Изменения параметров экстремальных температурных событий западной части Российской Арктики по данным реанализов ERA5 и MERRA-2 в 1980–2022 гг.

Исследованы среднесуточные аномалии температуры воздуха на высоте 2 метра от поверхности (ТВП) в регионе западной части Российской Арктики (60–75° с. ш., 30–85° в. д.) по данным реанализов ERA5 и MERRA-2 за период 1980–2022 гг. Рассчитаны их среднеквадратические отклонения и распределение их среднего количества за год. Показано, что экстремальные события с положительными аномалиями ТВП усиливаются, удлиняются и учащаются над частью акваторий Баренцева, Карского и Белого морей, а также над некоторыми участками суши исследуемого региона. При этом амплитуда, продолжительность и число экстремальные событий с отрицательными аномалиями ТВП в этих районах сокращаются.

1. Катцов В.М. (ред.) Третий оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. СПб.: Наукоемкие технологии; 2022. 126 с. https://www.meteorf.gov.ru/upload/pdf_download/compressed.pdf (дата обращения: 01.12.2023)

2. Isaksen K., Nordli Ø., Ivanov B., Køltzow M.A.Ø., Aaboe S., Gjelten H.M., Mezghani A., Eastwood S., Førland E., R.E. Benestad, Hanssen-Bauer I., Brækkan R., Sviashchennikov P., Demin V., Revina A., Karandasheva T. Exceptional warming over the Barents area. Sci. Rep. 2022; 12: 9371. https://doi.org/10.1038/s41598-022-13568-5

3. Overland J. Arctic Climate Extremes. Atmosphere. 2022;13(10):1670. https://doi.org/10.3390/atmos13101670

4. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Climate Change 2021 – The Physical Science Basis: Working Group I Contribution to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change.Cambridge: Cambridge University Press; 2023. https://doi.org/10.1017/9781009157896

5. Kostianoy A.G., Serykh I.V., Ekba Ya.A., Kravchenko P.N. Climate variability of extreme air temperature events in the Eastern Black Sea. Ecologica Montenegrina. 2017; 14: 21–29.

6. Kostianoy A.G., Serykh I.V., Kostianaia E.A. Climate change in the Lake Skadar region. In: Pesic V., Karaman G., Kostianoy A.G. (eds.) The Skadar/Shkodra Lake Environment. Springer International Publishing AG, Cham, Switzerland; 2018. P. 63–88.

7. Серых И.В., Костяной А.Г. О климатических изменениях температуры Баренцева моря и их возможных причинах. В кн.: Лисицин А.П. (ред.) Система Баренцева моря. М.: Геос; 2021. С. 166–179. https://doi.org/10.29006/978-5-6045110-0-8

8. Nastos P.T., Kostianoy A.G., Serykh I.V., Chronis T. The Aegean Sea air temperature changes. In: Anagnostou С., Kostianoy A., Mariolakos I., Panayotidis P., Soilemezidou M., Tsaltas G. (eds.) The Aegean Sea Environment: Anthropogenic Presence and Impact. Cham: Springer International Publishing AG; 2023. https://doi.org/10.1007/698_2022_904

9. Кислов А.В., Матвеева Т.А., Платонов В.С. Экстремумы скорости ветра в Арктике. Фундаментальная и прикладная климатология. 2015;2:63–80.

10. Кислов А.В., Матвеева Т.А. Экстремумы скорости ветра в Европейском секторе Арктики. Метеорология и гидрология.2016;7:5–14.

11. Duntsev S., Platonov V. Quality assessment of surface temperature reproduction by a model archive, the COSMO-CLM Russian Arctic hindcast, based on station data. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2022; 1023(1): 012007. https://doi/org/10.1088/17551315/1023/1/012007

12. Zheleznova I. V., Gushchina D. Yu. Variability of extreme air temperatures and precipitation in different natural zones in the late 20th and early 21st centuries according to ERA5 reanalysis data. Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2023; 59(5): 479–488.

13. Киктев Д.Б., Круглова Е.Н., Куликова И.А., Муравьев А.В. Экстремальные метеорологические явления на сезонных и внутрисезонных интервалах времени в контексте изменения климата. Гидрометеорологические исследования и прогнозы. 2021; 1(379): 36–57. https://doi.org/10.37162/2618-9631-2021-1-36-57

14. Серых И.В., Толстиков А.В. Изменения климата западной части Российской Арктики в 1980–2021 гг. Часть 1. Температура воздуха, осадки, ветер. Проблемы Арктики и Антарктики. 2022; 68(3): 258–277. https://doi.org/10.30758/0555-2648-2022-68-3-258-277

15. Серых И.В., Толстиков А.В. Изменения климата западной части Российской Арктики в 1980–2021 гг. Часть 2. Температура почвы, снег, влажность. Проблемы Арктики и Антарктики. 2022; 68(4): 352–369. https://doi.org/10.30758/0555-2648-2022-68-4-352-369

16. Hersbach H., Bell B., Berrisford P., Hirahara S., Horányi A., Sabater J.M., Nicolas J.P., Peubey C., Radu R. Schepers D., Simmons A., Soci C., Abdalla S., Abellan X., Balsamo G., Bechtold P., Biavati G., Bidlot J., Bonavita M., De Chiara G., Dahlgren P., Dee D.P., Diamantakis M., Dragani R., Flemming J., Forbes R.M., Fuentes M., Geer A.J., Haimberger L., Healy S., Hogan R., Holm E.V., Janiskova M., Keeley S., Laloyaux P., Lopez P., Lupu C., Radnóti G., De Rosnay P., Rozum I., Vamborg F., Sébastien V., Thépaut J.-N. The ERA5 global reanalysis. Q. J. R. Meteorol. Soc. 2020; 146: 1999–2049. https://doi.org/10.1002/qj.3803

17. Gelaro R., McCarty W., Suárez M.J., Todling R., Molod A., Takacs L., Randles C.A., Darmenov A., Bosilovich M.G., Reichle R., Wargan K., Coy L., Cullather R., Draper C., Akella S., Buchard V., Conaty A., da Silva A. M., Gu W., Kim G., Koster R., Lucchesi R., Merkova D., Nielsen J.E., Partyka G., Pawson S., Putman W., Rienecker M., Schubert S.D., Sienkiewicz M., Zhao B. The Modern-Era retrospective analysis for research and applications, Version 2 (MERRA-2). Journal of Climate. 2017; 30(14): 5419–5454. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-16-0758.1

18. Rienecker M.M., Suarez M.J., Gelaro R., Todling R., Bacmeister J., Liu E., Bosilovich M.G., Schubert S.D., Takacs L., Kim G., Bloom S., Chen J., Collins D., Conaty A., da Silva A., Gu W., Joiner J., Koster R.D., Lucchesi R., Molod A., Owens T., Pawson S., Pegion P., Redder C.R., Reichle R., Robertson F.R., Ruddick A.G., Sienkiewicz M., Woollen J. MERRA: NASA’s Modern- Era retrospective analysis for research and applications. Journal of Climate. 2011; 24(14): 3624– 3648. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-11-00015.1

19. Molod A., Takacs L., Suarez M., Bacmeister J. Development of the GEOS-5 atmospheric general circulation model: evolution from MERRA to MERRA-2. Geosci. Model Dev. Discuss. 2015; 8(5): 1339–1356. https://doi.org/10.5194/gmd-8-1339-2015

20. Wu W.-S., Purser R.J., Parrish D.F. Three-dimensional variational analysis with spatially inhomogeneous covariances. Mon. Wea. Rev. 2002; 130: 2905–2916. https://doi.org/10.1175/15200493(2002)130<2905:TDVAWS>2.0.CO;2

21. Luo B., Minnett, P.J., Szczodrak M., Nalli N.R., Morris V.R. Accuracy assessment of MERRA-2 and ERA-Interim sea-surface temperature, air temperature and humidity profiles over the Atlantic Ocean using AEROSE measurements. Journal of Climate. 2020; 33(16): 6889–6909. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-19-0955.1

22. Gvishiani A.D., Rozenberg I.N., Soloviev A.A., Kostianoy A.G., Gvozdik S.A., Serykh I.V., Krasnoperov R.I., Sazonov N.V., Dubchak I.A., Popov A.B., Kostianaia E.A., Gvozdik G.A. Electronic atlas of climatic changes in hydrometeorological parameters of the western part of the Russian Arctic for 1950–2021 as geoinformatic support of railway development. Applied Sciences. 2023; 13(9): 5278. https://doi.org/10.3390/app13095278

23. Серых И.В., Костяной А.Г., Лебедев С.А., Костяная Е.А. О переходе температурного режима региона Белого моря в новое фазовое состояние. Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2022; 15(1): 98–111. https://doi.org/10.59887/fpg/k9x4-p8fz-5kz6 Serykh I.V., Kostianoy A.G., Lebedev S.A., Kostianaia E.A. On the transition of temperature regime of the White Sea Region to a new phase state. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2022; 15(1): 98–111. https://doi.org/10.59887/fpg/k9x4-p8fz-5kz6

24. Serykh I.V., Kostianoy A.G. Seasonal and interannual variability of the Barents Sea temperature. Ecologica Montenegrina. 2019; 25: 1–13.

25. Bulygina O.N., Razuvaev V.N., Korshunova N.N., Groisman P.Y. Climate variations and changes in extreme climate events in Russia. Environmental Research Letters. 2007; 2(4): 045020. https:// doi.org/10.1088/1748-9326/2/4/045020

26. Shikhov A.N., Abdullin R.K., Tarasov A.V. Mapping temperature and precipitation extremes under changing climate (on the example of The Ural region, Russia). Geography, Environment, Sustainability. 2020; 13(2): 154–165. https://doi.org/10.24057/2071-9388-2019-42

27. Cornes R.C., Jones P.D. How well does the ERA-Interim reanalysis replicate trends in extremes of surface temperature across Europe? Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 2013; 118(18): 10262–10276. https://doi/org/10.1002/jgrd.50799

28. Lan H., Guo D., Hua W., Pepin N., Sun J. Evaluation of reanalysis air temperature and precipitation in high-latitude Asia using ground-based observations. International Journal of Climatology. 2023; 43(3): 1621–1638. https://doi.org/10.1002/joc.7937

29. Bosilovich M. G. Regional climate and variability of NASA MERRA and recent reanalyses: U.S. summertime precipitation and temperature. J. Appl. Meteorol. Climatol. 2013; 52(8): 1939–1951. https://doi.org/10.1175/JAMC-D-12-0291.1

30. Tilinina N., Gulev S.K., Rudeva I., Koltermann K.P. Comparing cyclone life cycle characteristics and their interannual variability in different reanalyses.J. Clim. 2013; 26: 6419–6438. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-12-00777.1

31. Bentamy A., Piollé J.F., Grouazel A., Danielson R., Gulev S., Paul F., Azelmat H., Mathieu P.P., von Schuckmann K., Sathyendranath S., Evers-King H., Esau I., Johannessen J.A., Clayson C.A., Pinker R.T., Grodsky S.A., Bourassa M., Smith S.R., Haines K., Valdivieso M., Josey S.A. Review and assessment of latent and sensible heat flux accuracy over the global oceans. Remote Sens. Environ. 2017; 201: 196–218. https://doi.org/10.1016/j.rse.2017.08.016

32. Schubert S.D., Chang Y., DeAngelis A.M., Koster R.D., Lim Y., Wang H. Exceptional warmth in the Northern Hemisphere during January–March of 2020: The roles of unforced and forced modes of atmospheric variability. J. Clim. 2022; 35(8): 2565–2584. https://doi/org/10.1175/JCLI-D-21-0291.1

33. Taszarek M., Pilguj N., Allen J.T., Gensini V., Brooks H.E., Szuster P. Comparison of convective parameters derived from ERA5 and MERRA-2 with Rawinsonde data over Europe and North America. J. Climate. 2021; 34: 3211–3237. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-20-0484.1

34. Koster R.D., McCarty W., Coy L., Gelaro R., Huang A., Merkova D., Smith E.B., Sienkiewicz M., Wargan K. MERRA-2 input observations: summary and assessment. In: Randal D. Koster (ed.) Technical report series on global modeling and data assimilation.NASA/TM-2016-104606. 2016; 46. 51 p. https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20160014544.pdf. (accessed: 20.11.2023)

35. Shafiee M., Maadani O., Cobo J.H. Comparison between MERRA-2 and CWEEDS for use in pavement mechanistic-empirical design in Canada. Canadian Journal of Civil Engineering. 2023; 50(9). https://doi.org/10.1139/cjce-2022-0384