Экстремальные скорости ветра в Атлантическом секторе Арктики: статистика и циркуляционные модели
DOI:
https://doi.org/10.21513/0207-2564-2024-2-199-218Ключевые слова:
Экстремумы ветра, распределение Вейбулла, циклоны, полярные мезоциклоны, «драконы», «черные лебеди».Аннотация
Экстремальные скорости ветра над Гренландским, Норвеж-
ским и Баренцевым морями, а также прилегающей сушей, исследованы с
помощью базы данных ERA5. Показано, что функция распределения вероят-
ностей описывается распределением Вейбулла. Однако, самые большие и
самые редкие значения сильно отклоняются от этого закона (по этому при-
знаку их образно называют «драконами»): отличия могут превышать 10 м/с.
«Драконы» связаны с циклонами, развивающимися в холодное время года на
арктическом фронте. Но с такого же рода циклонами связаны менее мощные
экстремумы, подчиняющиеся распределению Вейбулла (называемые «чер-
ные лебеди»). Оказалось, что на основе фронтального анализа эти ситуации
разделить нельзя. В незначительной части случаев в тех регионах, где наблю-
дались самые мощные экстремальные ветра, обнаружены полярные мезоци-
клоны.
Библиографические ссылки
Голицын, Г.С. (2013) Статистика и динамика природных процессов и
явлений, М., КРАСАНД, 400 с.
Кислов, А.В., Матвеева, Т.А. (2016) Экстремумы скорости ветра в евро-
пейском секторе Арктики, Метеорология и гидрология, № 7, с. 5-14.
Суркова, Г.В., Крылов, А.А. (2016) Синоптические ситуации, способ-
ствующие формированию экстремальных значений скорости ветра в Баренце-
вом море, Вестник Московского университета, серия География, № 6, с. 8-25.
Coles, S. (2001) An Introduction to Statistical Modeling of Extreme Values.
Springer Series in Statistics. Springer Verlag, available at: http://dx.doi.org/
1007/978-1-4471-3675-0.
Fisher, R.A., Tippett, L.H.C. (1928) Limiting Forms of the Frequency
Distribution of the Largest or Smallest Members of a Sample, Proceedings of the
Cambridge Philosophical Society, no. 24, pp. 180-190, available at: http://dx.doi.
org/10.1017/S0305004100015681.
Føre, I. et al. (2012) A ‘hurricane‐like’ polar low fuelled by sensible heat
flux: high‐resolution numerical simulations, Quarterly Journal of the Royal
Meteorological Society, vol. 138, no. 666, pp. 1308-1324, available at: http://
dx.doi.org/10.1002/qj.1876.
Gnedenko, B. (1943) Sur la distribution limite du terme maximum d'unesériealéatoire,
Annals of Mathematics, no. 44, pp. 423-453, (In French), available at:
http://dx.doi.org/10.2307/1968974.
Hersbach, H. (2020) The ERA5 global reanalysis, Quarterly Journal of the
Royal Meteorological Society, vol. 146, no. 730, pp. 1999-2049.
Janczura, J., Weron, R. (2012) Black Swans or Dragon-Kings? A Simple Test
for Deviations from the Power Law, The European Physical Journal Special Topics,
no. 205, pp. 79-93, available at: https://doi.org/10.1140/epjst/e2012-01563-9.
Kislov, A., Matveeva, T. (2016) An Extreme Value Analysis of Wind Speed
over the European and Siberian Parts of Arctic Region, Atmospheric and Climate
Sciences, no. 6, pp. 205-223, available at: http://dx.doi.org/10.4236/acs.2016.62018.
Kislov, A., Platonov, V. (2019) Analysis of Observed and Modelled Near-
Surface Wind Extremes over the Sub-Arctic Northeast Pacific, Atmospheric and
Climate Sciences, no. 9, pp. 146-158, available at: https://doi.org/10.4236/
acs.2019.91010.
Kislov, A., Matveeva, T., Antipina, U. (2022) Precipitation Extremes and
Their Synoptic Models in the Northwest European Sector of the Arctic during the
Cold Season, Atmosphere, no. 13, p. 1116, available at: https://doi.org/10.3390/
atmos13071116.
Kolstad, E.W., Bracegirdle, T.J., Zahn. M. (2016) Re‐examining the roles of
surface heat flux and latent heat release in a “hurricane‐like” polar low over the
Barents Sea, Journal of Geophysical Research. Atmospheres, vol. 121, no. 13, pp.
-7867, available at: http://dx.doi.org/10.21046/2070-7401-2017-14-3-297-304.
Myslenkov, S., Platonov, V., Kislov, A., Silvestrova, K., Medvedev, I. (2021)
Thirty-Nine-Year Wave Hindcast, Storm Activity, and Probability Analysis of
Storm Waves in the Kara Sea, Russia, Water, no. 13, pp. 648, available at: https://
doi.org/10.3390/w13050648.
Palutikof, J.P., Brabson, B.B., Lister, D.H., Adcock, S.T. (1999) A Review of
Methods to Calculate Extreme Wind Speeds. Meteorological Applications, no. 6,
pp. 119-132, available at: http://dx.doi.org/10.1017/S1350482799001103.
Rasmussen, E.A., Turner, J. (2003) Polar lows: Mesoscale weather systems
in the polar region, Cambridge, Cambridge University Press, 612 p.
Revokatova, A. et al. (2021) High-resolution simulation of polar lows over
Norwegian and Barents seas using the COSMO-CLM and ICON models for the
-2020 cold season, Atmosphere, no. 12, p. 137, available at: https://doi.org/
3390/atmos12020137.
Rojo, M. et al. (2015) Polar low tracks over the Nordic Seas: A 14-winter
climatic analysis, Tellus A. Dynamic Meteorology and Oceanography, no. 67, p.
, available at: https://doi.org/10.3402/tellusa.v67.24660.
Rojo, M., Claud, C., Noer, G., Carleton, A.M. (2019a) In situ measurements
of surface winds, waves, and sea state in polar lows over the North Atlantic,
Journal of Geophysical Research. Atmospheres, no. 124, pp. 700-718, available at:
https://doi.org/10.1029/2017JD028079.
Rojo, M., Noer, G., Claud, C. (2019b) Polar Low tracks in the Norwegian Sea
and the Barents Sea from 1999 until 2019, PANGAEA, available at: https://doi.org/
1594/PANGAEA.903058, supplement to: Rojo et al. 2019.
Shapiro, M.A., Fedor, L.S., Hampel, T. (1987) Research aircraft
measurements of a polar low over the Norwegian Sea, Tellus A. Dynamic
Meteorology and Oceanography, no. 39, pp. 272-306, available at: https://
doi.org/10.3402/tellusa.v39i4.11761.
Smirnova, J.E., Golubkin, P.A. (2017) Comparing polar lows in atmospheric
reanalyses: Arctic System Reanalysis versus ERA-Interim, Monthly Weather
Review, vol. 145, pp. 2375-2383, doi: 10.1175/MWR-D-16-0333.1.
Sornette, D. (2009) Dragon-Kings, Black Swans and the Prediction of Crises,
International Journal of Terraspace Science and Engineering, no. 2, pp. 1-18,
available at: http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.1596032.
Sornette, D., Ouillon, G. (2012) Dragon-Kings: Mechanisms, Statistical
Methods and Empirical Evidence, The European Physical Journal Special Topics,
vol. 205, pp. 1-26, available at: https://doi.org/10.1140/epjst/e2012-01559-5.
Stoll, P.J. et al. (2018) An objective global climatology of polar lows based on
reanalysis data, Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, vol. 144,
pp. 2099-2117, available at: http://dx.doi.org/10.1002/qj.3309.
Stoll, P.J. (2022) A global climatology of polar lows investigated for local
differences and wind-shear environments, Weather and Climate Dynamics, vol. 3,
no. 2, pp. 483-504, available at: https://doi.org/10.5194/wcd-3-483-2022.
Taleb, N.N. (2010) The Black Swan. The Impact of the Highly Improbable.
nd Edition, Penguin, New York.
Watanabe, S.-i.I., Niino, H., Yanase, W. (2016) Climatology of polar
mesocyclones over the Sea of Japan using a new objective tracking method,
Monthly Weather Review, vol. 144, pp. 2503-2515, available at: https://doi.org/
1175/MWR-D-15-0349.1.
Wu, L. (2021) Effect of atmosphere-wave-ocean/ice interactions on a polar
low simulation over the Barents Sea, Atmospheric Research, vol. 248, pp. 105-183,
available at: https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2020.105183.
Yang, X. et al. (2020) C3S Arctic regional reanalysis-full system documentation,
available at: https://cds.climate.copernicus.eu/cdsapp#!/dataset/reanalysis-
carra-single-levels?tab=docon.
Ru
En