Український антарктичний журнал

Том 21 № 2(27) (2023): Український антарктичний журнал
Articles

Варіативність екстремальних опадів у Західній Антарктиді та їх відгук на зміни поля низького тиску моря Амундсена

PDF (English)
  • Л. Писаренко,
  • Д. Пішняк,
  • М. Савенець
Л. Писаренко
Український гідрометеорологічний інститут ДСНС України та НАН України, м. Київ, 03028, Україна; Державна установа Національний антарктичний науковий центр МОН України, м. Київ, 01601, Україна
Д. Пішняк
Державна установа Національний антарктичний науковий центр МОН України, м. Київ, 01601, Україна
М. Савенець
Український гідрометеорологічний інститут ДСНС України та НАН України, м. Київ, 03028, Україна
Spectrograms of the signal emitted from Vernadsky and received onboard RV Noosfera after reflection from the ionosphere, the black line shows the X component of the geomagnetic field measured at the Vernadsky AIA station. See paper Zalizovski et al. 2024 (page 195). Photo by S. Glotov and from the archive of the SI NASC
DOI: https://doi.org/10.33275/1727-7485.2.2023.716
Опубліковано December 31, 2023
Ключові слова
  • атмосферний тиск,
  • басейн льодовика,
  • шельфовий льодовик,
  • опади,
  • 95 процентиль
Як цитувати
Писаренко, Л., Пішняк, Д., & Савенець, М. (2023). Варіативність екстремальних опадів у Західній Антарктиді та їх відгук на зміни поля низького тиску моря Амундсена. Український антарктичний журнал, 21(2(27), 175-189. https://doi.org/10.33275/1727-7485.2.2023.716

Авторське право (c) 2023 Український антарктичний журнал

Creative Commons License

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

Анотація

Зміни екстремальних опадів над Західною Антарктидою та Антарктичним півостровом стали одними із спостережуваних наслідків поточної зміни клімату. У цьому дослідженні обговорюються просторово-часові закономірності екстремальних опадів та їхні зв’язки з параметрами поля низького тиску моря Амундсена (the Amundsen Sea Low, ASL). На основі даних реаналізу ERA5 було оцінено 95-й процентиль загальної добової кількості опадів та їх зв’язки з параметрами ASL над основними басейнами льодовиків у регіоні. Встановлено, що 95-й процентиль опадів змінювався від 5 мм до понад 40 мм над регіоном, демонструючи вищі значення вздовж берегової лінії та досягаючи максимуму над західним узбережжям Антарктичного півострова. Тенденції екстремальних опадів варіюють від −3 до 4 мм за декаду і посилюють типові просторові відмінності. У середньому екстремальні опади охопили 4,7‒4,9% площі басейнів. Встановлено, що усі залежності мали добре виявлену сезонність. Як загальна, так і екстремальна кількість опадів змінювалися залежно від коливань ASL, демонструючи значні кореляції від середнього до сильного зв’язків. Зміщення ASL на захід спричинили зменшення кількості опадів над морем Амундсена та водночас збільшення над Антарктичним півостровом. Поглиблення ASL (найнижчий атмосферний тиск у системі чи центрі дії атмосфери) призвело до зменшення кількості опадів над шельфовим льодовиком Гетц і зростання кількості опадів над західною частиною Антарктичного півострова. Є два регіони з протилежною реакцією опадів на зміни ASL: західна частина над шельфовим льодовиком Гетц з прилеглими морськими районами та східна частина, що охоплює Антарктичний півострів, льодовики острова Пайн, шельфовий льодовик Еббота та море Беллінсгаузена. Отримані результати мають важливе значення для нашого розуміння випадків екстремальних опадів над Західною Антарктидою в останні десятиліття в умовах зміни клімату.

PDF (English)

Посилання

  1. Bell, B., Hersbach, H., Simmons, A., Berrisford, P., Dahlgren, P., Horányi, A., Muñoz-Sabater, J., Nicolas, J., Radu, R., Schepers, D., Soci, C., Villaume, S., Bidlot, J., Haimberger, L., Woollen, J., Buontempo, C., & Thépaut, J. (2021). The ERA5 global reanalysis: Preliminary extension to 1950. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 147(741), 4186–4227. https://doi.org/10.1002/qj.4174
  2. Bromwich, D. H., Nicolas, J. P., Monaghan, A. J., Lazzara, M. A., Keller, L. M., Weidner, G. A., & Wilson, A. B. (2013). Central West Antarctica among the most rapidly warming regions on Earth. Nature Geoscience, 6(2), 139–145. https://doi.org/10.1038/ngeo1671
  3. Carrasco, J. F., & Cordero, R. R. (2020). Analyzing precipitation changes in the northern tip of the Antarctic Peninsula during the 1970–2019 period. Atmosphere, 11(12), 1270. https://doi.org/10.3390/atmos11121270
  4. Chittella, S P. S., Deb, P., & van Wessem, J. M. (2022). Relative contribution of atmospheric drivers to “extreme” snowfall over the Amundsen Sea Embayment. Geophysical Research Letters, 49(16), e2022GL098661. https://doi.org/10.1029/2022GL098661
  5. Chown, S. L., Leihy, R. I., Naish, T. R., Brooks, C. M., Convey, P., Henley, B. J., Mackintosh, A. N., Phillips, L. M., Kennicutt II, M. C., & Grant, S. M. (Eds.). (2022). Antarctic climate change and the environment: a decadal synopsis and recommendations for action. Scientific Committee on Antarctic Research, Cambridge, United Kingdom. Retrieved December 13, 2023, from https://documents.ats.aq/atcm44/att/atcm44_att111_e.pdf
  6. Chyhareva, A., & Krakovska, S. (2022). Climate projections over the Antarctic Peninsula region to the end of the 21st century. Part III: clouds and extreme precipitation. Ukrainian Antarctic Journal, 20(2), 188–202. https://doi.org/10.33275/1727-7485.2.2022.699
  7. Deb, P., Orr, A., Bromwich, D. H., Nicolas, J. P., Turner, J., & Hosking, J. S. (2018). Summer drivers of atmospheric variability affecting ice shelf thinning in the Amundsen Sea Embayment, West Antarctica. Geophysical Research Letters, 45(9), 4124–4133. https://doi.org/10.1029/2018GL077092
  8. Ehmele, F., Kautz, L.-A., Feldmann, H., & Pinto, J. G. (2020). Long-term variance of heavy precipitation across central Europe using a large ensemble of regional climate model simulations. Earth System Dynamics, 11(2), 469–490. https://doi.org/10.5194/esd-11-469-2020
  9. England, M. R., Polvani, L. M., Smith, K. L., Landrum, L., & Holland, M. M. (2016). Robust response of the Amundsen Sea Low to stratospheric ozone depletion. Geophysical Research Letters, 43(15), 8207–8213. https://doi.org/10.1002/2016GL070055
  10. Gómez-Valdivia, F., Holland, P. R., Siahaan, A., Dutrieux, P., & Young, E. (2023). Projected West Antarctic ocean warming caused by an expansion of the Ross Gyre. Geophysical Research Letters, 50(6), e2023GL102978. https://doi.org/10.1029/2023GL102978
  11. González-Herrero, S., Vasallo, F., Bech, J., Gorodetskaya, I., Elvira, B., & Justel, A. (2023). Extreme precipitation records in Antarctica. International Journal of Climatology, 43(7), 3125–3138. https://doi.org/10.1002/joc.8020
  12. Hersbach, H., Bell, B., Berrisford, P., Hirahara, S., Horányi, A., Muñoz-Sabater, J., Nicolas, J., Peubey, C., Radu, R., Schepers, D., Simmons, A., Soci, C., Abdalla, S., Abellan, X., Balsamo, G., Bechtold, P., Biavati, G., Bidlot, J., Bonavita, M., ... & Thépaut, J.-N. (2020). The ERA5 global reanalysis. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 146(730), 1999–2049. https://doi.org/10.1002/qj.3803
  13. Hersbach, H., Bell, W., Berrisford, P., Horányi, A., Muñoz-Sabater, J., Nicolas, J., Radu, R., Schepers, D., Simmons, A., Soci, C., & Dee, D. (2019). Global reanalysis: goodbye ERA-Interim, hello ERA5. ECMWF Newsletter, 159, 17–24. https://doi.org/10.21957/VF291HEHD7
  14. Hosking, S., & National Center for Atmospheric Research Staff (Eds.). (2020). The climate data guide: Amundsen Sea low indices. Retrieved March 12, 2023, from https://climatedataguide.ucar.edu/climate-data/amundsen-sea-low-indices
  15. Hosking, J. S., Orr, A., Bracegirdle, T. J., & Turner, J. (2016). Future circulation changes off West Antarctica: Sensitivity of the Amundsen Sea Low to projected anthropogenic forcing. Geophysical Research Letters, 43(1), 367–376. https://doi.org/10.1002/2015GL067143
  16. Hosking, J. S., Orr, A., Marshall, G. J., Turner, J., & Phillips, T. (2013). The influence of the Amundsen–Bellingshausen Seas Low on the climate of West Antarctica and its representation in coupled climate model simulations. Journal of Climate, 26(17), 6633–6648. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-12-00813.1
  17. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). (2022). The Ocean and Cryosphere in a Changing Climate. Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/9781009157964
  18. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). (2023). Climate Change 2021 – The Physical Science Basis. Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/9781009157896
  19. Ivanov, M., Warrach-Sagi, K., & Wulfmeyer, V. (2018). Field significance of performance measures in the context of regional climate model evaluation. Part 2: precipitation. Theoretical and Applied Climatology, 132, 239–261. https://doi.org/10.1007/s00704-017-2077-x
  20. Lavers, D., Prudhomme, C., & Hannah, D. M. (2013). European precipitation connections with large-scale mean sea-level pressure (MSLP) fields. Hydrological Sciences Journal, 58(2), 310–327. https://doi.org/10.1080/02626667.2012.754545
  21. Liang, L., Guo, H., Liang, S., Li, X., Moore, J. C., Li, X., Cheng, X., Wu, W., Liu, Y., Rinke, A., Jia, G., Pan, F., & Gong, C. (2023). Delayed Antarctic melt season reduces albedo feedback. National Science Review, 10(9), nwad157. https://doi.org/10.1093/nsr/nwad157
  22. Nicola, L., Notz, D., & Winkelmann, R. (2023). Revisiting temperature sensitivity: how does Antarctic precipitation change with temperature? The Cryosphere, 17(7), 2563–2583. https://doi.org/10.5194/tc-17-2563-2023
  23. Otosaka, I. N., Horwath, M., Mottram, R., & Nowicki, S. (2023). Mass Balances of the Antarctic and Greenland Ice Sheets Monitored from Space. Surveys in Geophysics, 44(5), 1615–1652. https://doi.org/10.1007/s10712-023-09795-8
  24. Raphael, M. N., Marshall, G. J., Turner, J., Fogt, R. L., Schneider, D., Dixon, D. A., Hosking, J. S., Jones, J. M., & Hobbs, W. R. (2016). The Amundsen Sea Low: Variability, Change, and Impact on Antarctic Climate. Bulletin of the American Meteorological Society, 97(1), 111–121. https://doi.org/10.1175/BAMS-D-14-00018.1
  25. Reed, A. T., Stansfield, A. M., & Reed, K. A. (2022). Characterizing Long Island’s extreme precipitation and its relationship to tropical cyclones. Atmosphere, 13(7), 1070. https://doi.org/10.3390/atmos13071070
  26. Schneider, D. P., Deser, C., & Okumura, Y. (2012). An assessment and interpretation of the observed warming of West Antarctica in the austral spring. Climate Dynamics, 38(1–2), 323–347. https://doi.org/10.1007/s00382-010-0985-x
  27. Scott, R. C., Nicolas, J. P., Bromwich, D. H., Norris, J. R., & Lubin, D. (2019). Meteorological Drivers and Large-Scale Climate Forcing of West Antarctic Surface Melt. Journal of Climate, 32(3), 665–684. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-18-0233.1
  28. Tetzner, D., Thomas, E., & Allen, C. (2019). A validation of ERA5 Reanalysis Data in the Southern Antarctic Peninsula—Ellsworth Land Region, and its implications for ice core studies. Geosciences, 9(7), 289. https://doi.org/10.3390/geosciences9070289
  29. Turner, J., Lachlan-Cope, T., Colwell, S., & Marshall, G. J. (2005). A positive trend in western Antarctic Peninsula precipitation over the last 50 years reflecting regional and Antarctic-wide atmospheric circulation changes. Annals of Glaciology, 41, 85–91. https://doi.org/10.3189/172756405781813177
  30. Turner, J., Comiso, J. C., Marshall, G. J., Lachlan–Cope, T. A., Bracegirdle, T., Maksym, T., Meredith, M. P., Wang, Z., & Orr, A. (2009). Non-annular atmospheric circulation change induced by stratospheric ozone depletion and its role in the recent increase of Antarctic sea ice extent. Geophysical Research Letters, 36(8), L08502. https://doi.org/10.1029/2009GL037524
  31. Turner, J., Phillips, T., Thamban, M., Rahaman, W., Marshall, G. J., Wille, J. D., Favier, V., Winton, V. H. L., Thomas, E., Wang, Z., van den Broeke, M., Hosking, J. S., & Lachlan-Cope, T. (2019). The dominant role of extreme precipitation events in Antarctic snowfall variability. Geophysical Research Letters, 46(6), 3502–3511. https://doi.org/10.1029/2018GL081517
  32. Wang, S., Ding, M., Liu, G., & Chen, W. (2022). Processes and mechanisms of persistent extreme rainfall events in the Antarctic Peninsula during austral summer. Journal of Climate, 35(12), 3643–3657. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-21-0834.1
  33. Wang, S., Liu, J., Cheng, X., Yang, D., Kerzenmacher, T., Li, X., Hu, Y., & Braesicke, P. (2023). Contribution of the deepened Amundsen Sea low to the record low Antarctic sea ice extent in February 2022. Environmental Research Letters, 18(5), 054002. https://doi.org/10.1088/1748-9326/acc9d6
  34. Wille, J. D., Favier, V., Gorodetskaya, I. V., Agosta, C., Kittel, C., Beeman, J. C., Jourdain, N. C., Lenaerts, J. T. M., & Codron, F. (2021). Antarctic atmospheric river climatology and precipitation impacts. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 126(8), e2020JD033788. https://doi.org/10.1029/2020JD033788
  35. Zheng, F., Li, J., Clark, R. T., & Nnamchi, H. C. (2013). Simulation and projection of the Southern Hemisphere annular mode in CMIP5 models. Journal of Climate, 26(24), 9860–9879. https://doi.org/10.1175/JCLID-13-00204.1
  36. Zwally, H. J., Giovinetto, M. B., Beckley, M. A., & Saba, J. L. (2012). Antarctic and Greenland drainage systems, GSFC Cryospheric Sciences Laboratory. Retrieved September 8, 2023, from http://icesat4.gsfc.nasa.gov/cryo_data/ant_grn_drainage_systems.php