Семинар Отдела исследования климатических процессов

Во вторник, 13 октября, в 14:00 в конференц-зале ИФА состоится семинар Отдела исследования климатических процессов, на котором будет представлен доклад Чернокульского Александра Владимировича «Внетропические мезомасштабные атмосферные конвективные явления в условиях изменения климата» (по материалам диссертации на соискание степени доктора физико-математических наук по специальности 1.6.18 «Науки об атмосфере и климате»).

Аннотация

Решена крупная научная проблема, имеющая важное практическое значение. На основе специально созданных оригинальных баз данных, спутниковых и радиолокационных наблюдений и численного моделирования впервые для Северной Евразии и Арктики получена комплексная характеристика современных и ожидаемых изменений опасных атмосферных конвективных явлений  — смерчей, экстремальных ливней, долгоживущих шквалов и мезомасштабных конвективных систем. Установлены физические механизмы влияния изменения климата на их характеристики, что создаёт научную основу для совершенствования систем предупреждения об опасных гидрометеорологических явлениях и разработки планов адаптации к изменению климата.

Основные положения:

1. Повторяемость сухопутных смерчей в Северной Евразии в современный период составляет 100–300 событий в год, из них 10–50  — высокой интенсивности. Это на два порядка превышает все предшествующие оценки и свидетельствует о систематической недооценке смерчевой активности в регионе, при этом параметрические оценки вероятности формирования смерчей указывают на ещё более высокую потенциальную частоту их возникновения. Среднестатистическая энергия отдельных смерчей оценивается в диапазоне от 10⁷ Дж до 10¹¹ Дж.

2. С 1966 года в Северной Евразии происходит статистически значимое перераспределение суммарных осадков в пользу ливневых (конвективных) при одновременном сокращении доли обложных. Чувствительность суточной интенсивности ливневых осадков к потеплению в ряде регионов в отдельные сезоны достигает 14 % К⁻¹, что обусловлено в том числе усилением вклада экстремальных осадков. Эти тенденции согласуются с долгопериодными изменениями облачности в умеренных и высоких широтах, которые проявляются в росте доли кучевых и сокращении доли слоистых облаков.

3. Эмпирические распределения термодинамических и динамических индексов неустойчивости атмосферы для случаев опасных конвективных явлений в Северной Евразии указывают на существование пороговых значений, превышение которых сопровождается резким ростом вероятности возникновения наиболее интенсивных событий. Характерные значения индексов для таких событий сопоставимы с их значениями в других внетропических регионах Северного полушария, что указывает на универсальность условий формирования опасных конвективных явлений.

4. Для мезомасштабных конвективных систем умеренных широт Северной Евразии по спутниковым и радиолокационным данным описаны их характерные структура и эволюция, а также связанные с ними опасные конвективные явления, включая долгоживущие шквалы типа «деречо». Мезомасштабные численные модели атмосферы в целом воспроизводят условия формирования и характеристики таких систем, но характеризуются их существенными временными и пространственные смещениями, а также недооценкой интенсивности шквалов.

5. В последние десятилетия в Северной Евразии наблюдается статистически значимый рост повторяемости условий формирования мезомасштабных конвективных систем и опасных конвективных явлений с величиной тренда порядка 1 % за десятилетие, подтверждаемый изменениями ряда независимых индикаторов интенсивной конвекции. В XXI веке ожидается продолжение указанных тенденций, с наибольшим ростом при более агрессивных сценариях антропогенного воздействия.

6. Изменения условий формирования опасных конвективных явлений в Северной Евразии определяются сочетанием усиления неустойчивости атмосферы, связанного с повышением температуры и влажности приземного воздуха, изменением стратификации средней тропосферы, и одновременным снижением повторяемости условий с сильным вертикальным сдвигом ветра вследствие изменений крупномасштабной циркуляции. На этом фоне потепление морской поверхности, изменения состояния морского льда и усиление урбанизации формируют локальные механизмы резкой интенсификации опасных конвективных явлений.

7. Разработанные схемы расчёта характеристик облачности, осадков и молниевой активности, реализованные в модели промежуточной сложности и использующие полученные спутниковые оценки глобального распределения высоты конвективных облаков и параметра облачного перекрытия, воспроизводят основные статистические свойства конвекции и молниевой активности и позволяют количественно оценить роль атмосферной конвекции в динамике пожарной активности.