Український антарктичний журнал

№ 2(19) (2019): Український антарктичний журнал
Articles

Кліматичні проекції в районі Антарктичного півострова до кінця XXI століття. Частина ІІ: індекси зволоження

PDF (English)
  • А. Ю. Чигарева,
  • С. В. Краковська,
  • Д. В. Пішняк
А. Ю. Чигарева
Український гідрометеорологічний інститут, Державна служба надзвичайних ситуацій України та Національна академія наук України, пр. Науки, 37, м. Київ, 0302, Україна, Державна установа Національний антарктичний науковий центр МОН України, бульв. Тараса Шевченка, 16, м. Київ, 01016, Україна
С. В. Краковська
Український гідрометеорологічний інститут, Державна служба надзвичайних ситуацій України та Національна академія наук України, пр. Науки, 37, м. Київ, 0302, Україна,Державна установа Національний антарктичний науковий центр МОН України, бульв. Тараса Шевченка, 16, м. Київ, 01016, Україна
Д. В. Пішняк
Державна установа Національний антарктичний науковий центр МОН України, бульв. Тараса Шевченка, 16, м. Київ, 01016, Україна
DOI: https://doi.org/10.33275/1727-7485.2(19).2019.151
Опубліковано December 31, 2019
Ключові слова
  • Антарктичний півострів,
  • Українська антарктична станція «Академік Вернадський»,
  • кліматичні показники,
  • регіональна модель клімату,
  • Polar-CORDEX,
  • сценарії RCP
    • ...Більше
    Менше
Як цитувати
Чигарева, А. Ю., Краковська, С. В., & Пішняк, Д. В. (2019). Кліматичні проекції в районі Антарктичного півострова до кінця XXI століття. Частина ІІ: індекси зволоження. Український антарктичний журнал, (2(19), 47-63. https://doi.org/10.33275/1727-7485.2(19).2019.151
Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Анотація

Мета дослідження — оцінка можливої зміни клімату в регіоні Антарктичного півострова до кінця 21 століття за проекціями ансамблю регіональних кліматичних моделей (РКМ). Впродовж останніх десятиліть на переважаючій території Антарктиди спостерігається потепління, воно найінтенсивніше для Антарктичного півострова, де знаходиться Українська антарктична станція «Академік Вернадський». У регіоні існує унікальна екосистема, яка є вразливою до зміни погодного режиму, що відбувається під впливом швидких змін клімату та їхніх наслідків, зокрема, зміни розподілу морського льоду та суші вкритої снігом / льодом тощо. Отже, для регіону важливим завданням є оцінка проекцій зміни клімату з визначенням окремих районів з подібними тенденціями. Дані та методи. В дослідженні використовувалися дані двох РКМ HIRHAM5 та RACMO21P, для регіону Антарктичного півострова, від міжнародного проекту Polar-CORDEX (Координований регіональний експеримент з динамічного масштабування для регіонів Антарктиди та Арктики) в рамках міжнародної ініціативи CORDEX. Граничні умови РКМ були взяті з глобальних кліматичних моделей EC-EARTH та HadGEM. Просторовий розподіл даних РКМ становить 0,44°. Скрипти, розроблені
проектом Climate4R (Середовище R для доступу до кліматичних даних та їх обробки), було модифіковано для доступу до даних для Антарктичного півострова з домену Антарктиди та отримання кліматологічних характеристик для окремих РКМ та їх усереднення за ансамблем. Прогнозовані зміни кліматичних показників періоду з опадами більше (менше) 1мм на день за двома сценаріями RCP4.5 і RCP8.5 за два періоди 2041—2060 рр. та 2081—2100 рр. були оцінені відповідно до історичного експерименту 1986—2005 рр. Результати. Аналіз прогнозованих показників режиму зволоження за двома сценаріями RCP4.5 і RCP8.5 представлений в частині II статті, тоді як аналіз індексів холоду (FD, ID) був представлений у частині I дослідження. За історичним експериментом льодовик Ларсена та підвітряне східне узбережжя є регіонами з найнижчою загальною кількістю опадів у вологі дні (PRCPTOT, 200—300 мм) та спрощеним добовим індексом інтенсивності опадів (SDII, приблизно 5мм/день), при цьому тривалість днів поспіль з опадами більше 1мм (CWD) до 10 днів, а тривалість послідовних днів з опадами менше 1 мм (CDD) до 30 днів. У ХХІ столітті прогнозується, що CDD на всьому півострові та на антарктичній станції «Академік Вернадський» скоротиться на 7-10% за сценарієм RCP4.5 і на 10—15% за сценарієм RCP8.5. Також прогнозується зменшення SDII на 20% до кінця століття за сценарієм RCP8.5 на північно-західному узбережжі Антарктичного півострова. Висновки. Для регіону Антарктичного півострова обидва сценарії прогнозують в цілому збільшення загальної кількості опадів та їх інтенсивності; в цілому максимальна тривалість періоду з опадами більше 1 мм збільшується, а максимальна тривалість періоду з опадами менше 1 мм – скорочується. У поєднанні зі зменшенням кількості днів з мінімальною (FD) та максимальною (ID) температурою менше 0 °С зміни неоднорідні на півострові. У першій частині статті було показано, що для регіону Антарктичного півострова за двома сценаріями прогнозується загалом зменшення тривалості холодного періоду. Найсуттєвіші зміни кліматичних індексів ID та FD прогнозуються для льодовика Ларсена. Аналізуючи результати, представлені в обох частинах статті, ми можемо виділити кілька районів в регіоні з різними прогнозованими змінами кліматичних умов на основі отриманих кліматичних показників. Отримані результати можуть бути використані як для вивчення впливу на екосистеми в регіоні, так і для стратегічного планування майбутньої діяльності (наукової, туристичної, рибної промисловості та ін.).

PDF (English)

Посилання

  1. Cannon, F., Carvalho, L.M.V., Jones, C., Norris, J., Bookhagen, B., Kiladis, G. N. 2017. Effects of topographic smoothing on the simulation of winter precipitation in High Mountain Asia, J. Geophys. Res.-Atmos., 122, 1456-1474, https://doi.org/10.1002/2016jd026038.
  2. Christensen, O.B., Drews, M., Christensen, J.H., Dethloff, K., Ketelsen, K., Hebestadt, I., Rinke, A. 2007. The HIRHAM Regional Climate Model. Version 5 (beta). Danish Climate Centre, Danish Meteorological Institute. Denmark. Danish Meteorological Institute. Technical Report, 06-17.
  3. Chyhareva, A., Krakovska, S., Pishniak, D. 2019. Climate projections over the Antarctic Peninsula region to the end of the 21st century. Part I: cold temperature indices. Ukrainian Antarctic Journal, 1 (18), 62-74. https://doi.org/10.33275/1727-7485.1(18).2019.131.
  4. Collins, W.J., Bellouin, N., Doutriaux-Boucher, M., Gedney, N., Hinton, T., Jones, C.D., Liddicoat, S., Martin, G., O'Connor, F., Rae, J., Senior, C., Totterdell, I., Woodward, S., Reichler, T., Kim, J. 2008. Evaluation of the HadGEM2 model. Met Office Hadley Centre Technical Note, no. HCTN 74.
  5. Connolley, W.M., O'Farrell, S.P. 1998. Comparison of warming trends over the last century around Antarctica from three coupled models. Annals of Glaciology, 27, 565-570. https://doi.org/10.3189/1998AoG27-1-565-570
  6. Convey, P., Smith, R.I.L. 2005. Responses of terrestrial Antarctic ecosystems to climate change. In: Rozema J., Aerts R., Cornelissen H. (eds) Plants and Climate Change. Tasks for vegetation science, 41. Springer, Dordrecht. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-4443-4_1.
  7. Dethloff, K., Glushak, K., Rinke, V., Handorf, D. 2010. Antarctic 20th Century Accumulation Changes Based on Regional Climate Model Simulations. Advances in Meteorology, ID 327172, 14. https://doi.org/10.1155/2010/327172.
  8. Doran, P.T., Priscu, J.C., Lyons, W. B., Walsh, J. E., Fountain, A.G., McKnight, D.M., Moorhead, D.L.,Virginia, R.A., Wall, D.H., Clow, G.D., Fritsen, C.H., McKay, C.P., Parsons, A.N. 2002. Antarctic climate cooling and terrestrial ecosystem response. Nature, 415, 6871, 517-520. https://doi.org/10.1038/nature710.
  9. Feng, X., Liu, C., Xie, F., Lu, J., Chiu, L.S., Tintera, G., Chen, B. 2019. Precipitation characteristic changes due to global warming in a high-resolution (16 km) ECMWF simulation. Q J R MeteorolSoc, 145 (718), 303-317. https://doi.org/10.1002/qj.3432.
  10. Giorgi, F., Gutowski, W.J. 2015. Regional dynamical downscaling and the CORDEX initiative. Annual Review of Environment and Resources, 40, 1. 467-490. https://doi.org/10.1146/annurev-environ-102014-021217.
  11. Granier, C., Bessagnet, B., Bond, T., D'Angiola, A., van der Gon, H.D., Frost, G., Heil, A., Kaiser, J., Kinne, S., Klimont, Z., Kloster, S., Lamarque, J-F., Liousse, C., Matsui, T., Meleux, F., Mieville, A., Ohara, T., Raut, J.C., Riahi, K., Schultz, M., Smith, S.J., Thomson, A.M., van Aardenne, J., van der Werf, G., van Vuuren, D.P. 2011. Evolution of anthropogenic and biomass burning emissions of air pollutants at global and regional scales during the 1980-2010 period. Climatic Change, 109, 163-190. https://doi.org/10.1007/s10584-011-0154-1.
  12. IPCC, 2013. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Stocker, T.F., Qin, D., Plattner, G.-K., Tignor, M., Allen, S.K., Boschung, J., Nauels, A., Xia, Y., Bex, V., Midgley, P.M. (eds.). Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 1535.
  13. Iturbide, M., Bedia, J., Herrera, S., Baño-Medina, J., Fernández, J., Frías, M.D., Manzanas, R., San-Martín, D., Cimadevilla, E., Cofiño, A.S., Gutiérrez, J.M. 2019. The R-based climate4R open framework for reproducible climate data access and post-processing. Environmental Modelling and Software, 111, 42-54. https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2018.09.009
  14. Karl, T.R., Nicholls, N., Ghazi, A. 1999. CLIVAR/GCOS/WMO workshop on indices and indicators for climate extremes: Workshop summary. Climatic Change, 42, 3-7. https://doi.org/10.1007/978-94-015-9265-9_2
  15. Koenigk, T., Berg, P., Döscher, R. 2015. Arctic climate change in an ensemble of regional CORDEX simulations. Polar Res., 34, 24603. https://doi.org/10.3402/polar.v34.24603.
  16. Marshall, G.J., Orr, A., van Lipzig, N.P.M., King, J.C. 2006. The impact of a changing Southern Hemisphere annular mode on Antarctic Peninsula summer temperatures. Journal of Climate, 19, 5388-5404. https://doi.org/10.1175/JCLI3844.1.
  17. Peterson, T.C., Folland, C., Gruza, G., Hogg, W., Mokssit, A., Plummer, N., 2001. Report on the Activities of the Working Group on Climate Change Detection and Related Rapporteurs. - Geneve, Switzerland: WMO, Rep. WCDMP-47, WMO-TD 1071, 1998-2001, 143.
  18. Riahi, K., Rao, S., Krey, V., Cho, C., Chirkov, V., Fischer, G., Kindermann, G., Nakicenovic, N., Rafai, P. 2011. RCP 8.5-A scenario of comparatively high greenhouse gas emissions. Climatic Change, 109, 33-57. https://doi.org/10.1007/s10584-011-0149-y.
  19. Rodrigo, S. J., Buchlin, J. M., van Beeck, J., Lenaerts J. T. M., van den Broeke M.R. 2013. Evaluation of the antarctic surface wind climate from ERA reanalyses and RACMO2/ANT simulations based on automatic weather stations. Climate Dynamics, 40, 353-376. https://doi.org/10.1007/s00382-012-1396-y.
  20. Sancho, L.G., Green, T.A., Pintado, A. 2007. Slowest to fastest: extreme range in lichen growth rates supports their use as an indicator of climate change in Antarctica. Flora, 202, 667-673. https://doi.org/10.1016/j.flora.2007.05.005
  21. Sancho, L.G., Pintado, A., Navarro, F., Ramos, M., De Pablo, M.A., Blanquer, J.M., Raggio, J., Valladares, F., Green, T.G.A. 2017. Recent Warming and Cooling in the Antarctic Peninsula Region has Rapid and Large Effects on Lichen Vegetation. Sci Rep, 7, 5689 https://doi.org/10.1038/s41598-017-05989-4.
  22. Steig, E.J., Schneider, D.P., Rutherford, S.D., Mann, M.E., Comiso, J.C., Shindell, D.T. 2009. Warming of the Antarctic ice-sheet surface since the 1957 International Geophysical Year. Nature, 457, 7228, 459-462. https://doi.org/10.1038/nature07669
  23. Taylor, K.E., Stouffer, R.J., Meehl, G.A. 2011. An overview of CMIP5 and the experiment design. Bull. Amer. Meteor. Soc., 93, 485-498. https://doi.org/10.1175/BAMS-D-11-00094.1
  24. Thomson, A., Calvin, K., Smith, S., Kyle, P., Volke, A., Patel, P., Delgado-Arias, S., Bond-Lamberty, B., Wise, M., Clarke, L., Edmonds, J. 2011. RCP4.5: a pathway for stabilization of radiative forcing by 2100. Climatic Change, 109, 77-94. https://doi.org/10.1007/s10584-011-0151-4.
  25. Turner, J.,Colwell, S.R., Marshall, G.J., Lachlan-Cope, T.A., Carleton, A.M., Jones, P.D., Lagun, V., Reid, P.A., Iagovkina, S. 2005. Antarctic climate change during the last 50 years. Int. J. Climatol., 25, 279-294. https://doi.org/10.1002/joc.1130
  26. van Meijgaard, E., van Ulft, L.H., van de Berg, W.J., Bosveld, F.C., van den Hurk, B.J.J.M., Lenderink, G., Siebesma, A.P. 2008. The KNMI regional atmospheric climate model RACMO version 2.1. Royal Netherlands Meteorological Institute (KNMI) technical report, 302.
  27. van Wessem, J.M., Ligtenberg, S.R.M., Reijmer, C.H., van de Berg, W.J., van den Broeke, M.R., Barrand, N.E., Thomas, E.R., Turner, J., Wuite, J., Scambos, T.A., van Meijgaard, E. 2016. The modelled surface mass balance of the Antarctic Peninsula at 5.5 km horizontal resolution. The Cryosphere, 10, 271-285. https://doi.org/10.5194/tc-10-271-2016
  28. Wille, J.D., Favier, V., Dufour, A., Gorodetskaya, I.V., Turner, J., Agosta, C., Codron, F. 2019. West Antarctic surface melt triggered by atmospheric rivers. Nature Geoscience, 12 (11), 911-916. https://doi.org/10.1038/s41561-019-0460-1.