Статистические модели временной изменчивости характеристик поля ветра в свободной атмосфере на основе спутниковой информации

Построены статистические модели (модели множественной линейной регрессии) характеристик высотных струйных течений, площадей зон турбулентности в ясном небе и скорости ветра в свободной атмосфере. В качестве исходной спутниковой информации используются данные зондирования атмосферы радиометром SEVIRI европейских геостационарных метеорологических спутников второго поколения Meteosat 8 – Meteosat 11 в канале водяного пара 6,2 мкм. В качестве предикторов использовались площадь арктического морского льда, температурные характеристики тропосферы на разных уровнях и их разности между низкими и высокими широтами, различные индексы крупномасштабных процессов, характеризующие климатическую изменчивость. Для анализа рассматриваемых временных рядов применяются методы спектрального и кросс-корреляционного вейвлетного анализов. При построении моделей применен метод обратной пошаговой множественной регрессии. Модели описывают как весь спектр временных вариаций характеристик поля скорости ветра, так и только его длиннопериодную часть.
Показано, что наибольший вклад в вариации характеристик струйных течений вносят площадь арктического морского льда и группа предикторов, связанных с вариациями температуры тропосферы. Максимальный вклад индексов крупномасштабных атмосферных процессов в качество модели не превышает 10%. В целом модели множественной линейной регрессии позволяют описать до 50-70 процентов изменчивости средней площади, максимальной скорости и широтного положения центра струйного течения. Доминирующий вклад в вариации временной изменчивости площадей зон сильной турбулентности вносят разности температур между высокими и низкими широтами. При этом модель описывает свыше 70 процентов изменчивости зон сильной турбулентности.
Показано, что основной вклад в вариации модуля скорости ветра вносит группа предикторов, связанных с температурными характеристиками тропосферы. Влияние площади арктического морского льда незначительно в отличие от случая струйных течений. При этом разработанные модели описывают от 50 до 80 процентов временной изменчивости скорости ветра над всей обозреваемой со спутника областью, Атлантикой и Евразией. Качество модели для вариаций скорости ветра над Европой существенно хуже. Индексы крупномасштабных процессов вносят значительный вклад в основном в длиннопериодную часть вариации скорости ветра. Обсуждаются общие черты и особенности временной изменчивости характеристик поля ветра свободной атмосферы.