Niestacjonarność przebiegu temperatury powietrza nad obszarem Europy - zmiana reżimu termicznego w Europie w latach 1987-1989 i jej przyczyny

• Autorzy: Andrzej A. Marsz , Anna Styszyńska

Warianty tytułu

Non-stationary of the Air Temperature Course over Europe - Change of the Thermal Regime in Europe in 1987-1989 and Its Causes

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

W pracy omówiono zmiany średniej rocznej temperatury powietrza nad Europą w latach 1931-2020. Wyniki badań wykazują, że w latach 1987-1989 nastąpiła nad Europą nagła zmiana reżimu termicznego i w przebiegu tego elementu klimatycznego pojawiła się nieciągłość. W latach 1931-1988, mimo dużej zmienności międzyrocznej, trend temperatury był zerowy. Dodatni, statystycznie istotny, trend temperatury pojawił się po roku 1988. Całe ocieplenie Europy, które może być szacowane na ~2,3 deg, nastąpiło po roku 1988. Przyczyną wystąpienia nieciągłości w przebiegu była radykalna zmiana warunków makrocyrkulacyjnych w atlantycko-eurazjatyckim sektorze cyrkulacyjnym, która przejawia się jako zasadnicza zmiana frekwencji makrotypów cyrkulacji środkowotroposferycznej (500 hPa) według klasyfikacji Wangengejma-Girsa, powodująca równie zasadniczą zmianę struktury pogód. Zmiana warunków makrocyrkulacyjnych została wymuszona przez zmianę stanu termicznego Atlantyku Północnego - gwałtowny wzrost intensywności oceanicznego transportu ciepła na północ. Analiza wykazała, że zmienność temperatury rocznej nad Europą nastąpiła głównie pod wpływem działania procesów naturalnych, które objaśniają ~65% jej wariancji. Wymuszenie radiacyjne, będące funkcją antropogenicznego wzrostu koncentracji CO2 w atmosferze, objaśnia zaledwie 7-8% zmienności średniej rocznej temperatury nad Europą, stanowiąc w kształtowaniu jej zmian czynnik drugo- lub trzeciorzędny. (abstrakt oryginalny)

EN

The study discusses changes in the average annual air temperature over Europe in the years 1931-2020. The results of the research show that in 1987-1989, there was a sudden change in the thermal regime over Europe and a discontinuity appeared in the course of this climatic element. In the years 1931-1988, despite the high inter-annual variability, the temperature trend was zero. A positive, statistically significant, temperature trend appeared after 1988. The entire warming in Europe, which can be estimated at ~2.3 deg, occurred after 1988. The discontinuity in the course was caused by an abrupt change in macro-circulation conditions in the Atlantic-Eurasian circulation sector, which manifests itself as a fundamental change in the frequency of the macrotypes of the mid-tropospheric circulation (500 hPa) according to the Wangengejm-Girs classification, causing an equally fundamental change in the weather structure. The change in macro-circulation conditions was forced by a change in the thermal state of the North Atlantic - a sharp increase in the intensity of oceanic heat transport to the north. The analysis showed that the annual variability of temperature over Europe was mainly influenced by natural processes, the variability of which explains ~65% of its variance. Radiative forcing, which is a function of anthropogenic increase in CO2 concentration in the atmosphere, explains only 7-8% of the variability of the average annual temperature over Europe, being a secondary or tertiary factor in shaping its changes. (original abstract)

Słowa kluczowe

PL

Warunki meteorologiczne; Klimat; Zmiany klimatyczne

EN

Meteorological conditions; Climate; Climate change

• Czasopismo: Prace Geograficzne / Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej Uniwersytetu Jagiellońskiego
• Rocznik: 2023
• Numer: z. 170
• Strony: 9--46

Twórcy

autor

Andrzej A. Marsz

• Polskie Towarzystwo Geofizyczne

autor

Anna Styszyńska

• Stowarzyszenie Klimatologów Polskich, Warszawa

Bibliografia

• Black J.N., Bonython C.W., Prescott J.A., 1954, Solar radiation and the duration of sunshine, Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 80(344), 231-235.
• Degirmendžić J., Kożuchowski K., 2017, Makrocyrkulacyjne uwarunkowania długotrwałych fal termicznych w Polsce, Przegląd Geofizyczny, 67(1-2), 3-28.
• Degirmendžić J., Kożuchowski K., 2018, Circulation epochs based on the Vangengeim-Girs large scale patterns (1891-2010), Acta Universitatis Lodziensis, Folia Geographica Physica, 17, 7-13.
• Degirmendžić J., Kożuchowski K., 2019, Variation of macro-circulation forms over the Atlantic- Eurasian temperate zone according to the Vangengeim-Girs calassification, International Journal of Climatology, 39(13), 1-15.
• Dimitriev A.A., Belyazo V.A., 2006, Kosmos, planetarnaya klimaticheskaya izmenchivost' i atmosfera polyarnykh regionov, Gidrometeoizdat, St. Peterburg.
• Dimitriev A.A., Dubravin V.F., Belyazo V.A., 2018, Atmosfernye processy severnogo polushariya (1891-2018 gg.), ikh klyassifikaciya i ispolzovanie, SUPER-Izdatelstvo, Sankt Peterburg.
• Dübal H.-R., Vahrenholt F., 2021, Radiative Energy Flux Variation from 2001-2020, Atmosphere, 12, 1297, https://doi.org/10.3390/atmos12101297.
• EEA Author Team, 2018, Global and European temperature. European Environment Agency; Copenhagen, https://www.eea.europa.eu/data-and-maps/indicators/global-and-european--temperature-9/assessment (dostęp: 12.03.2020).
• Enfield D.B., Mestas-Nunez A.M., Trimble P.J., 2001, The Atlantic multidecadal oscillation and its relation to rainfall and river flows in the continental U.S., Geophysical Research Letters, 28(10), 2077-2080.
• Etheridge D.M., Steele L.P., Langenfiels R.L., Francey R.J., Barnola J.-M., Morgan V.I., 1996, Natural and anthrophogenic changes in atmospheric CO2 over the last 1000 years from air in Antarctic ice and firn, Journal of Geophysical Research, 101, 4115-4128.
• Etheridge D.M., Steele L.P., Langenfelds R.L., Francey R.J., Barnola J.-M., Morgan V.I., 1998, Historical CO2 records from the Law Dome DE08, DE08-2, and DSS ice cores, [w:] Trends: A Compendium of Data on Global Change, Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, U.S. Department of Energy, Oak Ridge, Tenn., U.S.A.
• Fortak H., 1971, Meteorologie, Deutsche Buch-Gemeinschaft, Berlin, Darmstadt, Wien.
• Frajka-Williams E., Ansorge I.J., Baehr J., Byrden H.L., Paz Chidichimo M., Cunningham S.A., Danabasoglu G., Dong S., Donohue K.A., Elipot S., Heimbach P., Holliday N.P., Hummels R., Jackson L.C., Karstensen J., Lankhorst M., Le Bras I.A., Lozier M.S., McDonagh E.L., Meinen C.S., Mercier H., Moat B.I., Perez R.C., Piecuch C.G., Rhein M., Srokosz M.A., Trenberth K.E., Bacon S., Forget G., Goni G., Kieke D., Koelling J., Lamont T., McCarthy G.D., Mertens C., Send U., Smeed D.A., Speich S., van der Berg M., Volkov D., Wilson C., 2019, Atlantic Meridional Overturning Circulation: Observed Transport and Variability, Frontiers in Marine Sciences, 6(260), 1-18.
• Girs A.A., 1964, O sozdanii iedinoj klassifikacii makrosinopticheskikh processov severnogo polushariya, Meteorologiya i Gidrologiya, 4, 43-47.
• Girs A.A., Kondratowich K.V., 1978, Metody dolgosrochnykh prognozov pogody, Gidrometeoizdat, Leningrad.
• Harman J.R., Oliver J.E., 2005, Rossby Wave/Rossby Number, [w:] J.E. Oliver (red.), Encyclopedia of World Climatology. Encyclopedia of Earth Sciences Series, Springer, Dordrecht.
• Hill T., Lewicki P., 2006, STATISTICS: Methods and Applications: a Comprehensive Reference for Science, Industry, and Data Mining, StatSoft Inc, Tulsa.
• Huang B., Thorne P.W., Banzon V.F., Boyer T., Cherupin G., Lawrimore J.H. Menne M.J., Smith T.M. Vose R.S. Zhang H-M, 2017, Extended Reconstructed Sea Surface Temperature, Version 5 (ERSSTv5): Upgrades, Validations and Intercomparisons, Journal of Climate, 30(20), 8179-8205.
• IPCC, 2001, Charter 6. Radiative Forcing of Climate Change, [w:] TAR Climate Change 2001: The Scientific Basis, Cambridge University Press, 35-414.
• IPCC, 2007, Technical Summary, [w:] S. Solomon, D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor, H.L. Miller (red.), Climate Change 2007: The Physical Science Basic.
• Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press, Cambridge and New York, https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/ar4-wg1-ts-1.pdf (dostęp: 17.06.2020).
• IPCC, 2013, Summary for Policymakers, [w:] T.F. Stocker, D. Qin, G.K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Naules, Y. Xia, V. Bex, P.M. Midgley (red.), Climate Change 2013. The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press, Cambridge, UK, New York, USA.
• IPCC, 2014, AR5 Synthesis Report: Climate Change 2014. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC Geneva, Switzerland.
• IPCC, 2021, Summary for Policymakers, [w:] V. Masson-Delmotte, P. Zhai, A. Pirani, S.L. Connors, C. Pean, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M.I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Mathews, T.K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekci, R. Yu, B. Zhou (red.), Climate Change 2021: The Physical Science Basis Contribution of Working Group I of the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press, Cambridge, UK, New York, NY, USA.
• Kerr R.A., 2000, A North Atlantic Climate Pacemaker for the Centuries, Science, 288(5473), 1984-1986.
• Kushnir Y., 1994, Interdecadal Variations in North Atlantic Sea Surface Temperature and Associated Atmospheric Conditions, Journal of Climate, 7(1), 141-157.
• Latif M., Sun J., Visbeck M., Bordbar M.H., 2022, Natural variability has dominated Atlantic Meridional Overturning Circulation, Nature Climate Change, 12, 455-460.
• Marsz A.A., 2015, Cyrkulacja termohalinowa na Atlantyku Północnym a temperatura powietrza w Polsce (1961-2010), Przegląd Geofizyczny, 60(3-4), 109-131.
• Marsz A.A., Matuszko D., Styszyńska A., 2022, The thermal state of the North Atlantic and macro-circulation conditions in the Atlantic-European sector, and changes in sunshine duration in Central Europe, International Journal of Climatology, 42(2), 748-761.
• Marsz A.A., Styszyńska A., 2019, Skala i przyczyny zmian temperatury najcieplejszych miesięcy roku nad obszarem Polski po roku 1988, [w:] L. Chojnacka-Ożga, H. Lorenc (red.), Współczesne problemy klimatu Polski, Wyd. IMGW PIB, Warszawa, 9-26.
• Marsz A.A., Styszyńska A., 2022, Proces ocieplenia w Polsce - przebieg i przyczyny (1951-2018). Przejaw wewnętrznej dynamiki systemu klimatycznego czy proces antropogeniczny?, Prace i Studia Geograficzne, 67.2, 51-82.
• Marsz A.A., Styszyńska A., Bryś K., Bryś T., 2021, Role of internal variability of climate system in increase of air temperature in Wrocław (Poland) in the years 1951-2018, Quaestiones Geographicae, 40(3), 109-124.
• Musaelyan Sh.A., 1980, O dinamiko-statisticheskoj parametrizacii teplovoj pamyati okeana, Meteorologiya i Gidrologiya, 3, 5-14.
• Musaelyan Sh.A., 1984, Problemy predskazuemosti sostoyaniya atmosfery i gidrodinamicheskij dolgosrochnyj prognoz pogody, Gidrometeoizdat, Leningrad.
• O'Neill P., Connolly R., Connolly M., Soon W., Chimani B., Crok M., de Vos R., Harde H., Kajaba P., Nojarov P., Przybylak R., Rasol D., Skrynyk O., Skrynyk O., Štěpánek P., Wypych A., Zahradníček P., 2022, Evaluation of the Homogenization Adjustments Applied to European temperature Records in the Global Historical Climatology Network Dataset, Atmosphere, 13, 285, https://doi.org/10.3390/atmos13020285.
• Pokrovsky O.M., 2019, Cloud Changes in the Period of Global Warming: The Results of the International Satellite Project, Izvestiya RAN, Atmospheric and Oceanic Physics, 55, 1189-1197.
• Rossby C.G and Collaborators, 1939, Relation between variations in the intensity of the zonal circulation of the atmosphere and the displacements of the semi-permanent centers of action, Journal of Marine Research, 2, 38-55, https://images.peabody.yale.edu/publications/jmr/jmr02-01-06.pdf (dostęp: 17.06.2020).
• Savichev A.I., Mironicheva N.P., Cepelev V.Yu., 2015, Osobennosti kolebanij atmosfernoj cirkulyacii v Atlantiko-evropejskom sektore polushariya v poslednie desyatiletiya, Uchenye zapiski Rossijskogo gosudarstvennogo gidrometeorologicheskogo universiteta, 39, 120-131.
• Scherrer S.C., Begert M., 2019, Effects of large-scale atmospheric flow and sunshine duration on the evolution of minimum and maximum temperature in Switzerland, Theoretical and Applied Climatology, 138, 227-235.
• Seidov D., 2009, Heat Transport, Oceanic and Atmospheric, [w:] V. Gornitz (red.), Encyclopedia of Paleoclimatology and Ancient Environments, Encyclopedia of Earth Sciences Series, Springer, Dordrecht, 407-409.
• Srokosz M., Baringer M., Byrden H., Cunningham S., Delworth T., Marotzke J., Sutton R., 2012, Past, Present, and Future Changes in the Atlantic Meridional Overturning Circulation, Bulletin of the American Meteorological Society, 93(11), 1663-1676.
• Thoning K.W., Tans P.P., Komhyr W.D., 1989, Atmospheric carbon dioxide at Mauna Loa Observatory 2. Analysis of the NOAA GMCC data, 1974-1985, Journal of Geophysical Research, 94, 8549-8565.
• Trenberth K.E., Fasullo J.T., 2009, Global warming due to increasing absorbed solar radiation, Geophysical Research Letters, 36, L07706. DOI: 10.1029/2009GL037527.
• Veretenenko S., Ogurtsov M., 2016, Cloud cover anomalies at middle latitudes: Links to troposphere dynamics and solar variability, Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 149, 207-218.
• Wangengejm G.Ya., 1952, Osnovy makrocirkulyacionnogo metoda dolgosrochnykh meteorologicheskikh prognozov dlya Arktiki, Trudy AANII, 34, Gidrometeoizdat, Leningrad.
• Wrzesiński D., Marsz A., Styszyńska A., Sobkowiak L., 2019, Effect of the North Atlantic Thermohaline Circulation in Changes in Climate Conditions and River Flow in Poland, Water, MDPI, 11, 1622. DOI: 10.3390/w11081622.
• Zveryaev I.I., Gulev S.K., 2006, Seasonal and Nonstationary Nature of European Climate Variability in the Twentieth Century, Doklady RAS, Earth Sciences, 417(8), 1212-1215.
• Zvieriev A.S., 1977, Sinopicheskaya meteorologiya, izd. vtoroe, prerabotonnoe i dopołnennoe, Gidrometeoizdat, Leningrad.
• www1: Central Geophysical Observatory named after Boris Sreznevsky, http://cgo-sreznevskyi.kyiv.ua/.
• Climatic Research Unit (University of East Anglia), https://crudata.uea.ac.uk/cru/data/hrg/.
• Czech Hydrometeorological Institut, https://www.chmi.cz/.
• Danish Meteorological Institute, http://research.dmi.dk/data/.
• Deutscher Wetterdienst, https://www.dwd.de/EN/climate_environment/cdc/cdc_node_en.html.
• Estonian Environment Agency, https://www.ilmateenistus.ee/.
• European Climate Assessment & Dataset, https://www.ecad.eu/.
• HISTALP, http://www.zamg.ac.at/histalp/.
• Icelandic Met Office, https://en.vedur.is/climatology/iceland.
• IMGW PIB, https://danepubliczne.imgw.pl/.
• Irish Meteorological Service, https://www.met.ie/.
• Latvian Environment, Geology and Meteorology Centre, https://klimats.meteo.lv/klimats/.
• Met Office, https://www.metoffice.gov.uk/.
• Norwegian Meteorological Institute, https://www.met.no/en.
• Portuguese Institute for Sea and Atmosphere, https://www.ipma.pt/en/.
• RIHMI-WDC, http://meteo.ru/data/.
• Swedish Meteorological and Hydrological Institute, https://www.smhi.se/data/.
• www2: Справочно-информационныйпортал"Погодаиклимат"/Reference and information portal, "Weather and climate", www.pogodaiklimat.ru [dostęp: 18.05.2022]
• www3: https://climatedataguide.ucar.edu/climate-data/hurrell-north-atlantic-oscillation-naoindex-pc-based[dostęp: 20.05.2022]
• www4: https://cdiac.ess-dive.lbl.gov/trends/co2/lawdome.html [dostęp 20.05.2022]
• www5: https://gml.noaa.gov/webdata/ccgg/trends/co2/co2_gr_mlo.txt [dostęp: 20.05.2022]
• www6: https://iridl.ldeo.columbia.edu/SOURCES/.NOAA/.NCDC/.ERSST/.version5/ [dostęp: 20.05.2022]

Identyfikatory

DOI

10.4467/20833113PG.23.001.17489