1. Skip to Menu
  2. Skip to Content
  3. Skip to Footer

Индексы блокирования в 2014 г.
Л. К. Клещенко – Отдел климатологии ВНИИГМИ-МЦД
Э. Я. Ранькова
– Отдел мониторинга и вероятностного прогноза климата ИГКЭ

Исходные данные и метод анализа
Диагноз и количественная параметризация процессов блокирования  составляют одну из задач климатического мониторинга. Блокирование западного переноса в Северном полушарии связано с формированием малоподвижного, высокого гребня или антициклона. Для получения информации, позволяющей судить об активности блокирования в данном сезоне на разных долготах, использован алгоритм, предложенный Г.В. Груза и Л.В. Коровкиной, который  построен на анализе отклонений геопотенциала H500  в узлах регулярной сетки от среднеширотных значений – VLH

Эпизод потенциального блокирования в точке определяется как отрезок временного ряда VLH(t) длиной VD, в течение которого положительные значения VLH, превышающие пороговое значение C0, сохраняются не менее 7 дней (допускается двухдневный перерыв). Для каждого такого локального эпизода определяются индивидуальные характеристики, а по ним для каждого сезона рассчитываются интегральные характеристики – локальные сезонные индексы блокирования, из которых наибольший интерес представляет суммарная продолжительность блокирования TD.

Для проведения расчетов использовались данные геопотенциала H500 в узлах регулярной сетки 2.5x2.5° за 1948-2014 гг. за срок 0 UTC из массива реанализа метеорологических данных Национального центра предсказания окружающей среды / Национального центра исследований (NCEP/NCAR). Индивидуальные и интегральные характеристики эпизодов блокирования, а также их статистики, были получены по этим данным в широтном поясе 50-65° с. ш. Оценки статистик рассчитаны по данным всего ряда (1949-2014 гг.) и для периода 1976-2014 гг. (период современного потепления).

В отличие от ранее опубликованных результатов, идентификация периодов потенциального блокирования осуществлялась не по отдельным календарным сезонам, а в течение каждого годового отрезка времени (с декабря предыдущего года по ноябрь текущего). Для этого предварительно было проведено нормирование суточных значений VLH сглаженными стандартными отклонениями (стандартные отклонения рассчитывались по суточным данным VLHза период 1981-2010 гг. для каждого календарного месяца и затем сглаживались скользящим 3-месячным осреднением), и значение уровня С0 было принято равным 1,0. Такой подход позволил устранить неоднозначность идентификации блоков на границах календарных сезонов, уточнить сезонные оценки и получить оценки для года в целом.

Сезонные особенности процессов блокирования в 2014 г.
 На рис. 1 для каждого сезона показано изменение суммарной (за сезон) продолжительности эпизодов блокирования TDвдоль параллели 55º с. ш. (в зависимости от долготы). Оценки индекса TD за 2014 год (черные вертикальные отрезки) показаны на фоне соответствующих средних многолетних значений за 1976-2014 гг. (зеленая кривая). Такие оценки получены также для других широт в поясе 50 - 65о с. ш. и для года в целом (суммарная за год продолжительность) и, кроме того, рассчитаны аномалии (сезонные и годовые) индекса TDв 2014 г. (отклонения от средних за 1976-2014 гг).


Рис. 1. Меридиональный ход сезонной продолжительности эпизодов блокирования TD вдоль параллели 55º с. ш.: в среднем за 1976-2014 гг. (зеленая кривая) и в 2014 г. (черные вертикальные отрезки).

Зима. В зимний сезон 2013-2014 гг. в восточном и западном полушариях широтного пояса 50-65º с. ш. области экстремальной продолжительности блокирования располагались вблизи 55º с. ш. и хорошо прослеживаются на рис. 1. К ним относятся: территория Европы (продолжительность блокирования до 70 дней и более, аномалии свыше +50 дней) и территория, включающая восточные районы Азиатского материка и акваторию Тихого океана, с максимумом вблизи западного побережья Северной Америки (аномалия свыше +40 дней). Отрицательные аномалии индекса TD(суммарная продолжительность «блоков» ниже «нормы»)преобладали на территории Северной Америки и акватории Атлантического океана, где зимой 2014 г. условий потенциального блокирования практически не наблюдалось. Экстремальные значения отрицательных аномалий TDв этой обширной области (свыше -40 дней) располагались южнее 55º с. ш. у западного побережья Европы. На территории Западной Сибири также отмечена область отрицательных аномалий суммарной продолжительности эпизодов блокирования (и также за счет отсутствия «блоков»).

Весна. Для весны 2014 г. в поясе 50-65º с. ш. характерно слабое развитие антициклонической активности – среднеширотные значения индекса TDна всех широтах оказались ниже нормы. Положительные аномалии суммарной продолжительности блокирования отмечались на севере Атлантического океана (до +24 дней) и в Восточной Сибири (не более +20 дней). Отрицательные аномалии достигали -28 дней на западе Северной Америки и -22 дней на северо-востоке Европейской территории РФ и в Западной Сибири.

Лето. Летний сезон 2014 г. в рассматриваемом широтном поясе 50-65º, также как и предшествующий весенний сезон, характеризуется отсутствием активных процессов блокирования и  вследствие этого отсутствием ярко выраженных очагов положительных аномалий индекса TD. Максимальные значения положительных аномалий достигали +25 дней в северо-западных районах РФ и +20 дней на востоке Канады. Экстремальные значения отрицательных аномалий суммарной продолжительности блокирования, наблюдавшиеся в районе Уральских гор и на северо-западе (60-65º с. ш.) Северной Америки, составляли -20 дней.

Осень. В осенний сезон 2014 г. в рассматриваемом широтном поясе положительные аномалии суммарной продолжительности блокирования наблюдались на всей территории Северной Америки и на большей части территории Европы.Но только в центральных районах Европейской части России они превысили +30 дней. Слабые отрицательные аномалии индекса TD (до  -20 дней)занимали территорию Азиатского материка и акваторию Тихого океана.

Оценки многолетних изменений сезонных индексов блокирования
Многолетние изменения сезонной продолжительности эпизодов блокирования характеризуются большой межгодовой изменчивостью и отсутствием, в отличие от температуры приземного воздуха, ярко выраженных устойчивых линейных тенденций – коэффициент линейного трендасезонных индексов TD может изменять знак даже при незначительном изменении периода оценивания.

На сезонных картах характеристик тренда для широтного пояса 50-65º с. ш.  за период 1976-2014 гг. обнаруживаются области с существенным (более 15%) вкладом тренда в общую дисперсию. Большей частью они имеют небольшую протяженность, но в той или иной степени проявляются на параллели 55° с. ш. (рис.2)


Рис. 2
. Оценки статистических характеристик сезонной продолжительности эпизодов блокирования TD (за 1976-2014 гг.) вдоль параллели 55º с. ш.: E – среднее многолетнее значение, B– коэффициент линейного тренда, D– вклад линейного тренда в дисперсию ряда.

Оценки многолетних изменений сезонной (суммарной за сезон) продолжительности эпизодов блокирования TD на 55° с. ш. в период 1976-2014 гг. представлены на рис. 2 двумя характеристиками линейного тренда: коэффициентом тренда (вертикальные отрезки на среднем фрагменте) и его вкладом в дисперсию ряда (нижний фрагмент). Как видно из рисунка, в зимний сезон существенных трендов не отмечается.

По оценкам для весеннего сезона отмечаются две области с тенденцией к уменьшению продолжительности блокирования. Более обширная из них включает восточные районы европейской территории РФ и Западную Сибирь. Величина тренда в этой области  достигает  
-6дней/10лет при вкладе в дисперсию до 25%. Вторая область с отрицательным трендом TD расположена на западе североамериканского сектора (b=-6дней/10лет, D=20%). Область с существенным положительным трендом продолжительности блокирования в весенний сезон отмечается на крайнем северо-востоке России (b = +4дней/10лет, D до 22%)

В летний сезон можно выделить лишь одну область с более-менее существенным трендом индекса TD в 1976-2014 гг. Она занимает европейскую территории России и имеет характеристики тренда: b=+4дней/10лет, D<20%.

Для осеннего сезона наиболее существенной является тенденция к ослаблению блокирования, наблюдаемая на территории Западной Европы, причем максимальный тренд (b=-5дней/10лет, D > 20%) приходится на 55° с. ш.

В таблице представлены оценки статистических параметров, рассчитанные для рядов сезонной продолжительности эпизодов блокирования, осредненной по 40-градусным участкам параллели 55° с. ш. Они характеризуют многолетние изменения индекса TD в трех регионах России вдоль выбранной параллели: на ее европейской части (20-60° в. д.), в Западной (60-100° в. д.) и Восточной (100-140° в. д.) Сибири. Оценки приведены для двух периодов: 1949-2014 гг. и 1976-2014 гг.

Таблица
Статистические оценки сезонной продолжительности эпизодов блокирования
на территории России, 55° с. ш.

Сезон

Сектор,
(° в. д.)

1949-2014 гг.

1976-2014 гг.

E

S

b

D

E

S

b

D

Зима

20-60

32.4

14.8

 0.8

1.0

32.8

12.6

-0.1

0.0

60-100

24.7

11.5

-0.5

0.6

23.7

12.6

0.3

0.1

100-140

12.8

8.0

 0.0

0.0

13.5

8.7

-1.2

2.4

Весна

20-60

30.1

11.7

0.7

1.3

31.5

10.4

0.3

0.1

60-100

31.0

11.7

-1.1

3.2

31.1

12.5

-4.9

19.8

100-140

9.8

6.4

0.9

7.1

11.2

6.7

1.2

4.2

Лето

20-60

17.3

8.2

 0.8

3.3

17.7

7.7

1.2

2.9

60-100

15.3

8.9

-0.1

0.0

15.1

9.1

0.9

1.4

100-140

 9.6

7.0

1.1

9.1

11.5

6.9

-0.8

1.7

Осень

20-60

28.2

10.1

-0.6

1.1

28.0

9.6

-1.9

5.2

60-100

18.8

9.9

-0.2

0.2

18.6

9.6

 0.5

0.4

100-140

7.5

5.9

0.7

5.2

9.3

6.3

-1.1

3.8

Год

20-60

108.1

22.0

1.7

2.2

110.0

16.1

-0.6

0.2

60-100

89.8

22.8

-1.8

2.4

88.4

23.7

-3.1

2.2

100-140

39.6

14.4

2.7

13.0

45.4

14.3

-1.8

2.1

П р и м е ч а н и е: E– среднее значение (дни),  S– стандартное отклонение (дни),
b– коэффициент линейного тренда (дни/10 лет),  D– вклад тренда в дисперсию ряда (%).

Согласно приведенным в таблице оценкам, многолетние изменения осредненных значений индексов TD характеризуются сравнительно незначительными трендами на фоне большой межгодовой изменчивости (в большинстве рассмотренных случаев тренд объясняет менее 10% суммарной изменчивости).

В 1949-2014 гг. существенный линейный тренд обнаруживается только в восточносибирском секторе, где тренд положителен и статистически значим весной и летом на 5%-м уровне, осенью – на 10%-м, а в целом за год – на 0.5%-ом. Здесь средняя скорость увеличения годовой продолжительности эпизодов блокирования составила 2.7 дня/10 лет (вклад в дисперсию 13%). После 1976 г. эта тенденция практически не прослеживается и во все сезоны, кроме весны, по-видимому, сменяется противоположной.

В период 1976-2014 гг. статистически значимый тренд (α=1%) отмечается только в западносибирском секторе (рис.3), где в весенний сезон продолжительность эпизодов блокирования убывает со средней скоростью 5дней/10лет (D=19.8%). Отметим, что в этот период в европейском секторе оценки указывают на статистически незначимое увеличение продолжительности эпизодов блокирования в теплое полугодие и слабую тенденцию к ее уменьшению – в холодное(рис.4).


Рис. 3.
Изменения сезонной продолжительности эпизодов блокирования TD в западносибирском секторе (55º с. ш.; 60-100º в. д.) в течение 1949-2014 гг.              Сглаженные кривые получены 11-летним скользящим осреднением.


Рис. 4.
Изменения сезонной продолжительности эпизодов блокирования TD в европейском секторе (55º с. ш.; 20-60º в. д.) в течение 1949-2014 гг.                                Сглаженные кривые получены 11-летним скользящим осреднением.

Основные особенности 2014 года 
Основные результаты расчетов, выполненных по годовым значениям суммарной продолжительности эпизодов блокирования, представлены на рис. 5.

Основные особенности  2014 года в целом состоят в формировании существенных положительных аномалий индекса TD на территории Европы – их максимум в западных районах европейской части России  достигал +80 дней. Менее существенные положительные аномалии суммарной продолжительности блокирования наблюдались на большей части азиатского сектора рассматриваемой широтной зоны (аномалии в Восточной Сибири составляли до +30 дней) и на  акватории Тихого океана (аномалии у берегов Северной Америки достигали +40 дней). Отрицательные аномалии индекса TDв восточном полушарии прослеживались только на территории Западной Сибири, но являлись наиболее существенными для всей рассматриваемой зоны, достигая  -60 дней. В западном полушарии отрицательные аномалии суммарной продолжительности блокирования  являлись преобладающими. Их значения в очаге на территории Северной Америки составляли до -40 дней, а в обширном атлантическом очаге у берегов Европы – до -60 дней.


Рис. 5. Меридиональный ход годовой продолжительности эпизодов блокирования TD и оценок ее линейного тренда TD вдоль параллели 55º с. ш.

Внизу:E (дни) – годовая продолжительность эпизодов в среднем за 1976-2014 гг. (зеленая кривая) и в 2014 г. (черные вертикальные отрезки).
В середине:
B(дни/10 лет) коэффициент линейного тренда за 1976-2014 гг.
Вверху:
D (%) доля дисперсии, объясненная трендом.

Характеристики тренда, полученные для суммарной за год продолжительности эпизодов блокирования, обобщают сезонные особенности и выявляют основные тенденции многолетних изменений индекса TD. Расчеты для периода 1976-2014 гг. показали, что существенным является лишь отрицательный тренд в западных районах Северной Америки, где коэффициент тренда (b) достигает -14 дней/10лет и вклад тренда в суммарную дисперсию (D) составляет20%.

На рис. 6 показаны временные ряды суммарной за год продолжительности эпизодов блокирования, осредненной по трем крупным регионам. Они получены для двух 60-ти градусных секторов наиболее активного блокирования в северном полушарии – европейского (50-65° с. ш.; 10° з. д.-50° в. д.) и североамериканского (50-65° с. ш.; 160-100° з. д.), а также для всего рассматриваемого широтного пояса 50-65° с. ш.


Рис. 6. Изменения годовой продолжительности эпизодов блокирования TD в умеренных широтах Северного полушарияв течение 1949-2014 гг. (в среднем на ячейку 2.5оx2.5о

Вверху:в европейском секторе (50-65º с. ш.; 10º з. д.-50º в. д.).
В середине: в североамериканском секторе (50-65° с. ш.; 100-160° з. д.).
Внизу: в
широтном поясе 50-65° с. ш.

Согласно полученным оценкам в период 1949-2014 гг. значимые линейные тренды в приведенных рядах отсутствуют. В то же время для периода 1976-2014 гг. характерно уменьшение суммарной за год продолжительности блокирования. В европейском секторе тренд убывающий, но статистически незначим (b=-0.7дн./10 лет, D=0.5%), в североамериканском - значим на 5%-м уровне (b=-4.8дн/10лет, D=15.0%), а в целом в поясе 50-65о с. ш. статистически значим на уровне α=0.1% (b=-1.5дн/10лет, D=23.1%). Следует отметить, что в широтном поясе 50-65° с. ш. (в среднем на одну 2.5-градусную ячейку) на 2013 год приходится минимум активности блокирования за весь рассматриваемый период.