В работе представлен начальный этап построения нового алгоритма детектирования и локализации атмосферных рек (АР) на основе анализа полей интегрального влагосодержания атмосферы (ИВА) по данным микроволновых сканеров SSMIS. Критерием детектирования потенциальных АР являлось превышение ИВА адаптивного порогового значения. С помощью этого критерия были построены бинарные маски областей высоких значений ИВА и проведена их скелетизация. Проанализировано положение скелетов потенциальных АР помесячно за первую половину 2012 г. Продемонстрирована сильная изменчивость пространственного положения потенциальных АР, определенных по представленному алгоритму. Вместе с тем четко выделены наиболее известные и стабильно формирующиеся АР. Расчет переноса влаги в АР возможен с помощью подхода спутникового радиотепловидения.
Идентификаторы и классификаторы
Систематическое исследование атмосферных рек (АР) началось всего несколько десятилетий назад [1―2] и вызывает оживлённую дискуссию. АР играют существенную роль в глобальном круговороте воды на Земле: согласно некоторым оценкам, на них приходится более 90 % глобального меридионального переноса водяного пара, при этом АР покрывают менее 10 % любой заданной внетропической линии широты [3]. За последние десятилетия количество исследований, посвящённых АР, растёт по всему миру.
Список литературы
1. Newell R. E., Newell N. E., Zhu Y., Scott C. Tropospheric rivers? - A pilot study. Geophysical Research Letters. 1992; 19(24):2401-2404. DOI: 10.1029/92GL02916
2. Zhu Y., Newell R. E. Atmospheric rivers and bombs. Geophysical Research Letters. 1994; 21(18):1999-2002. DOI: 10.1029/94GL01710
3. Zhu Y., Newell R. E. A proposed algorithm for moisture fluxes from atmospheric rivers. Monthly Weather Review. 1998; 126(3):725-735. <0725:APAFMF> 2.0.CO;2. DOI: 10.1175/1520-0493(1998)126
4. Cordeira J. M., Stock J., Dettinger M. D. et al. A 142-year climatology of northern California landslides and atmospheric rivers. Bull. American Meteorological Society. 2019; 100(8):1499-1509. DOI: 10.1175/BAMS-D-18-0158.1
5. Cannon F., Cordeira J. M. Hecht C. W. et al. GPM satellite radar observations of precipitation mechanisms in atmospheric rivers. Monthly Weather Review. 2020; 148(4):1449-1463. DOI: 10.1175/MWR-D-19-0278.1 EDN: NMOCMM
6. Ralph F. M., Neiman P. J., Wick G. A. Satellite and CALJET Aircraft Observations of Atmospheric Rivers over the Eastern North Pacific Ocean during the winter of 1997/98. Monthly Weather Review. 2004; (132):1721-1745. <1721:SACAOO>2.0.CO;2. DOI: 10.1175/1520-0493(2004)132
7. Ralph F. M., Dettinger M. D. Storms, floods, and the science of Atmospheric rivers EOS. Trans. American Geophysical Union. 2011; 92(32):265-266. DOI: 10.1029/2011EO320001
8. Rutz J. J., Steenburgh W. J., Ralph F. M. Climatological characteristics of atmospheric rivers and their inland penetration over the western United States. Monthly Weather Review. 2014; (142):905-921. DOI: 10.1175/MWR-D-13-00168.1
9. Komatsu K. K., Alexeev V. A., Repina I. A. et al. Poleward upgliding Siberian atmospheric rivers over sea ice heat up Arctic upper air. Scientific Reports. 2018; (8):2872. DOI: 10.1038/s41598-018-21159-6 EDN: XXXYVN
10. Saha S., Moorthi S., Pan H.-L. et al. The NCEP Climate Forecast System Reanalysis. Bull. American Meteorological Society. 2010; (91):1015-1058. DOI: 10.1175/2010BAMS3001.1 EDN: MYEPKT
11. Saha S., Moorthi S., Wu X. et al. The NCEP Climate Forecast System version 2. J. Climate. 2014;(27):2185-2208. DOI: 10.1175/JCLI-D-12-00823.1
12. Gonzales K.R., Swain D.L., Barnes E.A., Diffenbaugh N.S. Moisture-versus wind-dominated flavors of atmospheric rivers. Geophysical Research Letters. 2020; 47(23):(e2020GL090042). DOI: 10.1029/2020GL090042 EDN: GNZNBL
13. Nayak M. A., Villarini G. Remote sensing-based characterization of rainfall during atmospheric rivers over the central. United States J. Hydrology. 2018; (556):1038-1049.
14. Waliser D., Guan B. Extreme winds and precipitation during landfall of atmospheric rivers. Nature Geoscience. 2017; 10(3):179-183. DOI: 10.1038/ngeo2894
15. Patricola C. M., Wehner M. F., Bercos-Hickey E. et al. Future changes in extreme precipitation over the San Francisco Bay Area: Dependence on atmospheric river and extratropical cyclone events. Weather and Climate Extremes. 2022; (36):(100440). DOI: 10.1016/j.wace.2022.100440 EDN: KYGVPI
16. Kunkee D. B., Poe G. A., Boucher D. J. et al. Design and Evaluation of the First Special Sensor Microwave Imager/Sounder. IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing. 2008; (46):863-883. DOI: 10.1109/tgrs.2008.917980
17. Ermakov D. Satellite radiothermovision of atmospheric processes:method and applications. Cham: Springer. 2021: 199 p. DOI: 10.1007/978-3-030-57085-9
18. Bradley D., Roth G. Adapting Thresholding Using the Integral Image, J. Graphics Tools. 2007;12(2):13-21.
19. Gonzalez R., Woods R. Digital image processing. Cham: Pearson. 3rd ed. 2007: 976 p.
20. Lackman G. M., Gyakum J. R. Heavy cold-season precipitation in the northwestern United States: Synoptic climatology and an analysis of the flood of 17-18 January 1986, Weather and Forecasting. 1999; 14(5):687-700. ,0687:HCSPIT.2.0.CO. DOI: 10.1175/1520-0434(1999)014
21. Dirmeyer P.A., Kinter III J. L. The “Maya Express”: Floods in the U.S. Midwest EOS, // Trans. American Geophysical Union. 2011; 90(12):101-102. DOI: 10.1029/2009EO120001
Выпуск
Другие статьи выпуска
С 21 по 23 сентября 2023 г. в Санкт-Петербурге состоялась VII международная конференция «Исторический подход в географии и геоэкологии». В качестве организаторов конференции выступили Российский государственный гидрометеорологический университет, Русское географическое общество (РГО), Институт Географии РАН, Российский государственный педагогический университет имени А. И. Герцена и Псковский государственный университет.
Математика в РГГМУ является одной из важнейших дисциплин. В данной статье подробно проанализирована роль преподавателей-математиков в процессе обучения студентов университета. Уделено внимание математическому моделированию и вычислительной математике, представлен эксперимент, связанный со студенческими докладами по истории Российской математической школы. Такой цикл докладов положительно влияет на процесс воспитания чувства патриотизма у молодого поколения и повышает у студентов интерес к математике.
Представлена история развития Института озероведения с даты образования (16 декабря 1943 г.) по настоящее время. Восьмидесятилетию Института озероведения посвящена Всероссийская научная конференция «Лимнология в России», состоявшаяся в г. Санкт-Петербурге 12-14 февраля 2024 г. Современная тематика исследований ИНОЗ РАН определила основные направления работы Конференции.
В статье представлен авторский подход к определению водопотребления в рекреационных местностях. С учетом специфики пространственных и инфраструктурных особенностей Алтайского края и Новосибирской области проведена оценка ресурсной обеспеченности и производимых воздействий на рекреационные среды. На основе анализа данных о количестве, номерном фонде и благоустройстве, сезонности средств размещения рассчитаны годовые величины водопотребления из поверхностных и подземных вод или систем водоснабжения рекреационных объектов в разрезе туристских дестинаций обоих регионов. Перспективы исследования ориентированы на оценку сброса отработанных вод и поступления антропогенных загрязнителей в окружающую среду в результате рекреационной деятельности.
В данной статье представлены результаты изучения строения ледяного покрова рек методом георадиолокации с борта летательного аппарата. На основе анализа полевых георадарных данных, полученных на затороопасном участке р. Лены у с. Партизан в апреле 2022 г. и 2023 г., уточнены особенности волновых картин (радарограмм) ледяного покрова различного строения в пред- весенний период. Использование разработанного алгоритма обработки и интерпретации данных георадиолокации позволило построить карту с отображением пространственного распределения толщины льда и его строения на исследуемом участке специальными маркерами. В практических целях результаты георадиолокации позволяют уточнить краткосрочный прогноз сроков вскрытия рек и скорректировать план превентивных мероприятий по разрушению ледяного покрова с толщиной, превышающей установленный норматив.
С помощью натурных наблюдений (съемки по длине русла и ежедневные вертикальные зондирования в одной точке) проведена оценка динамики и дальности проникновения вверх по руслу затоков солоноватых вод в устьевой участок реки Преголи в осенний период 2022 г. Максимальная дальность проникновения верхней границы устьевой зоны смешения в 2022 г. составила более 17 км, что превышает дальности, оценённые ранее по данным 90-х годов прошлого века. Выявленное усиление эффекта проникновения солоноватых вод вверх по руслу может усугубиться при существующей тенденции изменений местных климатических условий. Сохраняется угроза блокирования водозаборов г. Калининграда интрузиями вод с повышенной солёностью. Необходимо продление сети мониторинговых станций вверх по руслу реки.
В статье дана оценка изменения водопоглотительной способности почв речных бассейнов Республики Башкортостан. Установлено, что в период снеготаяния в почвах речных бассейнов образуется водонепроницаемый слой. Он наблюдается как в период стабилизации климата, так и при его изменении. Среднемесячная температура почвы февраля -2 °С и ниже на глубине 0,20 м является показателем степени отсутствия на водосборе участков с талыми почвами, при которой потери талого стока отсутствуют или они наименьшие. Согласно этому критерию, на основе натурных наблюдений, показано, что при климатических изменениях водопоглотительная способность почвы речных водосборов возросла, а условия образования водонепроницаемого слоя уменьшились.
В статье проанализированы среднесуточные и среднемесячные значения температуры воздуха осенью и весной в северо-западной и центральной частях Европейской территории России за 1959-2018 гг. Выделены границы градаций, при которых среднесуточная температура воздуха считалась аномальной, и проанализировано число случаев аномально теплых и холодных дней за два периода с 1959 г. по 1988 г. и с 1989 г. по 2018 г. Оценена статистическая значимость изменений среднемесячных значений температуры воздуха и числа случаев аномально теплых и холодных дней за два периода. Определены характерные синоптические ситуации для дней с аномально высокими и низкими значениями среднесуточной температуры воздуха.
В настоящее время в ответ на ускорение темпов изменения климата и в соответствии с международными обязательствами в Российской Федерации происходят процессы сокращения выбросов парниковых газов и адаптации к изменениям климата на национальном, отраслевом, корпоративном и региональном уровнях. Обоснованием для разработки и ранжирования адаптационных мероприятий по степени их значимости являются результаты комплексного анализа климатических рисков, которым подвержены население, территория и экономика объекта воздействия. В статье рассмотрены особенности оценки климатических рисков для урбанизированных субъектов Российской Федерации на примере Санкт-Петербурга. Приведены уровни опасности климатических рисков, данные о подверженности им территории города, указаны основные места их проявления. Ключевые слова: адаптация, изменения климата, опасность, риск, урбанизированная территория.
Предложена аппроксимационная функция статистического распределения вероятности плотности воздуха в приземном слое атмосферы. Аппроксимационная функция содержит три параметра и обладает свойством сезонной, суточной и географической универсальности. Выборочные статистические оценки параметров найдены по месячно-часовым выборкам метеорологических данных: температуры и влажности воздуха и атмосферного давления в различных районах приземного слоя атмосферы. Выполнена проверка гипотезы о согласии аппроксимационной функции с эмпирическими распределениями с помощью критериев согласия Пирсона и Колмогорова-Смирнова. Гипотеза о нормальности статистического распределения вероятности плотности атмосферного воздуха в приземном слое атмосферы отвергнута на основе критерия нормальности Харке-Бера.
Издательство
- Издательство
- РГГМУ
- Регион
- Россия, Санкт-Петербург
- Почтовый адрес
- 192007, г Санкт-Петербург, Фрунзенский р-н, ул Воронежская, д 79 литера а
- Юр. адрес
- 192007, г Санкт-Петербург, Фрунзенский р-н, ул Воронежская, д 79
- ФИО
- Михеев Валерий Леонидович (РЕКТОР)
- E-mail адрес
- rector@rshu.ru
- Контактный телефон
- +7 (812) 7128077
- Сайт
- https://www.rshu.ru/