Сопоставление ошибок модели со стандартным отклонением исходной выборки показало, что, за исключением марта, ошибки модели меньше 0,7-а фактических данных (табл. 3). Сравнение результатов смоделированных оценок ПМЛ Баренцева моря с января по июнь с фактическими данными представлено на рис 2.
При проверке качества прогноза модели применялся метод отложенной выборки. В качестве независимых данных рассматривался период с 1965 по 1978 г. Оценки качества прогнозов, выполненные по ретроспективным данным при допустимой ошибке ± о, показали оправдываемость прогнозов в пределах 64-93 % (табл. 3). Самая низкая оправдываемость прогноза ПМЛ в июне, когда возрастает влияние атмосферы.
Таблица 3. Оправдываемость прогноза ПМЛ за период 1965-1978 гг.
|
Месяцы |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
|
|
Оправдываемость, % |
86 |
93 |
93 |
79 |
71 |
64 |
Выводы
Показана определяющая роль океанического влияния на изменчивость ледовитости Баренцева моря с января по июнь, и оценена связь температуры воды в Баренцевом море на Кольском меридиане с региональными и удаленными ТПО в Северной Атлантике.
Наибольшее воздействие оказывают аномалии ТПО в низких широтах (5- 25°с.ш. и 20-60°з.д) в октябре. Значимая связь (корреляция 0,68-0,75) найдена между АТПО в низких широтах в октябре и температурой воды на Кольском меридиане в январе-июне с запаздываниями 27-32 месяца.
Для выделения предсказуемой климатической составляющей в межгодовой изменчивости ПМЛ с января по июнь применен метод разложения по естественным ортогональным функциям многолетнего набора шестимесячных реализаций ПМЛ. Первая главная компонента, описывающая 83,3 % дисперсии набора, принята за климатическую составляющую межгодовой изменчивости.
Построена модель линейной регрессии для климатической составляющей с АТПО в низких широтах в качестве предиктора. Сравнение значений климатической составляющей для каждого из шести месяцев и рассчитанных по модели с заблаговременностью от 27 до 32 месяцев показало оправдываемость 83 %, а сравнение расчетов с исходными значениями площади льда 79 %.
Введение в модель второго предиктора -- аномалий ТПО в Норвежском море в апреле предыдущего года улучшило оправдываемость прогноза, но заблаговременность сократилась до 9-14 месяцев.
Оценка качества такой модели показала, что коэффициенты детерминации прогнозных значений площади льда за исключением марта составляют 0,51-0,59, ошибки модели за 1979-2014 гг. меньше стандартного отклонения исходной выборки. На независимом периоде 2015-2018 гг. оправдываемость составила 88 %.
Список литературы
1. Алексеев ГВ., Глок Н.И., Смирнов А.В., Вязилова А.Е. Влияние Северной Атлантики на колебания климата в Баренцевом море и их предсказуемость // Метеорология и гидрология. № 8. C. 38-56.
2. Визе В.Ю. Причины потепления Арктики // Советская Арктика. 1937. Т 1. C. 1-7.
3. Захаров В.Ф. Морские льды в климатической системе. СПб.: Гидрометеоиздат, 1996. 213 с.
4. Золотокрылин А.Н., Титкова Т.Б., Михайлов А.Ю. Климатические вариации арктического фронта и ледовитости Баренцева моря зимой // Лед и снег. 2014. Т. 54. № 1. C. 85-90.
5. Миронов Е.У. Ледовые условия в Гренландском и Баренцевом морях и их долгосрочный прогноз. СПб.: ААНИИ, 2004. 320 c.
6. Семенов В.А., Мохов И.И., Латиф М. Роль границ морского льда и температуры поверхности океана в изменениях регионального климата в Евразии за последние десятилетия // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2012. Т 48. № 4. C. 403-421.
7. Chen H.W., Zhang Q., Kornich H., Chen D. The surface air temperature anomalies over the Barents Sea are closely associated with this mode of climate variability. Arctic: The Barents Oscillation // Geophys. Research Letters. 2013. V. 40. P 2856-2861.
8. Inoue J., Hori M.E., Takaya K. The role of Barents sea ice in the wintertime cyclone track and emergence of a warm-Arctic cold-Siberian anomaly // Journ. of Climate. 2012. V 25. № 7. P 2561-2568.
9. Levitus S., Matishov G., Seidov D., Smolyar I. Barents Sea multidecadal variability // Geophys. Research Letters. 2009. V. 36. No. L19604 P 1-5.
10. Liptak J., Strong C. The winter atmospheric response to sea ice anomalies in the Barents sea // Journ. of Climate. 2014. V 27. P. 914-924.
11. Lind S., Ingvaldsen R.B., Furevik T. Arctic warming hotspot in the northern Barents Sea linked to declining sea-ice import // Nature Climate Change. 2018. V 8. P 634-639.
12. Petoukhov V., Semenov V. A. A link between reduced Barents-Kara sea ice and cold winter extremes over northern continents // Journ. of Geophysical Research: Atmospheres. 2010. V 115. P D21111.
13. Семенов В.А. Влияние океанического притока в Баренцево море на изменчивость климата в Арктике // Доклады РАН. 2008. Т 418. № 1. C. 106-109.
14. Sando A.B., Gao Y., Langehaug H.R. Poleward ocean heat transports, sea ice processes, and Arctic sea ice variability in NorESM1-M simulations // Journ. of Geophysical Research: Oceans. 2014. V. 119. № 3. P 2095-2108.
15. Smedsrud L.H., Esau I., Ingvaldsen R.B., Eldevik T., Haugan P.M., Li C., Lien VS., Olsen A., Omar A.M., Risebrobakken B., Sando A.B., Semenov V.A., Sorokina S.A. The role of the Barents Sea in the Arctic climate system // Reviews of Geophysics. 2013. V. 51. P 415-449.
16. Ivanova D.P., McClean J.L., Hunke E.C. Interaction of ocean temperature advection, surface heat fluxes and sea ice in the marginal ice zone during the North Atlantic Oscillation in the 1990s: A modeling study // Journ. of Geophysical Research: Oceans. 2012. V. 117. P C02031.
17. Schlichtholz P., Houssais M.N. Forcing of oceanic heat anomalies by air-sea interactions in the Nordic Seas area // Journ. of Geophysical Research: Oceans. 2011. V. 116. P C01006.
18. Bengtsson L., Semenov V.A., Johannessen O.M. The early twentieth-century warming in the arctic - A possible mechanism // Journ. of Climate. 2004. V. 17. P. 4045-4057.
19. Semenov VA., Martin T., Behrens L.K., Latif M. Arctic sea ice area in CMIP3 and CMIP5 climate model ensembles--variability and change // The Cryosphere Discussions. 2015. V 9. № 1. P 1077-1131.
20. Семенов В.А., Мартин Т., Беренс Л.К., Латиф М., Астафьева Е.С. Изменения площади арктических морских льдов в ансамблях климатических моделей CMIP3 и CMIP5 // Лед и снег. Т 57. № 1. C. 77-107.
21. Павлова Т.В., Катцов В.М., Мелешко В.П. и др. Новое поколение климатических моделей // Труды ГГО. 2014. Т 757. C. 5-64.
22. Карсаков А.Л. Океанографические исследования на разрезе «Кольский меридиан» в Баренцевом море за период 1900-2008 гг. Мурманск: Изд-во ПИНРО, 2009. 139 c.
23. Met Office Hadley Centre observations datasets. Available at: https://www.metoffice.gov.uk/hadobs/hadisst/ (accessed 24.07.2018)
24. Алексеев ГВ. Кузмина С.И., Глок Н.И., Вязилова А.Е., Иванов Н.Е., Смирнов А.В. Влияние Атлантики на потепление и сокращение морского ледяного покрова в Арктике // Лед и снег. 2017. Т 57. № 3. C. 381-390.
References
1. Alekseev G.V., Glok N.I., Smirnov A.V., Vyazilova A.E. The influence of the North Atlantic on climate variations in the Barents Sea and their predictability. Meteorologiya i gidrologiya. Meteorology and Hydrology. 2016, 8: 38-56. [In Russian].
2. Vise VIu. The reasons of Arctic warming. Sovetskaya Arktika. Soviet Arctic. 1937, 1: 1-7. [In Russian].
3. Zakharov V.F. Morskie l'dy v klimaticheskojsisteme. Sea ice in the climate system. St. Petersburg: Gigrometeoizdat, 1996: 213 p. [In Russian].
4. Zolotokrylin A.N., Titkova T.B., Mikhailov A.Y. Climatic variations of the Arctic front and the Barents sea ice cover in winter time. Led i sneg. Ice and Snow. 2014, 54, 1: 85-90. [In Russian].
5. Mironov E.U. Ledovye uslovija v Grenlandskom i Barencevom moryah i ih dolgosrochnyj prognoz. Ice conditions in the Greenland and Barents Seas and their long-range forecasting. St. Petersburg: AARI, 2004: 320 p. [In Russian].
6. Semenov V.A., Mokhov l.I., Latif M. The role of the boundaries of sea ice and sea surface temperature in regional climate changes in Eurasia over the last decade. Izvestiya Akademii Nauk. Fizika atmosfery i okeana. Proc. of the Russian Academy of Sciences. Physics of Atmosphere and Ocean. 2012, 48, 4: 403-421. [In Russian].
7. Chen H.W., Zhang Q., Kornich H., Chen D. The surface air temperature anomalies over the Barents Sea are closely associated with this mode of climate variability. Arctic: The Barents Oscillation. Geophys. Research Letters. 2013, 40: 2856-2861.
8. Inoue J., Hori M.E., Takaya K. The role of Barents sea ice in the wintertime cyclone track and emergence of a warm-Arctic cold-Siberian anomaly. Journ. of Climate. 2012, 25, 7: 2561-2568.
9. Levitus S., Matishov G., Seidov D., Smolyar I. Barents Sea multidecadal variability. Geophys. Research Letters. 2009, 36 (L19604): 1-5.
10. Liptak J., Strong C. The Winter Atmospheric Response to Sea Ice Anomalies in the Barents Sea. Journ. of Climate. 2014, 27: 914-924.
11. Lind S., Ingvaldsen R.B., Furevik T. Arctic warming hotspot in the northern Barents Sea linked to declining sea-ice import. Nature Climate Change. 2018, 8: 634-639.
12. Petoukhov V., Semenov V. A. A link between reduced Barents-Kara sea ice and cold winter extremes over northern continents. Journ. of Geophysical Research: Atmospheres. 2010, 115: D21111.
13. Semenov V.A. Influence of oceanic inflow to the Barents Sea on climate variability in the Arctic region. Doklady Akademii Nauk. Proc. of the Academy of Sciences. 2008, 418, 1: 106-109. [In Russian].
14. Sando A.B., Gao Y., Langehaug H.R. Poleward ocean heat transports, sea ice processes, and Arctic sea ice variability in NorESM1-M simulations. Journal of Geophysical Research: Oceans. 2014, 119, 3: 2095-2108.
15. Smedsrud L.H.,Esau I., Ingyaldsen R.B., Eldevik T., Haugan P.M., Li C., Lien VS., Olsen A., Omar A.M., Risebrobakken B., Sando A.B., Semenov V.A., Sorokina S.A. The role of the Barents sea in the Arctic climate system. Reviews of Geophysics. 2013, 51: 415-449.
16. Ivanova D.P., McClean J.L., Hunke E.C. Interaction of ocean temperature advection, surface heat fluxes and sea ice in the marginal ice zone during the North Atlantic Oscillation in the 1990s: A modeling study. Journ. of Geophysical Research: Oceans. 2012, 117: C02031.
17. Schlichtholz P., Houssais M.N. Forcing of oceanic heat anomalies by air-sea interactions in the Nordic Seas area. Journ. of Geophysical Research: Oceans. 2011, 116: C01006.
18. Bengtsson L., Semenov V.A., Johannessen O.M. The early twentieth-century warming in the arctic -- A possible mechanism. Journ. of Climate. 2004, 17: 4045-4057.
19. Semenov V.A., Martin T., Behrens L.K., LatifM. Arctic sea ice area in CMIP3 and CMIP5 climate model ensembles - variability and change. The Cryosphere Discussions. 2015, 9, 1: 1077-1131.
20. Semenov V.A., Martin T.,BehrensL.K., LatifM., AstafievaE.S. Arctic sea ice area changes in CMIP3 and CMIP5 climate models' ensembles. Ledisneg. Ice and Snow. 2017, 57, 1: 77-107. [In Russian].
21. Pavlova T.V, Katsov VM., Meleshko VP., Shkolnik I. M., Govorkova V.A., Nadezhina E.D. A new generation of climate models. Trudy GGO im. A. I. Voeykova. Proceedings of Voeikov Main Geophisical Observatory. 2014, 575: 5-64. [In Russian].
22. Karsakov A.L. Okeanograficheskie issledovanija na razreze «Kol 'skij meridian» v Barencevom more za period 1900-2008 gg. Oceanographic Investigations along the Kola Section in the Barents Sea in 1900-2008. Murmansk: PINRO Press, 2009: 139 p. [In Russian].
23. Met Office Hadley Centre observations datasets. Available at: https://www.metoffice.gov.uk/hadobs/hadisst/ (accessed 24.07.2018)
24. Alekseev G.V., Kuzmina S.I., Glok N.I., Vyazilova A.E., Ivanov N.E., Smirnov A.V Influence of Atlantic on the warming and reduction of sea ice in the Arctic. Ledi sneg. Ice and Snow. 2017, 57, 3: 381-390. [In Russian].