Український антарктичний журнал

Том 20 № 2(25) (2022): Український антарктичний журнал
Articles

Кліматичні проекції в районі Антарктичного півострова до кінця XXI століття. Частина ІIІ: хмарність та екстремальні опади

PDF (English)
  • А. Чигарева,
  • С. Краковська
А. Чигарева
Український гідрометеорологічний інститут, Державна служба України з надзвичайних ситуацій та Національна академія наук України, м. Київ, 03028, Україна; Державна установа Національний антарктичний науковий центр МОН України, м. Київ, 01016, Україна
С. Краковська
Український гідрометеорологічний інститут, Державна служба України з надзвичайних ситуацій та Національна академія наук України, м. Київ, 03028, Україна; Державна установа Національний антарктичний науковий центр МОН України, м. Київ, 01016, Україна
DOI: https://doi.org/10.33275/1727-7485.2.2022.699
Опубліковано December 30, 2022
Ключові слова
  • Polar-CORDEX,
  • Representative Concentrations Pathways,
  • зміни клімату,
  • інтегральний вміст води в атмосфері,
  • інтегральний вміст льоду в атмосфері,
  • полярні хмари та опади
    • ...Більше
    Менше
Як цитувати
Чигарева, А., & Краковська, С. (2022). Кліматичні проекції в районі Антарктичного півострова до кінця XXI століття. Частина ІIІ: хмарність та екстремальні опади. Український антарктичний журнал, 20(2(25), 188-202. https://doi.org/10.33275/1727-7485.2.2022.699

Авторське право (c) 2022 Український антарктичний журнал

Creative Commons License

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

Анотація

Потепління, що спостерігається в районі Антарктичного півострова, може серйозно вплинути на екосистеми регіону та за його межами. У свою чергу, хмарність і режим опадів відіграють вирішальну роль у регіональній зміні клімату, особливо збільшення частки рідких опадів та зростання кількості випадків затоку вологого теплого повітря з субтропічних широт. У цьому дослідженні були розглянуті характеристики хмар та опадів в умовах зміни клімату впродовж 21 століття за двома сценаріями Representative Concentrations Pathways RCP 4.5 та RCP 8.5 на основі даних проекту Polar CORDEX. Подібний підхід раніше застосовувався для оцінки зміни температурного режиму (Частина І) та індексів режиму зволоження і посушливості (Частина ІІ) в районі Антарктичного півострова. Проаналізовано інтегральний вміст льоду та сконденсованої води в атмосфері, просторовий розподіл рідких опадів та 95-ї процентилі сумарних опадів. Зміни розглянутих параметрів оцінено для майбутніх періодів, 2041–2060 та 2081–2100, у порівнянні з історичним періодом, 1986–2005. Найбільш значущі зміни прогнозуються для західного узбережжя Антарктичного півострова, тоді як майже не очікується змін в горах Антарктичного півострова. Очікується, що зросте частота випадків екстремальних опадів. Значення 95-ї процентилі добових опадів в межах північно-західного району півострова становитиме близько 30 мм на день до кінця 21-го століття, що складатиме зміни приблизно на 10–12% відносно історичного періоду. Отримані результати свідчать про зростання загальної кількості хмар, їх водності, річної суми рідких опадів та повторюваності випадків екстремальних опадів у районі Антарктичного півострова до кінця 21-го століття за розглянутими сценаріями RCP. Зміни неоднакові для різних областей досліджуваного регіону. Не дивлячись на те, що збільшення випадків екстремальних опадів зростатиме у всьому регіоні, найбільші зміни очікуються в районі північно-західного схилу Антарктичного півострова, де розташована станція «Академік Вернадський».

PDF (English)

Посилання

  1. Bennartz, R., Shupe, M. D., Turner, D. D., Walden, V. P., Steffen, K., Cox, C. J., Kulie, M. S., Miller, N. B., & Pettersen, C. (2013). July 2012 Greenland melt extent enhanced by low-level liquid clouds. Nature, 496, 83–86. https://doi.org/10.1038/nature12002
  2. Bony, S., Stevens, B., Frierson, D. M. W., Jakob, C., Kageyama, M., Pincus, R., Shepherd, T. G., Sherwood, S. C., Siebesma, A. P., Sobel, A. H., Watanabe, M., & Webb, M. J. (2015). Clouds, circulation and climate sensitivity. Nature Geoscience, 8, 261–268. https://doi.org/10.1038/ngeo2398
  3. Bracegirdle, T. J., Krinner, G., Tonelli, M., Haumann, F. A., Naughten, K. A., Rackow, T., Roach, L. A., & Wainer, I. (2020). Twenty first century changes in Antarctic and Southern Ocean surface climate in CMIP6. Atmospheric Science Letters, 21(9), e984. https://doi.org/10.1002/asl.984
  4. Bromwich, D. H., Nicolas, J. P., Hines, K. M., Kay, J. E., Key, E. L., Lazzara, M. A., Lubin, D., McFarquhar, G. M., Gorodetskaya, I. V., Grosvenor, D. P., Lachlan-Cope, T., & van Lipzig, N. P. M. (2012). Tropospheric clouds in Antarctica. Reviews of Geophysics, 50(1), RG1004. https://doi.org/10.1029/2011RG000363
  5. Bromwich, D. H., Werner, K., Casati, B., Powers J. G., Gorodetskaya, I. V., Massonnet, F., Vitale, V., Heinrich, V. J., Liggett, D., Arndt, S., Barja, B., Bazile, E., Carpentier, S., Carrasco, J. F., Choi, T., Choi, Y., Colwell, S. R., Cordero, R. R., Gervasi, M., & Zou, X. (2020). The Year of Polar Prediction in the Southern Hemisphere (YOPP-SH). Bulletin of the American Meteorological Society, 101(10), E1653–E1676. https://doi.org/10.1175/BAMS-D-19-0255.1
  6. Chyhareva, A., Krakovska, S. & Pishniak, D. (2019a). 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
  7. Chyhareva, A., Krakovska, S. & Pishniak, D. (2019b). Climate projections over the Antarctic Peninsula region to the end of the 21st century. Part II: wet/dry indices. Ukrainian Antarctic Journal, 2(19), 47–63. https://doi.org/10.33275/1727-7485.2(19).2019.151
  8. Chyhareva, A., Gorodetskaya, I., Krakovska, S., Pishniak, D. & Rowe, P. (2021). Precipitation phase transition in austral summer over the Antarctic Peninsula. Ukrainian Antarctic Journal, 1, 32–46. https://doi.org/10.33275/1727-7485.1.2021.664
  9. Gutiérrez, J. M., Jones, R. G., Narisma, G. T., Alves, L. M., Amjad, M., Gorodetskaya, I. V., Grose, M., Klutse, N. A. B., Krakovska, S., Li, J., Martínez-Castro, D., Mearns, L. O., Mernild, S. H., Ngo-Duc, T., van den Hurk, B., & Yoon, J.-H. (2021). Atlas. In V. Masson-Delmotte, P. Zhai, A. Pirani, S. L. Connors, C. Péan, Y. Chen, L. Goldfarb, M. I. Gomis, J. B. R. Matthews, S. Berger, M. Huang, O. Yelekçi, R. Yu, B. Zhou, E. Lonnoy, T. K. Maycock, T. Waterfield, K. Leitzell, & N. Caud (Eds.), Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Working Group I Contribution to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, 1927–2058. Cambridge University Press. https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/chapter/atlas/
  10. Hassell, D., Gregory, J., Blower, J., Lawrence, B. N., & Taylor, K. E. (2017). A data model of the Climate and Forecast metadata conventions (CF-1.6) with a software implementation (cf-python v2.1). Geoscientific Model Development, 10, 4619–4646. https://doi.org/10.5194/gmd-10-4619-2017
  11. Heymsfield, A. J., Matrosov, S., & Baum, B. (2003). Ice Water Path–Optical Depth Relationships for Cirrus and Deep Stratiform Ice Cloud Layers. Journal of Applied Meteorology, 42(10), 1369–1390. https://doi.org/10.1175/1520-0450(2003)042<1369:IWPDRF>2.0.CO;2
  12. Lachlan-Cope, T., Listowski, C., & O’Shea, S. (2016). The microphysics of clouds over the Antarctic Peninsula – Part 1: Observations. Atmospheric Chemistry and Physics, 16(24), 15605–15617. https://doi.org/10.5194/acp-16-15605-2016
  13. Lee, H., Johnston, N., Nieradzik, L., Orr, A., Mottram, R. H., van de Berg, W. J., & Mooney, P.A. (2022). Toward Effective Collaborations between Regional Climate Modeling and Impacts-Relevant Modeling Studies in Polar Regions. Bulletin of the American Meteorological Society, 103(8), E1866-E1874. https://doi.org/10.1175/BAMS-D-22-0102.1
  14. Lenaerts, J. T. M., Van Tricht, K., Lhermitte, S., & L’Ecuyer, T. S. (2017). Polar clouds and radiation in satellite observations, reanalyses, and climate models. Geophysical Research Letters, 44(7), 3355–3364. https://doi.org/10.1002/2016GL072242
  15. Li, D. (2022). Physical processes and feedbacks obscuring the future of the Antarctic Ice Sheet. Geosystems and Geoenvironment, 1(4), 100084. https://doi.org/10.1016/j.geogeo.2022.100084
  16. Listowski, C., Delanoë, J., Kirchgaessner, A., Lachlan-Cope, T., & King, J. (2019). Antarctic clouds, super cooled liquid water and mixed phase, investigated with DARDAR: geographical and seasonal variations. Atmospheric Chemistry and Physics, 19(10), 6771–6808. https://doi.org/10.5194/acp-19-6771-2019
  17. Lubin, D., Bromwich, D. H., Vogelmann, A. M., Verlinde, J., & Russell, L. M. (2017). ARM West Antarctic Radiation Experiment (AWARE) Field Campaign Report. United States. https://www.osti.gov/servlets/purl/1389616
  18. Mahesh, A., Campbell, J. R., & Spinhirne, J. D. (2005). Multi-year measurements of cloud base heights at South Pole by lidar. Geophysical Research Letters, 32(9), L09812. https://doi.org/10.1029/2004GL021983
  19. McFarquhar, G. M., Bretherton, C. S., Marchand, R., Protat, A., DeMott, P. J., Alexander, S., Roberts, G. C., Twohy, C. H., Toohey, D., Siems, S., Huang, Y., Wood, R., Rauber, R. M., Lasher-Trapp, S., Jensen, J., Stith, J. L., Mace, J., Um, J., Järvinen, E., … & McDonald, A. (2021). Observations of Clouds, Aerosols, Precipitation, and Surface Radiation over the Southern Ocean: An Overview of CAPRICORN, MARCUS, MICRE, and SOCRATES. Bulletin of the American Meteorological Society, 102(4), E894–E928 https://doi.org/10.1175/BAMS-D-20-0132.1
  20. Palerme, C., Genthon, C., Claud, C., Kay, J. E., Wood, N. B., & L’Ecuyer, T. (2017). Evaluation of current and projected Antarctic precipitation in CMIP5 models. Climate Dynamics, 48, 225–239. https://doi.org/10.1007/s00382-016-3071-1
  21. Platt, C. M. R. (1997). A parameterization of the visible extinction coefficient of ice clouds in terms of the ice/water content. Journal of the Atmospheric Sciences, 54(16), 2083–2098. https://doi.org/10.1175/1520-0469(1997)054<2083:APOTVE>2.0.CO;2
  22. Platt, C. M. R., & Harshvardhan. (1988). Temperature dependence of cirrus extinction: Implications for climate feedback. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 93(D9), 11051–11058. https://doi.org/10.1029/JD093iD09p11051
  23. Pӧrtner, H.-O., Roberts, D. C., Masson-Delmotte, V., Zhai, P., Tignor, M., Poloczanska, E., Mintenbeck, K., Alegría, A., Nicolai, M., Okem, A., Petzold, J., Rama, B., & Weyer, N. M. (Eds.) (2019). IPCC, 2019: IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate. https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/sites/3/2019/12/SROCC_FullReport_FINAL.pdf
  24. Roussel, M.-L., Lemonnier, F., Genthon, C., & Krinner, G. (2020). Brief communication: Evaluating Antarctic precipitation in ERA5 and CMIP6 against Cloud Sat observations. The Cryosphere, 14(8), 2715–2727. https://doi.org/10.5194/tc-14-2715-2020
  25. Shiobara, M., Yabuki, M., & Kobayashi, H. (2003). A polar cloud analysis based on Micro-pulse Lidar measurements at Ny-Ålesund, Svalbard and Syowa, Antarctica. Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C, 28(28–32), 1205–1212. https://doi.org/10.1016/j.pce.2003.08.057
  26. Siegert, M., Atkinson, A., Banwell, A., Brandon, M., Convey, P., Davies, B., Downie, R., Edwards, T., Hubbard, B., Marshall, G., Rogelj, J., Rumble, J., Stroeve, J., & Vaughan, D. (2019). The Antarctic Peninsula Under a 1.5 °C Global Warming Scenario. Frontiers in Environmental Science, 7, 102. https://doi.org/10.3389/fenvs.2019.00102
  27. Silber, I., Verlinde, J., Eloranta, E. W., & Cadeddu, M. (2018). Antarctic cloud macrophysical, thermodynamic phase, and atmospheric inversion coupling properties at McMurdo Station: I. Principal data processing and climatology. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 123(11), 6099–6121. https://doi.org/10.1029/2018JD028279
  28. Smith, R. C., Ainley, D., Baker, K., Domack, E., Emslie, S., Fraser, B., Kennett, J., Leventer, A., Mosley-Thompson, E., Stammerjohn, S., & Vernet, M. (1999). Marine Ecosystem Sensitivity to Climate Change: Historical observations and paleoecological records reveal ecological transitions in the Antarctic Peninsula region. BioScience, 49(5), 393–404. https://doi.org/10.2307/1313632
  29. Souverijns, N., Gossart, A., Demuzere, M., Lenaerts, J. T. M., Medley, B., Gorodetskaya, I. V., Vanden Broucke, S., & van Lipzig, N. P. M. (2019). A New Regional Climate Model for POLAR-CORDEX: Evaluation of a 30-Year Hindcast with COSMO-CLM2 Over Antarctica. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 124(3), 1405–1427. https://doi.org/10.1029/2018JD028862
  30. Stephens, G. L. (1980). Radiative properties of cirrus clouds in the infrared region. Journal of Atmospheric Sciences, 37(2), 435–446. https://doi.org/10.1175/1520-0469(1980)037<0435:RPOCCI>2.0.CO;2
  31. Trivelpiece, W. Z., Hinke, J. T., Miller, A. K., Reiss, C. S., Trivelpiece, S. G., & Watters, G.M. (2011). Variability in krill biomass links harvesting and climate warming to penguin population changes in Antarctica. Proceedings of the National Academy of Science of the United States of America, 108(18), 7625–7628. https://doi.org/10.1073/pnas.1016560108
  32. Turton, J. V., Kirchgaessner, A., Ross, A. N., & King, J. C. (2018). The spatial distribution and temporal variability of föhn winds over the Larsen C ice shelf, Antarctica. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 144(713), 1169–1178. https://doi.org/10.1002/qj.3284
  33. Van Tricht, K., Lhermitte, S., Lenaerts, J. T. M., Gorodetskaya, I. V., L’Ecuyer, T. S., Noël, B., van den Broeke, M. R., Turner, D. D., & van Lipzig, N. P. M. (2016). Clouds enhance Greenland ice sheet meltwater runoff. Nature Communications, 7, 10266. https://doi.org/10.1038/ncomms10266
  34. Vignon, É., Roussel, M.-L., Gorodetskaya, I. V., Genthon, C., & Berne, A. (2021). Present and future of rainfall in Antarctica. Geophysical Research Letters, 48(8), e2020GL092281. https://doi.org/10.1029/2020GL092281
  35. Wille, J. D., Favier, V., Jourdain, N. C., Kittel, C., Turton, J. V., Agosta, C., Gorodetskaya, I. V., Picard, G., Codron, F., Santos, C. L. D., Amory, C., Fettweis, X., Blanchet, J., Jomelli, V., & Berchet, A. (2022). Intense atmospheric rivers can weaken ice shelf stability at the Antarctic Peninsula. Communications Earth and Environment, 3, 90. https://doi.org/10.1038/s43247-022-00422-9
  36. Winker, D. M., Pelon, J., Coakley Jr., J. A., Ackerman, S. A., Charlson, R. J., Colarco, P. R., Flamant, P., Fu, Q., Hoff, R. M., Kittaka, C., Kubar, T. L., Le Treut, H., Mccormick, M. P., Mégie, G., Poole, L., Powell, K., Trepte, C., Vaughan, M. A., & Wielicki, B. A. (2010). The CALIPSO Mission. Bulletin of the American Meteorological Society, 91(9), 1211–1230. https://doi.org/10.1175/2010BAMS3009.1