Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Для областей Евро-Атлантики (ЕАТ), Северной Евразии (СЕ) и Дальнего Востока России (ДВ) методами кластерного анализа по данным ERA5 за 1940 – 2022 гг. получены наборы из зимних и летних погодных режимов. Проанализированы статистические характеристики режимов – относительная и сезонная повторяемость, распределение режимных событий по продолжительности и матрицы переходов между режимами. Проанализированы многолетние тренды их статистических характеристик. Исследовано влияние погодных режимов в ЕАТ, СЕ и ДВ на пространственное распределение экстремальных температур и осадков в зоне действия режимов. Получены поля, указывающие на вероятности наступления таких событий во время действия погодных режимов. Проанализирована связь погодных режимов с крупномасштабными модами климатической системы – колебаниями площади морского льда в Северном полушарии и аномалиями температуры поверхности Тихого Океана (Эль-Ниньо Южное колебание). Проведен анализ метеорологической ситуации, произошедшей 27 июля 2018 года в Кисловодске, когда на город обрушился сильнейший ураган, ливни. Для анализа ситуации использовалась модель WRF-ARW. Получено, что ливни были вызваны крупномасштабной аномалией атмосферной циркуляции и фронтальным переносом холодного воздуха, вторжение которого началось за 3 часа до осадков. Это способствовало образованию конвективных явлений и «облачных улиц», а изменение направления ветра на высоте также повлияло на интенсивность осадков. По результатам предварительного анализа результатов моделирования сделан вывод о причине возникновения экстремального явления – перенос холодного арктического воздуха по границе антициклона и его вторжение в теплый влажный воздух над районом наблюдений с ССВ, а также с ЮЗ дополнительный небольшой перенос влажного (частично за счет подьема по склону гор) воздуха через горный хребет со стороны Черного моря, что привело к усилению конвекции в момент холодного вторжения (с 12 UTC). Проведены эксперименты с моделью INM-CM6-L с изменением граничных условий в области Северной Атлантики (СА) – наложением отрицательной фазы Атлантической мультидекадной осцилляции («АМО-»). В результате экспериментов получено два модельных набора данных, продолжительностью 50 лет – 1) со средней за 1979 – 2014 гг. климатологической ТПО в области СА и 2) с наложенной «АМО-». Два набора данных сопоставлены для выявления статистически значимых различий, которые можно непосредственно к влиянию «АМО-». Сравнивались приповерхностная температура, осадки, давление на уровне моря и высоты геопотенциальной поверхности на уровне 500 гПа (z500). Выявлено, что наложение «АМО-» статистически значимо меняет основные параметры атмосферы не только непосредственно в СА, но и в других частях Северного полушария. С помощью кластеризации z500 идентифицированы зимние погодные режимы в области СА - 1) «NAO+ (AR-)», 2) «NAO-», 3) «SB+», 4) «AR+». Выявлено, что при наложении «АМО-» падает повторяемость режима Скандинавского блокинга («SB+»), но растёт повторяемость «AR+». Установлено, что пространственная циркуляционная схема Арктической осцилляции (АО) воспроизводится большинством климатических моделей проекта CMIP6. В то время, как аномалии Арктического диполя наиболее адекватно воспроизвели модели CAMS-CSM1-0, CNRM-CM6-1 и MIROC6. Согласно эмпирическим данным и данным модели MIROC6, циркуляционные механизмы в атмосфере Северного полушария (в том числе, АО) в холодный период года способны оказывать влияние на ледовитость летом в окраинных морях Российской Арктики. По данным климатических моделей выявлено ожидаемое в ближайшей и среднесрочной перспективе превышение повторяемости положительной фазы АО на 6-10% над отрицательной его фазой в январе-марте. Обнаружено, что наиболее существенный рост повторяемости сильных летних засух (на 4-5 засух/10 лет) в Центральном Черноземье и в центре ЕЧР ожидается к середине текущего столетия согласно данным агрессивного сценария антропогенного воздействия на климат. В тоже время модельные прогнозы свидетельствуют о наиболее ощутимом охвате сильными засухами Алтайского региона и увеличении их повторяемости на 1-3 засухи/10 лет по данным сценария средней жесткости, а также агрессивного сценария. Проведено сравнение данных по сезонным суммам осадков в реанализе ERA5 с данными метеорологических станций на территории России в 1979-2023 г. Получено, что реанализ ERA5 в среднем завышает сезонные суммы осадков. Зимой максимальные значения разностей достигают 60% в регионах юга ЕТР, юга Восточной Сибири и побережья Дальнего Востока. Летом превышение осадков на 60% отмечено в предгорьях Кавказа, на арктическом побережье и в северо-восточной Сибири. Анализ разностей трендов сумм осадков показывает значительное занижение летних трендов по данным ERA5 по сравнению с метеостанциями (свыше 15 мм/сезон/10 лет на ЕТР и юге Сибири). Для зимнего сезона тренды осадков в ERA5 воспроизводятся достаточно хорошо. Разработан и реализован программный алгоритм подразделения циклонов на отсеченные ОЦ (образующиеся в глубоких тропосферных ложбинах) и окклюдированные (возникающие в ходе развития обыкновенных приземных фронтальных циклонов при проникновении их в тропосферу). Для анализа использовались данные ERA5 для средней тропосферы (Н500) Северного полушария для летнего сезона (июнь-август) за 1951-2019 гг. Разработан алгоритм и ПО идентификации блокирований типа обрушения волны Россби. Предлагаемый алгоритм идентификации основывается на преобразовании геопотенциала, которое переводит гребни и ложбины на карте в замкнутые антициклонические и циклонические области соответственно. Обрушения классифицируются как тип Рекса или Омега, в зависимости от количества связанных циклонических областей. Проведен анализ изменчивости трендов характеристик режима осадков для территории Черноморского побережья Кавказа (ЧПК) в 1966-2023 гг. По данным метеорологических станций для второй половины XX в. на станциях Краснодарского края отмечалось увеличение сезонных сумм осадков (до +15-18%/сезон/10 лет). К началу XXI рост осадков замедлялся, и к началу столетия тренды из положительных перешли в отрицательные, общее количество осадков в регионе стало уменьшаться как зимой, так и летом. На основе данных ERA5 для последних десятилетий (1979-2021 гг.) получены количественные оценки сезонных характеристик внетропических циклонов и морских волн в атмосфере Северного полушария. Сделаны оценки вклада внетропических циклонов в формирование соответствующих особенностей и изменений морского волнения. Максимумы повторяемости экстремального морского волнения зимой и летом соответствуют акваториям с повышенной повторяемостью циклонов, в частности, над Тихим и Атлантическим океанами. Получено, что вклад внетропических атмосферных циклонов в формирование значительных высот волн достигает 70% зимой и 50% летом. При этом наиболее сильный вклад связан с интенсивными циклонами - 90% зимой и 40% летом.

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
На основе модельных экспериментов PiControl оценена устойчивость связей между климатическими режимами, вызывающими летние засухи в России, и модами естественной изменчивости. Двенадцать моделей в целом реалистично описывают климат Северной Атлантики (СА), хотя MPI-ESM-LR и IPSL-CM5A-LR занижают температуру, а лучшее совпадение с аномалиями температуры поверхности океана (ТПО) демонстрируют CNRM-CM5, MPI-ESM-LR, HadGEM2-ES и IPSL-CM5A-LR. Долгопериодные колебания ТПО воспроизводятся, но 60–80-летняя цикличность и амплитуда АМО отражаются не в полной мере. По данным 6 моделей показано влияние АМО на Северо-Атлантическое колебание: холодная фаза ТПО соответствует усилению зональной циркуляции в Атлантико-Европейском секторе, тёплая — её ослаблению. Во всех моделях выявлены длительные фазы устойчивых аномалий ТПО в СА, однако только NASA-GISS-E2 и MIROC-ESM воспроизвели характерные для АМО аномалии давления над ЕТР. Представлен анализ изменений характеристик осадков в Сочи в последние десятилетия для летнего сезона на разных временных масштабах — от 10-минутных до сезонных осреднений. Установлено, что в Сочи отмечается уменьшение сезонных сумм осадков на 4-5%/10 лет в 1980-2023 гг., при этом статистически значимых изменений интенсивности, максимальных значений и повторяемости экстремальных осадков на разных временных масштабах за анализируемый период не выявлено. По данным плювиографа получено уменьшение продолжительности событий дождя, которое достигается за счет уменьшения числа и продолжительности бездождевых пауз в отдельных событиях осадков. Уменьшение средней продолжительности осадков отмечено и при анализе часовых данных реанализа ERA5. При анализе осадков по данным плювиографа на метеостанции Сочи отмечено увеличение интенсивности экстремальных осадков согласно соотношению Клаузиуса-Клапейрона. Для больших периодов осреднения экстремальные осадки характеризуются нелинейным откликом на рост температуры. На основе данных ERA5 и IMERG (1998–2024 гг.) оценен вклад внетропических циклонов в осадки на территории России. Выявлены систематические ошибки спутниковых данных IMERG: зимнее занижение осадков над Баренцевым, Карским морями, Тихим океаном и Европейской частью России и летнее завышение в этих же регионах. Сравнение с наземными наблюдениями (~500 станций ВНИИГМИ-МЦД) показало, что зимой данные ERA5 точнее, тогда как летом оба набора данных имеют сопоставимую ошибку. Максимумы повторяемости циклонов и связанных с ними осадков наблюдаются над Атлантическим сектором Арктики и Тихим океаном зимой, а летом смещаются на континент и Арктику, где наблюдаются занижение оценок осадков. Несмотря на это, вклад циклонов остается доминирующим: от 60% летом до 90% зимой. Проанализированы эпизоды формирования и развития блокирующего гребня над ЕТР и отсеченного циклона над Западной Сибирью летом 2024 года. Отмечено три длительных эпизода антициклонической квазистационарной циркуляции в средней тропосфере. Исследованы основные характеристики этих эпизодов. Получены карты-схемы распределения поля температуры по данным ВНИИГМИ-МЦД на территории ЕТР для ситуаций формирования на уровне H500 гПа в барическом поле центра антициклонального вихря по данным NOAA NCEP-NCAR Reanalysis 1. Отмечено, что летние волны холода над ЕТР часто сопровождаются отсеченным циклоном в регионе, а длительные волны тепла, связанные с малоподвижным гребнем, — развитием отсеченного циклона на его восточной периферии в Западной Сибири. Продолжено исследование причин аномальной погоды в Кисловодске 27 июля 2018 года. В качестве основного инструмента использовалась модель WRF-ARW (v.4.3.3) с четырьмя вложенными областями (разрешение от 10.8 км до 400 м). Проведены эксперименты на чувствительность к температуре поверхности моря, локальному рельефу, параметризациям и спектральному «притягиванию». Установлено, что основной причиной экстремальных осадков стал перенос холодного арктического воздуха по границе антициклона и его вторжение в теплый влажный воздух с северо-северо-востока, усилившее конвекцию. Небольшая часть влаги поступала со стороны Чёрного моря и через атмосферные реки. Влияние локального рельефа оказалось незначительным для количества, но меняло локализацию осадков. Проведен анализ характеристик экстремальности погоды в Московском регионе в XX-XXI вв. на примере волн жары в летний сезон по данным реанализа ERA5 и климатическим моделям CMIP6. Показано постепенное увеличение частоты, продолжительности и интенсивности волн тепла в период 1940–2024 гг. Прогнозные оценки с использованием климатических моделей показывают дальнейшее усиление выявленных тенденций в XXI веке. При реализации сценария SSP5-8.5 интенсивность волн тепла возрастает особенно резко: количество волн увеличивается на 0.30 события/10 лет, продолжительность на 3.02 дня/10 лет, а суммарное накопленное тепло – до 53.39 °C/10 лет. Полученные результаты демонстрируют статистически значимый рост характеристик волн тепла как в историческом периоде, так по данным климатических моделей в будущем. На вычислительном кластере ИФА РАН проведено два численных эксперимента AMIP-подобного формата с климатической моделью CESM2 продолжительностью 100 модельных лет с современной климатологией и с безледной Арктикой. По данным ERA5 за 1940-2022 и двух численных экспериментов, для летних месяцев в регионах Северной Евразии и Евро-Атлантики получены режимы крупномасштабной атмосферной циркуляции путем ЭОФ-разложения и кластеризации суточных полей высоты геопотенциальной поверхности на уровне 500 гПа. Для полученных погодных режимов сопоставлены их пространственные и временные характеристики. Выявлены статистически значимые изменения в «безледном» эксперименте, включая снижение повторяемости летнего NAO+ и рост частоты режима Уральского максимума. Для каждого эксперимента исследована связь крупномасштабных режимов атмосферной циркуляции в Северной Евразии в летние месяцы с распределением экстремальных осадков над Черноморским побережьем России. Получено, что экстремальные осадки преобладают во время режимов с антициклонической активностью к северу и северо-востоку от Черного моря, в особенности во время режима Уральского максимума. Проведен анализ условий формирования экстремальных осадков на побережье п-ова Крым в последние десятилетия. Выпадение сильных осадков в регионе связано с отрицательными аномалиями давления на уровне моря и дивергенции влаги, положительными аномалиями влагосодержания, что говорит о наличии циклонов, содержащих большое количество влаги и с развитыми вертикальными движениями и конвекцией, преимущественно передвигающихся с запада на восток по южной периферии антициклонов над северной Европой и севером ЕТР. Такая конфигурация поля давления может быть весьма устойчивой и приводить к выпадению затяжных осадков в циклонах.