Российский государственный гидрометеорологический университет ДОЛГОСРОЧНЫЕ ПРОГНОЗЫ ПОГОДЫ Физические

Российский государственный гидрометеорологический университет ДОЛГОСРОЧНЫЕ ПРОГНОЗЫ ПОГОДЫ Физические основы долгосрочного прогноза погоды Синоптические методы Цепелев Валерий Юрьевич кандидат географических наук e mail: v 0010200@mail. ru т. кафедры: (812) 444 82 61 Кафедра метеорологических прогнозов

Содержание темы занятия Ø Физические основы предсказуемости в задачах долгосрочного прогноза погоды Ø Закономерности циркуляции атмосферы и погоды используемые в задачах ДПП Ø Инерционность Ø Аналоги Ø Закономерности в развитии макропроцессов Ø Ритмы и циклы

Физические основы предсказуемости в задачах долгосрочного прогноза погоды Возможность долгосрочного прогнозирования погоды основывается на познаваемости окружающего нас мира. Законы развития макросиноптических процессов и макропогоды подчиняются объективным законам природы и поэтому принципиально познаваемы. Успешность прогноза определяется уровнем развития науки и зависят от уровня знаний: Ø Общей циркуляции атмосферы; Ø Закономерностей развития макросиноптических процессов и макропогоды; Ø Состояния методов прогноза при помощи ранее установленных закономерностей погодных процессов. 1. 2. 3. Если бы у нас была на вооружении идеальная модель атмосферы, то: Сроки предсказуемости могли бы быть ограничены только учетом неадиабатических потоков тепла при условии точного знания начального состояния атмосферы и умении точно решать полные уравнения динамики для движений всех масштабов. Влияние подстилающей поверхности определялось бы только ее начальным состоянием. Нелинейность полей метеоэлементов не препятствовала бы решению системы полных уравнений (непрерывные поля на малых расстояниях линейны). Все что нам было бы необходимо для точного прогноза по модели зафиксировать начальные состояния всех гидрометеорологических параметров в узлах сетки, шаг которой меньше, чем характерный линейный масштаб турбулентности. Но пока на вооружении у прогнозистов есть только модели атмосферы, которые соответствуют состоянию наших знаний об атмосфере и нашим технологиям. (Поэтому расстояние между узлами сетки в 107 раз больше линейного масштаба турбулентности. )

Физические основы предсказуемости в задачах долгосрочного прогноза погоды Из этого следует: Ø Индивидуальные движения с масштабами меньшими, чем шаг сетки моделью не фиксируются. Ø Существуют случайные ошибки измерений, интерполяции и округления метеопараметров. Ø В моделях используются приближенные уравнения динамики, апроксимируемые конечно разностными уравнениями. Вследствие этого ошибки прогноза будут расти с увеличением его срока. Прогноз индивидуальных процессов будет давать полезную информацию (сверх климатического описания состояния атмосферы) до тех пор, пока ошибки прогноза не достигнут естественной климатической изменчивости прогнозируемой величины. Этот срок можно назвать пределом предсказуемости индивидуальных процессов. Предел предсказуемости зависит от типа и масштаба процессов, характера и величины начальных ошибок, качества прогностической модели. Хотя теоретический предел предсказуемости отдельных индивидуальных синоптических процессов составляет 3 4 недели, но на длительные сроки возможно предсказать обобщенные (осредненные) характеристики: Ø Формы и типы макросиноптической циркуляции; Ø Средние поля метеоэлементов за декаду, месяц или сезон; Ø Макромасштабные составляющие разложений полей метеоэлементов на естественные составляющие. В долгосрочном прогнозе ставится задача предсказания таких крупномасштабных характеристик циркуляции и погоды, как формы циркуляции, индексы циркуляции, географическое распределение аномалий метеоэлементов и т. д.

Физические основы предсказуемости в задачах долгосрочного прогноза погоды Результаты сравнения моделей общей циркуляции атмосферы (ОЦА), разработанных в ведущих мировых метеорологических центрах, показали, что даже для лучших гидродинамических моделей отрезок времени, называемый интервалом практической предсказуемости, составляет 5 7 суток. По различным оценкам, он может быть увеличен до 2 – 3 недель в зависимости от сезона года, региона и устойчивости атмосферной циркуляции. Ограничение предсказуемости «первого рода» определяется: 1. Неопределенностью начальных условий (никогда не могут быть заданы с абсолютной точностью). 2. Наличием точек бифуркаций (ветвления) для нелинейной системы. Даже малые возмущения (подобные взмаху крыльев бабочки) Могут изменить результаты интегрирования модели ОЦА. Но существует предсказуемость «второго рода» , которая определяет возможность прогноза крупномасштабных структур атмосферной циркуляции, а также статистических характеристик метеорологических полей на сезонных и более длительных интервалах времени. 1. Физической основой сезонных прогнозов служат гипотезы о решающем вкладе внешних воздействий в низкочастотную изменчивость атмосферы. Предполагается, что для длительных промежутков времени состояние атмосферы зависит не от начальных условий, а от состояния и динамики развития таких внешних, к атмосфере источников тепла, как океан, поверхность суши (лед, снежный покров и влажность почвы). Эти источники тепла являются более инерционными, чем атмосфера, и поэтому легче прогнозируются. Кроме того, внешними источниками тепла являются светимость Солнца, содержание в атмосфере парниковых газов, вулканические выбросы и т. д.

Физические основы предсказуемости в задачах долгосрочного прогноза погоды Американским ученым Дж. Шуклой было экспериментально определен предел предсказуемости процессов различного масштаба и введено понятие предсказуемости осредненных по времени состояний, которая определяется предсказуемостью низкочастотных планетарных волн. Глобальная модель общей циркуляции атмосферы интегрировалась им на срок до 60 суток от девяти различных начальных условий, но с одинаковыми граничными условиями. При осреднении по первым 30 суткам прогноза, дисперсии прогностических полей, которые вызваны большой разницей в начальных условиях, сильно отличаются от дисперсий, которые вызваны случайными возмущениями в модели. При осреднении за период 31 — 60 суток эти дисперсии практически совпадают. Результаты экспериментов позволяют предположить, что эволюция длинных волн в атмосфере остается достаточно предсказуемой в течение месяца (возможно до 45 дней). Совместное влияние собственной непредсказуемости процессов и нарушения предсказуемости за счет неустойчивости процессов синоптического масштаба недостаточно для потери динамической предсказуемости среднемесячных значений. Улучшение разрешения моделей и корректная параметризация физических процессов может привести к увеличению предела предсказуемости осредненных по времени процессов. Существует так же возможность дополнительного увеличения предсказуемости, при помощи учета устойчивых аномалий температуры поверхности океана, океанического льда, снежного покрова и влагосодержания почвы.

Физические основы предсказуемости в задачах долгосрочного прогноза погоды Состояние подстилающей поверхности определяет предсказуемость атмосферных процессов. Осредненные по времени атмосферные процессы становятся более предсказуемы если на подстилающей поверхности формируется определенная структура аномалий температуры поверхности океана (ТПО), влагосодержания почвы, океанического льда и снежного покрова, которая действует на атмосферные процессы как медленно меняющееся внешнее возбуждение. Временной масштаб изменения граничных параметров значительно больше, чем временной масштаб возмущений синоптического масштаба. Для периода, равного месяцу, перечисленные граничные условия можно Процессы, вызывающие межгодовую считать квазипостоянными. изменчивость атмосферы, можно разделить по типу их воздействия: I. Внутренняя динамика атмосферы. К ним относятся совместное воздействие неустойчивости процессов, нелинейных взаимодействий, термического и орографического возбуждения и флуктуации зонального ветра, взаимодействия между тропиками и внетропическими районами и т. д. II. Граничное возбуждение. Обусловлено флуктуациями ТПО, морского льда, снежного покрова, влагосодержания почвы и т. д. и их влиянием на амплитуду и фазы планетарных волн. Последние определяют траектории и интенсивность птмосферных возмущений циклонического масштаба. Изменения в граничных условиях влияют на амплитуды и фазы планетарных волн и на циркуляции Гадлея и Уолкера.

Физические основы предсказуемости в задачах долгосрочного прогноза погоды Возможна ли предсказуемость атмосферных процессов, осредненных по пространству и времени? «Решающим является вопрос о том, что в действительности запоминается. Если система помнит только осредненное по времени или по пространству состояние, то должна существовать по крайней мере возможность прогноза этого состояния. Мне кажется, что именно в этом и состоит проблема долгосрочного прогноза. » Дж. Чарни Степень динамической предсказуемости зависит от пространственно временного спектра состояний атмосферы и взаимодействия между процессами разных масштабов. Если бы не было постоянного влияния подстилающей поверхности то изменчивость осредненных по времени процессов зависела бы только от периода осреднения. То есть предсказуемость средних по времени была бы не выше предсказуемости амплитуд и фаз отдельных возмущений. На рисунке приведены дисперсии для разных интервалов волновых чисел и частот в зимнем сезоне. Наибольший вклад в межгодовую изменчивость вносят низкочастотные планетарные волны. А поскольку изменчивость пространственно временных средних определяется низкочастотными компонентами планетарного масштаба, то и существует возможность их прогноза.

Физические основы предсказуемости в задачах долгосрочного прогноза погоды Выводы: I. II. IV. V. VI. Предел предсказуемости для волн синоптического масштаба (волновые числа 5— 12) приблизительно равен двум неделям, а для волн планетарного масштаба (волновые числа 0— 4) превышает месяц. Поэтому существует физическая основа для прогнозов именно среднемесячных и более значений. Предел предсказуемости волн синоптического масштаба можно увеличить до сроков, превышающих месяц, улучшив сами модели, начальные условия и параметризацию физических процессов. Существует дополнительная предсказуемость, обусловленная флуктуациями медленно меняющихся граничных условий (температуры поверхности океана, влагосодержания почвы, океанического льда и снежного покрова). Наблюдения и эксперименты по моделям позволяют предположить, что флуктуации температуры поверхности океана и влагосодержания почвы в низких широтах вызывают заметные изменения в осредненной за месяц или сезон циркуляции. Если крупномасштабная аномалия температуры поверхности океана, океанического льда или снежного покрова имеет достаточно большую величину, то она может привести к значимым изменениям циркуляции в средних широтах. Так как в средних широтах уже существуют мощные неустойчивые образования, то влияние граничных условий будет значимым только в том случае, если оно достаточно велико. Существуют свидетельства того, что флуктуации источников тепла в тропиках могут вызывать значимые изменения и во внетропических широтах, следовательно, существует возможность дополнительной предсказуемости процессов средних широт.

Закономерности циркуляции атмосферы используемые в задачах долгосрочного прогноза погоды Инерционность Инерция состояния сохранение некоторое время основных черт исходного положения. Вероятность сохранения существующего режима погоды в три пять раз больше вероятности ее изменения. Инерция развития сохранение направленности развития синоптических процессов. Однородная направленность в развитии процессов характерна для естественного синоптического периода. Для прогноза, инерция развития часто используется в виде экстраполяции тенденции процессов в будущее. Инерционность явлений погоды обусловливается тем, что по причинам физического порядка определенные погодные аномалии (например, очень высокое давление или очень низкая температура), охватывающие обширные территории, не могут исчезать в течение короткого времени. Инерция явлений погоды охватывает период, не превышающий нескольких суток. Если же за аномалией месячных средних чаще всего следует аномалия того же знака, то это означает, что в указанном случае имеет место скорее высокая повторяемости процессов, чем их инерционность (наблюдается восстановление существовавших в течение некоторого времени процессов после небольшого перерыва.

Закономерности циркуляции атмосферы используемые в задачах долгосрочного прогноза погоды Инерционность В зоне умеренных широт повторяемость процессов подвержена сильному влиянию сезонных изменений и различий в условиях местности. На рисунке показаны изолинии коэффициентов корреляции между средним значением атмосферного давления предшествующих 10 суток в различных пунктах Европы и среднего давления в Потсдаме и Бресте в течение последующих 10 суток. Установление местных и сезонных различий в тенденциях к инерции и повторяемости статистическими методами и объяснение физических причин их существования имеет значение и для Часто повторяемость процессов проблемы ДПП. существует только для аномалий определенного знака. Например: для периода с 1848 по 1947 гг. , обнаружено, что если температура первой половины декабря в Центральной Европе более чем на 3°С превышала норму, то январь и февраль в 13 случаях из 14 оказались теплее нормы. Если же температура первой половины декабря была ниже нормы на 3°С, то середина зимы оказалась аномально холодной лишь в 4 случаях из 14, а в 10 случаях, наоборот, была теплее нормы. Повторяемость аномалий погоды изменяется от сезона к сезону и, как правило, не является одинаковой для положительных и отрицательных аномалий.

Закономерности циркуляции атмосферы используемые в задачах долгосрочного прогноза погоды Аналоги В практике долгосрочного прогноза погоды под аналогом понимается макросиноптическое положение или процесс, сходный с первоначальным. Применение аналогов в долгосрочном прогнозе: Ø На принципе аналогичности основано выделение периодов однородной циркуляции. Ø Типизация процессов основана на оценке их аналогичности, так как в одну типовую группу включаются только схожие макропроцессы. Ø Оценка качества прогнозов основана на определении степени сходства прогностических и фактических полей метеоэлементов. Ø Широко применяются принцип аналогичности при разработке ДПП для подбора к текущему макропроцессу наиболее близкого макропроцесса из архива наблюдений.

Закономерности циркуляции атмосферы используемые в задачах долгосрочного прогноза погоды Аналоги 2007 2011 W 20 19 C 11 12 E 0 0 Аналогичность двух макропроцессов по формам атмосферной циркуляции Вангенгейма Гирса.

Закономерности циркуляции атмосферы используемые в задачах долгосрочного прогноза погоды Аналоги Оценка качества прогнозов базируется на принципах аналогичности.

Закономерности циркуляции атмосферы используемые в задачах долгосрочного прогноза погоды Аналоги Задача подбора аналогов ставит ряд неоднозначных вопросов. Ø Какие характеристики макропроцессов и погоды следует брать в качестве признаков подобия? Ø Какие расхождения в сходстве макропроцессов и погоды можно считать допустимыми? Ø Какими должны быть оценки аналогичности, чтобы обеспечить требуемую степень подобия? Выбор признаков, по которым оценивается подобие определяется целью, с которой подбирается аналог. Ø При оценке аналогичности макропроцессов могут быть использованы данные о степени сходства последовательности полей метеоэлементов, а также статистическое описание временного комплекса таких полей. Ø Привлечение большого числа признаков подобия повышает точность подбора аналогов, однако ограниченность рядов наблюдений не позволяет использовать этот прием достаточно широко. Ø Допустимая степень расхождения аналогичности определяется строгостью оценки сходства по каждому из признаков подобия. Чем меньше допуски, тем меньше аналогов можно подобрать, так как ряды наблюдений ограничены. Техника подбора аналогов многообразна. Так на ранних этапах развития долгосрочного прогнозирования проводилась визуальная оценка аналогичности сравнением ежедневных синоптических карт и сборно кинематических карт. Но такой способ очень приблизителен и субъективен.

Закономерности циркуляции атмосферы используемые в задачах долгосрочного прогноза погоды Аналоги В настоящее время методы подбора аналогов основаны на количественной оценке степени подобия макропроцессов. Большая часть таких методов дает оценку аналогичности не макропроцессов, а синоптических положений. Для оценки аналогичности характеристик полей аномалий метеоэлементов по знаку широко используется качественный коэффициент корреляции. где n+ число точек, в которых знаки аномалий совпали; n_ число точек, в которых знаки аномалий не совпали; N общее число точек, использованных для оценки аналогичности полей. Значение р максимально ( р = +1) при совпадении знаков ха рактеристик полей во всех точках, минимально ( р = -1) при противоположности знаков во всех точках: при р =0 знаки совпадают в половине случаев. Для автоматизированного расчета критерия подобия по полю геопотенциала было предложено использовать сумму абсолютных значений разности аномалий геопотенциала в одноименных точках: В качестве критерия подобия используют так же коэффициент корреляции, среднеквадратическое отклонение, параметр Хейдеке, Эвклидово расстояние и многие другие параметры.

Закономерности циркуляции атмосферы используемые в задачах долгосрочного прогноза погоды Аналоги Рассмотренные выше критерии подобия при обычной методике их применения позволяют определять лишь аналогичность состояния, а не аналогичность развития синоптических процессов за какой либо промежуток времени. Предпринимаются попытки разработать способы оценки аналогичности развития синоптических процессов. Критерии аналогичности синоптических положений при их последовательном применении к соответствующим моментам времени исходного процесса и процесса аналога могут дать представление о степени их сходства. Однако при практическом осуществлении такого подхода возникают существенные трудности. А если два процесса, с высокой степенью аналогичности, имеют различную длину во времени, то выбор пар состояний для сравнения становится затруднительным.

Закономерности развития макропроцессов Закономерности годового хода развития синоптических процессов и погоды При долгосрочном прогнозе погоды следует учитывать закономерности годового хода процессов: Ø Изменения в развитии синоптических процессов и погоды, обусловленные сезонными особенностями трансформации воздушных масс: § Разностью температур между воздухом и подстилающей поверхностью; § Степенью увлажнения земной поверхности и влажностью воздуха; § Интенсивностью переноса воздушной массы. Ø Календарные особенности в повторяемости некоторых типов синоптических процессов. Пример 1: Ø Синоптические процессы ноября в 73% случаев аналогичны процессам января; Ø Синоптические процессы марта в 70% случаев аналогичны процессам декабря предшествующего года. Пример 2: Участок кривой годового хода, относительной повторяемости антициклона над северо восточной частью Атлантического океана в районе 30°з. д. — 5°в. д. и 55° — 75°с. ш. Относительная повторяемость появления этого положения антициклона в период с 25 по 26 мая, и в период с 29 по 3 июня превышает максимальный предел случайности.

Закономерности развития макропроцессов Закономерности годового хода развития синоптических процессов и погоды Появление определенных макросиноптических типов связано с годовыми изменениями общей циркуляции атмосферы таким образом, что в течение определенных отрезков года определенные типы наблюдаются' чаще; чем это могло бы объясняться случайностью, Тем не менее они наблюдаются не настолько часто; чтобы метод долгосрочных прогнозов погоды мог основываться на них без привлечения дополнительных признаков. Ключевые ДНИ" и развитие ПОГОДЫ. Ключевые дни, как бы указывают на ритм нормальных сезонных изменений атмосферной циркуляции в рассматриваемом циркуляционном районе. Основной причиной этого ритма является годовой ход приходящей и уходящей радиации. Причиной же неравномерности этого ритма, по всей вероятности, является неравномерное распределение суши и моря и изменения периода возможных свободных колебаний. Пример 1: В 65°/0 лет с 23 сентября по 1 октября в Центральной Европе наблюдается так называемое „бабье лето", характеризующееся незначительной облачностью, редким выпадением осадков и относительно высокими дневными температурами. Погода такого типа наблюдается в областях высокого давления, распространяющихся с запада на восток при наличии зональной циркуляции над Северной Европой, а также при наличии области высокого давления с центром над Восточной Европой, сопровождаемой меридиональной циркуляцией. Пример 2: Во все годы периода 1881 — 1946 гг. , в течение которых среднее давление с 21 по 30 сентября в Москве на 2 мб превышало норму, средняя температура последующей зимы в Центральной Европе всегда оказывалась более чем на 0, 6° С выше нормы. Климатическая вероятность таких зим составляет 41, 8%.

Закономерности развития макропроцессов Закономерности годового хода развития синоптических процессов и погоды Ход аномалий приземной температуры воздуха в Санкт Петербурге за январь, осредненный по периоду 1986 2010 гг.

Закономерности развития макропроцессов Ключевые ДНИ" и развитие ПОГОДЫ. Аномалии давления во время „бабьего лета" в Европе и характер температуры последующей зимы (Пример однозначной существенной зависимости) Из 13 случаев (100%) мягких зим, приведенных в таблице, можно сделать вывод о существовании физической зависимости между заданными аномалиями давления в сентябре и характером температуры последующей зимы в Центральной Европе. Эта зависимость основывается на закономерностях перехода от зональной циркуляции к меридиональной в первом естественном синоптическом секторе. Отклонение давления, мб 21— 30 сентября Год зимы в Центральной Москва Берлин Москва 1929 + 5, 3 + 8, 3 + 2, 3 +16, 7 + 5, 6 + 7, 2 + 4, 8 +12, 3 + 4, 3 + 6, 3 1937 + 3, 7 1938 +12, 4 +3, 7 +2, 4 +9, 3 + 1, 5 +2, 0 +9, 7 +6, 0 +5, 1 +1 Л +5, 9 +2, 3 +3, 9 +3, 5 +4, 7 +0, 9 +8, 8 +5, 5 +2, 8 +1, 3 +3, 2 +0, 1 +1, 3 +0, 9 +5, 9 1947 + 5, 7 +0, 4 + 1, 2 1884 1901 1902 1904 1909 1912 1913 1920 1926 отклонение темпера туры последующей Европе, °С +0, 9 +1, 4 +0, 7 +1, 1 +2, 2 +1, 5 +0, 8 +2, 4 +1, 6 +2, 0 ' +1, 2 +2, 2 . ; Между аномалиями погоды, наблюдаемыми около ключевых дней, и последующей макропогодой существует однозначная зависимость, лежащая вне пределов области случайных повторяемостей.

Закономерности развития макропроцессов Внутренние закономерности развития макросиноптических процессов Одной из внутренних закономерностей развития макросиноптических процессов является их сопряженность, т. е. взаимосвязь и взаимообусловленность. Исходя из условия постоянства массы атмосферы, можно утверждать, что избыток воздуха в одной районе должен быть связан с его дефицитом в другом. Исследования показали, что при некоторых дополнительных условиях возникает определенная географическая локализация сопряженных особенностей в циркуляции и погодных характеристиках. Например, при увеличении интенсивности зональной циркуляции над Северной Америкой усиливается и распространяется в высокие широты высотный гребень у западных берегов Европы, что приводит к распространению по его восточной периферии холодных воздушных масс и последующему похолоданию в Европе. Эта связь не только синхронна, но имеет и прогностическое значение. Закономерностью является преемственность преимущественных преобразований макросиноптических процессов. Этот подход широко использовался Вангенгеймом Гирсом при разработке макроциркуляционного метода ДПП. Установлено, что формы атмосферной циркуляции, наблюдающиеся в данном сезоне закономерно возникают в результате развития форм, наблюдавшихся в предшествующих сезонах. Большую помощь прогнозисту могут принести сведения о вероятностях перехода одного типа процесса в другой. Так, установлено, что летом вероятность сохранения формы «С» (по Кацу) в следующем синоптическом периоде равна 55%, суммарная вероятность сохранения в следующем синоптическом периоде формы «В» или перехода ее в форму «Ц» составляет 81%.

Закономерности развития макропроцессов Закономерности формирования циркуляции и погоды под влиянием внешних воздействий Внешними к атмосфере являются воздействия космофизических факторов и подстилающей поверхности. Так в период усиления солнечной активности определяемой по росту числе Вольфа увеличивается повторяемость меридиональных макросиноптических процессов, возрастают повторяемость блокирующих антициклонов и число тропических циклонов. В периоды усиления солнечной активности, определяемой по росту индекса геомагнитной возмущенности, возрастает вероятность засух на ETР, а в периоды ослабления в Западной Сибири. Если оценивать фазы солнечной активности по числам Вольфа, то такая закономерность не выявляется. Важная роль подстилающей поверхности в формировании макросиноптических процессов и погоды очевидна. Особенно велико влияние на циркуляцию и погоду Европы температурного режима поверхностных вод Северной Атлантики. Получены прогностические статистические связи температуры поверхности отдельных частей Северной Атлантики со средней месячной температурой во многих пунктах Европы. Наиболее однородное состояние материковой подстилающей поверхности характерно для зимы, когда почти вся территория покрыта снегом. Тогда создаются, особенно в центральной части материка (Средняя и Восточная Сибирь), наиболее благоприятные условия для антициклогенеза. Состояние подстилающей поверхности может способствовать или стабилизации возникшего по каким либо другим причинам макросиноптического процесса, или его преобразованию в другой тип.

Закономерности развития макропроцессов Закономерности формирования циркуляции и погоды под влиянием внешних воздействий Гирсом было показано, что при развитии процессов формы Е в восточной части Северной Атлантики создается «язык» теплой воды, а в западной части холодной. Это, в свою очередь, способствует возникновению меридионально ориентированного высотного гребня у западного побережья Европы и ложбины у западных берегов Северной Америки, т. е. высотных полей меридиональной (С) формы циркуляции. Зависимость между ледовым режимом и общим состоянием погоды, в частности над северными районами СССР, была показана Визе. Несомненно, ледовый режим и океанические течения взаимосвязаны с общей циркуляцией атмосферы посредством многих механизмов. Однако эти взаимосвязи существуют главным образом в виде одновременной корреляции. Существенные коэффициенты корреляции между ледовым режимом и метеорологическими элементами в последующие промежутки времени, рассчитанные на основании продолжительных рядов наблюдений, в лучшем случае достигали значения коэффициента корреляции | г |=0, 5. Таким образом, океанические течения и ледовый режим не имеют решающего значения, а служат лишь вспомогательным фактором.

Ритмы и циклы Закономерностью развития синоптических процессов является их ритмичность. Под ритмами понимаются повторения одних и тех же синоптических процессов через приблизительно равные промежутки времени. Ритмы осуществляются не всегда, а только при некоторых дополнительных условиях. Ø Трех и пятимесячная ритмичность присуща синоптическим процессам всего северного полушария. В частности эта ритмичность хорошо выражена в интенсивности зональной циркуляции. Ø Для стационарных антициклонов существует свой четырехмесячный ритм. На основании исследований ритмических процессов и условий, которые определяют их осуществление, были сформулированы прогностические правила, широко используемые при разработке месячных и сезонных прогнозов погоды. Например: Если за 150 (90) суток до исходного (реперного) ультра полярного процесса имел место неаналогичный по отношению к исходному процесс, а за 75 (45) суток обратный, то по истечении 75 (45) суток от репера будет наблюдаться процесс, аналогичный исходному, а через 150 (90) суток от репера будет наблюдаться процесс, аналогичный исходному, но без перемещения барического образования по ультраполярной оси. Во временном ходе макросиноптических процессов и погодных характеристик имеются циклические колебания с периодами от нескольких месяцев до десятков лет. Процессы квази двухлетней цикличности, продолжительностью около 26 месяцев, которые обнаружены в тропической стратосфере, можно выявить в ходе метеоэлементов не только тропической зоны, но и в умеренных широтах.

Ритмы и циклы Периоды в несколько лет. Доказано, что из многих колебаний с периодами в несколько лет, о которых упоминалось в прошлом, лишь небольшое число имеет «реальную вероятность» . К их числу относятся периоды в 2, 2 года, в 3— 3, 5 года и период около 7 лет. Все эти периоды, однако, не являются устойчивыми, иными словами неустойчивым является время их окончания. Для температуры и давления период в 3— 3, 5 года лучше всего выражается в районах Малайского архипелага и Северной Австралии. Колебания с периодом 2, 2 и 7 лет представляют собой свободные колебания циркуляции атмосферы над Северной Атлантикой. Эти колебания аналогичны колебаниям с трехлетним периодом над районом Малайского • архипелага. В то время как распространение колебания периода 2, 2 года ограничено Северной Атлантикой и Европой, то колебание семилетнего периода распространяется пo всему земному шару. Статистическими методами было обнаружено широко распространенное колебание периода 5— 5, 5 лет. В действительности, однако, это колебание имеет переменный период, равный 5, 5 года лишь в среднем многолетнем. Периодические колебания климата. Ритмические колебания метеорологических элементов, имеющие период более 30 лет, называются «климатическими периодами» . Для выявления периодов еще большей продолжительности недостаточно данных, существующих в настоящее время.

Ритмы и циклы Вейвлет анализ ряда наблюдений за приземным давлением в Санкт Петербурге за период 1900 2011 годы по данным реанализа ХХ век. Вейвлет анализ ряда наблюдений за температурой на 850 мб поверхности в Санкт Петербурге за период 1900 2011 годы по данным реанализа ХХ век.