甚至在温暖的季节(例如,17,18])。这项工作的目标是确定是否阻塞可以作为潜在的干旱指标,并确定是否ENSO ENSO的过渡阶段可能影响决定drought-producing流机制。这样的研究尚未发表在该地区使用数据。此外,综观流政权将会检查并展示一个不同的区别反常地干、湿年研究地区。
2。数据和方法
2.1。数据
观察到阻塞信息从阻塞存档获得安置在密苏里大学的气象分析和可视化(WAV)实验室由全球气候变化组织(GCC) (http://weather.missouri.edu/gcc/)。莫斯科和奥尔降水和温度数据从所有获得俄罗斯研究所水文气象信息世界数据中心(RIHMI-WDC) (http://meteo.ru/)。阻碍信息使用持续时间(天)和强度(BI)和从1968年到2014年。在毫米降水提供了数据。温度和降水数据得到时期从1970年到2012年。
2.2。方法
阻塞定义用于这项研究可以发现在18)和引用(及以下)。阻塞指数是主观和客观的结合屏蔽定义中发现以前的文学和基于纬向指数。块强度是一个规范化的中心点高度价值和正比于北半球高度梯度和涡度18]。
这里使用的ENSO的定义是用在许多研究(例如,12,13)和引用)。总之,该指数将年厄尔尼诺(EN),拉尼娜现象(LN)和中性(NEU)基于6个月移动平均太平洋盆地海表面温度(SST)异常阈值有界区域5°N, 5°S W 150°和90°W。定义的区域是尼诺3区域但包含尼诺3.4的一部分地区(170°W到120°W)在太平洋热带地区。异常阈值用于定义在年那些大于+ 0.5°C,不到−0.5°C LN年来,和神经膜。ENSO年被定义为(表10月1日开始1),次年9月30日结束(后上面的引用和COAPS (http://coaps.fsu.edu/))。
在这项研究中,春天(夏天)季节被定义为2月至5月(6月)制表“阻塞事件”的目的。“阻塞事件”也被认为影响东欧和俄罗斯西部的地区使用部门内的经度20°E-60°E,这包括莫斯科和奥尔地区。
3所示。阻塞和降水
2010年夏天,在莫斯科地区非常干燥。春天和夏天的阻塞动态阻塞事件从5月至8月被[检查6]。图1显示了北半球的平均500 hPa高度为2010年7月。阻塞事件显然是明显的,即使是在平均高度场。夏季持续阻塞也影响俄罗斯东部,造成干旱,但这个“阻塞事件”还没有经过验证。
它也取决于(6),这些“阻塞事件”更强,但是比典型的夏季活动(约8天,强度2.1)为本地区(中18]。他们还决定,《创世纪》的动态和维护春末和夏季“阻塞事件”更类似于寒冷季节事件通过夏天的天气迫使规模是保持相对强劲的原因。在寒冷季节,天气尺度已经证明是一个强有力的因素保持“阻塞事件”([19)和引用)。
为了研究阻断对降水的影响政权的莫斯科和奥尔在俄罗斯西部地区,五个已知的干燥的夏天选择和“阻塞事件”在春季和夏季的数量被展示在表2莫斯科地区。阻止天的数量和强度计算。这些都是随机选择夏季相比(表3)。ENSO阶段是每年夏天还指出。考试的数据表明,有更多的“阻塞事件”的持续时间更长,而这些“阻塞事件”在干旱的夏天还强。这些萨默斯也温暖比均值+ 1.5°C,这比一个标准差以上平均(1.4°C)。在表3比正常,这些夏季湿润比正常稍微冷却器(−0.8°C)。前面的春季也未必是前干燥机干燥的夏季,这是类似于美国中部和结果可能代表春天和夏天之间的障碍(16]。然而,还有春天阻塞活动增加。之间没有显著相关性的数量“阻塞事件”对所有春天季节春季降水使用一个简单的Z成绩测试的手段(例如,20.])。相同的一般条件是真的,别地区。注意,夏天干燥涉及阻塞一个ENSO相变或稳态拉尼娜现象,这是对这两个地区。
本节中的结果表明,春季阻塞活动可能是一个前兆干燥的夏季。相关分析对整个数据集的“阻塞事件”和天在春天,夏天,总时间与这两个地区的降水对−0.17显示最高的相关性。这些都是重要的在90%置信水平下在测试相关系数的意义(20.]。最高的降水和阻止天−0.24之间的相关性,这是重要的在90%的置信水平。最高的2月到8月之间的相关性被阻塞和夏季降水,以及夏季阻塞和降水。在测试上面的假设中,莫斯科地区夏季的预测是为2011年和2012年夏天,基于频繁和持续阻塞20°E-60°E部门在这些弹簧。期间,有六个“阻塞事件”(47天),三(24)的夏季活动。这些“阻塞事件”平均强度3.09在2月至8月期间,2.27在夏天季节。所有这些数字都是非常与表中的值2。温度为2.8°C在莫斯科地区高于正常,离开超过一个标准差,而降水量71毫米低于正常,离开大约一个标准差。在奥尔地区,夏季离职方向相同;温度偏差为1.7°C高于正常(超过一个标准偏差)和降水17毫米低于夏季正常。2012年也有更多的阻塞2月至8月期间但不是在夏天当阻塞是相对较少的。虽然气温高于正常(+ 1°C和+ 2°C,莫斯科和奥尔resp),夏季降水在每个位置非常接近正常。因此,春季阻塞并不足以让干旱的夏季的预测。隐含的关联、阻塞事件可能不足以构成一个投影,但可能需要的额外信息。
4所示。ENSO和降水
在前面的小节中,很明显,频率之间可能存在一种关系,持续时间和强度的春季和夏季阻塞和俄罗斯西部的夏季的气候特征。为了确定是否有一个夏季降水政权之间的关系和ENSO的阶段或ENSO的过渡阶段,数据被ENSO年分层。
在图2,所有由ENSO年分类阶段,春季和夏季降水是莫斯科和奥尔的检查。很明显,没有使用统计上显著的差异Z分数的测试手段(在90%的置信水平20.春季或夏季降水之间的])在每个阶段。然而,在莫斯科地区,夏季厄尔尼诺现象是最干燥后,在奥尔地区,夏季拉尼娜现象是最干旱。这个结果类似于所示(14,16美国中部)。这些研究发现,ENSO之间的过渡阶段,是最重要的指标,夏季的天气政权。他们还显示,前面的春天天气政权没有提供指导任何地区的夏季降水在美国中部。
(一)
(b)
在图3,数据被转换从温暖的ENSO冷却器分层,反之亦然,以及稳态ENSO的阶段。莫斯科地区,夏季干燥与转换关联从厄尔尼诺现象和拉尼娜现象在稳态拉尼娜现象。在这个区域,图3意味着夏季干燥机的特点是初夏(6月和7月)干燥。这个结果类似于美国中西部,包括密苏里州地区。稳定的厄尔尼诺现象的状况也与干燥的夏季;然而,只有一个出现在这一类。因此,对于本研究单一事件是被稳定的拉尼娜现象。的多数,ENSO阶段是稳定的情况下,前面的春天季节干燥(没有显示)。此外,2010年的夏天是过渡的一年从厄尔尼诺、拉尼娜现象,而2011年夏天之后拉尼娜年而是下降被认为是中性的一年(但寒冷的太平洋)。因此,当结合阻塞事件,2011年夏天的投影进行验证。2012年夏天,这一事实ENSO阶段保持中立建议一个潮湿的夏天(表3)。相反,春天的频率增加屏蔽可能提出一个干燥的夏天。阻止政权没有持续和降水值接近正常。因此,2011年,ENSO政权和阻止政权都指向一个干燥的夏季,而在2012年只有阻塞了。
(一)
(b)
奥尔地区干旱夏季被发现在同样的条件下,发生在莫斯科地区,只有一个例外。奥尔地区干旱夏季发生在过渡稍后厄尔尼诺和拉尼娜现象的一部分夏天干燥机(八月)。干夏末和秋季符合该地区的另一个发表的研究(21]。在莫斯科地区,只在稳态拉尼娜现象,是以前的春天干燥的夏天的一个指标。虽然没有统计上显著的结果(在90%置信水平)使用Z分数的测试意味着由于小样本(43岁),下一节将研究综观流政权期间为了比较在迄今为止发现的统计结果。
光谱分析(图4)阻塞之间的联系提供了支持证据,ENSO和俄罗斯西部地区的降水。图4(一)显示了一个周期图与光谱功率(纵坐标)和循环周期的每十年(横坐标)阻塞现象。有统计上显著的(在90%置信水平(例如,22]))峰值接近2.5每十年周期内(四年),这是2 - 7日年经常用来描述ENSO。图4 (b)图是一样的吗4(一),除了降水和附近有一个很强的光谱峰值每四年周期。最后,图4 (c)显示了协方差(见[22阻塞和降水之间的]),当两个谱的卷积。在这里,附近还有一个明显的峰值2.5每十年周期,并使用奥尔地区也发现类似的结果数据(没有显示)。这些结果表明ENSO之间的关系、降水、和阻塞。这里不能使用小波分析数据集太小/短持续时间。这种类型的分析可以更有效地执行较长的数据集。
(一)
(b)
(c)
表2和3检查阻塞事件,并将这些与ENSO的过渡阶段。表4进一步检查是否有阻塞现象和ENSO本身之间的关系从1970年到2012年2月至8月期间所显示的人物4。整个时期,每年大约有五个“阻塞事件”发生在研究区域在厄尔尼诺和拉尼娜年。这是一个比在中性年事件。考试的数量阻止天显示大约有七少的天在拉尼娜年同期研究地区的研究。虽然这些结果不显著的90%置信水平测试手段时由于部分小样本大小,其中一些结果符合天气政权在下一节中进行了研究。例如,年阶段保持中立了潮湿的夏天的倾向和纬向流。这些年来,平均7少阻止天夏天。此外,虽然我们的研究没有看秋季降水机制(21]表明有更多的阻塞在夏末和秋季(August-November)在干燥期间在这个区域。
5。天气分析和讨论
为了确定上述统计分析的结果反映了不同的流动机制,天气地图检查。图5(一个)显示了五个组合500 hPa高度夏季季节用于表2。有一个不同的分流模式可能的结果更多的更持久和更强的“阻塞事件”。射流流在斯堪的纳维亚半岛北部,有一个强大的高度梯度整个北非和中东地区。图5 (b)显示了高度异常由减去计算1981 - 2010年的平均500 hPa高度。反常地强大的高压区域存在在欧洲和俄罗斯西部地区东北部乌拉尔山脉以西,因而干燥条件隐含。这个地区的强阳性500 hPa高度异常是一个标准差大于长期的意思是在这个区域(例如,[1,23,24])。类似的模式与干旱相关的反气旋高度异常能在美国中部[15]。需要更多的研究以确定表面的作用过程和其他变量可能在建立这种模式,但这样的研究已经超出了本研究的范围。尽管如此,图5(一个)强烈支持统计协会中发现部分3和4。
(一)
(b)
图6显示了复合500 hPa高度地图夏天季节随机表使用3。许多这些弹簧和萨默斯也高于正常在莫斯科地区的降水。在图6(一)夏天,500 hPa流态对欧洲和俄罗斯的大部分区域比图所示5(一个)。在图6(一)甚至有一个槽,俄罗斯西部地区上空的疲软。图6 (b)显示弱负500 hPa高度异常在研究地区。这些异常是小于一个标准差低于正常但建议一个非常不同的夏天流态从图中找到5(一个)。
(一)
(b)
上面的结果是基于比较夏天流政权莫斯科夏季降水。因此,干燥的夏季的六个方面中的五个基于奥尔降水记录被选为了检查这个夏季流态。这些夏季是1994、1996、2008、2009和2010年,和平均+ 1.1°C以上的意思是夏天的温度。许多这些年来与阻塞频繁出现有关研究地区(数量和天)在春天和夏天季节。这些代表ENSO的混合阶段和ENSO相变在这个组,但通常是过渡到温暖的ENSO阶段,与表一致3。数据7(一)和7 (b)显示复合500 hPa高度对该地区和异常。显然是积极的有500 hPa高度异常与这些夏天,尽管它是弱(约一半以上一个标准差的意思),并进一步位于赤道比积极的病房500 hPa高度异常图5。500 hPa高度异常的中心位于奥尔地区近,表明降水形成的抑制。
(一)
(b)
最后,五个六个多雨的夏天别选择一个500 hPa高度综合(数字8(一个)和8 (b)),这是1973年、1978年、1980年、1989年和1997年。这些夏季平均−1.3°C以下的意思是夏天的温度。这个组合显示了强烈的负面高度异常(约一个标准差)集中在东欧和俄罗斯西部。这个负500 hPa异常比图所示6 (b)赤道和稍微病房。图8(一个)表明飞机最大的分歧,但是这些年来几乎没有阻止研究地区包括1997年2月至8月期间没有阻塞。这些年来还包括ENSO相变是类似建议部分4湿润的年。
(一)
(b)
6。摘要和结论
在应对俄罗斯2010年夏季干旱,这带来了创纪录的高温和人类死亡率增加到莫斯科和周围地区,夏季赛季(1970 - 2012)检查为了更好地理解干旱的影响,屏蔽和ENSO的联系,提高未来极端事件的可预测性。在这项研究中,NCAR-NCEP可利用被用来确定阻塞,而通过RIHMI-WDC降水分析提供数据。
前面的春季季节干燥的夏季检查,发现夏天干燥之前不一定干泉,这是类似于美国中部。然而,干燥的夏季之前更积极的研究地区阻塞在春天的季节。这些“阻塞事件”也更持久和比活动前正常或潮湿的夏天。在干燥的夏季强烈阻止持续了整个赛季。因此表明,阻塞是一个变量,它可以用来表示即将到来的夏季降水政权但本身不是一个充分的变量。
干燥的夏季大部分都不一定与ENSO的阶段。尽管如此,当被发现在美国密苏里州地区,干旱夏季受到偏爱莫斯科和奥尔地区在稳态拉尼娜现象总体和莫斯科地区过渡期间向拉尼娜现象。别,转变对厄尔尼诺现象和与干燥条件更重要。因此,一个ENSO相变(“”)在夏季可用于与阻塞作为一种重要的干旱指标。这个结果是新的文献中,特别是在将这一概念应用到东欧和俄罗斯西部夏天流机制。最后,夏天干燥的干燥的春季是一个很好的指标只对稳态拉尼娜现象。预测2011年夏季基于1970 - 2010年数据成功地使用阻塞和ENSO阶段作为夏季的指标条件,而预计2012年取得了好坏参半的结果。
这些数据集是小,不产生显著的结果一致。一些测试显示统计学意义,而有的则没有上升到90%置信水平,即使有相关性。然而,季节性预测或预测仍然可以使用应急概率远程预测技术。此外,考试的500 hPa综观复合材料支持统计分析所示。干燥和潮湿的夏天在莫斯科和奥尔,500 hPa不同流态是建议在每种情况下。强大的对流层培土统治了干燥的夏天,和更多的对该地区纬向流或电缆走线架在潮湿的夏天。干燥的夏天在莫斯科地区与反气旋500 hPa高度异常集中向南极的研究的部分地区,而随机选择夏季湿润的电缆走线架较弱有关。类似的结果是获得使用一些别地区的干旱和潮湿的夏季,但是500 hPa高度异常是位于赤道进一步病房。
利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
作者要感谢那些评论家的意见使这项工作更加强大。他们还要感谢编辑处理。这项工作部分研究所支持下NIFA格兰特,项目没有。MO-NRSL0752。