aariПроблемы Арктики и АнтарктикиArctic and Antarctic Research0555-26482618-6713Государственный научный центр Российской Федерации Арктический и антарктический научно-исследовательский институт10.30758/0555-2648-2017-0-1-97-108aari-104Research ArticleСтатьиОценка доли полярных циклонов, воспроизводимых атмосферными реанализами, с использованием различных наборов данныхEstimating proportion of polar lows resolved by atmospheric reanalyses using different data setsСмирноваЮ. Е.SmirnovaJ. E.Julliet_and@mail.ruГолубкинП. А.GolubkinP. A.Julliet_and@mail.ruРоссийский государственный гидрометеорологический университетRussian Federation2017300320170197108Copyright © Смирнова Ю.Е., Голубкин П.А., 20172017Смирнова Ю.Е., Голубкин П.А.Smirnova J.E., Golubkin P.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.aaresearch.science/jour/article/view/104

Впервые проведены оценки степени воспроизведения полярных циклонов в реанализе Arctic System Reanalysis (ASR), специально разработанном для арктического региона, а также проведено сравнение с оценками, полученными с использованием реанализа ERA-Interim. Установлено, что по данным реанализов ERA-Interim и ASR воспроизводится, соответственно, 48  и 89 % случаев из широко используемого списка полярных циклонов. Доля полярных циклонов, воспроизводимых реанализом ASR, таким образом, оказалась значительно выше оценок, полученных в предшествующих исследованиях для других реанализов. Показано, что значения скорости приводного ветра по данным реанализа ASR находятся в хорошем соответствии с данными спутниковых измерений, в то время как значения реанализа ERA-Interim значительно занижены. Установлено, что выбор альтернативного списка полярных циклонов ведет к существенно иным результатам. Как обнаружено, при использовании более полного списка полярных циклонов доля случаев, воспроизводимых реанализами ERA-Interim и ASR, уменьшилась до 26 и 66 % соответственно. Также было обнаружено влияние критерия статической устойчивости атмосферы на получаемые результаты.

For the first time representation of polar lows in the Arctic System Reanalysis (ASR), which was created specifically for the Arctic region, is estimated and compared to that of ERA-Interim. As obtained, ERA-Interim and ASR, correspondingly, resolve 48 and 89 % of cases from a widely used polar low list. The fraction of polar lows resolved by ASR is therefore considerably higher than was reported for other reanalyses in previous studies. ASR sea surface wind speed data were shown to be in good agreement with satellite-derived estimates. This is in contrast to ERA-Interim which significantly underestimates wind speed in polar low situations. As found, usage of an alternative polar low list leads to notable changes in the resulting estimates. As estimated for a more complete polar low list, polar low representation in ERA-Interim and ASR decreased to 26 and 66 %, correspondingly. Atmospheric static stability criterion was found to influence resulting percentages as well.

полярные циклоныатмосферный реанализASRERA-Interimотносительная завихренностьскорость приводного ветраpolar lowsatmospheric reanalysesArctic System ReanalysisERA-Interimrelative vorticitywind speedРФФИRFBRReferencesЛуценко Э.И., Лагун В.Е. Полярные мезомасштабные циклонические вихри в атмосфере Арктики: Справочное пособие. СПб.: ААНИИ, 2010. С. 96. URL: http://www.aari.ru/projects/mesocyclone/mez_arc.pdf [дата обращения 02.03.2017].Луценко Э.И., Лагун В.Е. Полярные мезомасштабные циклонические вихри в атмосфере Арктики: Справочное пособие. СПб.: ААНИИ, 2010. С. 96. URL: http://www.aari.ru/projects/mesocyclone/mez_arc.pdf [дата обращения 02.03.2017].Смирнова Ю.Е., Заболотских Е.В., Бобылев Л.П., Шапрон Б. Статистические характеристики полярных циклонов в морях Северо-Европейского бассейна по данным спутниковых микроволновых радиометров // Исследование Земли из космоса. 2016. № 3. С. 27–36. doi: 10.7868/S0205961415040119Смирнова Ю.Е., Заболотских Е.В., Бобылев Л.П., Шапрон Б. Статистические характеристики полярных циклонов в морях Северо-Европейского бассейна по данным спутниковых микроволновых радиометров // Исследование Земли из космоса. 2016. № 3. С. 27–36. doi: 10.7868/S0205961415040119Blechschmidt A.-M. A 2-year climatology of polar low events over the Nordic seas from satellite remote sensing // Geophysical Research Letters. 2008. Vol. 35. L09815. doi:10.1029/2008GL033706.Blechschmidt A.-M. A 2-year climatology of polar low events over the Nordic seas from satellite remote sensing // Geophysical Research Letters. 2008. Vol. 35. L09815. doi:10.1029/2008GL033706.Blechschmidt A.-M., Bakan S., Graßl H. Large-scale atmospheric circulation patterns during polar low events over the Nordic seas // Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 2009. Vol. 114. D06115. doi:10.1029/2008JD010865.Blechschmidt A.-M., Bakan S., Graßl H. Large-scale atmospheric circulation patterns during polar low events over the Nordic seas // Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 2009. Vol. 114. D06115. doi:10.1029/2008JD010865.Bobylev L.P., Zabolotskikh E.V., Mitnik L.M., Mitnik M.L. Atmospheric water vapor and cloud liquid water retrieval over the Arctic Ocean using satellite passive microwave sensing // IEEE Transaction on Geoscience and Remote Sensing. 2010. Vol. 48. № 1. P. 283–294. doi:10.1109/TGRS.2009.2028018Bobylev L.P., Zabolotskikh E.V., Mitnik L.M., Mitnik M.L. Atmospheric water vapor and cloud liquid water retrieval over the Arctic Ocean using satellite passive microwave sensing // IEEE Transaction on Geoscience and Remote Sensing. 2010. Vol. 48. № 1. P. 283–294. doi:10.1109/TGRS.2009.2028018Bromwich D.H., Hines K.M., Bai L.-S. Development and Testing of Polar Weather Research and Forecasting Model: 2. Arctic Ocean // Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 2009. Vol. 114. D08122. doi:10.1029/2008JD010300.Bromwich D.H., Hines K.M., Bai L.-S. Development and Testing of Polar Weather Research and Forecasting Model: 2. Arctic Ocean // Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 2009. Vol. 114. D08122. doi:10.1029/2008JD010300.Bromwich D., Kuo Y.H., Serreze M., Walsh J., Bai L.S., Barlage M. et al. Arctic system reanalysis: Call for community involvement // Eos, Transactions American Geophysical Union. 2010. Vol. 91. № 2. P. 13–14. doi:10.1029/2010EO020001Bromwich D., Kuo Y.H., Serreze M., Walsh J., Bai L.S., Barlage M. et al. Arctic system reanalysis: Call for community involvement // Eos, Transactions American Geophysical Union. 2010. Vol. 91. № 2. P. 13–14. doi:10.1029/2010EO020001Bromwich D.H., Wilson A.B., Bai L.S., Moore G.W., Bauer P. A comparison of the regional Arctic System Reanalysis and the global ERA–Interim Reanalysis for the Arctic // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2016. Vol. 142. P. 644–658. doi:10.1002/qj.2527.Bromwich D.H., Wilson A.B., Bai L.S., Moore G.W., Bauer P. A comparison of the regional Arctic System Reanalysis and the global ERA–Interim Reanalysis for the Arctic // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2016. Vol. 142. P. 644–658. doi:10.1002/qj.2527.Bracegirdle T.J., Gray S.L. An objective climatology of the dynamical forcing of polar lows in the Nordic seas // International Journal of Climatolog. 2008. Vol. 28. № 14. P. 1903–1919. doi:10.1002/joc.1686.Bracegirdle T.J., Gray S.L. An objective climatology of the dynamical forcing of polar lows in the Nordic seas // International Journal of Climatolog. 2008. Vol. 28. № 14. P. 1903–1919. doi:10.1002/joc.1686.Dee D.P. et al. The ERA–Interim reanalysis: Configuration and performance of the data assimilation system // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2011. Vol. 137. № 656. P. 553–597. doi:10.1002/qj.828Dee D.P. et al. The ERA–Interim reanalysis: Configuration and performance of the data assimilation system // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2011. Vol. 137. № 656. P. 553–597. doi:10.1002/qj.828Hines K.M., Bromwich D.H. Development and testing of Polar WRF. Part I. Greenland ice sheet meteorology // Monthly Weather Review. 2008. Vol. 136. P. 1971–1989. doi:10.1175/2007MWR2112.1.Hines K.M., Bromwich D.H. Development and testing of Polar WRF. Part I. Greenland ice sheet meteorology // Monthly Weather Review. 2008. Vol. 136. P. 1971–1989. doi:10.1175/2007MWR2112.1.Laffineur T., Claud C., Chaboureau J.-P., Noer G. Polar Lows over the Nordic Seas: Improved Representation in ERA-Interim Compared to ERA-40 and the Impact on Downscaled Simulations // Monthly Weather Review. 2014. Vol. 142. P. 2271–2289. doi:10.1175/MWR-D-13-00171.1.Laffineur T., Claud C., Chaboureau J.-P., Noer G. Polar Lows over the Nordic Seas: Improved Representation in ERA-Interim Compared to ERA-40 and the Impact on Downscaled Simulations // Monthly Weather Review. 2014. Vol. 142. P. 2271–2289. doi:10.1175/MWR-D-13-00171.1.Moore G.W.K., Renfrew I.A., Harden B.E., Nernild S.H. The impact of resolution on the representation of southeast Greenland barrier winds and katabatic flows // Geophysical Research Letters. 2015. Vol. 42. doi:10.1002/2015GL063550.Moore G.W.K., Renfrew I.A., Harden B.E., Nernild S.H. The impact of resolution on the representation of southeast Greenland barrier winds and katabatic flows // Geophysical Research Letters. 2015. Vol. 42. doi:10.1002/2015GL063550.Noer G., Saetra Ø., Lien T., Gusdal Y. A climatological study of polar lows in the Nordic Seas // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2011. Vol. 137. № 660. P. 1762–1772. doi:10.1002/qj.846.Noer G., Saetra Ø., Lien T., Gusdal Y. A climatological study of polar lows in the Nordic Seas // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2011. Vol. 137. № 660. P. 1762–1772. doi:10.1002/qj.846.Rasmussen E., Turner J. Polar Lows: Mesoscale Weather Systems in the Polar Regions. Cambridge, U.K.: Cambridge Univ. Press, 2003. 624 p.Rasmussen E., Turner J. Polar Lows: Mesoscale Weather Systems in the Polar Regions. Cambridge, U.K.: Cambridge Univ. Press, 2003. 624 p.Sardeshmukh P.D., Hoskins B.I. Spatial smoothing on the sphere // Monthly Weather Review. 1984. Vol. 112. № 12. P. 2524–2529. doi:10.1175/1520-0493(1984)112<2524:SSOTS>2.0.CO;2Sardeshmukh P.D., Hoskins B.I. Spatial smoothing on the sphere // Monthly Weather Review. 1984. Vol. 112. № 12. P. 2524–2529. doi:10.1175/1520-0493(1984)112<2524:SSOTS>2.0.CO;2Smirnova J.E., Golubkin P.A., Bobylev L.P., Zabolotskikh E.V., Chapron B. Polar low climatology over the Nordic and Barents seas based on satellite passive microwave data // Geophysical Research Letters. 2015. Vol. 42. № 13. P. 5603–5609. doi:10.1002/2015GL063865Smirnova J.E., Golubkin P.A., Bobylev L.P., Zabolotskikh E.V., Chapron B. Polar low climatology over the Nordic and Barents seas based on satellite passive microwave data // Geophysical Research Letters. 2015. Vol. 42. № 13. P. 5603–5609. doi:10.1002/2015GL063865Terpstra A., Michel C., Spengler T. Forward and reverse shear environments during polar low genesis over the Northeast Atlantic // Monthly Weather Review. 2016. Vol. 144. № 4. P. 1341–1354. doi:10.1175/MWR-D-15-0314.1Terpstra A., Michel C., Spengler T. Forward and reverse shear environments during polar low genesis over the Northeast Atlantic // Monthly Weather Review. 2016. Vol. 144. № 4. P. 1341–1354. doi:10.1175/MWR-D-15-0314.1Wilhelmsen K. Climatological study of gale-producing polar lows near Norway // Tellus, Ser. A. 1985. Vol. 37. P 451–459. doi:10.1111/j.1600-0870.1985.tb00443.x.Wilhelmsen K. Climatological study of gale-producing polar lows near Norway // Tellus, Ser. A. 1985. Vol. 37. P 451–459. doi:10.1111/j.1600-0870.1985.tb00443.x.Yanase W., Niino H., Watanabe S.I.I., Hodges K., Zahn M., Spengler T., Gurvich I.A. Climatology of polar lows over the Sea of Japan using the JRA-55 reanalysis // Journal of Climate. 2016. Vol. 29. № 2. P. 419–437. doi:10.1175/JCLI-D-15-0291.1Yanase W., Niino H., Watanabe S.I.I., Hodges K., Zahn M., Spengler T., Gurvich I.A. Climatology of polar lows over the Sea of Japan using the JRA-55 reanalysis // Journal of Climate. 2016. Vol. 29. № 2. P. 419–437. doi:10.1175/JCLI-D-15-0291.1Zahn M., Storch H. von. A long term climatology of North Atlantic polar lows // Geophysical Research Letters. 2008. Vol. 35. L22702. doi:10.1029/2008GL035769.Zahn M., Storch H. von. A long term climatology of North Atlantic polar lows // Geophysical Research Letters. 2008. Vol. 35. L22702. doi:10.1029/2008GL035769.Zappa G., Shaffrey L., Hodges K. Can Polar Lows be Objectively Identified and Tracked in the ECMWF Operational Analysis and the ERA-Interim Reanalysis? // Monthly Weather Review. 2014. Vol. 142. P. 2596–2608. doi:10.1175/MWR-D-14-00064.1.Zappa G., Shaffrey L., Hodges K. Can Polar Lows be Objectively Identified and Tracked in the ECMWF Operational Analysis and the ERA-Interim Reanalysis? // Monthly Weather Review. 2014. Vol. 142. P. 2596–2608. doi:10.1175/MWR-D-14-00064.1.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.