Исследование климата Восточного Средиземноморья и гидродинамическое моделирование его ожидаемых изменений в ХХ1 веке

Кричак, Семен Оскарович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Исследование климата Восточного Средиземноморья и гидродинамическое моделирование его ожидаемых изменений в ХХ1 веке
ВАК РФ 25.00.30, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Исследование климата Восточного Средиземноморья и гидродинамическое моделирование его ожидаемых изменений в ХХ1 веке"

На правах рукописи 005052827

Кричак Семен Оскарович

ИССЛЕДОВАНИЕ КЛИМАТА ВОСТОЧНОГО СРЕДИЗЕМНОМОРЬЯ И ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЕГО ОЖИДАЕМЫХ ИЗМЕНЕНИЙ В XXI ВЕКЕ

25.00.30 - Метеорология, климатология, агрометеорология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

о 4 ОНТ 2012

Москва 2012

005052827

Работа выполнена в Федеральном Государственном Бюджетно! учреждении «Гидрометеорологический научно-исследовательский цент Российской Федерации» Федеральной службы по гидрометеорологии мониторингу окружающей среды Министерства природных ресурсов : экологии Российской Федерации и Тель-Авивском Университете

Официальные оппоненты:

Доктор физико-математических наук, профессор Крупчатников Владимир Николаевич, Сибирский научно-исследовательский гидрометеорологический институт, Новосибирск

Доктор физико-математических наук, профессор Мелешко Валентин Петрович, Главная Геофизическая Обсерватория, Санкт-Петербург

Доктор физико-математических наук, профессор Тросников Игорь Васильевич, Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова

Ведущая организация:

Институт физики атмосферы, РАН

Защита состоится 17 октября в 14 часов на заседании диссертационног совета Д 327.003.01 при ФГБУ «Гидрометеорологический научнс исследовательский центр Российской Федерации»

123242 Москва, Большой Предтеченский пер., д. 11-13

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБ' «Гидрометеорологического научно-исследовательского центра Российско Федерации»

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор географических наук

Нестеров Е.С.

Общая характеристика диссертационной работы

Диссертационная работа посвящена исследованию особенностей формирования и оценке перспектив изменения климата юго-восточной части Средиземноморского Региона (СР) [далее, Восточное Средиземноморье (ВС)] как части СР, с использованием метода регионального климатического моделирования (РКМ).

Актуальность выполненного исследования. Регион ВС принадлежит к числу областей земного шара, характеризующихся высокой степенью чувствительности к последствиям глобального изменения климата. Данное обстоятельство, в значительной степени являющееся следствием географического положения региона, а также высокая численность населения в СР (более 400 миллионов человек), определяют актуальность исследований перспектив изменения его климата.

Исследование процессов, определяющих изменчивость погодных условий в условиях меняющегося климата (в первую очередь различий в количестве выпавших за сезон осадков), имеет большое значение для хозяйственной деятельности стран региона. Актуальной является задача формулирования научно обоснованной оценки перспектив изменения климата в регионе в первой половине XXI века в условиях глобального потепления вследствие возрастания концентрации антропогенных парниковых газов в атмосфере.

Цели диссертационной работы

Основными целями исследования являлись: -изучение синоптических механизмов, определяющих формирование и межгодовые колебания климата региона ВС;

-гидродинамическое моделирование и анализ процесса ожидаемого в первой половине XXI века изменения климата региона ВС, как следствие возрастания концентрации антропогенных парниковых газов в атмосфере; -построение физически обоснованной количественной картины антропогенных изменений климата региона ВС.

Для достижения указанных целей осуществлялось решение следующих проблем:

1. Разработка системы региональных гидродинамических моделей атмосферы для применения в Израиле для краткосрочного прогнозирования различных метеорологических характеристик, включая осадки и концентрацию пыли в атмосфере.

2. Применение разработанных систем при изучении синоптических процессов в регионе ВС с целью определения факторов, ответственных за формирование условий, характеризующихся интенсивными осадками и пылевыми бурями в регионе ВС.

3. Изучение основных механизмов взаимодействия синоптически процессов региона ВС с процессами в тропическом поясе и средних широтг по данным многолетних диагностических архивов.

4. Построение системы для моделирования климат обеспечивающей успешное воспроизведение основных особенносте климата региона ВС.

5. Осуществление экспериментов по региональном гидродинамическому моделированию современного состояния климат региона.

6. Гидродинамическое моделирование и исследование изменени климата региона ВС в первой половине XXI-ro века, вызываемь; возрастанием концентрации парниковых газов в атмосфере.

7. Применение результатов моделирования изменения климата, пр решении народно-хозяйственных задач региона.

Положения, выносимые на защиту, и их новизна:

1. Впервые в Израиле разработаны (и внедрены в оперативну] практику) варианты гидродинамических моделей атмосферы ММ5 и Et; Dust, обеспечившие повышение точности оперативного прогнозирована погоды в Метеорологической Службе Израиля и, в частности, возможное! прогнозирования пылевых бурь в Тель-Авивском Университете (ТАУ) пр проведении Израильского Эксперимента по Исследованию Распространена Пыли в Средиземноморском Регионе (MEIDEX).

2. Впервые в Израиле разработана система регионально: климатического моделирования в регионе ВС, основанная на модел RegCM3, обеспечивающая успешное описание основных климатически особенностей изучаемого региона.

3. Впервые осуществлен исследовательский эксперимент г региональному климатическому моделированию изменений климата В вследствие повышения концентрации парниковых газов в атмосфер Результаты исследовательского эксперимента обеспечили построен! физически обоснованной количественной картины ожидаемого изменени климата региона ВС в первой половине XXI века.

4. Анализ результатов исследования впервые обеспечил получего количественных оценок изменений количества выпадающих осадков приземной температуры в регионе ВС, включая определение тенденции изменению степени экстремальности климата региона ВС.

Связь с планами НИР

Диссертация представляет собой результат завершенных исследовани в рамках ведомственных НИОКР СССР и значительного числа научны проектов в Израиле.

Выполнение первого этапа исследования (с 1973 по 1989 гг.) было начато диссертантом в период выполнения исследований по программе морской советско-индийской научно-исследовательской экспедиции ИСМЕКС 73. В ходе этого этапа выполнения работы, диссертант являлся ответственным исполнителем раздела темы по сотрудничеству между Гидрометцентром СССР и Метеорологическим Департаментом Индии и одним из ответственных исполнителей тем и разделов тем научно-исследовательских проектов планов НИР и ОКР Госкомгидромета СССР (1.09.79(1978-80 г), 1.086.01.1(1981-83 г), 1.086.01.8 (1984-1985 г).

Выполнение второго этапа исследований осуществлялось автором в рамках его участия в работе над рядом научных проектов в Израиле (с 1990 г.) (Министерство Науки, 1993-1996; Научный Фонд Израиль-США, 19992002; Министерство Науки, 1998-1999, 1999-2003; МЕГОЕХ, 1998-2001; Научный Фонд Израиль - США, 2003-2004; Министерство Образования и Исследований Германии, Министерство Науки Израиля - Glowa Jordan River, 2001-2011; ТАУ, 2005; Компания Mecorot , 2005-2010; Заводы Мертвого Моря Ltd., 2007-2011; ЕС 6' программа CIRCE, 2007-2010; Управление Водных Ресурсов, Министерство Инфраструктур, 2010-2011; Министерство Охраны Природы, 2009-наст. время; Научный Фонд Израиль-США, 2010-наст. время).

Практическая значимость результатов работы

В период работы диссертанта в Гидрометцентре СССР им осуществлена разработка регионального варианта 6-уровенной модели по полным уравнениям, использовавшегося для обеспечения прогностических подразделений Гидрометцентра СССР оперативными гидродинамическими прогнозами метеорологических характеристик.

В сотрудничестве с коллегами из Индии, им была разработана первая в Индии региональная модель по полным уравнениям. Указанная модель была в дальнейшем использована при развитии системы оперативного прогнозирования погоды в Индии.

В Гидрометцентре СССР, диссертантом, совместно с В.М. Кадышниковым и В.М. Лосевым, разработана 15-уровенная региональная прогностическая модель атмосферы.

Диссертантом разработан и внедрен в практику работы Научного Центра по Исследованию Погоды Тель-Авивского Университета (НЦИП-ТАУ) вариант модели ММ5 обеспечивающий успешное прогнозирование осадков в Израиле. Опыт оперативного применения модели ММ5 в Израиле использован при построении аналогичной системы в 2004 г. для ее использования в Гидрометцентре Российской Федерации и Московском Гидрометбюро.

Результаты исследований автора использованы при оперативном прогнозировании элементов погоды, включая осадки и пылевые бури, в ТАУ

и метеорологической службе Израиля и при народно-хозяйственно] планировании государственного развития в условиях изменения климате Внедренная и усовершенствованная автором модель атмосферы для прогноз пылевых бурь Eta-Dust использована при проведении первого космическог эксперимента MEIDEX (США [Национальное Агентство Космически Исследований, NASA] - Израиль) с участием израильского космонавт полковника Илана Рамона в 2003 г.

Результаты исследований роли процесса глобального потепления изменении климата региона ВС использованы при осуществлении народнс хозяйственного планирования в Израиле.

Личный вклад соискателя

Личное участие автора в выполненной работе и опубликованных пр его участии совместных статьях заключалось в его определяющей роли н всех этапах работы - в постановке задачи, в разработке и реализаци алгоритмов, анализе, оценке и обобщении полученных результатов.

Диссертантом осуществлены адаптация ряда гидродинамически моделей (ММ4, ММ5, RAMS, Eta-Dust) и построение вариантов этих систе\ обеспечивающих их применение при оперативном прогнозировании погод] в регионе ВС. В процессе построения оперативных систем Ета-Dust и ММ впервые в Израиле реализована технология получения данных.

Диссертант лично осуществлял руководство процессом внедрени системы Ета-Dust при обеспечении регулярного расчета прогнозо эксперимента MEIDEX с участием первого израильского космонавта.

Лично диссертантом выявлена важность синоптического механизм! определяющего особенности формирования интенсивных синоптически процессов с экстремальными осадками и пылевыми бурями в регионе ВС связанного с эффектом атмосферных рек (АР).

Лично диссертантом предложена концептуальная модель процес активной ложбины Красного моря.

Лично диссертантом проведены исследования с целью оптимальног конфигурирования модели RegCM3 для осуществления моделировани климата. Определена конфигурация модели, обеспечивающа воспроизведение климата региона.

Модель RegCM3 в реализованной диссертантом конфигураци использована под непосредственным руководством диссертанта пр проведении многолетнего эксперимента по моделированию изменени климата региона ВС, вследствие возрастания концентрации антропогенны парниковых газов в атмосфере. Анализы, результаты которых представлен] в диссертации, также проведены автором лично.

Значительная часть исследований диссертанта в ТАУ осуществлялас им в рамках выполнения научно-исследовательских проектов, которыми о руководил совместно с П. Альпертом. В этих работах диссертант отвечал з

разработку и реализацию методик исследований и осуществлял руководство работами по гидродинамическому моделированию.

Внедрение систем ММ5 и Eta-Dust в оперативную практику НЦИП-ТАУ осуществлялось диссертантом совместно с М.В. Цидулко. При внедрении в оперативную практику НЦИП-ТАУ модели DREAM ведущая роль принадлежала П.В. Кища.

В работе по применению результатов РКМ-эксперимента по моделированию процесса изменения климата в гидрологических исследованиях, диссертантом выполнялся анализ и интерпретация климатических данных, в то время как различные аспекты использования данных в модели HYMKE координировались и осуществлялись А. Риммером и Р. Самуэлс.

Апробация результатов

Результаты проведенных автором предварительных исследований по теме диссертации в рамках разработки методов регионального гидродинамического прогнозирования погоды были рассмотрены и рекомендованы ЦМКП 14.05.80 (п. 1.2) для оперативного использования в Гидрометцентре России и учреждениях Росгидромета (рекомендация реализована, о чем свидетельствует Акт от 10.11.1987 об ее внедрении в оперативную практику).

Результаты прогнозирования погоды с помощью, разработанного диссертантом, варианта модели ММ5 использовались в оперативной работе Метеослужбы Израиля с 2000 по 2008 г. (подтверждено письмом директора Метеорологической Службы Израиля д-ра X. Беркович).

Вариант системы прогнозирования пылевых бурь использован при обеспечении эксперимента MEIDEX в 2003 г. (подтверждено письмом Главы отделения Геофизики, Атмосферных Наук и Наук о Земле, Тель-Авивского Университета (ТАУ), проф. К. Прайса).

Результаты исследований роли процесса глобального потепления в изменении климата региона ВС использованы при осуществлении народнохозяйственного планирования в Израиле (подтверждено письмами главного ученого Министерства Охраны Природной Среды д-ра С. Нетаниягу, заведующего отделом Министерства Науки д-ра X. Масалха, и заведующего отделом Управления Водных Ресурсов Министерства Инфраструктур, д-ра А. Гивати).

Различные разделы исследования обсуждались на многочисленных международных научных конференциях и совещаниях, заседаниях научного семинара Тель-Авивского и Иерусалимского университетов, научных конференциях Метеорологического общества Израиля, заседаниях Европейского Союза Геофизических Наук и Европейского Метеорологического Общества.

Список публикаций автора настоящей работы приведен в кони автореферата.

Благодарности

На различных этапах работы и в совместных публикациях принимал участие C.JI. Белоусов, JI.B. Беркович, И.С. Брейтганд, Г.Ю. Калугина, B.Ní Кадышников, П.В. Кища, П. Кунин, Н.И. Лисогурский, В.М. Лосев, CJ Машкович, К. Г. Рубинштейн, И.Г. Ситников, М. В. Цидулко, В. Арене, Г Альперт, Х.С. Беди, Р.К. Датта, М. Даян, С.Б. Фельдштейн, С. Гуалди, V Йосеф, Г. Каллос, 3. Левин, П. Лионелло, Т.Н." Кришнамурти и други коллеги. Исследования роли эффектов зимнего Индийского муссона субтропического струйного течения осуществлены в рамках проект межнационального научного фонда США - Израиль (BSF). Разработк модели ТАУ для прогноза пылевых бурь осуществлена в рамках научне исследовательского проекта BSF (1998-2002) с дополнительной поддержко из эксперимента MEIDEX.

Исследования роли удаленных связей в развитии синоптически процессов с интенсивными осадками на территории ВС проведены в ход выполнения проектов CIRCE FP6 (контракт GOCT 036961) и проект межнационального научного фонда США - Израиль (2009-2013 гг.), гран No. 2008436.

Исследования по разработке и применению системы региональног моделирования климата осуществлены в рамках проекта Glowa Jordan Riv« (Министерство Науки Израиля — Министерство Образования и Исследовани Германии, BMBF) с участием специалистов из Германии, Израиля, Швецш Иордании и Палестинской Автономии.

Структура и объем диссертации

Исследование основано на применении методики региональног климатического моделирования с целью проецирования и изучени ожидаемых изменений климата региона ВС в первой половине XXI века ка следствие, характеризующего постиндустриальный период (с ~1870 г. п настоящее время), возрастания концентрации антропогенных парниковы газов в атмосфере. Методология исследования состоит в проведении анализ характерных синоптических процессов и климатических особенносте региона ВС; разработке системы моделей для краткосрочног прогнозирования погоды (включая осадки и пылевые бури) в регион« изучении успешности воспроизведения синоптических процессов и климат с помощью региональных гидродинамических моделей атмосферь постановке и проведении исследовательского эксперимента п моделированию климата региона и его изменений в первой половине Х> века и экспериментальном применении полученных результатов пр решении конкретных народно-хозяйственных задач.

Диссертация состоит из введения, восьми глав, выводов, списка литературы и приложения.

В первой главе обсуждаются характерные синоптические процессы региона ВС, климатические особенности и колебания климата региона и его предполагаемые изменения в будущем.

Во второй главе произведено обсуждение основных принципов методики гидродинамического моделирования атмосферы и дано описание использованных и, в ряде случаев, оптимизированных в исследовании гидродинамических моделей атмосферы.

В третьей главе приведены результаты исследования успешности краткосрочного прогнозирования интенсивных синоптических процессов с сильными осадками и пылевыми бурями в регионе ВС.

В четвертой главе обсуждаются методические аспекты и результаты применения гидродинамических моделей атмосферы с целью изучения механизмов формирования интенсивных синоптических процессов в регионе ВС.

В пятой главе рассматриваются результаты анализа климата региона ВС по данным диагностических архивов.

Шестая глава работы посвящена описанию анализов, предпринятых с целью определения оптимальной конфигурации используемой РКМ системы Я^СМЗ.

В седьмой главе обсуждаются методика, постановка и результаты проведения эксперимента по гидродинамическому моделированию процесса изменения климата региона ВС.

В восьмой главе произведено обсуждение методических аспектов и результатов проведенных диссертантом прикладных исследований с использованием полученных оценок ожидаемого изменения климата в регионе ВС при решении народно-хозяйственных задач.

В разделе Выводы перечислены результаты проведенного исследования:

В Приложении дано описание баз данных и архивов с результатами глобального моделирования климата, использованных автором в процессе работы над диссертацией, а также описание применяемых сценариев ожидаемой эмиссии парниковых газов.

Общий объем работы составляет 326 страниц, включая 139 рисунков и 18 таблиц. Список литературы содержит 308 публикации. Основные результаты диссертации изложены в 63 научных публикациях. Из них 42 статьи диссертанта опубликованы в рецензируемых научных журналах, признаваемых ВАК.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении перечисляются цель, основные задачи и применяемы методы исследования, обосновывается актуальность проблемы представлена краткая характеристика содержания диссертационной работы.

Глава 1 Климат восточного Средиземноморья

В разделе 1.1 обсуждаются основные синоптические процессы климат региона. Регион СР простирается от южных районов Западно Европы и ее юго-востока на севере до западной (центральной) Азии н востоке (северо-востоке) и северной Африки на юге. Как СР в целом, так ВС, в частности, характеризуются изменчивыми погодными условиями периодически дождливой погодой с умеренной температурой в холодны период года и сухой и жаркой погодой летом. Эти характеристики климат соответствуют средиземноморскому типу, согласно классификации Кёппен [Koppen & Geiger, 1936].

Географическое положение различных частей СР существенн определяет особенности режима осадков. Около 70 % выпадающих в В< осадков связано с т.н. кипрскими циклонами, в значительном числе случае развивающимися в результате регенерации сформировавшихся ране генуэзских циклонов. Также существенную роль играют синоптически системы, обеспечивающие перенос влажных воздушных масс из районе тропической Африки и, в частности, ориентированные на север судански ложбины (ложбины Красного Моря - ЖМ). Выпадение интенсивны осадков в южной части региона ВС наблюдается, в частности, в случая развития активных JIKM (AJIKM), которые характеризуются совместны формированием направленной на север ложбины в нижней тропосфере направленной на юг ложбины в средней тропосфере.

Большая часть циклонов и связанных с ними осадков в регионе В приходится на период с октября по март, что является следствие особенностей географического положения бароклинной зоны средних шире в регионе, причем в весенний сезон, число циклонов над СР оказываете меньшим, нежели зимой и поздней осенью.

В осенний и весенний сезоны, наиболее характерными для региона С являются быстро перемещающиеся вдоль северного побережья Африк термические циклоны шарав и системы JIKM. Возрастание частот формирования систем JIKM в осенний и весенний сезоны года определяете изменениями в положении северной границы нисходящего потока в ячеш Гадлея.

В летний сезон, характеризующийся высокими приземным температурами, развитие облачности и осадков в регионе ВС затруднен вследствие устойчивого оседания в гребне высокого давления, являющегос следствием развития термического циклона в зоне индийского муссона.

Важным для понимания синоптических и климатических особенностей региона фактором являются также процессы формирования пылевых бурь. Перенос пыли в направлении CP осуществляется в циклонах, вследствие формирования возмущений основного потока. Весна и начало лета являются наиболее благоприятными периодами для развития циклонов типа шарав к югу от гор Атласа. Такие циклоны смещаются на восток в направлении Египта и Израиля. Летом пыль переносится в западные и центральные районы СР.

Климатические колебания Средиземноморского региона включая регион ВС (регион СР-ВС) являются следствием, как внутренних колебаний динамической системы, так и вариаций, вызываемых внешними для региона факторами. Климатические характеристики региона ВС и в особенности колебания климата в регионе испытывают значительное влияние основных действующих в Европе картин удаленных связей (телеконнекций). Наиболее существенным для понимания климата Средиземноморского региона и региона ВС представляется вклад Северо-Атлантической Осцилляции (NAO) и Восточно-Атлантической — Западно-Русской Картины (EAWR) [Barston, Livezey, 1987; Lionello et al., 2006]. Оба указанные режима удаленных связей характеризуются аномалиями в поле приземного давления, либо высоты изобарических поверхностей в нижней и средней тропосфере. .

Наряду с указанными двумя режимами европейских телеконнекций, климат региона ВС также испытывает определенные воздействия колебаний картин циркуляции над более удаленными районами.

В разделе 1.2 обсуждаются особенности, наблюдавшихся во второй половине XX века, колебаний климата региона ВС и перспективы предполагаемых изменений климата региона в первой половине XXI века, как следствие процесса глобального потепления.

Анализ изменений климата региона CP в XX веке существенно затруднен недостаточностью данных наблюдений. Согласно имеющимся данным, большая часть региона CP в последние несколько десятилетий характеризовалась уменьшением количества выпадающих осадков, сопровождающимся возрастанием частоты и интенсивности экстремальных синоптических процессов [Lionello at al., 2006а,b; IPCC, 2007b]. Значительно возросла частота дней с экстремальными осадками [Zolina et al., 2010].

Установлен также факт определенного уменьшения количества выпадающих осадков в восточной части СР. Результаты анализа свидетельствуют о возрастании продолжительности периодов засух, волн тепла и частоты периодов с осадками экстремальной интенсивности в регионе [Zhang, at al., 2005].

Выявленные тренды изменения климата региона СР-ВС в XX веке согласуются с выводами теории, связывающей наблюдаемые глобальные изменения климата с изменением концентрации парниковых газов в атмосфере.

Действительно, постиндустриальный период (с -1870 г. по настояще время) характеризуется существенными изменениями климата земного шар; Многочисленные исследования демонстрируют факт возрастания средне приземной температуры воздуха на 0.76°С за последние 100 лет. Около дву третей роста средней температуры пришлись на последнее десятилетие.

В принципе, факт такого изменения приземной температуры воздуха н является экстраординарным в истории климата планеты. Следует учитыватг однако, что среди причин климатических изменений в доиндустриальну] эпоху вклад антропогенных эффектов практически отсутствовал. Изменени климата вызывались лишь природными (геофизическими) колебаниями, i начала XIX-го века положение изменилось и наблюдающиеся климатически изменения определялись совместными эффектами как природного, так антропогенного характера. При этом роль антропогенного фактор постепенно возрастала. В последние годы возрастание концентраци парниковых газов идет особенно быстро.

Необходимость оптимального приспособления общества к новы климатическим условиям и, в частности, их изучение представляете несомненной. Основной задачей настоящего исследования являлось изучени механизмов и ожидаемых перспектив изменения климата региона ВС использованием методики гидродинамического моделирования.

В разделе 1.3 перечисляются основные положения, следующие г изложенных в главе результатов.

Глава 2 Региональное гидродинамическое моделирован« крупномасштабных атмосферных процессов

Раздел 2.1 Основы метода гидродинамического моделирован» атмосферы были заложены в 1916 - 1922 гг. Л.Ф. Ричардсоно? предпринявшим первую в истории попытку численного решения систем уравнений гидродинамики, включающей три уравнения движения, уравненк притока тепла, уравнение неразрывности и уравнение сохранения удельно влажности с целью прогнозирования погоды. Несмотря на неудач эксперимента, данное исследование послужило началом нового научног направления. Дальнейшие международные усилия (A.A. Фридмана (1922), ] Куранта, К. Фридрихса и X. Леви (1928), К.-Г. Россби (1939) и други ученых) обеспечили последовательное решение возникающих проблем i начальном этапе работы.

В России, исследования в данной области были продолжены Н.1 Кочиным, E.H. Блиновой, Л.С. Гандиным, И.А. Кибелем, Г.И. Марчукои A.C. Мониным, С.А. Машковичем, A.M. Обуховым, М.И. Юдиным и др. [сг напр. Кибель, 1957; Марчук, 1974; Монин, Обухов, 1954; Толстых, Фроло 2005].

Методика гидродинамического моделирования процессов в атмосфе; допускает ее применение не только при моделировании короткопериодны

процессов в атмосфере и кратко- и среднесрочном прогнозировании погоды, но и при долгосрочном прогнозировании погоды и моделировании климата. Современные глобальные климатические модели, как правило, являются совместными, т.е. описывают процессы в атмосфере (в ряде случаев с учетом эффектов аэрозолей и вулканической деятельности [напр. Thomas et al., 2009], поверхностном слое почвы и океане [напр. Крупчатников, 2006]).

Представляется очевидным, что в будущем глобальные модели будут характеризоваться существенно более высоким пространственным разрешением. В настоящее время, однако, обычно используемое пространственное разрешение глобальных климатических моделей (100-200 км и более), что препятствует осуществлению описания процессов малого масштаба, которое необходимо для учета особенностей регионального климата - и, в частности, синоптических процессов экстремальной интенсивности.

Решение проблемы оказывается возможным при осуществлении регионального гидродинамического моделирования климата (РКМ). Достоинства методики всесторонне исследованы [напр. Dickinson et al., 1989; Giorgi & Bates, 1989; Giorgi & Mearns, 1999; Giorgi, 1990; Christensen et al., 1997; Дымников, Лыкосов, Володин и др., 2005; Кислов, Бабина, 2008; Кислов, Бабина, Лебедев, 2008; Калинин, Кислов, Бабина и др., 2010; Кричак, 2008; Школьник, Мелешко, Павлова, 2000; Школьник, 2001; Школьник, Мелешко, Гаврилина, 2005].

Важным является учет очевидных различий между двумя направлениями. В отличие от ситуации с краткосрочным прогнозированием погоды, при климатическом моделировании, определяющей оказывается роль сравнительно слабых, но непрерывно действующих климатообразующих эффектов.

Вследствии сказанного, осуществление РКМ-исследований требует как проведения детального анализа роли различных климатообразующих факторов, так и учета особенностей характерных синоптических процессов, действующих в конкретных регионах.

Представляется очевидным, что использование методики РКМ с целью воспроизведения климата конкретных регионов, требует осуществления эффективного учета опыта гидродинамического прогнозирования погоды в них.

Перечисленные соображения определили основные направления проведенного исследования.

Вопросы гидродинамического моделирования процессов региона ВС обсуждены в разделе 2.2. В период 1973-1989 гг. была осуществлена серия совместных исследований Госкомгидромета СССР и Метеорологического Департамента Индии в области изучения атмосферных процессов в регионе действия индийского муссона (судовые научные эксперименты ISMEX-73 и

MONEX-1977), в которых участвовал автор диссертации [Годболе, Кричат Колесников, 1975; Кричак, Лисогурский, Петричев, 1975].

Результатом работы явилось построение первой для Инди гидродинамической модели атмосферы по полным уравнениям для описани и краткосрочного прогнозирования синоптических процессов в район действия индийского муссона [Беди и др., 1976]. Область прогноза по модел: частично включила также и регион ВС. Разработанная модель был применена диссертантом в исследованиях погоды и климата ВС Разработанная система была использована при развитии методологи гидродинамического прогнозирования погоды в Индии [Sikka, 2009]. Был также реализована версия модели, обеспечивающая возможность прогноз над существенно большей территорией, также включающей регион В< [Krichak, 1981].

В 1979 - 1989 гг. осуществлялось развитие нового варианта систем) гидродинамического прогнозирования с учетом результатов зарубежны исследований с целью ее оперативного применения в Гидрометцентре ССС [напр. Анцыпович и Кричак, 1979]. В рамках данного этапа работы, был реализованы гидродинамические модели атмосферы (6-уровенная модель п полным уравнениям с пространственным разрешением 180 км [Кричак, 1981 и 15-уровенная модель по полным уравнениям с шагом по пространству 7 км [Кадышников и др., 1989]). Область расчета по указанным моделям таюк включала регион ВС.

Анализ результатов применения указанных систем пр прогнозировании погоды стимулировал дальнейшее изучение диссертанто: особенностей описания синоптических процессов в ВС.

Важным этапом для осуществления последующих усилий по развита] методики гидродинамического регионального моделирования в ВС явилас разработка в метеорологической службе Израиля, 16-уровенного вариант модели ММ4 с горизонтальным разрешением 180 км [Krichak & Alpert, 199' Krichak & Alpert, 1998b].

В дальнейшем, были также подготовлены варианты моделей ММ5, Et; FSU GSM, CSU RAMS, WRF, COSMO. Ряд систем был внедрен в практик работы Научного Центра Исследований Погоды Тель-Авивског университета (НЦИП-ТАУ) [Krichak et al., 1997а; Krichak et al., 200! Gershtein, 2008].

Указанные прогностические системы послужили основой дл проведения разнообразных исследований в области прогнозирования погод: в разных странах. Среди работ этого направления, могут быть указан: исследования, проведенные в Израиле [Alpert et al., 2002b; Krichak & Alpei 1994; Alpert et al., 1996a,b; Krichak et al., 1997a; Krichak & Alpert, 19981 Krichak & Tsidulko, 1998; Krichak et al., 1999a,b, 2003] и России [напр Вильфанд, Ривин, Розинкина, 2010а,Ь].

В частности, опыт применения модели ММ5 диссертантом и разработанная технологическая система оперативного получения данных в Израиле, были использованы при построении системы ММ5 с целью ее применения в Гидрометцентре РФ (отв. JI.B. Беркович и К.Г. Рубинштейн) и Московском Гидрометбюро (отв. Г.Ю. Калугина) [Berkovich et al., 2005].

В разделе 2.3 дается краткое описание гидродинамических моделей ММ5, RegCM3, RAMS, Eta-Dust, FSU GSM, оптимизированных диссертантом и использованных при проведении обсуждаемых в работе исследований.

В негидростатической мезомасштабной модели ММ5 (п. 2.3.1) [Grell, et al., 1994; Dudhia, 1993; Dudhia et al., 2001] прогнозируемыми характеристиками являются отклонения от стандартных значений атмосферных характеристик (http://wvm.mmm.ucar.edu/MM5/overview.html):

p(x,y,z,t) = p0(z) + p (х,у,z,О

T(x,y,z,t) = T0(z) + T (x,y,z,t) р{х, y,z,t) = p0(z) + p' (х, у, z,t)

Вертикальная координата а определена по значениям давления: _ р.-р,

О)

(2)

Р, ~Р,

гдер1 яр, - значения давления на поверхности земли и на верхней границе модели.

Суммарное значение давления в точке сетки определяется как

р = р'а + р,+р , (3)

где р'(х.у) = р,(х,у)-р,.

Уравнения модели записываются в следующем виде [Е)иёЫа, 1993]: Уравнения движения:

dp u ;

—— = —ш dl

+ p'fo + А, at

+ р' fu +D„

dp' uu/m dp'vu/m

dp' itv/m + dp' vv/m dx dy

der . p

dp'vcr mp'

—---1- vDIV--—

der p

dp' cr dp' dp'

dx p' dx der

dp' cr dp' dp'

dy p' dy du

(4)

(5)

Третье уравнение движения (для вертикальной составляющей скорости ветра) имеет вид

др' и' _

dp'icwjm dp'mv/m

дет p

i dp• i т.т,р'

p' da T Tp,

Изменение давления по времени описывается уравнением

ФУ. dt

др'ир'/т + dp'vp'/m

-т р ур

дх

ди/т а др тр'

ду

др' p'á

+ p'DIV

дх

ди dv/m дх да ду

да

а др' dv тр' ду да

+ P„g7P-z- + P PoW да

Уравнение для температуры имеет вид

др'Т dt

—m

др'иТ/т ^ dp'vT/m

дх

ду

др'Та да

+ Т DIV

+ ■

' -Dp' . ' Р —-PoSP yv~Dp.

+ р' — + Е>т

ср

где

DIV = m*

др'и/m dp'v/m

дх

ду

др' а да

(9)

p,g та др та др

а = —^-w--;—— и--;—— v

р р дх р ду

(10

В варианте ММ5 реализованном в ТАУ, использовано разрешение 60 i 20 км и 37 уровней по вертикали [Krichak, Tsidulko, 1998].

Результаты прогнозов ТАУ с моделью ММ5, в период с 2000 г. по 2001 г. передавались в метеорологическую службу Израиля для применения npi формулировании оперативных прогнозов погоды для региона ВС Применение модели ММ5 в оперативной практике НЦИП-ТАУ, обеспечил! успешность прогнозов сопоставимую с оперативной прогностическо] моделью метеорологической службы Израиля.

Таблица

Успешность прогнозирования высоты поверхности 500 гПа в Израиле [WMO, 1992; Alpei et al., 2002].

Параметр Прогностический центр

Прогноз АТ500 на 24 часа. Метеослужба Израиля Метеослужба Израиля НЦИП-ТАУ

Период осреднения 1991 (1-ХП) 2002(1 -VIII) 2002 (I-VIII)

Коэфф. корреляции (тенденций) 0.84 0.94 0.95

К примеру, среднее значение коэффициента корреляции между прогнозируемыми с заблаговременностью 24 часа и фактическими изменениями высоты поверхности 500 гПа по модели Метеослужбы Израиля (за период с января по апрель 2002 г.) составило 0.94. При этом успешность аналогичных прогнозов по модели ММ5 в ТАУ за этот же период составила 0.95 (таблица 1) [Alpert et al., 2002b].

п. 2.3.2 - Региональная климатическая модель RegCM3 [Giorgi et al., 2004a,b; Pal et al., 2007] является гидростатическим вариантом 5-й версии мезомасштабной модели ММ5. Модель RegCM3 по ряду характеристик отличается, однако, от ее прогностического прототипа. В частности, в модели RegCM3Hcnonb3yKrrai более экономичные и энергетически сбалансированные методики параметризации физических процессов из климатической модели Community Climate Model version 3 (CCM3) [Kiel et al., 1987]. Осуществляется, также, учет процессов радиационного переноса, процессов на поверхности почвы, в слое вегетации и в планетарном пограничном слое, турбулентных потоков с поверхности океана, процессов на боковых границах области моделирования. Параметризация процессов кучевой конвекции в RegCM3 производится в соответствии с методикой Грелла [Grell, 1993], с, ориентированным на использование при описании процессов в средних широтах, замыканием Фритча-Чаппелла, FC [Fritsch & Chappell, 1980], или, более подходящим для применения при описании процессов в тропической зоне, замыканием Аракавы-Шуберта, AS [Arakawa-Shubert, 1974]; либо в соответствии с методикой Массачусетского Технологического Института (MIT) [Emanuel, 1991; Emanuel & Zivkovic-Rothman,1999].

В п. 2.3.3 обсуждены основные характеристики региональной негидростатической модели RAMS 3b [Levin et al., 1997; Pielke et al., 1992], университета штата Колорадо, также использованной при проведении обсуждаемых ниже исследований.

п. 2.3.4 - При построении системы для прогнозирования пылевых бурь в НЦИП-ТАУ применена региональная модель атмосферы Eta. В модели использованы уравнения, записанные для случая вертикальной координаты модели Т1 [Chen et al., 1996; Mesinger, 1984; Mesinger et al., 1988; Janjic, 1990; Mesinger & Lobock, 1991; Mesinger & Jovic, 2004; Black, 1994]:

здесь, рт - давление на верхней границе модельной атмосферы, рф и 2ф -давление и высота на нижней границе в модели, рге/ типичное значение в вертикальном профиле давления (например, давление согласно стандартной атмосфере).

(П)

где

(12)

Согласно определению координаты Л , т| = 0 при р=рт,

Л = 1 « z=zrf=0, (13)

'7 = Vsrf « z=zsrf

Нижнее и верхнее граничные условия для вертикальной скорост] определяются следующим образом:

7 = 0 на Т1 = 0 и на Л = Ля/> и (I4

p=pj=const на т] = 0. (15

С использованием вертикальной координаты 11 уравнения модели случае адибатического потока без учета силы трения имеют вид:

— + Jk X V + VO + — Vp = 0 (16

Л р

dT Та

—+ к-= 0 (1'

8х\ р дг\

Здесь d/dt - полная производная по времени, v - вектор горизонтально скорости, / — параметр Кориолиса, к - вертикальная составлякмца единичного вектора, Ф - геопотенциал, R - универсальная газова постоянная, и к = R/cp, где ср — удельная теплоемкость при постоянно давлении.

В 1998 г. в ТАУ был реализован вариант модели Eta (Eta-Dust обеспечивающий прогнозирование пыли пустынь для двустороннего (США Израиль) эксперимента MEIDEX (Mediterranean Israeli Dust Experiment) участием первого израильского космонавта (Илан Рамон). Построений система является вариантом модели SKIRON, разработанной ранее Афинском университете [Nickovic et al., 1998; Krichak et al., 1999a,b].

В данной системе обеспечена возможность расчета горизонтально адвекции пассивных примесей (включая концентрацию частиц пыли Построена методика описания процессов мобилизации и переноса пыли, также эффектов сухого и влажного оседания пыли [Nickovic et al., 1997

1997b; Nickovic & Dobricic, 1996; Nickovic et al., 1998; Krichak et al., 1999a,b; Marticorena & Bergametti, 1995].

Учитываются эффекты выпадения осадков, влажности почвы и распределение областей источников пыли. Учет процессов образования и переноса пыли минерального происхождения особенно существенен при описании условий в ВС регионе. В модели не учитываются эффекты обратного влияния пыли на остальные параметры модели [Krichak et al., 2003].

Перенос пыли в модели описывается уравнением неразрывности для концентраций, интегрируемым по времени вместе с другими прогностическими уравнениями модели Ета [Nickovic et al., 1998; Janjic, 1997]. Пыль в модели характеризуется задаваемым априори числом размеров частиц. В рамках построенной системы прогнозируется распространение частиц пыли одного размера с эффективным диаметром 2-2.5 микрон. Приведенное ниже описание методики расчета соответствует состоянию модели на июнь 1998г.

Для прогноза концентрации пыли в построенной системе использовано уравнением неразрывности для пыли в следующей форме: дС дС сС . сС f ¿С]

здесь С - концентрация пыли выбранного радиуса, и и v - горизонтальные компоненты вектора ветра, rj- вертикальная скорость в г| системе, KL -коэффициент горизонтальной диффузии, Кс - коэффициент вертикального турбулентного обмена, S - член уравнения, описывающий источники и стоки.

Определение интенсивности процесса мобилизации пыли в рассматриваемой модели основано на использовании предположения вязкого подслоя (viscous sublayer, VSL) [Chamberlain et al., 1984; Segal et al., 1990]. Полагается, что при наличии невозмущенного потока над пустыней образуется тонкий вязкий слой. Переход к условиям в возмущенном потоке ведет к увеличению турбулентного перемешивания. В случае интенсивной турбулентности вязкий подслой исчезает, что приводит к развитию условий для мобилизации и сальтации частиц над поверхностями с источниками пыли. Такие условия характеризуются интенсивными выбросами пыли в атмосферу. Высота слоя VSL z/s определяется как

% -, (24)

и,

где Ç = 0.35 и M - эмпирические константы, соответствующие климатическим условиям региона, Rr - число Рейнольдса, с - число Шмидта, v = 0.000015

mV1 - коэффициент молекулярной диффузии импульса, z0=max(0.018 —,1.59

х 10" м) - высота слоя шероховатости, и, - параметр, характеризующий

турбулентный поток импульса по вертикали в поверхностном слое (скорост трения).

Концентрация пыли С/ на верхней границе УБЬ определяется как

(25

где г концентрация на поверхности, <х> - коэффициент вязкой диффузии - турбулентный поток над УБЬ.

Концентрация пыли на поверхности определяется из следующег соотношения как функция скорости трения

где максимально допускаемое значение скорости трения и., - 0.15 м/с, Л эмпирическая безразмерная константа. Коэффициент Г описывает эффект) влагосодержания почвы в определении интенсивности воспроизводств пыли:

Г =

, (2'

где wt = 0.2 кг/м3 - максимальное количество влаги в почве. Согласно этом определению, производство пыли прекращается в случаях, когд влагосодержание почвы достигает

Турбулентный поток пыли определяется как

где - турбулентный коэффициент обмена для пыли (равен значени) коэффициента для случая ощутимого тепла), Дъ - глубина нижнего слс модели и Сш - концентрация пыли на нижнем уровне модели. При наличи непрерывности потоков на верхней границе УБЬ , концентрация на это уровне определяется как

Ч-—:-> а_т—г у-

Здесь С/ представляет нижнее граничное условие для схем! используемой при описании процессов турбулентного перемешивания. С может рассматриваться как взвешенное среднее и Сш. Используются Д1 пороговых значения скорости трения ы., = 0.225 м/с и м„ = 0.7 м разделяющие три решения уравнения (как функция значения чис! Рейнольдса и соответственно скорости трения потока) (а) невозмущенны:

(b) возмущенный, и (с) сильно возмущенный с мобилизацией и сальтацией частиц пыли.

При достижении первого из указанных пороговых значений, величина эмпирического параметра М (см. уравнение 24) меняется с 30 до 10 в соответствии с фактическими данными [Liu et al., 1979]. При расчете процесса сухого оседания пыли W= w-vg используются переменные значения скорости гравитационного и турбулентного оседания (для режимов со значениями Rr < 0.13; 0.13 < Rr < 2.00; Rr>2.00), определяемые как функция радиуса частиц пыли и их плотности в соответствии с формулой Стокса. Скорость оседания влажных частиц пыли в каждом слое вычисляется с учетом количества осадков, с использованием постоянных значений коэффициента вымывания пыли.

Реализованный для использования в эксперименте MEIDEX вариант модели (Eta-Dust) (50 км с 32 уровнями по вертикали), обеспечивает возможность прогнозирования концентрации пыли над значительным регионом, включающим Средиземноморский регион, северную Африку, и частично акватории Атлантического и Индийского океанов [Krichak et al., 1999].

В модели ТАУ Eta-Dust использован подход к определению исходного распределения пыли в атмосфере по данным спутниковых наблюдений Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS) Aerosol Index (AI) и информации о средне-климатическом вертикальном распределении пыли в атмосфере [Alpert et al., 2004а].

Согласно определению AI [Herman et al., 1997],

AI =-100 fog/o(30)

•■ 380 ^380

где Iя - излучение обратного рассеяния, измеренное TOMS на волнах 340 и 380 nm, Г - излучение, вычисляемое в рамках модели переноса излучения для случая чисто релеевской атмосферы. В стандартных условиях AI является функцией высоты z центра гравитации облака пыли, оптической толщины t и альбедо единичного рассеяния w аэрозоля. В этом случае допустимо предположение о линейной зависимости между интегралом массы пыли и значениям AI с коэффициентом порядка 2.0 {Alpert et al., 2002].

В соответствии с этим, начальные значения концентрации пыли в EtaDust (вертикальные профили) определяются по данным измерений AI -вертикальные профили распределения различны для четырех категорий значений индекса AI (в диапазонах 0.7 - 1.1, 1.1 - 1.5, 1.5 - 1.9, и более 1.9).

При прогнозировании пыли, значительную сложность представляет определение областей источников пыли в районах с повышенной концентрацией аллювиальных отложений на поверхности древних морей. В

использованном при проведении эксперимента MEIDEX варианте модели Eta-Dust, распределение районов источников пыли на поверхности земли в модели определялась по данным о топографии региона [Alpert et al., 2002а]. Дополнительно была проанализирована эффективность других подходов к определению районов источников пыли - по типу вегетации; высоте подстилающей поверхности; величине (и знаку) первой производной от высоты поверхности и т.д. [Krichak, et al., 2003].

В п. 2.3.5 обсуждаются основные характеристики глобальной гидростатической спектральной модели атмосферы университета штата Флорида (FSU GSM) [Krishnamurti, et al., 1993].

В разделе 2.4 перечисляются основные положения, следующие из изложенных в главе результатов.

Глава 3 Гидродинамическое прогнозирование интенсивны: синоптических процессов

В третьей главе работы приведены результаты исследование успешности краткосрочного прогнозирования синоптических процессов ] регионе ВС. Окончательной целью анализов являлось определени' оптимальной конфигурации гидродинамической модели (параметров облает] моделирования, разрешения и используемых методов параметризации) обеспечивающей возможность успешного прогнозирования погоды регионе. В соответствии с этим, исследование основывалось н использовании данных, получаемых при краткосрочном гидродинамическог прогнозировании интенсивных синоптических процессов в оперативны: условиях и осуществлении экспериментального гидродинамическое моделирования.

В разделе 3.1 (п. 3.1.1, п. 3.1.2) обсуждены результат! гидродинамического моделирования синоптических процессов интенсивными осадками. Исследование предпринято с целью изучени причин неудачных оперативных прогнозов погоды в Израиле. Изучен] причины ошибок прогноза двух интенсивных синоптических процессов - 2-ноября 1994 г. [Krichak et al., 1997с,d; Krichak et al., 1998; Krichak et al., 200( Krichak & Levin, 2000] и 4-5 декабря 2001 г. [Dayan, 2003; Krichak et al 2007а]. Проведение указанных анализов, обеспечило определени оптимальной конфигурации системы гидродинамических моделей дл прогнозирования осадков в Израиле.

Вопросы прогностического моделирования синоптических процессов пылевыми бурями рассмотрены в разделе 3.2. Модель Eta-Dust использован при проведении серии экспериментов по прогнозированию выбросов пыли заблаговременностью 48 часов. В процессе анализа были проанализирован] различные варианты методики определения начальной концентрации пыли. В таблице 2 приведены оценки успешности прогнозирования интегральног содержания пыли в атмосфере. Оценки рассчитаны по данным для дву

временных периодов в марте и июне 2000 г. При определении успешности прогнозов использованы как данные спутниковых измерений индекса аэрозоля (AI), так и данные наземных наблюдений в Израиле. Приведены результаты оценки успешности прогнозов пыли с заблаговременностью 12 и 36 часов для следующих четырех вариантов определения исходных данных о концентрации пыли:

(1) отсутствие пыли в атмосфере на момент начала расчета при определении распределения областей источников пылеобразования по данным о распределении пустынь и полупустынь,

(2) начальная концентрация пыли определяется по данным предшествующего (-24 ч) прогностического расчета в условиях распределения областей источников пылеобразования в соответствии с положением пустынь и полупустынь,

(3) задание начальных значений концентрации пыли согласно (2), но при распределении районов образования пыли в соответствии с топографией земной поверхности.

(4) использование данных спутниковых наблюдений и определении распределения районов образования пыли согласно топографии земной поверхности.

При анализе успешности прогноза рассчитывались значения индекса угрозы (threat score), коэффициенты корреляции между количествами прогнозируемой и наблюденной общей пылевой массы, ошибки в определении ориентации центра факела пыли и ошибки в определении расстояния центра массы. Значения последней из перечисленных характеристик определялись как средневзвешенные значения (в точках сетки модели, либо по пикселям базы данных TOMS AI) расстояний от центра массы облака пыли. Ориентация пылевого факела для расчета определялась посредством оптимального выбора параметров соответствующих эллипсов, наиболее близких к реализованным в расчете (либо наблюденным).

Таблица 2

Успешность прогноза пылевых бурь в марте и июне 2000 г. в НЦИП ТАУ при различных вариантах задания исходных данных о концентрации пыли в атмосфере [Alpert et al., 2002] (в скобках указано количество оцениваемых прогнозов)

Индекс угрозы (Threat score) Корреляция массы Ошибка в ориентации (градусы) Ср. расстояние между центром массы (км)

12 ч 36 ч 12 ч 36 ч 12ч 36 ч 12 ч 36ч

1 0.22(18) 0.20(17) 0.04(20) 0.49(20) 23.0(12) 17.1(12) 448.4(12) 355.4(12)

2 0.25(13) 0.17(11) 0.86(15) 0.91(14) 18.8(14) 15.6(13) 485.7(14) 500.3(13)

3 0.28(13) 0.22(13) 0.72(16) 0.65(16) 13.9(14) 14.0(14) 351.7(14) 351.6(14)

4 0.47(27) 0.43(27) 0.77(27) 0.72(27) 12.0(36) 13.3(30) 193.2(36) 175.0(30)

В п. 3.2.1 обсуждены результаты анализа результатов прогнозирования пыли по модели Eta-Dust в ТАУ [Alpert et al., 2004а].

Целью исследования являлось проведения анализа успешности воспроизведения моделью пространственного распределения среднемесячных характеристик содержания пыли в атмосфере над Африкой. В анализе использованы результаты ежедневных прогнозов с заблаговременностью 48 час в период с ноября 2000 г. по июль 2003 г.

Таблица 3.

Среднемесячные значения числа дней с повышенной концентрацией пыли в Риме (N : стандартное отклонение) полученное по данным TOMS и лидара. Данные ТОМ! рассчитаны для TOMS AI > 0.2 над областью (41°с.ш.-43°с.ш., 12°в.д.-14°в.д.) вблиз] Рима за 15 летний период (1979-1993) [Kishcha et al., 2005].

Месяцы TOMS 1979-1993 гг. ЛИДАР 2001-2003 гг.

Январь 3.4 ± 2.4 0.5 ± 0.7

Февраль 3.3 ± 2.4 0.3 ±0.6

Март 5.6 + 3.7 7.0 ±4.6

Апрель 6.9 ±3.2 3.3 ±2.1

Май 7.0 ±3.5 8.3 ±3.0

Июнь 5.6 ±3.1 6.7 ± 0.6

Июль 5.8 ±2.7 6.0

Август 4.2+1.8 -

Сентябрь 2.7 ± 1.7 0.5 ± 0.7

Октябрь 2.1 ± 1.6 5.0 ±4.6

Ноябрь 1.9 ±2.3 4.7 ± 1.5

Декабрь 2.3 + 2.4 1.3 + 2.3

В п. 3.2.2 изложены результаты анализа успешности прогнозировани пыли по модели Eta-Dust в Риме [Kishcha et al. 2005]. Для проведения оценк использовались данные лидарного зондирования атмосферы, на станци: функционирующей на окраине Рима (41.84° с.ш. - 12.64° в.д.; высота 130 i над уровнем моря) с 2001 г. Измеряемые профили содержания пыл: архивированы в виде 10-минутных средних с вертикальным разрешение! 37.5 м от 300 м до 14 км. Указанный набор данных использован для изучени успешности ежедневных прогнозов на 48 часов с моделью Eta-Dust п данным за 1200 ВСВ каждого дня в период с марта 2001г. по июль 2003 г.

Результаты проверки (таблица 3) продемонстрировал удовлетворительность-соответствия данных лидарных и спутниковых (ТОМ AI) наблюдений в период с марта по июнь. В исследовании была детальн проанализирована успешность прогнозирования пыли с помощью модел Eta-Dust. Периоды, характеризовавшиеся пылевыми бурями в Риме с март

2001г. по июль 2003 г (34 события) были распределены по следующим четырем категориям (I - IV):

I) результаты расчета хорошо совпадают с данными измерений в диапазоне высот 1.6 - 5.1 км (т.е. в диапазоне с типичными значениями высот нижней и верхней границ слоя пыли);

И) модельные и измеренные профили концентраций пыли не совпадают, , но имеет место подобие между их распределениями по вертикали;

III) профили моделируемой концентрации совпадают с результатами измерений лишь в части пылевого слоя (нижней, средней, верхней);

IV) нет соответствия между профилями.

Согласно результатам анализа, 38% случаев соответствуют категории I (отмечается некоторое занижение прогнозируемого количества пыли, по сравнению с фактическим). Также удовлетворительными оказались результаты расчета в 29% из рассмотренных ситуаций, относящихся к категории II. 33% из рассмотренных случаев отнесены к категориям III и IV (неудачные прогнозы). В то же время, был выявлен факт недостаточной надежности результатов оценки по данным лидара вблизи подстилающей поверхности.

В п. 3.2.3 произведено рассмотрение трех синоптических ситуаций, соответствующих обсуждаемым выше категориям. Целью анализа [Kishcha et al., 2005] являлось изучение роли точности прогнозирования метеорологических характеристик в определении успешности прогнозирования концентрации пыли. Исследована успешность прогнозов ряда метеорологических характеристик и концентрации пыли в регионе 25°с.ш. — 45°с.ш., 10°в.д. - 25°в.д. Результаты анализа приведены в таблице 4.

Таблица 4.

Среднеквадратические ошибки (RMSE) для I — IV категорий успешности прогнозирования пыли и различных характеристик

TYPE SLP Н500 Т850 U1000 V1000 U850 V850 U500 V500 dVave

I 1.83 10.18 3.31 1.25 0.98 2.37 2.00 2.39 2.37 3.79

II 1.78 9.49 3.06 1.27 1.03 2.20 1.94 2.25 2.30 17.62

III 1.60 8.29 3.01 0.90 0.98 1.86 1.59 2.14 2.12 5.53

IV 1.69 11.65 2.45 1.15 1.24 2.27 1.90 2.47 2.26 55.70

Примечание - приведены значения ошибок (RMSE) вычисленные по данным за период с 2001 по 2003 гг. (34 случая) для следующих характеристик: SLP - атмосферное давление над уровнем моря (гПа), Н500 - высота поверхности 500 rila (м), Т850 -температура воздуха на поверхности 850 гПа (°С), U-, V- 1000, 850, 500 - компоненты и, v скорости ветра на поверхностях 1000,-850 и 500 гПа (м/с), dVave - абсолютные значения разностей 25°с.ш. - 45°с.ш., Ю'з^д.25°в.д. (10"псм3/см3) согласно данным измерений (лидар) и результатам прогноза.

Здесь успешность прогнозирования пыли определена как абсолютное значение разности измеряемого с помощью лидара среднего объема пылевой

массы и результатом расчета (dVave). Приведенные оценки свидетельствуют об удовлетворительности уровня успешности прогнозирования метеорологических характеристик с моделью Eta-Dust в ТАУ (на 24 часа), в условиях, характеризующихся выбросами пыли в районе Рима.

При проведении анализа не выявлено значимой зависимости успешности прогнозирования объема пылевой массы от степени успешности прогнозирования метеорологических характеристик. Наиболее существенным для повышения успешности прогнозирования пыли, оказалось проведение усовершенствования блоков модели, ответственных за описание процессов формирования и эволюции пылевой массы.

В соответствии с этим, дальнейшие усилия были сосредоточены на усовершенствовании системы прогнозирования пыли в модели. Результатом работы явилась подготовка усовершенствованного варианта прогностической системы - Dust Regional Atmospheric Model (DREAM) [Nickovic et al., 2001; Kishcha et al., 2007a,b] (внедрен в практику в НЦИП-ТАУ вместо Eta-Dust в 2006 г.).

В разделе 3.3 перечисляются основные результаты и положения, следующие из изложенных в главе результатов

Глава 4 Механизмы формирования интенсивных синоптических процессов ВС

В данной главе обсуждаются методические аспекты гидродинамического моделирования в регионе ВС и результаты применения гидродинамических моделей атмосферы с целью изучения механизмов формирования интенсивных синоптических процессов в регионе.

Характерной особенностью климата региона ВС является значительность доли интенсивных осадков (нередко более 30-40% годовой нормы осадков в соответствующих пунктах). Как проливные дожди, так и пылевые бури в данном регионе, как правило, являются следствием интенсивных синоптических процессов, развивающихся над значительной географической областью [Krichak et al., 2004; Buzzi, 1995; Лаврова и др.. 2010; Шакина, Скриптунова, Иванова, Хоменко, 2003; Chakina et al., 2001. 2003].

Учет данного обстоятельства представляется важным для обеспечения успешности регионального гидродинамического моделирования.

Проведенные анализы имели целью решение двух основных задач:

1) - определение оптимальных конфигураций используемых гидродинамических моделей для их дальнейшего применения при краткосрочном прогнозе погоды в регионе ВС, • .

2) - выяснение физических (синоптических-) механизмов, ответственных за развитие анализируемых экстремально интенсивных процессов в ВС, для учета полученной информации при анализе результатов моделирования климата ВС.

Ввиду этого, при определении параметров конфигурации модели с целью моделирования климата региона ВС, представлялось целесообразным концентрирование исследовательских усилий на выявлении факторов, ответственных за формирование подобных синоптических процессов.

Проведенный анализ был сосредоточен на изучении нескольких специально отобранных синоптических процессов, включая успешность их гидродинамического краткосрочного прогнозирования. В исследовании использованы гидродинамические модели, на момент проведения анализа применявшиеся в ТАУ в целях краткосрочного прогнозирования погоды.

В разделе 4.1 обсуждаются результаты анализа двух (13-16 марта 1998 г. и 17-20 марта 1999 г.) синоптических процессов в регионе ВС.

Синоптический процесс 13-16 марта 1998 г. (п. 4.1.1) характеризовался развитием сильной пылевой бури в Израиле. В этот период также отмечены достаточно высокие значения индекса TOMS AI над Африкой [Hsu et al., 1999]. Изучаемый синоптический процесс характеризовался формированием циклона шарав в северной Африке. Отмечен взрывной характер трансформации циклона с 12:00 ВСВ 14 марта до 1200 ВСВ 15 марта 1998 г. -приземное давление в центре циклона за сутки упало с 1017 до 997 гПа.

Одной из основных задач анализа являлось определение района формирования пылевого облака. Анализ процесса включил в себя его воспроизведение (13 — 17 марта 1998 г.) с использованием модели Eta-Dust [Tsidulkö et al., 2002]. На основании результатов анализа определен район мобилизации пыли в Африке и сделан вывод о возможности роли интенсивной адвекции воздушных масс из окружающих регионов тропической либо субтропической зоны в развитии изучаемого процесса.

Изучение следующего синоптического процесса 17-20 марта 1999 г. (п.4.1.2), характеризовавшегося мощной пылевой бурей в регионе ВС, осуществлялось в рамках реализации программы исследований международного эксперимента INDOEX 1999 г [Krichak et al., 2002b].

Исследование включило в себя воспроизведение синоптического процесса с помощью Eta-Dust. На основании результатов анализа, сделан вывод о том, что зарождение циклона, вызвавшего формирование плотного облака пыли в регионе ВС 16-17 марта 1999 г., явилось следствием мощного синоптического процесса, характеризовавшегося участием влажных воздушных масс, поступающих как из районов восточной Атлантики, Африки и Аравийского полуострова.

В разделе 4.2 представлены результаты анализа синоптических процессов с интенсивными осадками.

Синоптический процесс 3-5 марта 1982 г. (п. 4.2.1) характеризовался • взрывным развитием циклона в Генуэзском заливе в подветренном районе Альп. При его изучении, основной задачей [Alpert et al., 1996b] являлось определение физических механизмов, ответственных за формирование интенсивного процесса. Проведенное исследование основывалось на

применении метода разделения факторов (factor separation, FS) [Stein & Alpert [1993].

Основные положения метода состоят в следующем. Пусть рассматривается роль лишь одного физического эффекта (фактора) а в развитии изучаемого с помощью модели процесса. В этом случае изменение по времени некоторой характеристики f, вычисляемое при интегрировании по времени системы уравнений модели без учета изучаемого физического фактора, может быть обозначено как F0. Изменение f, вычисляемое при интегрировании по времени системы нелинейных уравнений модели с учетом фактора а, обозначается как F„ + F„o- (Fao - изменение решения системы вследствие действия фактора а). Таким образом, для определения вклада одного фактора в моделируемый процесс требуется осуществление двух (что справедливо в случае, если ролью взаимодействия с нелинейной системой Fao можно пренебречь) расчетов (с учетом и без учета роли эффекта а).

Более сложной оказывается ситуация в случае, когда рассматриваются роли двух одновременно действующих факторов. В этом случае суммарное изменение по времени переменной f в точке оказывается результатом суммы вкладов всех действующих эффектов Fo, Fao, Fbo , Fa, Fb, Fab , то есть вклада каждого из рассматриваемых факторов, взаимодействий между ними и эффектов нелинейного взаимодействия каждого из факторов с Fo.

Для определения вкладов факторов а и Ь, Г, Fb и их взаимодействия друг с другом Fab. по методу FS требуется осуществление четырех экспериментов [(1) — оба фактора выключены, (2) оба фактора включены, (3) включен фактор а, но фактор Ь выключен, (4) выключен фактор а, но фактор b включен].

В работе Alpert et al. [1996b], изучена роль следующих факторов (1 -топографии (t), 2 - атмосферной конвекции, 3 - турбулентного потока тепла (s) и влаги (1) и 4 - выделения тепла конденсации (г)) в развитии изучаемого процесса.

Согласно результатам анализа, взрывной характер циклогенеза в указанный период являлся следствием особенностей развития погоды за пределами области проведенных экспериментов по гидродинамическому моделированию [Alpert et al., 1996а].

Изучение роли процессов, формирующихся над удаленными районами, в развитии интенсивных синоптических процессов в регионе ВС было продолжено на примере процесса 1-5 ноября 1994 г.

Этот синоптический период характеризовался сильными ветрами, проливными дождями и наводнениями в значительной части региона СР-ВС [Lagovardos et al., 2006] и, в особенности, в юго-восточной части CP (Египет и Израиль).

В процессе изучения данного синоптического процесса анализировались (п. 4.2.2) роли микрофизических процессов в облаках и

эффекты турбулентных потоков тепла и влаги [Rrichak & Levin, 2000; Krichak & Alpert, 2002]. В исследовании применена оригинальная методика фракционного разделения факторов (FFS) [Krichak & Alpert, 2002]. Методика FFS обеспечивает возможность определение роли эффектов нелинейного взаимодействия изучаемых факторов. Было также осуществлено изучение роли эффектов влажной динамики атмосферы [Krichak & Alpert, 1998].

Результаты анализов продемонстрировали преобладание роли эффектов переноса влажных воздушных масс из тропической зоны в формировании синоптического процесса 1-5 ноября 1994 г.

п. 4.2.3 - Дальнейшее изучение роли переноса влажного воздуха из удаленных районов тропической зоны в развитии интенсивных циклонов в ВС осуществлено в рамках изучения экстремального синоптического процесса ноября-декабря 2001 г. [Krichak et al., 2004, 2005,2006].

Данный период (с 0000 ВСВ 3 декабря по 0000 ВСВ 5 декабря 2001 г.) характеризовался выпадением чрезвычайно сильных осадков в северных районах Израиля. Интенсивность осадков в некоторых районах достигла 260 мм/сутки" и более (при годовой норме осадков - 600 мм). Процесс успешно воспроизведен в эксперименте с моделью ММ5 с высоким пространственным разрешением (60,15, 5, 1.25 км [Krichak et al., 2007]).

Согласно результатам анализа, интенсивность изучаемого синоптического процесса была определена как особенностями процесса в верхней тропосфере (формирование струйного течения из района Европы в направлении региона СР-ВС), так и эффектами взаимодействия топографии региона со струйным течением низких уровней. Как и ранее, процесс, характеризовался высокой концентрацией водяного пара вызванной формированием тропического урагана Ольга [Krichak et al., 2004, 2006, 2007]. Результаты проведенных анализов, продемонстрировали роль эффектов переноса воздушных масс тропического происхождения в развитии синоптических процессов с интенсивными осадками в регионе ВС.

Раздел 4.3 - В результате изучения рассмотренных выше синоптических процессов было высказано предположение о роли эффекта атмосферных рек [Krichak, 2008] в развитии интенсивных синоптических процессов в ВС.

Термином "атмосферные реки" (АР) обозначаются узкие (порядка 500 км) и удлиненные (более 2000-3000 км) зоны в атмосфере, характеризующиеся большими значениями интегрального влагосодержания в столбе атмосферы (значения осажденной воды (более 20 г/м2 (20 мм)), высокими скоростями ветра (более 12 м/с) и конвергенцией южного потока в нижних 2.5 — 3 .км тропосферы. Согласно результатам исследований, синоптические процессы с проливными дождями над западными районами США в значительной степени являются следствием АР [Ralph et al., 2006; Browning, 1990; Carlson, 1991].

Результаты исследований диссертанта свидетельствуют о справедливости высказанной гипотезы [Krichak, 2008; Krichak et al., 2009a, 2012]. Сделан вывод о существенности роли эффектов АР также в синоптических процессах с интенсивными осадками и пылевыми бурями и климате региона СР. Представляется целесообразным, при этом, осуществление дальнейшего изучения роли указанного механизма в погоде и климате, как региона СР-ВС, так и других областей Европы.

В разделе 4.4 изложены результаты изучения особенностей формирования ЛКМ [Krichak et al., 1997а,Ь]. Особое значение для понимания режима осадков региона ВС имеют системы АЛКМ. На основании результатов проведенного анализа разработана концептуальная модель АЛКМ [Krichak et al., 2012].

В разделе 4.5 перечисляются основные положения, следующие из изложенных в главе результатов

Глава 5 Роль телеконнекций в колебаниях количества осадков в регионе ВС

В пятой главе рассматриваются результаты анализа климата региона ВС по данным диагностических архивов.

Применение методики РКМ предполагает использование оптимально выбранных размеров и положения областей моделирования. В разделе 5.1 обсуждены результаты анализов, проведенных с целью определения оптимальных значений указанных характеристик. Обсуждаемое исследование имело целью определение размеров и географического положения областей влияния основных, действующих в ВС, режимов телеконнекций (NAO и EAWR).

В разделе 5.2 анализируется совместный эффект колебаний индексов обеих картин телеконнекции в определении количества среднемесячных осадков в регионе ВС. В п. 5.2.1 произведен анализ поля распределения пространственных корреляций между значениями индексов телеконнекций и количеством среднемесячных осадков в ВС [Krichak et al., 2002а].

В п. 5.2.2 обсуждены результаты анализа особенностей атмосферной циркуляции в периоды с осадками в ВС. В п. 5.2.3 обсуждена методика и результаты проведенного с ее помощью анализа картин атмосферной циркуляции характеризующей дождливые сезоны в ВС. Отдельно проанализирована роль эффектов высоких и низких фаз EAWR. В п. 5.2.4 дополнительно изучены особенности атмосферной циркуляции в периоды с сухими и дождливыми зимами в регионе СР.

Результатом анализа явилось определение картин типичной циркуляции в нижней тропосфере, характеризующей периоды со значительными осадками в ВС. Предложен механизм определяющий вклад EAWR в модуляциях колебания индекса NAO и его влияние на распределении осадков в регионе ВС.

В разделе 5.3 перечисляются основные положения, следующие из изложенных в главе результатов.

Глава 6 Выбор и обоснование конфигурации РКМ с целью моделирования климата региона ВС

Шестая глава работы посвящена описанию результатов исследований, предпринятых с целью определения оптимальной конфигурации используемой РКМ системы И^СМЗ.

В разделе 6.1 обсуждены различные аспекты проблемы определения оптимальной конфигурации используемой РКМ. В работе осуществлен выбор конфигурации модели с учетом результатов описанного выше исследования особенностей основных действующих в регионе синоптических процессов [КпсЬак е! а1., 2002с; КпсЬак е1 а1., 2005с].

В п. 6.1.1 обсуждены вопросы анализа успешности воспроизведения климата при задании "точных" боковых граничных условий.

Применение метода РКМ для определения проекций ожидаемого изменения климатических характеристик региона вследствие увеличения концентрации антропогенных парниковых газов в атмосфере основывается на следующих предположениях.

(1) Как современное состояние глобального климата, так и основные климатические процессы, являющиеся следствием изменения концентрации парниковых газов в атмосфере, успешно воспроизводятся с помощью глобальной климатической модели, используемой в качестве направляющей.

(2) Прогностический прототип используемой региональной модели атмосферы обеспечивает возможность успешного воспроизведения (прогнозирования) реальных процессов синоптического масштаба.

(3) Конфигурация РКМ, используемая для моделирования процесса изменения климата изучаемого региона, обеспечивает успешное воспроизведение современного состояния климата, как в самом анализируемом регионе, так и в районах, роль мелкомасштабных процессов в которых существенна для формирования изучаемого регионального климата.

Уровни успешности воспроизводства климата оказываются, как правило, различными, при применении одной и той же модели в различных -регионах земного шара. При этом, повышение точности описания региональных климатообразующих эффектов в конкретных районах обеспечивается использованием физически сбалансированных методик параметризации физических процессов, ориентированных на описание процессов в каждом из регионов.

В рамках осуществления исследования были осуществлены предварительные эксперименты по моделированию климата с моделью И^СМЗ с целью воспроизводства климата (1) южных районов Европы (п.6.1.1) - разработанная методика анализа и результаты представлены в [Кричак, 2008] и (2) значительной части СР [КпсЬак й а!., 2008] (п. 6.1.2).

Результаты анализов свидетельствуют об удовлетворительности уровня успешности воспроизведения климата в регионе ВС.

В разделе 6.2 обсуждены результаты исследования возможностей методики РКМ при уточнении (телескопизации) результатов глобального моделирования. С этой целью был осуществлен эксперимент по моделированию процесса изменения климата региона ВС в XXI веке [Krichak et al., 2007b] с использованием модели RegCM3 [Giorgi 2003, Pal et al., 2007] (разрешение 50 км).

Эксперимент состоял в проведении трех расчетов на периоды соответствующие настоящему (недавнему) (CT, 1961-1990 гг.) и будущему (2071-2100 гг.) состоянию климата. В качестве данных, для определения начальных и граничных условий (направляющие данные) для РКМ-расчетов, в исследовании использованы результаты экспериментов по глобальному моделированию климата, осуществленных в Климатическом Центре Гадлея Метеорологической Службы Великобритании (U.K. Met. Office Hadley Center) - модель HadCM3-HadAM3P и Национальном Агентстве Космических Исследований (NASA) США - модель FV-GCM.

Для определения степени чувствительности результатов моделирования к выбору методик параметризации физических процессов, расчеты с данными HadCM3-HadAM3P осуществлялись с использованием двух различных наборов параметров конфигурации модели (PRCS1 и PRCS2). В расчетах с использованием данных модели FV-GCM применялся один набор параметров конфигурации модели (FVGCM).

Произведено сопоставление результатов моделирования климата за период 1961-1990 гг. с данными климатического архива Climate Research Unit (CRU) университета Южной Англии [Mitchell et al., 2004]. Согласно результатам анализа, результаты проведенного воспроизведения регионального климата при РКМ-моделировании для региона ВС, оказались наиболее чувствительны к выбору источника данных глобального климатического моделирования. Следующим по значимости оказывается эффект уточнения самой региональной модели.

В п. 6.2.1 обсуждаются результаты моделирования полей многолетних средних летних и зимних значений приземной температуры воздуха, ветра, коротковолновой радиации и осадков над значительной областью в сравнении с данными CRU [Krichak et al., 2007b],

В п. 6.2.2 проведено обсуждение результатов моделирования изменения климата в регионе ВС с моделью HadCM3-HadAM3 [Johns et al., 2003] к концу XXI века [Krichak et al., 2007b]. Согласно результатам данного эксперимента, к концу XXI века можно ожидать ослабления западных потоков (зимой, DJF и летом, JJA) в ВС, усиления северных потоков в районе Кипра. Также проецируется возрастание интенсивности потока поглощаемого коротковолнового излучения в северных районах (DJF и JJA)

и центральных (01Р) частях СР, что означает проекцию возрастания температуры и уменьшения годового количества осадков в регионе.

На основании анализа результатов эксперимента сделан вывод, что изменение климатических условий в ВС регионе зимой в основном является результатом изменения климата в Европе. Иные механизмы изменения климата региона ВС действуют в летний сезон - они связаны с климатическими процессами региона Ближнего Востока, а также процессами меньшего масштаба в ВС.

В разделе 6.3 изложены результаты изучения эффектов выбора размеров и положения области расчета [КлсЬак е1 а1., 2010] на результаты воспроизведения климата ВС. Осуществлено РКМ моделирование климата ВС с использованием различных вариантов выбора области моделирования. Результаты исследования демонстрируют важность учета климатических процессов не только в самой целевой области, но и на значительной части западной и юго-восточной Европы, северо- и юго-западной Азии и северной Африки. Для обеспечения успешности описания климата региона ВС существенной оказывается также успешность описания климата в области функционирования индийского муссона.

В разделе 6.4 перечисляются основные положения, следующие из изложенных в главе результатов. А именно, в процессе исследования проанализированы:

- успешность воспроизведения климата региона ВС и его окрестностей с моделью Яе§СМЗ при задании "точных" боковых граничных условий;

- успешность воспроизведения климата региона ВС с моделью КецСМЗ при задании направляющих данных из глобальных экспериментов;

- чувствительность результатов моделирования изменения климата с РКМ к выбору сценария ожидаемой антропогенной эмиссии парниковых газов;

- эффекты размера и географического положения области РКМ;

- роль параметризации процессов конвекции.

В результате анализов, реализован вариант модели Б^СМЗ, обеспечивающий учет необходимых для описания климата региона ВС физических процессов.

Глава 7 Гидродинамическое моделирование ожидаемого изменения климата региона ВС в первой половине XXI века

В разделе 7.1 обсуждена постановка экспериментов по моделированию процесса изменения климата в рамках проекта С1о\уа Ж. В процессе выполнения работ в рамках проекта, в Израиле (в ТАУ) и Германии (в Институте Технологии Карлсруэ, Институте Метеорологии и Климатических

Исследований, Karlsruhe Institute of Technology, Institute for Meteorology & Climate Research, (IMK-IFU)) осуществлены подготовка, реализация и анализ результатов двух групп экспериментов по гидродинамическому моделированию регионального изменения климата региона ВС с 1961 г. по 2060 г.

Начальные и боковые граничные условия в проведенных расчетах в рамках Glowa JR определялись по результатам моделирования климата с глобальными моделями ЕСНАМ5, Института Макса Планка, Германия и HadCM3, центра Гадлея, Великобритания.

В обоих экспериментах по моделированию процесса изменения климата в регионе ВС использован сценарий AI В предполагаемой в будущем эмиссии парниковых газов.

В Израиле, расчеты производились с моделью RegCM3 [Krichak et al. 2009, 2010, 2011]. В примененном варианте модели был использован, определенный в исследовании, оптимальный набор параметров конфигурации модели. В частности, в соответствии с установленной ролью переноса воздушных масс тропического происхождения в климате региона ВС, использован метод параметризации процессов кучевой конвекции Грелла с замыканием Аракавы — Шуберта.

В разделе 7.2 анализируется успешность воспроизведения современного состояния климата региона ВС в РКМ-эксперименте в ТАУ с использованием модели RegCM3 (направляющие данные из эксперимента ЕСНАМ5) [Krichak et al., 2011]. Моделирование осуществлено дважды с использованием более грубого (по горизонтали 50 км (80 х 80 точек), по вертикали 14 уровней) и более высокого (по горизонтали 25 км (160x160 точек), по вертикали 18 уровней) пространственных разрешений.

В обоих расчетах использована область моделирования, включающая как восточную часть Средиземноморского региона, так и значительную часть окружающих районов от северной Африки до центрального района полуострова Малая Азия. Интегрирование модели произведено в непрерывном режиме на период с 1960 по 2060 гг.

Основные особенности современного климата ВС были успешно воспроизведены как в расчете с разрешением 50 km/14L [Krichak et al., 2009], так и в эксперименте с использованием более высокого разрешения 25 km/18L [Krichak et al., 2011; Samuels et al., 2010]. Выявлены, однако, существенные различия, являющиеся следствием таковых в воспроизведении малых масштабов. Применение стратегии моделирования с использованием двойного разрешения обнаруживает возрастание роли зимних мелкомасштабных (конвективных) процессов в регионе ВС при потеплении климата.

В разделе 7.3 обсуждены результаты моделирования процесса изменения климата. В исследовании определены линейные тренды ожидаемого изменения сезонных — декабрь-февраль, март-май, июнь-август,

сентябрь-ноябрь (DJF, МАМ, JJA, SON) количества осадков и температуры воздуха для каждой точки сетки модели.

Согласно результатам эксперимента, в XXI веке прибрежная зона в ВС будет характеризоваться отрицательным трендом зимних осадков. Экспериментом смоделировано существенное уменьшение осадков в ВС, достигающее -30 мм/декада в северных и центральных районах ВС. Незначительный отрицательный тренд (10 мм/декада) характеризует северную часть ВС весной (МАМ). Незначительный и не статистически значимый рост проецируется для количества осадков весной (5 мм/декада) в ВС. Незначительным остается количество осадков летом (IJA). Эксперимент предсказывает также статистически значимое уменьшение количества осадков осенью (-10 мм/декада) в прибрежной зоне.

Результаты расчета над всем регионом ВС характеризуются статистически значимым возрастанием температуры Т2м зимой (0.4°С-0.5°С/декада) Менее интенсивный рост температуры проецируется весной (~0.3°С/декада) в прибрежной зоне. Более интенсивный рост (0.5°С/декада) характеризует континентальные районы в южной Турции и на северо-востоке СР-ВС. Также сравнительно медленный рост Т2м (0.35°С/декада) проецируется в прибрежной зоне летом (JJA). Этот тренд более заметен над средним востоком (> 0.6°С/декада) и Малой Азией (0.5°С/декада). Температура воздуха растет и осенью (SON) от ~0.2°С/декада.

В разделе 7.4 перечисляются основные положения, следующие из полученных результатов. Согласно результатам эксперимента, в ходе первой половины XXI в. регион ВС ожидает постепенное возрастание значений приземной температуры воздуха, вследствие увеличения концентрации антропогенных парниковых газов в атмосфере. Так, к середине XXI в. над морем моделируется рост температуры до 1.2°С (по сравнению с аналогичными значениями в конце XX в.). В прибрежных районах суши, моделируемый рост температуры воздуха за 50 лет составляет 1.5-2 °С. Еще более значительный рост приземной температуры воздуха за 50 лет (до 2.5°С) моделируется в случае региона Ближнего Востока.

К 2050 - 2060 гг. экспериментом проецируется возрастание весенней приземной температуры воздуха по сравнению с нынешними значениями характеристики. Следует отметить, однако, что положение областей минимумов и максимумов возрастания весенней температуры существенно отличается от таковых в зимний период. А именно, область с минимальным ростом температуры воздуха смещена на юг по сравнению с зимними условиями. Наиболее интенсивный рост приземной температуры воздуха в весенний период (до 2.6°С) моделируется в случае южных, восточных и в особенности юго-восточных частей региона, что свидетельствует о роли континентальных эффектов летнего муссона в процессе изменения климата региона ВС в теплый период года. Еще одна область, характеризующаяся моделируемым в эксперименте возрастанием весенней температуры воздуха

(2°С), также испытывающая влияние континентальных эффектов, расположена над Грецией.

Экспериментом также проецируется возрастание приземной температуры воздуха в летний сезон. Область с максимально интенсивным возрастанием значений приземной температуры воздуха за 50 лет (2°С) располагается в юго-восточной части области моделирования. Дополнительная зона моделируемого в эксперименте роста приземной температуры воздуха располагается над прибрежными районами Греции и Турции. Моделируемый в эксперименте рост летней температуры воздуха оказывается минимальным в районе Египта (1.2°С) и севере Турции (~1.0°С). Над районом Израиля экспериментом моделируется умеренный рост летней температуры воздуха (1.2 - 1.6°С).

В случае осеннего сезона, экспериментом проецируется умеренный рост осенней температуры воздуха (0.2°С - 0.4°С) в Израиле, Турции и Греции. Практически полное отсутствие изменения значений приземной температуры воздуха для случая осеннего сезона проецируется в эксперименте для района Египте и других стран северной Африки.

Глава 8 Применение результатов гидродинамического моделирования изменения климата в регионе ВС при решении народно-хозяйственных задач

В разделе 8.1 изложены методика (и результаты ее применения) коррекции результатов крупномасштабного моделирования при оценке изменения климата в регионе ВС, по данным РКМ-эксперимента, произведенного в ICTP в Триесте [Giorgi et al., 2004b; Deque et al., 2005].

В эксперименте применена модель RegCM [Gao et al., 2006] с разрешением по пространству 50 км и 18 уровнями по вертикали. На боковых границах РКМ в качестве направляющих данных использованы результаты моделирования процесса изменения климата с глобальной сопряженной моделью океана и атмосферы HadCM3-HadAM3.

При моделировании ожидаемых климатических условий в эксперименте с моделью RegCM использованы сценарии IPCC А2 и В2 эмиссии антропогенных парниковых газов в ходе XXI века. При проведении эксперимента использована методология моделирования двух (современного и будущего) состояний климата в периоды 1961-1990 гг. и 2071-2100 гг.

Непосредственной целью обсуждаемого в диссертации исследования явилось получение статистически обоснованной оценки изменения в распределении приземной температуры и осадков в регионе в районе реки Иордан к 2071-2100 гг.

Вследствие ограниченности пространственного разрешения при РКМ-моделировании, экстремальные температуры воспроизводятся, как правило, менее удачно, нежели среднесуточные. Реалистическая оценка ожидаемых изменений в частотном распределении различных градаций температуры требует осуществления коррекции результатов моделирования.

С этой целью, при проведении обсуждаемого в диссертации этапа анализа, была применена [Alpert et al., 2008а,b,с] процедура статистической коррекции данных в регионе ВС, основанная на методе, предложенном ранее, для использовании при климатических исследованиях во Франции [Deque, 2007].

Построенная методика основана на предположении, что возникающие при гидродинамическом моделировании систематические ошибки в частотных распределениях климатических характеристик не зависят от концентрации парниковых газов [Wilby et al., 1998]. В этом случае, обоснованным является требование совпадения суммарной плотности распределения и функции плотности вероятности во временных рядах ежедневных данных, полученных из результатов расчета, и данных наблюдений.

При корректировке результатов моделирования, как ожидаемого будущего, так и настоящего климатов, используется одна и та же функция коррекции, определяемая по результатам сравнения данных, полученных при моделировании современного климата и наблюдений [Alpert et al., 2008а,b,с]. Применение методики коррекции обеспечило возможность адекватного описания климатических изменений локального масштаба. Результаты проведенного анализа свидетельствуют о значительности моделируемых в эксперименте климатических изменений в районе реки Иордан и других областях в Израиле.

В разделе 8.2 продолжено обсуждение различных аспектов проблемы применения результатов РКМ моделирования в гидрологических исследованиях. В гидрологических (также агрометеорологических) моделях, разработанных с целью их использования при решении соответствующих хозяйственных проблем в конкретных регионах, как правило, осуществляется учет процессов существенно меньших пространственных масштабов, нежели учитываемые в современных региональных (и тем более глобальных) климатических моделях. Детальность гидрологических моделей, как правило, обеспечивается их калиброванием на имеющихся местных данных о количестве воды в поверхностных и подземных потоках.

Таким образом, при использовании результатов гидродинамического моделирования климата и его изменений в гидрологических исследованиях возникает необходимость сопряжения получаемых в РКМ сравнительно грубых оценок ожидаемых изменений климата с весьма детальными значениями характеристик реальных водных потоков.

Ожидаемые последствия изменения климата в регионе ВС и ближнем Востоке в целом вызывают серьезные опасения. Большинство модельных расчетов согласованно прогнозируют уменьшение годового количества осадков и числа дней с осадками и возрастание температуры (в особенности в летний период). Также можно ожидать роста потенциальной испаряемости и возрастания вероятности реализации таких экстремальных климатических событий, как засухи и наводнения [Giorgi et al., 2004b, 2006; IPCC 2007; Krichak et al., 2009; Kunstmann et al., 2007].

В п. 8.2.1 обсуждены результаты применения данных РКМ моделирования при воспроизведении гидрологических характеристик в условиях современного климата. Используемое в климатических моделях разрешение, как правило, недостаточно для описания роли эффектов, оказывающих решающее влияние для развития локальных гидрологических процессов.

Вследствие этого, хотя при РКМ-моделировании, осуществляется расчет гидрологических характеристик, оценки, основанные на данных РКМ экспериментов, в случае их применения в гидрологии, могут рассматриваться лишь как предварительные.

Для получения более надежных оценок для практического применения, при проведении обсуждаемого в диссертации анализа, была разработана методика сопряжения РКМ и гидрологических моделей. В п. 8.2.1 обсуждены основные особенности предложенного подхода. В Samuels et al. [2010] представлены применения разработанной методики при проведении расчетов с помощью гидрологической модели Hydrological Model for Karst Environment, HYMKE [Rimmer & Salinger, 2006].

В проведенном анализе в качестве входных данных для гидрологического моделирования использованы результаты РКМ-эксперимента с вариантом модели RegCM3 с пространственным разрешением 50 км и 14 уровней. Основной целью анализа являлось изучение роли изменений в количестве выпадающих осадков и испарения в режиме ежедневного восполнения трех основных источников водозапаса реки Иордан (Jordan River) (притоков рек Дан (Dan) , Хермон (Hermon) и Снир (Snir)) в условиях изменения климата как в ближайшем (2010-2035 гг.), так и более удаленном (2036-2060 гг.) будущем.

В п. 8.2.2 приведены оценки будущих изменений в гидрологии региона. В анализе осуществлено сравнение различий между потоками воды в современный "первый" 1980-2005 гг. период и двух других периодах: "второй" 2011-2035 гг. (ближайшее будущее) и "третий" 2036-2060гг (дальнейшее будущее) периоды.

С учетом небольшого (~5%) возрастания среднего годового испарения, указанные изменения ведут к сопоставимому уменьшению в потоках воды. Согласно результатам расчета, 10-процентное уменьшение в количестве

осадков означает существенное (10-11%) уменьшение среднего за день базового потока для случая каждой из рек.

В случае рек Хермон, Снир и Иордан имеет место 17-процентное уменьшение в ежедневном поверхностном стоке, что свидетельствует о нелинейности реакции системы на этот параметр. При этом, результаты моделирования свидетельствуют о возрастании вероятности экстремальных гидрологических событий.

На основании результатов анализа в п. 8.2.3 обсуждены возможные последствия моделируемых будущих изменений климата для гидрологии региона.

В разделе 8..3 обсуждены вопросы использования результатов РКМ-экспериментов, осуществленных в рамках программы работ по проекту Glowa JR с помощью двух систем РКМ [Krichak et al. 2011; Kunstmann et al. 2007; Smiatek et al., 2009; 2011].

В анализе использованы индикаторы изменений характеристик экстремальности в распределениях температуры и осадков. Использованы индикаторы изменения и экстремальности климата [Karl et al., 1999; Peterson et al., 2001; Alexander et al., 2006], разработанные ранее в различных народнохозяйственных проектах по использованию водных ресурсов, планированию сельского хозяйства, экономике, здравоохранению и др.

Для проведения анализа были выделены четыре целевые области различного размера (рис. 1). Наибольший из анализируемых районов (D) включает в себя всю область водосбора реки Иордан. Данный район рассматривается в качестве основного объекта исследования в проекте GLOW A JR. Также выделены две области анализа меньшего размера (А и В), находящиеся на севере и в центральном районе Израиля. Именно в этих районах выпадает наибольшее количество годовых осадков в регионе ВС. Вследствие этого целевые области (А, В, D) могут рассматриваться как наиболее важные с точки зрения имеющихся в реке Иордан водных ресурсов. В дополнение, для анализа выбрана еще одна область, меньшего размера (С), характеризующаяся наибольшей плотностью населения. Изменение климата в этом районе могут иметь наиболее существенные последствия для здоровья и качества жизни.

о о

Рис. 1 - Значительная часть региона ВС включающая территорию Израиля, области анализа и положение точек с данными наблюдений

Как отмечалось ранее, результаты проведенного РКМ-моделирования проецируют статистически значимое уменьшение в количестве осадков над прибрежными районами ВС в течение зимнего и весеннего сезонов и увеличение количества осадков в осенний сезон, а также статистически значимый рост температуры во все сезоны года. Результаты расчета предсказывают также увеличение относительной роли конвективных процессов в южном СР-ВС, в особенности с 2050 г. по 2060 г.

В работе рассмотрены ожидаемые изменения частоты дней с экстремальными значениями температуры и осадков в различные сезоны года (изменения в частоте таких дней в году и изменения в интенсивности экстремальных процессов) (рис. 2).

Pf ecipilaUon due to R75p days |%] РгеоЛзЬэя due lo R90p s p)

1—I—i—I—I—l—i—Г 20 25 30 35 « 45 50 55 ProbabiVly distribution (or Txx

Рис. 2 - Распределения вероятностей дней (%) в условиях современного состояния климата (1961-1999 гг.) и будущих климатических условиях (2021-2050 гг.) в случаях осадков в дни с количеством осадков большим 75 перцентиля (R75p), R90p для областей А и В и максимальной (ТХх) (максимальное за месяц значение ежедневной максимальной температуры) и минимальной (TNx) (минимальное за месяц значение ежедневной минимальной температуры) приземных температур воздуха в области С.

Согласно результатам анализируемых экспериментов, к 2050 - 2060 гг. можно ожидать увеличения числа длительных сухих периодов на 3 и более дней в южном анализируемом районе рис. 1 (юг региона ВС). Во всех экспериментах проецируется сокращение длительности периодов последовательных дней с дождем (CWD).

В дополнение к прямому эффекту изменений режима осадков в числе последовательных дней с дождем (CWD) и последовательных дней без осадков (CDD) — моделируемые тренды означают возможность серьезных последствий для сельского хозяйства.

В исследований анализировался также вклад различных этапов расчета, в окончательный результат, проведенных в рамках проекта Glowa JR, экспериментов по РКМ-моделированию. Согласно результатам анализа, при определении интенсивности трендов изменения приземной температуры воздуха, решающей оказалась роль результатов глобального моделирования. В случае осадков, однако, существенно более важную роль играл выбор региональной модели. Полученный результат по-видимому, является следствием того факта, что в условиях сложной топографии региональные модели демонстрируют большие (нежели глобальные климатические модели, характеризующиеся более грубым пространственным разрешением) систематические отличия в статистике осадков в регионе ВС.

В разделе 8.4 перечисляются основные положения, следующие из изложенных в главе результатов.

В разделе Выводы перечислены нижеследующие результаты проведенного исследования:

- разработана система региональных гидродинамических моделей атмосферы для прогнозирования погоды с целью ее оперативного применения в Метеорологической Службе Израиля (использовалась в оперативной практике в 2000-2008гг.);

- впервые разработана система для прогнозирования песчаных и пылевых бурь даа-БШТ) для Израильского Средиземноморского Эксперимента Пыли (2003г.);

- осуществлены исследования в области регионального климатического моделирования, результаты которых внедрены в Израиле в научной и практической деятельности, координируемой Министерством Науки, Министерством Охраны Среды и Министерством Инфраструктур (Управление Водных Ресурсов);

- осуществлена серия исследований основных факторов, определяющих метеорологические процессы с чрезвычайными последствиями в Средиземноморском регионе, и определен вклад переноса влажных воздушных масс из тропической зоны;

- изучен процесс формирования синоптического процесса Активной Ложбины Красного Моря, опасного для Восточного Средиземноморья, и развита концептуальная модель данного явления в целях ее использования при прогнозировании интенсивных осадков в Израиле;

- впервые в Израиле разработана система для регионального моделирования климата на базе модели 1СТР Я^СМЗ и осуществлено исследование ожидаемых изменений климата в регионе Восточного Средиземноморья в первой половине XXI века как следствия процесса глобального потепления, вызванного антропогенной эмиссией парниковых газов в атмосферу.

Список публикаций автора

Основные результаты диссертации изложены в 63 научных публикациях. Из них 42 (отмечены звездочкой) опубликованы в рецензируемых научных журналах признаваемых ВАК:

1(*). Анцыпович В.А., Кричак С.О.,1979, Автоматизированная система оперативного численного анализа и прогноза метеоэлементов в Национальном Метеорологическом Центре США - Метеорология и Гидрология, ном. 6, с. 113-119 .

2(*). Беди Х.С. Датга Р.К., Кричак С.О., 1976: Численный прогноз метеорологических элементов в условиях летнего муссона. Метеорология и Гидрология, 5, с. 39-45.

3. Годболе Р.В., Кричак С.О., Колесников Ю.В., 1975, К вопросу об энергетическом балансе атмосферы над юго-восточной частью Аравийского моря. Труды ДВНИГМИ, вып. 49, с. 47-54.

4(*). Кадышников В.М., Кричак С.О., Лосев В.М., 1989, Пятнадцатиуровенная региональная модель атмосферы. Метеорология и Гидрология, ном. 10, с. 23-31.

5. Кричак С.О, Лисогурский Н.И., Петричев А.З., 1975, Расчет и анализ вертикальных скоростей над Аравийским морем в период летнего муссона в 1973 г. Труды ДВНИГМИ, вып. 49, с. 41-46.

6(*). Кричак С.О., 1981, Неадиабатическая модель атмосферы по полным уравнениям для прогноза метеорологических элементов над Европой, Метеорология и Гидрология, ном. 7, с. 18 -26.

7(*). Кричак С.О., 2008, Региональное моделирование современного климата Европейской территории России с помощью модели RegCM3. Метеорология и Гидрология, 2008, ном. 1, с. 31-41.

8(*). Alpert, Р, S.O. Krichak, T.N. Krishnamurti, U. Stein and M. Tsidulko, 1996a, The relative roles of lateral boundaries, initial conditions and topography in mesoscale simulation of lee cyclogenesis, J. Appl. Meteor., 35, 1091-1099.

9(*). Alpert, P, M. Tsidulko, S. Krichak and U. Stein, 1996b, A multi-stage evolution of an ALPEX cyclone, Tellus, 48A, 209-220.

10(*). Alpert P., S.O. Krichak, M. Tsidulko, H. Shafir and J.H. Joseph, 2002a, A dust prediction system with TOMS initialization, Mon. Wea. Rev., 130, No.9, 2335-2345.

11. Alpert, P., P. Kishcha, M. Dayan, S.O. Krichak, 2002b, Verification of an operational mesoscale model at Tel-Aviv University, 4-th Plinius Conference, Mallorca, Spain, (abstracts).

12(*). Alpert, P., P. Kishcha, A. Shtivelman, S. O. Krichak and J. H. Joseph, 2004a, Vertical distribution of Saharan dust based on 2.5- year model predictions, Atmos. Res., 70(2), 109-130.

13(*). Alpert, P., C. Price, SO Krichak, B. Ziv, H. Saaroni, I. Osetinski, J. Barkan, P. Kishcha, 2005, Tropical teleconnections to the Mediterranean climate and weather, Advances in Geosciences, 2, 157— 160, SRef-ID: 1680-7359/adgeo/2005-2-157.

14(*). Alpert, P., Price, C., S.O. Krichak, B. Ziv, H. Saaroni, I. Osetinsky. 2006a, Mediterranean climate and some tropical teleconnections, Nuovo Cimento Delia Societa Italiana Di Fisica C-Geophysics and Space Physics 29 (1), 89-97.

15(*). Alpert, P., M. Baldi, R. Ilani, S.O. Krichak, C. Price, X. Rodo , H. Saaroni, B. Ziv, P. Kishcha, J. Barkan, A. Mariotti, and E. Xoplaki, 2006b, Relations between Climate Variability in the Mediterranean Region and the Tropics: ENSO, South Asian and African Monsoons, Hurricanes and Saharan Dust, 149-177. Mediterranean Climate Variability, 4, Amsterdam, Elsevier, Edited By P. Lionello, P. Malanotte-Rizzoli and R. Boscolo.

16(*). Alpert, P, Krichak S.O., C. Price, B. Ziv, H. Saaroni, I. Osetinsky, 2006c, Mediterranean climate and some tropical teleconnections, Nuovo Cimento Delia Societa Italiana Di Fisica C-Geophysics and Space Physics, 2006, 29 (1), 89 -97.

17(*). Alpert, P, Krichak SO, Shafir H, Haim D, Osetinsky I, 2008a, Climatic trends to extremes employing regional modeling and statistical interpretation over the E. Mediterranean, Global and Planetary Change 63, 163170.

18. Alpert, P., A. Kitoh, A. Yatagai, Krichak S.O., P. Kunin, and Jir Fengjun., 2008b, First super-high-resolution modeling study that the ancien "Fertile Crescent" will disappear in this century and comparison to regiona climate models, Geophysical Research Abstracts, 2008, Vol. 10, EGU2008-A-02811, SRef-ID: 1607-7962/gra/EGU2008-A-02811, (abstracts).

19. Alpert, P, A. Kitoh, A. Yatagai, S. Krichak, P. Kunin, F.J. Jin, 2008c Future change of precipitation and river stream flow based on super-highresolution modeling in Middle East and comparison to regional climate models, 2n' International HyMeX Workshop, Paris, France, (abstracts).

20. Berkovich, L.V., K.G. Rubinstein, R.Ju. Ignatov, G.M. Kalugina, S.O Krichak, M.V. Tsidulko, I.E. Zacharov, 2005, Adaptation of the PSU/NCAF MM5 for high-resolution weather prediction over Russia. Research Activities ir Atmospheric and Oceanic Modeling, J. Cote, Editor, Report No. 35, WMO/TD No. 1276, 5.1 - 5.2.

21. Gualdi, S., and co-authors (including S.O. Krichak), 2012, Futuri Climate Projections. In Regional Assessment of the Climate Change in th( Mediterranean. Eds A. Navarra and L. Tubiana. Springer Verlag (in press).

22(*). Kishcha, P., Barnaba, G.P. Gobbi, P. Alpert, A. Shtivelman, S.O Krichak, and J.H. Joseph., 2005, Vertical distribution of Saharan dust over Rome (Italy): Comparison between 3-year model predictions and lidar soundings. J Geophys. Res.-Atmosph. 110 (D6): p. D06208 (DOI 10. 1029/2004JD005480).

23(*). Kishcha, P., P. Alpert, A. Shtivelman, S.O. Krichak, J.H. Joseph, G Kallos, P. Katsafados, C., Spyrou, G.P. Gobbi, F. Barnaba, S. Nickovic, C. Perez and J.M. Baldasano , 2007a, Forecast errors in dust vertical distributions ove: Rome (Italy): multiple size representation and cloud contributions. J. Geoph. Res. 112, D152056 doi: 10.1029/2006JD007427, 2007.

24 (*). Kishcha, P., P. Alpert, A. Shtivelman, S. Krichak, J. Joseph, G. Kallos, P. Katsafados, C. Spyrou, G.P. Gobbi, F. Barnaba, S Nickovic, C. Perez and J.M. Baldasano, 2007b, Assessment of dust forecast errors by using lidar measurements over Rome. Air pollution modelling and its applications XVIII. Chapter 1.5, Elsevier, ISSN:1474-8177/DOI:10.1016/S1474-8177(07)06015-9, 4454.

25. Krichak, S.O., P. Alpert, 1994, Experiments in weather prediction over the Mediterranean with the Penn State/NCAR Limited Area (MM4) Model. WMO/TD-No.592, Research Activities in Atmospheric and Oceanic Modeling, Rep. 19,5.10-5.11.

26. Krichak, S.O., M. Tsidulko, P. Alpert, 1997a, Application of Parallel Computers in Analysis and Prediction of Hazardous Weather Conditions in the Eastern Mediterranean. Symposium on Regional Weather Prediction on Parallel Computer Environments, Abstracts, Athens, Greece, p. 28.

27(*). Krichak, S.O., P. Alpert, T.N. Krishnamurti, 1997b, Interaction of Topography and Tropospheric Flow - A Possible Generator for the Red Sea Trough? Meteorology and Atmospheric Physics, v.63, No. 3-4, 149-158.

28(*). Krichak, S.O., P. Alpert, T.N. Krishnamurti, 1997c, Red Sea Trough/Cyclone Development - Numerical Investigation. Meteorology and Atmospheric Physics, v.63, 3-4, 159-170.

29. Krichak, S.O., Z. Levin, P. Alpert, 1997d, Numerical Simulation of Hazardous Conditions During the Nov, 2, 1994 Eastern Mediterranean Cyclone Development. INM/WMO Intern. Symp. on Cyclones and Hazardous Weather in the Mediterranean. Palma de Mallorca, Spain, 675-681.

30(*). Krichak, S.O., P. Alpert, 1998a, Role of Large Scale Moist Dynamics in November 1-5, 1994 Hazardous Mediterranean Weather. J. Geoph. Res, v. 103, 19,453-19,458.

31. Krichak, S.O., P. Alpert, 1998b, A Global/Regional modeling system for simulating the operational weather forecasts in Israel, Res. Activities In Atmos. and Oceanic Modeling, WMO WPRP, MO/TD-No 865, 5.29-5.30.

32. Krichak, S.O., M. Tsidulko, 1998, Application of parallel processors in prediction of weather conditions for objective analysis data downscalling in the Mediterranean., Notize Dal Cineca, n. 31-32, ii-iv.

33. Krichak, S.O., M. Tsidulko, P. Alpert, A. Papadopoulos, O. Kakaliagou, G. Kallos, 1998, Application of the Eta weather prediction system with the aerosol production/transport/deposition at the Tel Aviv University, 12 Annual Meeting of the Israeli association for aerosol research, p. 26.

34. Krichak, S.O., M. Tsidulko, P. Alpert, 1999a, Application of Eta model at Tel Aviv University for weather prediction over the Eastern Mediterranean, Res. Activities In Atmos. and Oceanic Modelling, WMO WPRP, MO/TD-No 942, 5.27-5.28.

35. Krichak, S.O., M. Tsidulko, P. Alpert, A. Papadopoulos, O. Kakaliagou and G. Kallos, 1999b, Eta weather prediction system with the aerosol

production/transport/deposition at TAY. Res. Activities in Atmosph and Oceanic Modelling, WMO WPRP, MO/TD- No 942, p. 5.29.

36(*). Krichak, S.O., Z. Levin, 2000, Mesoscale Simulation of Life Cycle of Cloud Microphysics During Hazardous Weather Conditions in the Southeastern Mediterranean Atmospheric Research, 53, 63-89.

37(*). Krichak, S.O., Tsidulko, M, P. Alpert, 2000a, November 2, 1994 Severe Storms in the Southeastern Mediterranean, Atmospheric Research,53,45-62.

38(*). Krichak, S.O., M. Tsidulko, P. Alpert, 2000b, Monthly Synoptic Patterns Associated with Wet/Dry Eastern Mediterranean Conditions. Theor. and Appl. Climatol., 65,215-229.

39(*). Krichak, S.O., P. Alpert, 2002, A Fractional Approach to the Factor Separation Method. J. Atmosph. Sci., 59, 2243-2252.

40(*). Krichak S.O., P. Kishcha, P. Alpert, 2002a, Decadal Trends of Main Eurasian Oscillations and the Mediterranean Precipitation, Teor. Appl. Climatol., 72, 209-220.

41(*). Krichak, S. O., M. Tsidulko, P. Alpert, 2002b, A study of an INDOEX period with aerosol transport to the eastern Mediterranean area, J. Geophys. Res., 107(D21), 4582, doi:10.1029/2001JD001169.

42. Krichak, S.O., P. Alpert, K., G.A. Grell, 2002c: Impact of MM5 model resolution and domain-size in regional climate simulations over E. Mediterranean, Conference on Detection and Modeling of Regional Climate Change, Trieste, Italy, (abstracts).

43. Krichak, S.O., P. Alpert, A. Shtivelman, 2003, First results oi investigation of radiative effects of mineral dust in an atmospheric model with optimized dust source determination, Geophysical Research Abstracts, Vol. 5, 10329, (abstracts).

44(*). Krichak, S.O., P. Alpert, M. Dayan, 2004, Role of atmospheric processes associated with hurricane Olga in December 2001 flash floods in Israel, J. Hydrometeorol., vol. 5, no. 6., 1259-1270.

45(*). Krichak, S.O., P. Alpert, 2005a, Decadal trends in the Eas Atlantic/West Russia pattern and the Mediterranean precipitation, Int. J. Climatol. 25, 183-192.

46(*). Krichak, S.O., P. Alpert, 2005b, Signatures of the NAO in the atmospheric circulation during wet winter months over the Mediterranean region Teor. Appl. Climatol. 82(1-2), 27-39.

47. Krichak, S.O., P. Alpert, M. Dayan, 2005, Tel Aviv University, Israel Adaptation of the MM5 and RegCM3 for regional climate modeling over the eastern Mediterranean region, EGU Assembly, Vienna, Austria, (abstracts).

48(*). Krichak, S.O., P. Alpert, M. Dayan, 2006, An evaluation of the role of hurricane Olga (2001) in an extreme rainy event in Israel using dynamic tropopause maps, Meteorol. Atmosph. Phys. DOI 10.1007/s00703-006-0230-7.

49(*). Krichak, S.O., P. Alpert, M. Dayan, 2007a, A southeastern Mediterranean PV streamer and its role in December 2001 case with torrential rains in Israel Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 7, 1-12. www.nat-hazards-earth-svst-sci.net/7/1/2007/

50(*). Krichak, S.O., P. Alpert, K. Bassat, P. Kunin, 2007b, The surface climatology of the eastern Mediterranean region obtained in a three-member ensemble climate change simulation experiment, Advances in Geosciences Adv. Geosci., 12, 67-80, 2007, www.adv-geosci.net/12/67/2007/

51. Krichak, S.O., 2008, Towards optimized weather prediction over the south-eastern Europe-eastern Mediterranean region, Fall Colloquium on the Physics of Weather and Climate: Regional Weather Predictability and Modelling, International Centre for theoretical Physics, ICTP, 29 September - 10 October, 60 P-

52. Krichak, S.O. P. Alpert, P. Kunin, 2008, Transferability evaluation of the ICTP RegCM3 in simulations of European climate, EGU2008-A-04693, EGU, Vienna, Austria, (abstracts).

53(*). Krichak, SO, P. Alpert, P. Kunin, 2009, Projections of Climate Change over Non-boreal East Europe During First Half of Twenty-First Century According to Results of a Transient RCM Experiment, , 55-62, in Regional Aspects of Climate-Terrestrial-Hydrologic Interactions in Non-boreal Eastern Europe, Springer, NATO Science for Peace and Security Series, Series C: Environmental Security, 276 p., (Edited by P. Ya. Groisman and S.V. Ivanov), http ://www. springerlink. com/content/ru7360p77q43062w/

54 Krichak, S.O., Breitgand, J.S., Alpert, P., 2009a Trends in frequency of extreme precipitation climate events in the Mediterranean region according to NNRP data, 2009, WMO CAS/JSC WGNE report, April, section 2, 17-18, http://collaboration.cmc.ec.gc.ca/science/wgne/

55(*). Krichak, S.O., P. Alpert, P Kunin, 2010, Numerical Simulation of Seasonal Distribution of precipitation over the Eastern Mediterranean with a RCM. Climate Dynamics, 34,47-59, DOI 10.1007/s00382-009-0649-x

56(*). Krichak, S.O., J.S. Breitgand, R. Samuels, P. Alpert, 2011, A double-resolution transient RCM climate change simulation experiment for the Eastern Mediterranean region Theor. and Appl. Climatol., V. 103, Issue 1, 167205. DOI: 10.1007/s00704-010-0279-6.

57(*). Krichak, S.O., Breitgand J.S., Feldstein S.B., 2012, A Conceptual Model for Identification of the Active Red Sea Trough Synoptic Events over Southeastern Mediterranean, J. Appl. Meteorol and Climatol. Climatol 5, 962-971, (doi: 10.1175/J AMC-D-11-0223.1).

58(*). Levin, Z., S.O. Krichak, T. Reisin, 1997, Numerical Simulations of dispersal of inert seeding material in Israel Using a Three Dimensional Mesoscale Model (RAMS). J. of Appl Meteorol., v.36, No.5, 474-484.

59(*). Lionello, P, J. Bhend, A. Buzzi, P.M. Della-Marta, S.O. Krichak, A. Jansa, P. Maheras, A. Sanna, I.F. Trigo, R. Trigo, 2006, Cyclones in the

Mediterranean Region: Climatology and Effects on the Environment, 325-372. Mediterranean Climate Variability, 4, Amsterdam, Elsevier, Edited By P. Lionello, P. Malanotte-Rizzoli and R. Boscolo.

60(*). Samuels R., A. Rimmer, A. Hartmann, S. Krichak, P. Alpert, 2010, Climate Change impacts on Jordan River flow: Downscaling application from a Regional Climate Model, Journ. of Hydrometeorol., vol. 11, no. 4, 860-879;.

61(*). Samuels R., G. Smiatek, S. Krichak, H. Kunstmann, P. Alpert, 2011, Extreme Value Indicators in highly resolved Climate Change Simulations for the Jordan River Area, J. Geoph. Res., 116, D24123, 9 , doi:l0.1029/2011JD016322.

62(*). Trigo, R. E. Xoplaki, E. Zorita, J. Luterbacher, S. O. Krichak, P. Alpert, J. Jacobeit, J. Saenz, J. Fernandez, F. Gonzalez-Rouco, R. Garcia-Herrera, X. Rodo, M. Brunetti, T. Nanni, M. Maugeri, M. Turkes , L. Gimeno, P. Ribera, M. Brunet, I. F. Trigo, M. Crepon, and A. Mariotti, 2006, Relations between Variability in the Mediterranean Region and Mid-latitude Variability, 179-226 Mediterranean Climate Variability, 4 , Amsterdam, Elsevier, Edited By P. Lionello, P. Malanotte-Rizzoli and R. Boscolo.

63(*). Tsidulko, M., S. O. Krichak, P. Alpert, O. Kakaliagou, G. Kallos, A. Papadopoulos, 2002, Numerical study of a very intensive eastern Mediterranean dust storm, 13-16 March 1998, J. Geophys. Res., 107(D21), 4581, doi: 10.1029/2001JD001168.

Содержание диссертации, доктора физико-математических наук, Кричак, Семен Оскарович

Список аббревиатур и условных сокращений

Введение

Глава 1. Климат восточного Средиземноморья

1.1 Климат и синоптические процессы региона

1.2 Колебания климата региона

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Исследование климата Восточного Средиземноморья и гидродинамическое моделирование его ожидаемых изменений в ХХ1 веке"

Средиземноморский Регион (СР) и его восточная часть, Восточное Средиземноморье (ВС) (далее, также, регион СР-ВС), являются частью системы Евразии и Африки. Регион СР простирается от южных районов западной Европы и ее юго-востока на севере до западной (центральной) Азии на востоке (северо-востоке) и северной Африки на юге. Климат ВС и процессы его изменения на фоне глобального потепления испытывают воздействие ряда эффектов различных пространственных и временных масштабов. К числу действующих факторов относятся как процессы, определяемые местными особенностями региона (включая, например, синоптические процессы, характеризующиеся интенсивными осадками и пылевыми бурями, естественные климатические колебания регионального масштаба и т.д.), так и крупномасштабными колебаниями, определяемыми развитием долгопериодных аномальных процессов в районах климатических центров действия. Очевидной, в частности, является важность роли взаимодействия между процессами тропической и внетропической зон.

В дополнение к перечисленным факторам, климат региона ВС (как и других областей земного шара) изменяется вследствие антропогенного роста концентрации парниковых газов в атмосфере. Ввиду чрезвычайно интенсивного возрастания концентрации парниковых газов в атмосфере в постиндустриальную эпоху (после ~ 1870 г.), роль этого фактора в глобальных изменениях климата в последние десятилетия представляется решающей.

Следует подчеркнуть, что согласно данным наблюдений, в XX веке вклад эффекта изменения концентрации парниковых газов в изменение климата был различным в различных районах земного шара. Учет данного обстоятельства важен в случае рассмотрения процесса изменения климата в регионе СР-ВС. Регион СР находится в приграничной области между северными районами средних широт, где в XX веке изменение климата привело к увеличению количества осадков и районами субтропического пояса, где результатом глобального потепления явилось уменьшение количества выпадающих осадков. Дальнейшие перспективы процесса не являются очевидными. Задачей настоящего исследования являлось изучение роли указанного глобального процесса в ожидаемых изменениях климата региона ВС.

Основными целями исследования являлись: -исследование синоптических механизмов, определяющих формирование и межгодовые колебания климата региона ВС;

Для достижения указанных целей осуществлялось решение следующих проблем:

3. Изучение основных механизмов взаимодействия синоптических процессов региона ВС с процессами в тропическом поясе и средних широтах по данным многолетних диагностических архивов.

4. Построение системы для моделирования климата, обеспечивающей успешное воспроизведение основных особенностей климата региона ВС.

5. Осуществление экспериментов по региональному гидродинамическому моделированию современного состояния климата региона.

6. Гидродинамическое моделирование и исследование изменений климата региона ВС в первой половине XXI-го века, вызываемых возрастанием концентрации парниковых газов в атмосфере.

7. Применение результатов моделирования изменения климата, при решении народно-хозяйственных задач региона.

Положения, выносимые на защиту, и их новизна:

1. Впервые в Израиле разработаны и внедрены в оперативную практику варианты гидродинамических моделей атмосферы ММ5 и Eta-Dust, обеспечившие повышение точности оперативного прогнозирования погоды в Метеорологической Службе Израиля и, в частности, возможность прогнозирования пылевых бурь в Тель-Авивском Университете (ТАУ) при проведении Израильского Эксперимента по Исследованию Распространения Пыли в Средиземноморском Регионе (MEIDEX).

2. Впервые в Израиле разработана система регионального климатического моделирования в регионе ВС, основанная на модели RegCM3, обеспечивающая успешное описание основных климатических особенностей изучаемого региона.

3. Впервые осуществлен исследовательский эксперимент по региональному климатическому моделированию изменений климата ВС вследствие повышения концентрации парниковых газов в атмосфере. Результаты исследовательского эксперимента обеспечили построение физически обоснованной количественной картины ожидаемого изменения климата региона ВС в первой половине XXI века.

4. Анализ результатов исследования впервые обеспечил получение количественных оценок изменений количества выпадающих осадков и приземной температуры в регионе ВС, включая определение тенденций к изменению характеристик экстремальных событий (частоты дней с экстремальными значениями приземной температуры воздуха и частоты дней с экстремальным количеством осадков) вследствие процесса глобального потепления.

Диссертация представляет собой результат завершенных исследований в рамках ведомственных НИОКР СССР и ряда научных проектов в Израиле. Выполнение первого этапа исследования (до 1989 г.) было начато автором в 1973 г., в период его участия в выполнении исследований по программе морской советско-индийской научно-исследовательской экспедиции ИСМЕХ-73. В ходе данного этапа выполнения работы диссертант являлся ответственным исполнителем раздела темы по сотрудничеству между Гидрометцентром СССР и Метеорологическим Департаментом Индии и одним из ответственных исполнителей тем и разделов тем научно-исследовательских проектов планов НИР и ОКР Госкомгидромета СССР (1.09.79(1978-80 гг.), 1.086.01.1(1981-1983 гг.), 1.086.01.8 (1984-1985 гг.).

Выполнение второго этапа исследований осуществлялось автором с 1990 г. в рамках его участия в качестве ответственного исполнителя, либо ведущего ученого, в выполнении ряда научных проектов в Израиле. Среди проектов можно указать проекты министерства науки, 1993-1996 гг.; научного фонда Израиль-США, 1999-2002 гг.; министерства науки, 1998-1999 гг., 1999-2003 гг.; Израиль-США проект MEIDEX, 1998-2001 гг.; научного фонда Израиль - США, 2003-2004 гг.; министерства образования и исследований (BMBF) Германии, министерства науки Израиля - Glowa Jordan River, 2001-2011 гг.; TAY, 2005 г.; компании Mecorot, 2005-2010 гг.; заводов Мертвого Моря Ltd., 2007-2011 гг.; ЕС 6я программы CIRCE, 2007-2010 гг.; у правлен ия Водных Ресурсов, министерства Инфраструктур, 2010-2011 гг. министерства Охраны Природы, 2009 г.- наст, время; научного фонда Израиль-США, 2010 г.- наст, время).

Практическая значимость результатов работы

В сотрудничестве с X. С. Беди и Р.К. Датта, диссертантом разработана региональная модель атмосферы по полным уравнениям для региона Индии. Указанная модель была в дальнейшем использована при развитии системы оперативного прогнозирования погоды в Индии.

Диссертантом разработан и внедрен в практику работы Научного Центра по Исследованию Погоды Тель-Авивского Университета (НЦИП-ТАУ) вариант модели ММ5, обеспечивающий успешное прогнозирование осадков в Израиле. Опыт оперативного применения модели ММ5 в Израиле использован при построении аналогичной системы в 2004 г. для ее использования в Гидрометцентре Российской Федерации и Московском Гидрометбюро.

Результаты исследований автора в Израиле (с 1990 по настоящее время) использованы при оперативном прогнозировании элементов погоды, включая осадки и пылевые бури, в ТАУ и метеорологической службе Израиля и при народно-хозяйственном планировании государственного развития в условиях изменения климата. Внедренная и усовершенствованная автором модель атмосферы для прогноза пылевых бурь Eta-Dust использована при проведении первого космического эксперимента MEIDEX.

Личный вклад соискателя

Личное участие автора в выполненной работе и опубликованных при его участии совместных статьях заключалось в его определяющей роли на всех этапах работы - в постановке задачи, в разработке и реализации алгоритмов, анализе, оценке и обобщении полученных результатов.

Диссертантом осуществлены адаптация ряда гидродинамических моделей (ММ4, ММ5, RAMS, Eta-Dust) и построение вариантов этих систем, обеспечивающих их применение при оперативном прогнозировании погоды в регионе ВС. Диссертант лично осуществлял руководство процессом внедрения системы Ета-Dust при обеспечении регулярного расчета прогнозов эксперимента MEIDEX с участием первого израильского космонавта.

Лично диссертантом выявлена важность синоптического механизма, определяющего особенности формирования интенсивных синоптических процессов с экстремальными осадками и пылевыми бурями в регионе ВС, связанного с эффектом атмосферных рек (АР). Лично диссертантом предложена концептуальная модель процесс активной ложбины Красного моря.

Лично диссертантом проведены исследования с целью оптимального конфигурирования модели RegCM3 для осуществления моделирования климата. Определена конфигурация модели, обеспечивающая воспроизведение климата региона.

Модель RegCM3 в реализованной диссертантом конфигурации использована под непосредственным руководством диссертанта при проведении многолетнего эксперимента по моделированию изменения климата региона ВС, вследствие возрастания концентрации антропогенных парниковых газов в атмосфере. Анализы, результаты которых представлены в диссертации, также проведены автором лично.

Значительная часть исследований диссертанта в ТАУ осуществлялась им в рамках выполнения научно-исследовательских проектов, которыми он руководил совместно с П. Альпертом. В этих работах диссертант отвечал за разработку и реализацию методик исследований и осуществлял руководство работами по гидродинамическому моделированию. Внедрение систем ММ5 и Eta-Dust в оперативную практику НЦИП-ТАУ осуществлялось диссертантом совместно с М.В. Цидулко. При внедрении в оперативную практику НЦИП-ТАУ следующего варианта модели Eta для обеспечения прогнозирования пыли (DREAM), ведущая роль принадлежала П.В. Кища. В работе по применению результатов РКМ-эксперимента по моделированию процесса изменения климата в гидрологических исследованиях, диссертантом выполнялся анализ и интерпретация климатических данных, в то время как различные аспекты использования данных в модели HYMKE координировались и осуществлялись А. Риммером и Р. Самуэлс.

Структура и объем диссертации

Исследование основано на применении методики регионального климатического моделирования с целью проецирования и изучения ожидаемых изменений климата региона ВС в первой половине XXI века как следствие, характеризующего постиндустриальный период (с -1870 г. по настоящее время), возрастания концентрации антропогенных парниковых газов в атмосфере. Методология исследования состоит в проведении анализа характерных синоптических процессов и климатических особенностей региона ВС; разработке системы моделей для краткосрочного прогнозирования погоды (включая осадки и пылевые бури) в регионе; изучении успешности воспроизведения синоптических процессов и климата с помощью региональных гидродинамических моделей атмосферы; постановке и проведении исследовательского эксперимента по моделированию климата региона и его изменений в первой половине XXI века и экспериментальном применении полученных результатов при решении конкретных народнохозяйственных задач.

Диссертация состоит из введения, восьми глав, выводов, списка литературы и приложения.

Заключение Диссертация по теме "Метеорология, климатология, агрометеорология", Кричак, Семен Оскарович

2(*). Беди Х.С. Датта Р.К., Кричак С.О., 1976: Численный прогноз метеорологических элементов в условиях летнего муссона. Метеорология и Гидрология, 5, с. 39-45.

3. Годболе Р.В., Кричак С.О., Колесников Ю.В., 1975, К вопросу об энергетическом балансе атмосферы над юго-восточной частью Аравийского моря. Труды, вып. 49, с. 47-54, ДВНИГМИ.

4(*). Кадышников В.М., Кричак С.О., Лосев В.М., 1989, Пятнадцатиуровенная региональная модель атмосферы. Метеорология и Гидрология, ном. 10, с. 23-31

9(*). Alpert, P, M. Tsidulko, S. Krichak and U. Stein, 1996b, A multi-stage evolution of an ALPEX cyclone, Tellus, 48A, 209-220.

10C*). Alpert P., S.O. Krichak, M. Tsidulko, H. Shafir and J.H. Joseph, 2002a, A dust prediction system with TOMS initialization, Mon. Wea. Rev., 130, No.9, 2335-2345.

11. Alpert, P., P. Kishcha, M. Dayan, S.O. Krichak, 2002b, Verification of an operational mesoscale model at Tel-Aviv University, 4-th Plinius Conference, Mallorca, Spain, (abstracts).

12(*). Alpert, P., P. Kishcha, A. Shtivelman, S. O. Krichak and J. H. Joseph, 2004a, Vertical distribution of Saharan dust based on 2.5- year model predictions, Atmos. Res., 70(2), 109-130.

15(*). Alpert, P., M. Baldi, R. Hani, S.O. Krichak, C. Price, X. Rodo , H. Saaroni, B. Ziv, P. Kishcha, J. Barkan, A. Mariotti, and E. Xoplaki, 2006b, Relations between Climate Variability in the Mediterranean Region and the Tropics: ENSO, South Asian and African Monsoons, Hurricanes and Saharan Dust, 149-177. Mediterranean Climate Variability, 4, Amsterdam, Elsevier, Edited By P. Lionello, P. Malanotte-Rizzoli and R. Boscolo.

18. Alpert, P., A. Kitoh, A. Yatagai, Krichak S.O., P. Kunin, and Jin Fengjun., 2008b, First super-high-resolution modeling study that the ancient "Fertile Crescent" will disappear in this century and comparison to regional climate models, Geophysical Research Abstracts, 2008, 10, EGU2008-A-02811, SRef-ID: 1607-7962/gra/EGU2008-A-02811, (abstracts).

19. Alpert, P, A. Kitoh, A. Yatagai, S. Krichak, P. Kunin, F.J. Jin, 2008c, Future change of precipitation and river stream flow based on super-high-resolution modeling in Middle East and comparison to regional climate models, 2nd International HyMeX Workshop, Paris, France, (abstracts).

20. Berkovich, L.V., K.G. Rubinstein, R.Ju. Ignatov, G.M. Kalugina, S.O. Krichak, M.V. Tsidulko, I.E. Zacharov, 2005, Adaptation of the PSU/NCAR MM5 for high-resolution weather prediction over Russia. Research Activities in Atmospheric and Oceanic Modeling, J. Cote, Editor, Report No. 35, WMO/TD-No.1276, 5.1 - 5.2.

21. Gualdi, S., and co-authors (including S.O. Krichak), 2012, Future Climate Projections. In Regional Assessment of the Climate Change in the Mediterranean. Eds A. Navarra and L. Tubiana. Springer Verlag (in press).

22(*). Kishcha, P., Barnaba, G.P. Gobbi, P. Alpert, A. Shtivelman, S.O. Krichak, and J.H. Joseph., 2005, Vertical distribution of Saharan dust over Rome (Italy): Comparison between 3-year model predictions and lidar soundings. J. Geophys. Res.-Atmosph. 110 (D6): p. D06208 (DOI 10. 1029/2004JD005480).

23(*). Kishcha, P., P. Alpert, A. Shtivelman, S.O. Krichak, J.H. Joseph, G. Kallos, P. Katsafados, C., Spyrou, G.P. Gobbi, F. Barnaba, S. Nickovic, C. Perez, and J.M. Baldasano , 2007a, Forecast errors in dust vertical distributions over Rome (Italy): multiple size representation and cloud contributions. J. Geoph. Res., 112, D152056 doi: 10.1029/2006JD007427.

25. Krichak, S.O., P. Alpert, 1994, Experiments in weather prediction over the Mediterranean with the Penn State/NCAR Limited Area (MM4) Model. WMO/TD-No.592, Reseach Activities in Atmospheric and Oceanic Modeling, Rep. 19 , 5.105.11.

28(*). Krichak, S.O., P. Alpert, T.N. Krishnamurti, 1997c, Red Sea Trough/Cyclone Development - Numerical Investigation. Meteorology and Atmospheric Physics, v.63, 3-4, 159-170.

30(*). Krichak, S.O., P. Alpert, 1998a, Role of Large Scale Moist Dynamics in November 1-5, 1994 Hazardous Mediterranean Weather. J. Geoph. Res, v. 103, 19,453-19,458.

31. Krichak, S.O., P. Alpert, 1998b, A Global/Regional modeling system for simulating the operational weather forecasts in Israel, Res. Activities In Atmos. And Oceanic Modeling, WMO WPRP, MO/TD-No 865, 5.29-5.30.

34. Krichak, S.O., M. Tsidulko, P. Alpert, 1999a, Application of Eta model at Tel Aviv University for weather prediction over the Eastern Mediterranean, Res. Activities In Atmos. And Oceanic Modelling, WMO WPRP, MO/TD-No 942, 5.275.28.

35. Krichak, S.O., M. Tsidulko, P. Alpert, A. Papadopoulos, O. Kakaliagou and G. Kallos, 1999b, Eta weather prediction system with the aerosol production/transport/deposition at TAY. Res. Activities in Atmosph and Oceanic Modelling, WMO WPRP, MO/TD- No 942, p. 5.29.

36(*). Krichak, S.O., Z. Levin, 2000, Mesoscale Simulation of Life Cycle of Cloud Microphysics During Hazardous Weather Conditions in the Southeastern Mediterranean Atmospheric Research, 53, 63-89.

37(*). Krichak, S.O., Tsidulko, M, P. Alpert, 2000a, November 2, 1994 Severe Storms in the Southeastern Mediterranean, Atmospheric Research,53,45-62.

38(*). Krichak, S.O., M. Tsidulko, P. Alpert, 2000b, Monthly Synoptic Patterns Associated with Wet/Dry Eastern Mediterranean Conditions. Theor. and Appl. Climatol., 65, 215-229.

39(*). Krichak, S.O., P. Alpert, 2002, A Fractional Approach to the Factor Separation Method. J. Atmosph. Sci., 59, 2243-2252.

40(*). Krichak S.O., P. Kishcha, P. Alpert, 2002a, Decadal Trends of Main Eurasian Oscillations and the Mediterranean Precipitation, Teor. Appl. Climatol., 72, 209-220.

41(*). Krichak, S. O., M. Tsidulko, P. Alpert, 2002b, A study of an INDOEX period with aerosol transport to the eastern Mediterranean area, J. Geophys. Res., 107(D21), 4582, doi: 10.1029/2001JD001169.

43. Krichak, S.O., P. Alpert, A. Shtivelman, 2003, First results of investigation of radiative effects of mineral dust in an atmospheric model with optimized dust source determination, Geophysical Research Abstracts, 5, 10329, (abstracts).

44(*). Krichak, S.O., P. Alpert, M. Dayan, 2004, Role of atmospheric processes associated with hurricane Olga in December 2001 flash floods in Israel. J. Hydrometeorol., 5, no. 6. , 1259-1270.

45(*). Krichak, S.O., P. Alpert, 2005a, Decadal trends in the East Atlantic/West Russia pattern and the Mediterranean precipitation, Int. J. Climatol, 25, 183-192.

46(*). Krichak, S.O., P. Alpert, 2005b, Signatures of the NAO in the atmospheric circulation during wet winter months over the Mediterranean region, Teor. Appl. Climatol. 82(1-2), 27-39.

47. Krichak, S.O., P. Alpert, M. Dayan, 2005, Tel Aviv University, Israel, Adaptation of the MM5 and RegCM3 for regional climate modeling over the eastern Mediterranean region, EGU Assembly, Vienna, Austria, (abstracts).

52. Krichak, S.O. P. Alpert, P. Kunin, 2008, Transferability evaluation of the ICTP RegCM3 in simulations of European climate, EGU2008-A-04693, EGU, Vienna, Austria, (abstracts).

54. Krichak, S.O., Breitgand, J.S., Alpert, P., 2009a Trends in frequency of extreme precipitation climate events in the Mediterranean region according to NNRP data, 2009, WMO CAS/JSC WGNE report, April, section 2, 17-18, http ¡//collaboration, cmc. ec. gc. ca/science/wgne/

56(*). Krichak, S.O., J.S. Breitgand, R. Samuels, P. Alpert, 2011, A doubleresolution transient RCM climate change simulation experiment for the Eastern Mediterranean region Theor. and Appl. Climatol., V. 103, Issue 1, 167- 205. DOI: 10.1007/s00704-010-0279-6.

59(*). Lionello, P, J. Bhend, A. Buzzi, P.M. Della-Marta, S.O. Krichak, A. Jansa, P. Maheras, A. Sanna, I.F. Trigo, R. Trigo, 2006, Cyclones in the Mediterranean Region: Climatology and Effects on the Environment, 325-372. Mediterranean Climate Variability, 4, Amsterdam, Elsevier, Edited By P. Lionello, P. Malanotte-Rizzoli and R. Boscolo.

8.4 Заключение

Результаты проведенного моделирования согласованно предсказывают уменьшение в количестве выпадающих осадков и возрастание приземной температуры воздуха в регионе ВС вследствие процесса глобального потепления.

Результаты экспериментов свидетельствуют также о тенденции к повышению частоты и интенсивности экстремальных событий - возрастанием как частоты дней с экстремальными значениями приземной температуры воздуха и самих значений экстремальной температуры воздуха (ТХх) (до 2°С летом), так и частоты дней с экстремальным количеством осадков.

Также прогнозируется тенденция к увеличению числа последовательно сухих дней (CDD) до 2 дней за сезон и уменьшению числа последовательно дождливых дней (CWD) до 0.5-0.8 дня за сезон к середине XXI века (2021-2050 гг.) по сравнению с периодом 1961-1990 гг. при продолжении глобальной эмиссии антропогенных парниковых газов согласно сценарию AI В.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора физико-математических наук, Кричак, Семен Оскарович, Москва

1. Анцыпович В. А., Кричак С.О., 1979, Автоматизированная система оперативного численного анализа и прогноза метеоэлементов в Национальном Метеорологическом Центре США Метеорология и Гидрология, 1979, ном. 6,с. 113-119 .

2. Бардин М.Ю., Полонский А.Б., 2005, Североатлантическое колебание и синоптическая изменчивость в Европейско-Атлантическом регионе в зимний период , Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2005. Т. 41. № 2. с. 147-157.

3. Беди Х.С. Датта Р.К., Кричак С.О., 1976, Численный прогноз метеорологических элементов в условиях летнего муссона. Метеорология и Гидрология, 1976, 5, с. 39-45.

4. Белоусов, С.Л., Гандин, JI.C., Машкович, С.А, Белоусов, С.Л., 1968, Обработка оперативной метеорологической информации с помощью электронных вычислительных машин, под ред. акад. В.А. Бугаева. Л. Гидрометеоиздат, 1968. 282 с.

5. Вильфанд Р.М., Ривин Г.С., Розинкина И.А., 2010а, Мезомасштабный краткосрочный прогноз погоды в Гидрометцентре России на примере COSMO-RU, Метеорология и гидрология. 2010, № 1. с. 5—17.

6. Вильфанд Р.М., Ривин Г.С., Розинкина И.А. , 20106, Система COSMO-RU негидростатического мезомасштабного краткосрочного прогноза погоды Гидрометцентра России: первый этап реализации и развития // Метеорология и гидрология. 2010, № 8. с. 5—20.

7. Гандин Л.С. 1963, Объективный анализ метеорологических полей Л. Гидрометеоиздат, 288 с.

8. Годболе Р.В., Кричак С.О., Колесников Ю.В., 1975, К вопросу об энергетическом балансе атмосферы над юго-восточной частью Аравийского моря Труды 1975 вып. 49, с. 47-54, ДВНИГМИ.

9. Гордов Е. П., Лыкосов В. Н., Фазлиев А. 3., De Rudder A. D., Fedra К., Веб-портал по атмосферным наукам , 2004, Труды Всероссийской научной конференции "Научный сервис в сети Интернет", Из-во МГУ, с. 95-96.

10. Груза Г.В., Ранькова Э.Я., 2004, Обнаружение изменений климата: состояние, изменчивость и экстремальность климата. // Метеорология и гидрология. 2004. N. 4 - с. 50 - 66.

11. Гулев С.К., Катцов В.М., Соломина О.Н., 2008, Глобальное потепление продолжается. Вестник Российской Академии Наук, 2008, том 78, н. 1, с. 20-27.

12. Дмитриева-Арраго JI.P., Акимов И.В., 1996, О критериях начала осадкообразования при расчете осадков из неконвективных облаков в моделях прогноза погоды. Метеорология и Гидрология, N 8, с. 5-16.

13. Дымников В.П., Володин Е.М., Галин В.Я. и др., 2004, Чувствительность климатической системы к малым внешним воздействиям, Метеорология и гидрология. 2004. № 4. с. 77-92.

14. Дымников В.П. Лыкосов В. Н. Володин , 2006, Проблемы моделирования климата и его изменений, Известия РАН, Физика Атмосферы и Океана т. 42, с. 618-636.

15. Иванова А.Р., 2011, Наклон тропопаузы как характеристика ее деформации. Метеорология и гидрология, 2011, №2, с. 17-29.

16. Кадышников В.М., Кричак С.О., Лосев В.М., 1989, Пятнадцатиуровенная региональная модель атмосферы Метеорология и Гидрология, 1989, ном. 10, 23-31.

17. Калинин H.A., Кислов A.B., Бабина Е.Д., Ветров А.Л., 2010, Оценка качества воспроизведения моделью ММ5 температуры воздуха в июле на Урале. Метеорология и Гидрология, 2010, №10, с. 15-23.

18. Катцов В.М. Мелешко В.П. , 2004, Сравнительный анализ моделей общей циркуляции атмосферы и океана, предназначенных для оценки будущих изменений климата, Известия РАН, Физика Атмосферы и океана т., 40(6), с. 647-658.

19. Кибель И. А., 1957, Введение в гидродинамические методы краткосрочного прогноза. — М.: Гостехиздат. 1957. — 375 с.

20. Кислов A.B., Бабина Е.Д., Лебедев В.В., 2008, Оценка качества воспроизводимых моделью ММ5 температуры и осадков летом в центральном районе европейской территории России. Метеорология и Гидрология, 2008, №7, с. 29-37.

21. Кислов A.B., Бабина Е.Д., 2008, Мезомасштабная модель атмосферной циркуляции как средство интерполяции метеорологических полей с высоким пространственным разрешением. Вестник МГУ, Сер. География, 2008, №4, с. 17-21.

22. Кричак С.О, Лисогурский Н.И., Петричев А.З., 1975, Расчет и анализ вертикальных скоростей над Аравийским морем в период летнего муссона в 1973 г. Труды ДВНИГМИ, 1975, вып. 49, с. 41-46.

23. Кричак С.О., 1981, Неадиабатическая модель атмосферы по полным уравнениям для прогноза метеорологических элементов над Европой, Метеорология и Гидрология, 1981, ном. 7, с. 18 26.

24. Кричак С.О., 2008, Региональное моделирование современного климата Европейской территории России с помощью модели RegCM3, Метеорология и Гидрология, 2008, 1, с. 31-41.

25. Крупчатников В.Н., 2006, Моделирование динамики экосистем с помощью совместной модели климата // Вычислительные технологии. 2006. Т. 11. Ч. 3. с. 87-95.

26. Лаврова А. А., Глебова Е.С., Тросников И. В., Казначеева В. Д., 2010, Моделирование эволюции серии средиземноморских циклонов с помощью региональной модели атмосферы, Метеорология и Гидрология, 2010. Т. 35. ном. 6, с. 363-370.

27. Марчук Г.И., 1974, Численные методы решения задач динамики атмосферы и океана. Л.: Гидрометеоиздат. 1974 - 356 с.

28. Мартынова Ю.В., Крупчатников В.Н., 2010, Исследование чувствительности температуры поверхности в Евразии в зимний период к аномалиям снежного покрова. Роль стратосферы. Изв. РАН., Физика атмосферы и океана, т. 466 ном. 6, с. 1-13.

29. Мелешко В.П., Голицын Г.С., Говоркова В.А. и др., 2004а, Возможные антропогенные изменения климата России в XXI веке: оценки по ансамблю климатических моделей // Метеорология и гидрология. 2004. № 4. с. 38-49.

30. Мелешко, В.П., Катцов В.М., Говоркова В.А. и др., 20046, Антропогенные изменения климата в 21-м веке в северной Евразии // Метеорология и гидрология. 2004. № 7. с. 5-26.

31. Монин A.C., Обухов A.M., 1954, Основные закономерности турбулентного перемешивания в приземном слое атмосферы. Труды Геофиз. Ин-та АН СССР No. 24(151), с. 163-187.

32. Мохов И.И., 1981, О влиянии С02 на термический режим земной климатической системы. Метеорология и гидрология. 1981. № 4. - с. 24-30.

33. Мохов И.И., Смирнов Д.А., 2006, Исследование взаимного влияния процессов Эль-Ниньо Южное колебание и Северо-Атлантического и Арктического колебаний нелинейными методами. Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2006. Т. 42. № 5. с. 650-667.

34. Мохов И.И. Карпенко A.A. Стотт П.А., 2006, Наибольшие скорости регионального потепления климата в последние десятилетия с оценкой роли естественных и антропогенных причин Докл. РАН 2006, т. 406, ном. 4, с. 538543.

35. Толстых M.А., Фролов А.В., 2005, Некоторые современные проблемы численного прогноза погоды // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2005. Т. 41. №3. с. 315-327.

36. Школьник И.М., Мелешко В.П., Павлова Т.В., 2000, Региональная гидродинамическая модель для исследования климата на территории России. Метеорология и гидрология, 4, с. 32-49.

37. Школьник И.М., 2001, О моделировании климата на ограниченной территории. Труды ГГО, 550, с. 110-126.

38. Школьник И.М., Мелешко В.П., Гаврилина В.М., 2005, Валидация региональной климатической модели ГГО. Метеорология и гидрология, 1, с. 1427.

39. Allen, R. G., L. S. Raes, and M. Smith, 1998, Crop évapotranspiration: Guidelines for computing crop water requirements. F AO Irrigation and Drainage Paper 56, 300 p.

40. Alexander, L. V., et al., 2006, Global observed changes in daily climate extremes oftemperature and precipitation, J. Geophys. Res., 111 (D5), D05,109, 0148-0227.

41. Alpert P., B. Ziv, 1989, The Sharav cyclone Observations and some theoretical considerations, J. Geoph. Res., 94, 18495-18514.

42. Alpert P. and Tsidulko, 1994, Project WIND numerical simulations with the Tel Aviv University model. Mesoscale modeling of the atmosphere, Meteor Monogr. 47, Amer Meteorol. Soc.

43. Alpert P, M. Tsidulko and U. Stein, 1995a, Can sensitivity studies yield absolute comparisons for the effects of several processes? J. Atmos. Sci., 52, 597-601.

44. Alpert P, U Stein and M. Tsidulko, 1995b, Role of sea fluxes and topography in eastern Mediterranean cyclogenesis, Atmos Ocean Syst. v 3, 55-79.

45. Alpert P, S.O. Krichak, T.N. Krishnamurti, U. Stein and M. Tsidulko, 1996a, The relative roles of lateral boundaries, initial conditions and topography in mesoscale simulation of lee cyclogenesis, J. Appl. Meteor., 35, 1091-1099.

46. Alpert P, M. Tzidulko, S. Krichak and U. Stein, 1996b, A multi-stage evolution of an ALPEX cyclone, Tellus, 48 A, 209-220.

47. Alpert P. and E. Ganor, 2001, Sahara mineral dust measurements from TOMS -Comparison to surface observations over the Middle East for the extreme dust storm, 14-17 March 1998, J. Geophy. Res, 106, No. D16, 18,275- 18,286.

48. Alpert,P, S.O. Krichak, M. Tsidulko, H. Shafir and J.H. Joseph, 2002a, A dust prediction system with TOMS initialization, Mon. Wea. Rev, 130, No.9, 2335-2345.

49. Alpert, P, P. Kishcha, M. Dayan, S.O. Krichak, 2002b, Verification of an operational mesoscale model at Tel-Aviv University, 4-th Plinius Conference, Mallorca, Spain.

50. Alpert, P, P. Kishcha, A. Shtivelman, S. O. Krichak and J. H. Joseph, 2004a, Vertical distribution of Saharan dust based on 2.5- year model predictions, Atmos. Res, 70(2), 109-130.

51. Alpert, P, I. Osetinsky, B. Ziv, H. Shafir, 2004b, Semi-objective classification for daily synoptic systems: Application to the Eastern Mediterranean climate change, Int. J. Climatol, 24, 1001-1011.

52. Alpert, P, C. Price, SO Krichak, B. Ziv, H. Saaroni, I. Osetinski, J. Barkan, P. Kishcha, 2005, Tropical teleconnections to the Mediterranean climate and weather, Advances in Geosciences, 2, 157- 160, SRef-ID: 1680-7359/adgeo/2005-2-157.

53. Alpert, P, Price, C, Krichak, S. , Ziv, B, Saaroni, H, Osetinsky, I. 2006a, Mediterranean climate and some tropical teleconnections, Nuovo Cimento Delia Societa Italiana Di Fisica C-Geophysics and Space Physics 29 (1): 89-97.

54. Alpert P, Krichak S.O., C. Price, B. Ziv, H. Saaroni, I. Osetinsky, 2006c, Mediterranean climate and some tropical teleconnections, Nuovo Cimento Delia Societa Italiana Di Fisica C-Geophysics and Space Physics, 2006,29 (1): 89 97.

55. Alpert P, Krichak SO, Shafir H, Haim D, Osetinsky I, 2008a, Climatic trends to extremes employing regional modeling and statistical interpretation over the E. Mediterranean, Global and Planetary Change 63 (2008) 163-170.

56. Arakawa, A., and W. H. Schubert, 1974, Interaction of a cumulus cloud ensemble with the large-scale environment, Part I, J. Atmos. Sci., 31, 674-701.

57. Arakawa, A., and V.R. Lamb, 1977, Computational design of the basic dynamical processes of the UCLA general circulation model. Methods in Computational Physics, 17, Academic Press, 173-265.

58. Ashbel, D., 1938, Great floods in Sinai Peninsula, Palestine, Syria and the Syrian desert, and the influence of the Red Sea on their formation. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 64: 635-639.

59. Barnaba, F., and G.P. Gobbi, 2001, Lidar estimation of tropospheric aerosol extinction, surface area and volume: maritime and desert-dust cases. J. Geophys. Res. 106, No.: D3, 3005-3018.

60. Barston A, Livezey RE. 1987, Classification, seasonality and persistence of low-frequency circulation patterns. Mon. Wea. Rev. 115, 1083-1126.

61. Ben-Gai, T., A. Bitan, A. Manes, P. Alpert, and S. Rubin, 1998, Spatial and Temporal Changes in Rainfall Frequency Distribution Patterns in Israel, Theor. Appl. Climatol. 61, 177-190.

62. Ben-Gai, A. Bitan, A. Manes, P. Alpert and S. Rubin, 1999, Temporal and spatial trends of temperature patterns in Israel, Theoretical and Appl. Climatology, 64, 163177.

63. Ben-Gai, T., A. Bitan, A. Manes and P. Alpert, 2001, Climatic variations in the moisture and instability patterns of the atmospheric boundary layer at the east Mediterranean coastal plain of Israel, Bound. Lay. Meteor., 100, 363-371.

64. Bergametti, G., A.L. Dutot, P. Buat-Menard, R. Losno, and E. Remoudaki, E., 1989, Seasonal variability of the elemental composition of atmospheric aerosol particles over the northwestern Mediterranean, Tellus, 41B, 353-361.

65. Black, T. L., 1994, The new NMC mesoscale Eta Model: Description and forecast examples. Weather Forecasting, 9, 265-278.

66. Browning KA, 1990, Organization of clouds and precipitation in extratropical cyclones. In: Newton CW, Holopainen EO (eds) Extratropical Cyclones. The Erik Palmen Memorial Volume. American Meteorological Society, Boston, MA, pp 129— 153.

67. Brunetti M, Maugeri, M, Nanni, T, Navarra A., 2002, Droughts and extreme events in regional daily Italian precipitation series. Int. J. Climatol, 22, 543-558.

68. Buzzi A, N. Tartaglione, 1995, Meteorological modeling aspects of the Piedmont 1994 floods, 1995, MAP newslett, 3, 27-28.

69. Carlson T.N. ,1991, Mid-latitude weather systems. Harper Collins, London,507 p.

70. Caya, D, Biner, S, 2004, Internal variability of RCM simulations over an annual cycle. Climate dynamics, 22, 33-46.

71. Chakina, N. P., Ivanova, A.R., and Skriptunova, E.N. , 2001, Quantitative estimates of grid-scale forcing of heavy precipitation in the Mediterranean cyclones in Russia. Proceedings of 3rd EGS Plinius Conf., Baja Sardinia, Italy, 33-36.

72. Chamberlain A. C, JA Garland, AC Wells, 1984, Transport of gasses and particles to surfaces with widely spaced roughness elements, Boundary Layer Meteorology, 24, 343-360.

73. Chen, C. and W.R. Cotton, 1987, The physics of the marine stratocumulus-capped mixed layer. J. Atmos. Sci., 44, 2951-2977.

74. Chen F, K. Mitchell, Z. Janjic. M. Baldwin, 1996, Land-surface parameterization in the NCEP Mesoscale Eta Model, in Research Activities in Atmosphere and Ocean Modeling, World Meteorol. Organ, Geneva, Switzerland.

75. Christensen JH, Christensen OB, 2007, A summary of the PRUDENCE model projections of changes in European climate by the end of this century. Clim Change 81, (Suppl 1):7—30.

76. Christensen, J. H, Kjellstrom, E., Giorgi, F., Lenderink, G., Rummukainen, Markku, 2010, Weight assignment in regional climate models, Climate Research, 44 Issue: 2-3 Pages: 179-194 DOI: 10.3354/cr00916.

77. Collins, M., 2007, Ensembles and probabilities: a new era in the prediction of climate change, Philosophical Transactions of the Royal Society A, 365, 1957-1970.

78. Corte-Real, J., X. Zhang, and X. Wang, 1995, Downscaling GCM information to regional scales: A non-parametric multivariate regression approach. Climate Dyn., 11,413^124.

79. Davis, C. A. and Emanuel, K. A., 1991, Potential vorticity diagnosis of cyclogenesis. Mon. Weather Rev., 119, 1287-1300.

80. Dayan U., 1986, Climatology of back-trajectories from Israel based on synoptic analysis. J. Climate Appl. Meteor., 25: 591-595.

81. Dayan, M., 2003, Optimization of the MM5 NWP system for weather research at TAU. M. S. thesis, Dept. of Geophysics and Planetary Sciences, Tel Aviv University, 85 p.

82. Deque, M., 2007, Frequency of precipitation and temperature extremes over France in an anthropogenic scenario: Model results and statistical correction according to observed values. Global Planet. Change, 57, 16-26.

83. Deque M, Somot S, 2010, Weighted frequency distributions express modelling uncertainties in the ENSEMBLES regional climate experiments. Clim Res 44:195209.

84. Dickinson R.E, R. M. Errico, F. Giorgi, and G. Bates, 1989, A regional climate model for the western United States.Climate Change, 15, 383-422.

85. Draxler, R. R., and G. D. Rolph, cited, 2003, NOAA ARL HYSPLIT model. NOAA/Air Resources Laboratory, Silver Spring, MD. Available online at http ://www. arl.noaa. gov/ready/hy split4 .html. .

86. Dudhia, J., 1993, A nonhydrostatic version of the Penn State / NCAR mesoscale model: Validation tests and simulations of an Atlantic cyclone and cold front. Mon. Wea.Rev., 121, 1493-1513.

87. Dunkeloh A, Jacobeit J., 2003, Circulation dynamics of Mediterranean precipitation variability 1948-98. International Journal of Climatology 23: 18431866, DOI: 10.1002/joc.973.

88. Emanuel, K. A, 1991, A scheme for representing cumulus convection in large-scale models, J. Atmos. Sci., 48(21), 2313-2335.

89. Emanuel, K. A, and M. Zivkovic-Rothman, 1999, Development and evaluation of a convection scheme for use in climate models, J. Atmos. Sci., 56, 1766-1782.

90. Fehlmann, R, and H. C. Davies, 1999, Role of salient potential vorticity elements in an event of frontal-wave cyclogenesis. Quart. J. Roy. Meteor. Soc, 125, 1801-1824.

91. Fehlmann, R. and C. Quadri, 2000, Predictability issues of heavy Alpine south-side precipitation. Meteor. Atmos. Phys, 72, 223-231.

92. Fehlmann R, C. Quadri, and H. C. Davies, 2000, An Alpine rainstorm: Sensitivity to the mesoscale upper-level structure. Wea. Forecasting, 15, 4- 28.

93. Feldsteina S.B. and U. Dayan, 2008, Circumglobal teleconnections and wave packets associated with Israeli winter precipitation Q. J. R. Meteorol. Soc. 134: 455467.

94. Fritsch, J. M, and C. F. Chappell, 1980, Numerical prediction of convectively driven mesoscale pressure systems. Part I: Convective parameterization, J. Atmos. Sci, 37, 1722-1733.

95. Gao, X.J, J.S. Pal and F. Giorgi, 2006, Projected changes in mean and extreme precipitation over the Mediterranean region from high resolution double nested RCM simulations. Geophysical Research Letters, 33, L03706.

96. Gershtein G, 2008, Application of an advanced NWP system based on NCAR WRF model over the EM (M.Sc. thesis, Superv. Alpert P. Krichak SO) http://www.slidefinder.net/a/application advanced nwp system based/32441561).

97. Gil'ad,D., and J.A. Bonne, 1990, The snowmelt ofMt. Hermon and its contribution to the sources of the Jordan River. J. Hydrol., 114, 1-15.

98. Giorgi, F., and G. T. Bates, 1989, The climatological skill of a regional climate model over complex terrain, Mon. Wea. Rev., 117, 2325-2347.

99. Giorgi, F., 1990, Simulation of regional climate using a limited area model nested in a general circulation model, J. Climate, 3, 941- 963.

100. Giorgi, F., and L. O. Mearns, 1999, Introduction to special section: Regional climate modeling revisited, J. Geophys. Res., 104, 6335-352.

101. Giorgi, F., 2002, Dependence of the surface climate interannual variability on spatial scale, Geopliys. Res Lett 29, no 23, doi: 10.1029/2002GL016175

102. Giorgi, F., R. Francisco, and J. S. Pal, 2003, Effects of a subgrid-scale topography and land use scheme on the simulation of surface climate and hydrology. Part I: Effects of temperature and water vapor disaggregation, J. Hydromet., 4, 317333.

103. Giorgi, F., X. Bi, and J. S. Pal, 2004a, Mean, interannual variability and trends in a regional climate experiment over Europe. I: Present day climate (1960-1990), Climate Dyn., 22 (6-7), 733-756.

104. Giorgi, F., Bi, X., and Pal, J., 2004b, Mean, interannual variability and trends in a regional climate change experiment over Europe. II. Climate change scenarios (2071-2100), Clim. Dynam., 23, 839- 858.

105. Giorgi F, 2005, Interdecadal variability of regional climate change: implications for the development of regional climate change scenarios Meteorol Atmos Phys 89, 1-15, DOI 10.1007/s00703-005-0118-y

106. Giorgi, F., 2006, Climate change Hot-Spots. Geophysical Research Letters, 33, L08707.

107. Giorgi, F., and P. Lionello, 2008, Climate change projections for the Mediterranean region, Global and Planetary Change, 63, 90-104, doi: 10.1016/j .gloplacha.2007.09.005

108. Grell, G. A., 1993, Prognostic evaluation of assumptions used by cumulus parameterizations, Mon. Wea.Rev., 121, 764-787.

109. Grell, G., J. Dudhia, and D. Stauffer, 1994, A Description of the Fifty Generation Penn State/NCAR Mesoscale Model (MM5). NCAR Tech. Note, TN-398+STR, 117 p.

110. Gualdi S., and co-authors (including S.O. Krichak), 2012a, Future Climate Projections. In Regional Assessment of the Climate Change in the Mediterranean. Eds A. Navarra and L. Tubiana. Springer Verlag (in press).

111. Guan, B., N. P. Molotch, D. E. Waliser, E. J. Fetzer, and P. J. Neiman, 2010, Extreme snowfall events linked to atmospheric rivers and surface air temperature via satellite measurements. Geophys. Res. Lett., 37, L20401, doi: 10.1029/2010GL044696.

112. Gubasch U, 2001, Simulations of regional climate change. In: Lozan JL, Grassl H, Hupfer P (eds) Climate of 21st century: changes and risks. Scientific facts. ISBN 3-00-006227-0, 448 p.

113. Hambright, K. D., M. Gophen, and S. Serruya, 1994, Influence of long-term climatic changes on the stratification of a subtropical, warm monomictic lake, Limnol. Oceanogr., 39, 1233.1242.

114. Hamonou E., Chazette P., Balis D., Papayannis A., 1999, Characterization of the vertical structure of Saharan dust export to the Mediterranean basin, J. Geophys. Res.-Atmos., 104 (D18), 22257-22270.

115. Haylock, M., N. Hofstra, A. K. Tank, E. Klok, P. Jones, and M. New, 2008, A European daily high-resolution gridded dataset of surface temperature and precipitation for 1950- 2006, J. Geophys. Res., 113.

116. Herman, J. R., P. K. Bhartia, O. Torres, C. Hsu, C. Seftor, and E. Celarier, 1997, Global distribution of UV-absorbing aerosols from Nimbus 7/ TOMS data, J. Geophys. Res., 102, 16,911 -16,922.

117. Hoinka K. P., 1998, Temperature, Humidity, and Wind at the Global Tropopause, Mon. Wea. Rev, 127, 2248-2265.

118. Homar, V, Jansa A, Campins J, Genoves A, Ramis C, 2007, Towards a systematic climatology of sensitivities of Mediterranean high impact weather: a contribution based on intense cyclones Nat. Hazards and Earth Syst. Sci. (NHESS), 7: 445 -454.

119. Hoskins, M. E. Mclntyre, and A. W. Robertson, 1985, On the use and significance of isentropic potential vorticity maps. Quart. J. Roy. Meteor. Soc., Ill, 877-946.

120. Hoskins, B. J., and P. Berrisford, 1988, A potential vorticity perspective of the storm of 15-16 October 1987. Weather, 42, 122- 129.

121. Hurrell and Van Loon, 1997, Decadal variations in climate associated with the North Atlantic Oscillation, Climatic Change 36: 301-326.

122. Hurrell, J. W., 1995, Decadal Trends in the North Atlantic Oscillation Regional Temperatures and Precipitation', Science 269, 676-679.

123. Husar, R.B., Prospero, J.M., Stowe, L.L., 1997, Characterization of tropospheric aerosols over the oceans with the NOAA advanced very high resolution radiometer optical thickness operational product. Journal of Geophysical Research 102, 1688916909.

124. IPCC, 2000, Emission scenarios, a special report of working group III of the intergovernmental panel on climate change, Nakicenovic N, Coordinating Lead Author, Cambridge UniversityPress, Cambridge, 599 p.

125. IPCC, 2007a Climate Change, 2007, The Physical Science Basis Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (Cambridge: Cambridge University Press) 996 p.

126. IPCC, 2007b Climate Change 2007, Synthesis Report. An Assessment of the Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC Plenary XXVII, Valencia, Spain, 12-17 November 2007.

127. Jacob, D., 2001, A note to the simulation of the Annual and Interannual Variability of the Water Budget over the Baltic Sea Drainage Basin. Meteorology and Atmospheric Physics, 77, No. 1-4, 61-74.

128. Janjic, Z.I., 1977, Pressure gradient force and advection scheme used for forecasting with steep and small scale topography. Contributions to Atmospheric Physics, , 50, 186-199.

129. Janjic, Z.I., 1980, Numerical problems related to steep mountains in sigma coordinates. Mountains and Numerical Weather Prediction. Workshop, ECMWF, 1979, Reading, U.K. Shinfield Park, Reading, Berkshire RG2 9AX, U.K. , 48-89.

130. Janjic, Z.I., 1990, The step-mountain coordinate: physical package. Monthly Weather Review, 118, 1429-1443.

131. Janjic, Z.I., 1997, Advection scheme for passive substance in the NCEP Eta Model. Research Activities in Atmospheric and Oceanic Modelling, WMO, Geneva, CAS/C WGNE.

132. Kahana, R., B. Ziv, Y. Enzel, and U. Dayan, 2002, Synoptic climatology of major floods in the Negev desert, Israel. International Journal of Climatology 22: 867-882.

133. Kahana R., B. Ziv, U. Dayan, and Y. Enzel, 2004, Atmospheric predictors for major floods in the Negev desert, Israel. . International Journal of Climatology 24: 1137-1147.

134. Kalnay E., M. Kanamitsu., R. Kistler, et al., 1996, The NCEP/NCAR 40-years Reanalysis. Proj., Bull. Amer. Meteorol. Soc. 77:3, 437- 471.

135. Karl, T., N. Nicholls, and A. Ghazi, 1999, Clivar/GCOS/WMO workshop on indices and indicators for climate extremes: Workshop summary, Climatic Change, 42, 3-7.

136. Karyampudi, V. M., and Coauthors, 1999, Validation of the Saharan dust plume conceptual model using lidar, Meteosat, and ECMWF data. Bull. Amer. Meteor. Soc., 80, 1045-1075.

137. Kaufman YJ, D.Tanre and O.Boucher, 2002, A satellite view of aerosols in the climate system, Nature, 419, 215-223.

138. Khain, A. P., D. Rosenfeld, and I. Sednev, 1993, Coastal effects in the E. Mediterranean as seen from experiments using a cloud ensemble model with detailed description of warm and ice microphysical processes. Atmos. Res., 30, 295-319.

139. Kiel, J. T, R. J. Wolski. B. P. Briegleb, and V. Ramanathan, 1987, Documentation of radiation and cloud routines in the NCAR Community Climate Model (CCM1). NCAR Tech. rep, TN-288-1A, 109 p.

140. Kitoh, A, A. Yatagai and P. Alpert, 2008, First super-high-resolution model projection that the ancient Fertile Crescent will disappear in this century, Hydrological Research Letters, 2, 1-4, DOI 10.3178 HRL.2.1.

141. Knippertz P, Wernli H, 2010, A lagrangian climatology of tropical moisture exports to the northern hemispheric extratropics, J. Climate, 987-1003.

142. Koppen W, Geiger R, 1936, Das geographische system der klimate. In: Koppen W, Geiger R (eds) Handbuch der klimatologie. Bd 1, Teil C. Verlag Gebru'der Borntra'ger, Berlin, 44 p.

143. Krichak, S.O, P. Alpert, 1994, Experiments in weather prediction over the Mediterranean with the Penn State/NCAR Limited Area (MM4) Model. WMO/TD-No.592, Research Activities in Atmospheric and Oceanic Modeling, Rep. 19,5.105.11.

144. Krichak, S.O, P. Alpert and T.N. Krishnamurti, 1997b, Interaction of Topography and Tropospheric Flow A Possible Generator for the Red Sea Trough? Meteorology and Atmospheric Physics, v.63, No. 3-4, 149-158.

145. Krichak, S.O, P. Alpert and T.N. Krishnamurti, 1997c, Red Sea Trough/Cyclone Development Numerical Investigation. Meteorology and Atmospheric Physics, v.63, 3-4, 159-170.

146. Krichak, S.O., Alpert, P., 1998a, Role of Large Scale Moist Dynamics in November 1-5, 1994 Hazardous Mediterranean Weather. Journal of Geophysical Research, v. 103, 19,453-19,458.

147. Krichak, S.O., Alpert P., 1998b, A Global/Regional modelling system for simulating the operational weather forecasts in Israel, Res. Activities In Atmos. And Oceanic Modelling, WMO WPRP, MO/TD-No 865, 5.29-5.30.

148. Krichak, S.O. and M. Tsidulko, 1998, Application of parallel processors in prediction of weather conditions for objective analysis data downscalling in the Mediterranean., Notize Dal Cineca, n. 31-32, ii-iv.

149. Krichak, S.O., M. Tsidulko and P. Alpert, 1999a, Application of Eta model at Tel Aviv University for weather prediction over the Eastern Mediterranean, Res. Activities In Atmos. And Oceanic Modelling, WMO WPRP, MO/TD-No 942, 5.275.28.

150. Krichak, S.O. Levin, Z., 2000, Mesoscale simulation of life cycle of cloud microphysics during hazardous weather conditions in the southeastern Mediterranean, Atmospheric Research, 53, 63-89.

151. Krichak, S.O., Tsidulko, M, Alpert, P., 2000a, November 2, 1994 Severe Storms in the Southeastern Mediterranean, Atmospheric Research,53,45-62.

152. Krichak, S.O., M. Tsidulko and P. Alpert, 2000b, Monthly Synoptic Patterns Associated with Wet/Dry Eastern Mediterranean Conditions. Theoretical and Applied Climatology, 65, 215-229.

153. Krichak, S.O. and P. Alpert, 2002, A Fractional Approach to the Factor Separation Method. J. Atmosph. Sci., 59, 2243-2252.

154. Krichak S.O., P. Kishcha and P. Alpert, 2002a, Decadal Trends of Main Eurasian Oscillations and the Mediterranean Precipitation, Teor. Appl. Climatol., 72, 29-220.

155. Krichak, S. O., M. Tsidulko, and P. Alpert, 2002b, A study of an INDOEX period with aerosol transport to the eastern Mediterranean area, J. Geophys. Res., 107(D21), 4582, doi: 10.1029/2001JD001169.

156. Krichak, S.O., P. Alpert, K., and G.A. Grell, 2002c: Impact of MM5 model resolution and domain-size in regional climate simulations over E. Mediterranean, Conference on Detection and Modeling of Regional Climate Change, ITCP, Trieste, Italy.

157. Krichak, S.O., P. Alpert and A. Stivelman, 2003, First results of investigation of radiative effects of mineral dust in an atmospheric model with optimized dust source determination, Geophysical Research Abstracts, 5, 10329.

158. Krichak, S.O., P. Alpert and M. Dayan, 2004, Role of atmospheric processes associated with hurricane Olga in December 2001 flash floods in Israel. J. Hydrometeorol., 5, no. 6., 1259-1270.

159. Krichak, S.O., P. Alpert, 2005a, Decadal trends in the East Atlantic/West Russia pattern and the Mediterranean precipitation, Int. J. Climatol., 25: 183-192.

160. Krichak, S.O., P. Alpert, 2005b, Signatures of the NAO in the atmospheric circulation during wet winter months over the Mediterranean region, Teor. Appl. Climatol. 82(1-2), 27-39.

161. Krichak, S.O., P. Alpert, M. Dayan, 2005c, Tel Aviv University, Israel, Adaptation of the MM5 and RegCM3 for regional climate modeling over the eastern Mediterranean region, EGU Assembly, Vienna, Austria

162. Krichak, S.O., P. Alpert and M. Dayan, 2006, An evaluation of the role of hurricane Olga (2001) in an extreme rainy event in Israel using dynamic tropopause maps, Meteorol. Atmosph. Phys. DOI 10.1007/s00703-006-0230-7.

163. Krichak, S.O., P. Alpert and M. Dayan, 2007a, A southeastern Mediterranean PV streamer and its role in December 2001 case with torrential rains in Israel Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 7, 1-12. www.nat-hazards-earth-syst-sci.net/7/1/2007/

164. Krichak SO, 2008, Towards optimized weather prediction over the south-eastern Europe-eastern Mediterranean region, Fall Colloquium on the Physics of Weather and Climate: Regional Weather Predictability and Modelling, ICTP, 29 September -10 October.

165. Krichak, S.O. Alpert, P. Kunin, P., 2008, Transferability evaluation of the ICTP RegCM3 in simulations of European climate, EGU2008-A-04693, EGU, Vienna, Austria.

166. Krichak, S.O., Alpert, P Kunin, P., 2010, Numerical Simulation of Seasonal Distribution of precipitation over the Eastern Mediterranean with a RCM. Climate Dynamics, 34, 47-59, DOI 10.1007/s00382-009-0649-x

167. Krichak S.O., Breitgand J.S., Feldstein S.B., 2012, A Conceptual Model for Identification of the Active Red Sea Trough Synoptic Events over Southeastern Mediterranean, J. Appl. Meteorol. and Climatol, 5,962-971 (doi: 10.1175/JAMC-D-11-0223.1).

168. Krishnamurti, T.N., Bedi H.S., Ingles, K, 1993, Physical initialization using SSMI/I rain Tellus, 45A, 247-269.

169. Lackmann GM, 2002, Cold-frontal potential vorticity maxima, the low-level jet, and moisture transport in extratropical cyclones. Mon Wea Rev 130: 59-74.

170. Lagovardos K, V. Kotroni, S. Dobricic, S. Nicovic, G, Kallos, 1996, On the storm of 21-22 October 1994 over Greece: observations and model results. J. Geophg Res 101,26,217-26, 226.

171. Lamb, P.J., R.A. Peppier, 1987, North Atlantic Oscillation: Concept and application. Bull. Amer. Meteor. Soc., 68, 1218-1225.

172. Levin, Z., S.O. Krichak, T. Reisin, 1997, Numerical Simulations of dispersal of inert seeding material in Israel Using a Three Dimensional Mesoscale Model (RAMS). J. of Appl. Meteorol., v.36, No.5, 474-484.

173. Levin, N., Saaroni, H, 1999, Fire weather in Israel synoptic climatological analysis. GeoJournal, 47, 4, 523-538

174. Leung L. R, and Y. Qian, 2009, Atmospheric rivers induced heavy precipitation and flooding in the Western U.S. simulated by the WRF regional climate model. Geophys. Res. Lett., 36, L03820, doi:10.1029/2008GL036445.

175. Liniger M.A. and H.D. Davies, 2003, Substructure of a MAP Streamer, Q. J. R. Meteorol. Soc., 129, 633-651.

176. Linvill, D., 1990, Calculating chilling hours and chill units from daily maximum and minimum temperature observations, Hortscience 25, 25(1), 14-16.

177. Liu, W.T., K.B. Katsaros and J.A. Businger, 1979, Bulk parameterization of air-sea exchanges of heat and water vapor including the molecular constraints at the interface. J. Atmos. Sci., 36, 1722-1735.

178. Lopez, A., F. Fung, M. New, G. Watts, A. Weston, and R. L. Wilby, 2009, From climate model ensembles to climate change impacts and adaptation: A case study of water resource management in the southwest of England, Water Resour. Res., 45 (8),W08,419,

179. Marticorena, B., and G. Bergametti, 1995, Modeling the atmospheric dust cycle: I. Design of a soil-derived dust emission scheme. Geophys. Res., 100, 16 415-16 430.

180. Martius O, Zenklusen E, Schwierz C, Davies HC, 2006, Episodes of Alpine heavy precipitation with an overlying elongated stratospheric intrusion: a climatology. Int. J. Climatol. 26, 1149-1164.

181. Martius, O., C. Schwierz, M., Sprenger, 2008, Dynamical Tropopause Variability and Potential Vorticity Streamers in the Northern Hemisphere —A Climatological Analysis, Adv. In Atmosph. Sci, 25, No. 3, 2008, 367-379.

182. Massacand, A. C., H. Wernli, and H. C. Davies, 1998, Heavy precipitation on the Alpine southside: An upper-level precursor. Geophys. Res. Lett., 25, 1435-1438.

183. Meehl, G.A., W.D. Collins, B. Boville, J.T. Kiehl, T.M.L Wigley, and J.M. Arblaster, 2000, Response of the NCAR Climate System Model to increased C02 and the role of physical processes. J. Climsate, 13, 1879—1898.

184. Menzel, L., J. Koch, J. Onigkeit, and R. Schaldach, 2009, Modelling the effects of land use and land-cover change on water availability in the Jordan River region, Advances in Geosciences, 21, 73.80, doi:l0.5194/adgeo-21-73-2009.

185. Mesinger, F. and A., Arakawa, 1976, Numerical Methods Used in Atmospheric Models. , I, GARP Publications Series No. 17, WMO, Geneva, Case Postale No. 2300, CH-1211 Geneve 2, 64 p.

186. Mesinger, F., 1984, A blocking technique for representation of mountains in atmospheric models. Rivista di Meteorologia Aeronautica, 44, No. 1-4, 195-202.

187. Mesinger, F. and L. Lobocki, 1991, Sensitivity to the parameterization of surface fluxes in NMC's eta model. Ninth Conf. Numerical Weather Prediction, Denver, CO, 14-18 October 1991, Amer. Meteor. Soc. Boston, MA 02108, 213-216.

188. Mesinger F, Jovic D, 2004, Vertical coordinate, QPF, and resolution. The 2004 Workshop on the Solution of Partial Differential Equations on the Sphere, Frontier Res. Center for Global Change (FRCGC), Yokohama, Japan, 20-23 July 2004. ppt in CD-ROM, 2

189. Morgan M, Nielsen-Gammon J, 1998, Using tropopause maps to diagnose midlatitude weather systems, Month. Wea Rev, 126, 2555-2579.

190. Morgenstern, O. and Davies, H. C, 1999, Disruption of an upper-level PV streamer by orographic and cloud-diabatic effects. Contrib. Atmos. Phys, 72, 172186.

191. Muller WA, Roeckner E, 2008, ENSO teleconnections in projections of future climate in ECHAM5/MPI-OM, Clim Dyn, DOI 10.1007/s00382-007-0357-3

192. New M., Hulme M, Jones P., 1999, Representing twentieth-century space-time climate variability. Part I: Development of a 1961-90 mean monthly terrestrial climatology. J. Climate, 12: 829-856.

193. New M, Hulme M, Jones P., 2000, Representing twentieth-century space-time climate variability. Part II: Development of 1901-1996 monthly grids of terrestrial surface climate. J. Clim. 13(13), 2217-2238.

194. Newell, R. E., and Y. Zhu, 1994, Tropospheric rivers: A one-year record and a possible application to ice core data. Geophys. Res. Lett., 21, 113-116.

195. Nickovic, S., and Dobricic, S., 1996, A model for long-range transport of desert dust, Mon. Wea. Rev., 124, 2537-2544.

196. Nickovic S, D. Mihailovic , B. Rajkovic ,and A. Papadopoulos' 1998, SKIRON The Weather Forecasting System SKIRON, Volume II Description of the model, Athens June 1998 ISBN No.SET : 960-8468-14-0 VOL II : 960-8468-16-7

197. Nickovic, S., G. Kallos, A. Papadopoulos, and O. Kakaliagou, 2001, A model for prediction of desert dust cycle in the atmosphere, J. Geophys. Res., 106, 18,11318,129.

198. Nielsen-Gammon JW, 2001, A visualization of the global dynamic tropopause, Bull. Amer. Meteorol. Soc, 1151-1167.

199. Pal JS, Giorgi F, Bi X, Elguindi N, Solmon F, Gao X, Rauscher SA, Francisco R, Zakey A, Winter J, Ashfaq M, Syed FS, Bell JL, Diffenbaugh NS, Karmacharya J, Konare A, Martinez D, da Rocha RP, Sloan LC, and Steiner A.L., 2007, Regional

200. Climate Modeling for the Developing World: The ICTP RegCM3 and RegCNET.Bull. Amer. Meteorol. Soc., 88, 1395-1409.

201. Paeth , H., A. Hense, R. Glowienka-Hense, R. Voss, U. Cubasch, 1999, The North Atlantic Oscillation as an indicator for greenhouse-gas induced regional climate change Climate Dynamics, 15 : 953-960.

202. Peterson, T., and Coauthors, 2001, Report on the activities of the working group on climate change detection and related rapporteurs 1998-200l.WMO, rep. WCDMP-47,WMO-TD 1071, Geneve, Switzerland, 143, Tech. rep.

203. Phillips N.A., 1957, A coordinate system having some special advantages for numerical forecasting, J. Meteorol. 14, 184-185.

204. Pielke, R.A., W.R. Cotton, R.L. Walko, C.J. Tremback, W.A. Lyons, L.D. Grasso, M.E. Nicholls, M.D. Moran, D.A. Wesley, T.J. Lee and J.H. Copeland, 1992, A Comprehensive Meteorological Modelling System RAMS, Meteorol. Atmos. Phys, 49, 69-91.

205. Pielke ,R.A. and C.L. Martin, 1981, The derivation of a terrain-following coordinate system for use in a hydrostatic model. J. Atmos. Sci., 38, 1707-1713.

206. Press WH, Teukolsky SA, Vetterling WT, Flannery BP., 1997, Numerical recipes: the art of scientific computing in C, 2nd ed., Cambridge University Press.

207. Price C, Stone L, Huppert A, Rajagopalan B. and Alpert P, 1998, A possible link between El-Nino and precipitation in Israel Geophys. Res. Letters, 21, 39633966.

208. Ralph, F. M, P. J. Neiman, G. A. Wick, S. I. Gutman, M. D. Dettinger, D. R. Cayan, and A. B. White, 2006, Flooding on California's Russian River: Role of atmospheric rivers. Geophys. Res. Lett, 33, L13801, doi: 10.1029/2006GL026689.

209. Ramanathan, V, P.J. Crutzen, J.T. Kiehl, D. Rosenfeld, 2001, Aerosols, climate, and the hydrological cycle. Science 294, 2119-2124.

210. Raupach MR, Marland G, Ciais PH, Le Quere C, Canadell JG,Klepper G, Field CB, 2007, Global and regional drivers of accelerating C02 emissions. Proc of the Nat Acad Sci USA, doi:10.1073/pnas.0700609104

211. Reynolds, R. W. and T. M. Smith, 1994, Improved global sea surface temperature analyses using optimum interpolation. J. Climate, 7, 929-948.

212. Rimmer, A, G. Gal, T. Opher, Y. Lechinshy, and Z. Yacobi, 2010, Mechanisms of long term variations of the thermal structure in a warm lake, Limnol. Oceanogr, Limnol. Oceanogr, 56(3), 2011, 974-988 | doi: 10.4319/lo.2011.56.3.0974.

213. Rimmer, A, 2008, Hydrological models to support water policy: The case of Lake Kinneret watershed, Israel. Managing Water Resources in Time of Global

214. Change: Mountains, Valleys and Flood Plains, A.Dinar and A.Garrido, Eds., Routledge, 50-66.

215. Rimmer A and Y. Salingar, 2006, Modelling precipitation-stream flow processes in karst basin: The case of the Jordan River sources, Israel. J. Hydrol., 331, 524-542.

216. Roeckner, E., and Coauthors, 2003, The atmospheric general circulation model ECHAM5, Part I: Model description. Max Planck Institute for Meteorology Rep. 349, 140 , Available from MPI for Meteorology, Bundesstr. 153, 20146 Hamburg, Germany.

217. Rosenfeld D., 2000, Suppression of rain and snow by urban and industrial air pollution, Science 287 (5459), 1793-1796.

218. Russell, P. B., T. J. Swissler, and M. P. McCormick, 1979, Methodology for error analysis and simulation of lidar aerosol measurements. Appl. Opt., 18, 37833797.

219. Santurette P, Georgiev CG., 2005. Weather analysis and forecasting: applying satellite water vapor imagery and potential vorticity analysis, Burlington, MA, Elsevier/Academic Press, USA, 179 p.

220. Saure, M., 1985, Dormancy release in deciduous fruit trees, Horticultural Reviews, 7, 239-300.

221. Schar C, H. Wernli, 1993, Structure and Evolution of an isolated semi-geostrophic cyclone, Q/J/R/ Meteorol. Soc. 119, 57-90.

222. Samuels, R.,A. Rimmer, S. Krichak, and P. Alpert 2009, Climate Change impacts on the Jordan River, Israel: Downscaling application from a Regional Climate Model, Geophysical Research Abstracts, 11, EGU2009-913-1, 2009, EGU General Assembly.

223. Samuels R, A. Rimmer, A. Hartmann, S. Krichak, and P. Alpert, 2010, Climate Change impacts on Jordan River flow: Downscaling application from a Regional Climate Model, Journal of Hydrometeorology, 11, no. 4 , 860-879.

224. Samuels, R. G. Smiatek, S. Krichak, H. Kunstmann, P. Alpert, 2011, Extreme Value Indicators in highly resolved Climate Change Simulations for the Jordan River Area J. Geophys. Res, 116, D24123, 9 , doi: 10.1029/2011JD016322

225. Segal, M, X. Jia, Z. Ye and R.A. Pielke, 1990, On the effect of daytime surface evaporation on pollution dispersion. Atmos. Environ, 24A, 1801-1811.

226. Sikka D.R, 2009, Two Decades of Medium-Range Weather Forecasting in India: National Centre for Medium-Range Weather Forecasting, COLA Technical Report 276, 100 p.

227. Smiatek, G, H. Kunstmann, R. Knoche, and A. Marx, 2009, Precipitation and temperature statistics in high resolution regional climate models: evaluation for the European Alps, J. Geophys. Res, 114, doi:doi:10.1029.

228. Smiatek, G, H. Kunstmann, and A. Heckl, 2011, High resolution climate change simulations for the Jordan River area, Journal of Geophysical Research. 116, D16111, 14 , doi: 10.1029/2010JD015313

229. Stein U. and P, Alpert, 1993, Factor separation in numerical simulations, J. Atmos.Sci, 50,2107-2115.

230. Steinitz, H, T. Dayan, and Y. Yom-Tov, 2008, Projected shifts in the distribution of Israeli mammals in different climate change scenarios, in Proceedings of the 45th meeting of the Israeli Zoological Society, Israel.

231. Stott, P. A, and C. E. Forest, 2007, Ensemble climate predictions using climate models and observational constraints, Phil. Trans. R. Soc. A, 365, 2029-2052, doi: 428 10.1098/rsta.2007.2075

232. Thomas, MA , Timmreck, C, Giorgetta, MA, Graf, HF, Stenchikov, G.L, 2009, Simulation of the climate impact of Mt. Pinatubo eruption using ECHAM5-Part 1: Sensitivity to the modes of atmospheric circulation and boundary conditions,

233. Atmosph. Chemistry and Physics, 9, 2: 757-769.

234. Torres, O., P. K. Bhartia, J. R. Herman, Z. Ahmad, and J. Gleason, 1998, Derivation of aerosol properties from satellite measurements of backscattered ultraviolet radiation. Theoretical basis. J. Geophys. Res., 103 (D14), 17 099-17 110.

235. Torres, O., P.K. Bhartia, J.R. Herman, A. Sinyuk, P. Ginoux, and B. Holben, 2002, A long-term record of aerosol optical depth from TOMS observations and comparison to AERONET Measurements. J. Atmos. Sci. 59, p. 398-413.

236. Trenberth, K. E., 2000, Short-term Climate Variations. Recent accomplishments and issues for future progress. Storms Storms, R. Pielke, Jr., and R. Pielke, Sr., Eds., Routledge, 126-141.

237. Trenberth, K. E., and D. P. Stepaniak, 2003, Seamless poleward atmospheric energy transports and implications for the Hadley circulation. J. Climate, 16, 37063722.

238. Trenberth, K. E., J. Fasullo, and L. Smith, 2005, Trends and variability in column-integrated water vapor. Clim. Dyn. DOI 10.1007/s00382-005-0017-4.

239. Trigo, I. F., Trevor, T. D., and Bigg, G. R., 2000, Decline in Mediterranean rainfall caused by weakening of Mediterranean cyclones. Geophys. Res. Lett., 27, 2913-2916.

240. Trigo RM, Osborn TJ, Corte-Real J., 2002, The North Atlantic Oscillation influence on Europe: climate impacts and associated physical mechanisms. Clim. Res. 20, 9-17.

241. Tsidulko, M., S. O. Krichak, P. Alpert, O. Kakaliagou, G. Kallos, and A. Papadopoulos, 2002, Numerical study of a very intensive eastern Mediterranean dust storm, 13-16 March 1998, J. Geophys. Res., 107(D21), 4581, doi:10.1029/2001JD001168.

242. Turato B, Reale O, Siccardi F, 2004, Large scale water vapor sources relative to the October 2000 Piedmont flood. J Hydrometeorol 5: 693-712.

243. Uccellini LW, 1980, On the role of upper-troposphericm jet streaks and leeside cyclogenesis in the development of low level jets in the Great Plains. Mon Wea Rev 108: 1689-1696.

244. Ulbrich, U., M. Christoph, 1999, A Shift of the NAO and Increasing Storm Track Activity over Europe due to Anthropogenic Greenhouse Gas Forcing. Climate Dynamics, 15, 551-559.

245. Valiantzas, J. D., 2006, Simplified versions for the Penman evaporation equation using routine weather data. J. Hydrol., 331, 690-702.

246. Van den Besselaar, E.J.M., M.R. Haylock, G. van der Schrier and A.M.G. Klein Tank, 2011, A European Daily High-resolution Observational Gridded Data set of Sea Level Pressure. J. Geophys. Res., 116, D11110, doi: 10.1029/2010JD015468

247. Vannitsem S, Chome F, 2005, One-way nested regional climate simulations and domain size. J Clim 18: , 229-233.

248. Van Oldenbrugh G.J., 2003, To what extent have ENSO forecast models breached the spring barrier? Geophys Res Abstracts 5: p. 02803, EGS2003.

249. Verver, G. H. L., D. R. Sikka, J. M. Lobert, G. Stossmeister, and M. Zachariasse, 2001, Overview of the meteorological conditions and atmospheric transport processes during INDOEX 1999, J. Geophys., Res., 106, 28,399-28,413.

250. Walko, R.L., W.R. Cotton, M.P., Meyers and J.L. Harrington, 1995,New RAMS Cloud Microphysics Part I: The Single Moment Scheme. Atmosph. Res. 38, 29-62.

251. Weldon, R. B. and Holmes, S. J., 1991, Water vapour imagery, interpretation and applications to weather analysis and forecasting. NOAA Tech. Report NESDIS 57,213 p.

252. Wilby, R.L., Wigley, T.M.L., Conway, D., Jones, P.D., Hewitson, B.C., Main, J., Wilks, D.S., 1998. Statistical downscaling of general circulation model output: a comparison of methods. Water Resour. Res. 34, 2995-3008.

253. WMO, 1992, Numerical Weather Prediction progress report 1992, ( NWPPR) WMO/TD no. 469, 214 p.

254. WMO, 2011, WMO Statement on the status of the global climate in 2011 http://www.wmo.int/pages/mediacentre/press releases/gcs 2011 en.html

255. Xoplaki E, J. F. Gonzalez-Rouco, J. Luterbacher, H. Wanner, 2004, Wet season Mediterranean precipitation variability: influence of large-scale dynamics and trends Climate Dynamics 23: 63-78, DOI 10.1007/s00382-004-0422-0.

256. Young, M. V., Monk, G. A. & Browning, K. A.,1987. Interpretation of satellite imagery of a rapidly deepening cyclone. Q. J. R. Meteorol. Soc., 113: 1089-1115.

257. Zangl, G., Wirth, V, 2002, Synoptic-scale variability of the polar and subpolar tropopause: Data analysis and idealized PV inversions Q. Journ. Roy. Meteorol. Soc., 128, Issue 585, part A, pages 2301-2315

258. Zangvil A, Karas S, Sasson A. 2003. Connection between eastern mediterranean easonal mean 500 hPa height and sea-level pressure patterns and the spatial rainfall distribution over Israel, Int. J. Climatol. 23 (13), 1567-1576.

259. Zhu, Y, and R. E. Newell, 1998, A proposed algorithm for moisture fluxes from atmospheric rivers. Mon. Wea. Rev., 126, 725-735, doi: 10.1175/1520-0493(1998)126

260. Ziv, B, U. Dayan, Y. Kushnir, C, Roth, Y. Enzel, 2006, Regional and global atmospheric patterns governing rainfall in the southern Levant, Int. J. of Climatol., 26: 55-73.

261. Zolina, O, C. Simmer, S.K. Gulev and S. Kollet, 2010, Changing structure of European precipitation: Longer wet periods leading to more abundant rainfalls, Geoph. Res. Lett., 37, L06704, doi: 10.1029/2010GL042468.

Информация о работе

Кричак, Семен Оскарович
доктора физико-математических наук
Москва, 2012
ВАК 25.00.30

Диссертация

Исследование климата Восточного Средиземноморья и гидродинамическое моделирование его ожидаемых изменений в ХХ1 веке - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы