Материалы 21-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
Москва, ИКИ РАН, 13–17 ноября 2023 г.

(http://conf.rse.geosmis.ru)

XXI.D.264

Конфигурация и эволюция полей скорости ветра в полярных циклонах на основе моделирования с ассимиляцией данных спутниковых скаттерометров

Коляда В.С. (1), Голубкин П.А. (1,2)
(1) Научный фонд Международный центр по окружающей среде и дистанционному зондированию имени Нансена (Фонд "Нансен-центр"), Санкт-Петербург, Россия
(2) Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
Полярные циклоны — это мезомасштабные атмосферные вихри, которые образуются в полярных областях Земли на свободной ото льда поверхности. Продолжительность существования таких циклонов редко превышает 36 ч., размер циклона не превышает 1000 км, а скорости ветра в зоне воздействия действия циклона могут достигать ураганных значений (больше 33 м/с) и нести опасность для судоходства и береговых сооружений и населения (Rasmussen and Turner, 2003). Одним из основных регионов формирования полярных циклонов является Северо-Европейский бассейн (Баренцево, Норвежское, Гренландское моря), где ежегодно образуется 10 – 30 циклонов в год, а пик активности наблюдается с января по март (Rojo et. al, 2015; Golubkin et al., 2021).
Одним из основных инструментов для изучения полярных циклонов являются атмосферные реанализы (напр., Stoll et al., 2018). Однако из-за недостаточного пространственного разрешения и других факторов часть полярных циклонов не воспроизводится атмосферными реанализами. Кроме того, те циклоны, которые присутствуют в данных реанализов, в большинстве случаев имеют существенно заниженную скорость ветра (напр., Smirnova and Golubkin, 2017). Другим инструментом для изучения полярных циклонов являются спутниковые данные. С их помощью возможно, в частности, как проведение идентификации и мониторинга полярных циклонов (данные спектрорадиометров и инфракрасных радиометров), так и определение скорости и направления ветра в циклонах (данные скаттерометров). Получаемая по спутниковым данным информация о приводном ветре в циклонах более точная, однако, в связи с относительно узкой полосой обзора скаттерометров и конфигурацией орбит спутников, на борту которых они находятся, в течение времени существования какого-либо циклона есть существенные интервалы, когда покрытие циклона отсутствует, что препятствует детальному определению эволюции поля ветра в циклоне.
В данной работе было проведено численное моделирование полярных циклонов атмосферной моделью Weather Research Forecast (WRF) с использованием ньютоновских релаксационных методов ассимиляции данных (nudging). Для ассимиляции использовалась информация о приводном ветре (скорость и направление), полученная по данным скаттерометров ASCAT на борту спутников Metop-A/B, а также данные атмосферного реанализа ERA5. Моделирование было проведено для 50 полярных циклонов с 2013 по 2019 гг, для каждого циклона были получены ежечасные поля скорости ветра. Показано, что эти поля лучше согласуются с данными скаттерометров, чем поля атмосферной модели ERA5. Проведен анализ полей ветра для различных типов полярных циклонов и для различных этапов их жизненного цикла.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда, проект № 22-27-00701.

Ключевые слова: Полярные циклоны, спутниковые скаттерометры, WRF, ERA5, четырехмерная ассимиляция данных
Литература:
  1. Golubkin P., Smirnova J., Bobylev L. Satellite-derived spatio-temporal distribution and parameters of North Atlantic polar lows for 2015–2017 //Atmosphere. – 2021. – Т. 12. – №. 2. – С. 224.
  2. Rasmussen, E.A., Turner, J. Polar Lows: Mesoscale Weather Systems in the Polar Regions; Cambridge University Press: Cambridge, UK, 2003.
  3. Rojo M., Claud, C., Mallet, P. E., Noer, G., Carleton, A. M., Vicomte, M. Polar low tracks over the Nordic Seas: A 14-winter climatic analysis //Tellus A: Dynamic Meteorology and Oceanography. – 2015. – Т. 67. – №. 1. – С. 24660.
  4. Smirnova J., Golubkin P. Comparing polar lows in atmospheric reanalyses: Arctic System Reanalysis versus ERA-Interim //Monthly Weather Review. – 2017. – Т. 145. – №. 6. – С. 2375-2383.
  5. Stoll P. J., Graversen, R. G., Noer, G., Hodges, K. An objective global climatology of polar lows based on reanalysis data //Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. – 2018. – Т. 144. – №. 716. – С. 2099-2117.


Ссылка для цитирования: Коляда В.С., Голубкин П.А. Конфигурация и эволюция полей скорости ветра в полярных циклонах на основе моделирования с ассимиляцией данных спутниковых скаттерометров // Материалы 21-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва: ИКИ РАН, 2023. C. 151. DOI 10.21046/21DZZconf-2023a

Дистанционные методы исследования атмосферных и климатических процессов

151