Экстремальный полярный мезоциклон над Чукотским морем 19-20 октября 2017 г.: исследование на основе мультисенсорных спутниковых измерений и моделирования

Усиление сезонности арктического ледяного покрова и увеличение площади открытой воды привело к интенсификации мезомасштабного циклогенеза над окраинными морями восточного сектора Евразийской Арктики (ВЕА). Исследования за отдельно взятые годы (Гурвич, Заболотских, 2015; Zabolotskikh et al., 2015) показали, что полярные мезоциклоны (ПМЦ) в этом регионе менее интенсивны, чем над атлантическим сектором Арктики, где температура воды выше из-за отепляющего влияния Гольфстрима. Скорость ветра в них редко превышает 20 м/с, хотя над морями Чукотским и Бофорта регистрировались ПМЦ со скоростью ветра ≥ 25 м/с (Rasmussen, Turner, 2003). Однако из-за отсутствия систематических исследований нет ясного понимания, влияет ли изменение климата Арктики на частоту появления ПМЦ со штормовыми и ураганными ветрами в ее восточном регионе. Достоверность статистических оценок частоты появления экстремальных ПМЦ зависит от точности их идентификации и определения положения центра, а также от адекватного воспроизведения высоких скоростей ветра в мезоциклоническом вихре. Решение перечисленных задач является основной целью исследования. Ввиду крайне слабой освещенности восточного сектора Евразийской Арктики (ВЕА) стандартными гидрометеорологическими наблюдениями, основным инструментом определения скорости ветра являются спутниковые измерения. Необходимо учитывать, что погрешность в оценке скорости ветра по спутниковым данным возрастает при слабых (≤ 2 м/с) и очень сильных (≥ 20 м/с) ветрах, а также при интенсивных осадках. Важным аспектом исследования является изучение атмосферных условий, благоприятных для появления и развития ПМЦ со штормовыми и ураганными ветрами в ВЕА. Для решения поставленных задач синергетический подход является безальтернативным методом, поскольку позволяет компенсировать слабую освещенность тихоокеанских и арктических акваторий стандартными гидрометеорологическими измерениями. Исследование базируется на комплексном анализе данных мультисенсорных спутниковых измерений, реанализов высокого разрешения и моделирования в сочетании с анализом синоптического процесса. Акцент сделан на сравнение точности и объема имеющихся спутниковых измерений, данных реанализов и результатов моделирования, необходимых для адекватного воспроизведения высоких скоростей ветра в ПМЦ. На качестве результатов, полученных при использовании реанализов высокого разрешения и моделирования, отрицательно сказывается нехватка ассимилируемых данных. Точность значений скорости ветра, полученных из данных реанализов и расчетов мезомасштабной модели прогноза погоды WRF, оценивалась путем их сравнения с полями ветра, восстановленными по спутниковым измерениям радиометра AMSR2 и скаттерометра ASCAT. Сравнение, проводившееся для ПМЦ над Чукотским морем 19-20 октября 2017 г., показало систематическую недооценку средней скорости ветра по результатам моделирования на несколько метров в секунду. Максимальные значения скорости ветра в целом воспроизводятся моделью WRF более точно, хотя разница между модельными и спутниковыми данными изменчива в течение существования ПМЦ. Несмотря на недооценку скорости ветра по модельным данным, их сравнение с данными AMSR2, ASCAT и изображениями спектрорадиометра MODIS показывает, что модель WRF хорошо воспроизводит траекторию движения и эволюцию ПМЦ. В целом оценки плотности пространственного распределения скорости ветра по данным реанализа ERA5, оперативной прогностической модели CFSv2, расчетов модели WRF и спутниковых измерений показали хорошее соответствие спутниковых и модельных данных. Для получения достоверных статистических оценок частоты появления экстремальных ПМЦ необходимо учитывать некоторое расхождение в оценках спутникового и модельного ветра при скоростях выше 20 м/с.