Energy of cyclones and anticyclones in their development

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Using statistical properties of the solution of the Fokker-Planck-Kolmogorov equation (FPC) for velocities and coordinates, and using the vortex identification method, quantitative estimates of the distributions of various characteristics of cyclones and anticyclones (including lifetime, wind speed, size, characteristic forcing, and kinetic energy) as a function of their intensity have been obtained. The calculations are based on ERA5 reanalysis data for the period 2010–2021. The vortex lifetimes estimated using the FPC correspond to the lifetimes obtained using the vortex identification method, and the theoretical distribution of cyclones by intensity practically coincides with the observed ones. The characteristics of vortices during their life cycle are also investigated. In general, all analysed characteristics of cyclones increase with their intensification. But for intense anticyclones the increase is not as pronounced as for cyclones.

About the authors

M. G. Akperov

A.M. Obukhov Institute of Atmospheric Physics, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: aseid@ifaran.ru
Russian Federation, Moscow

G. S. Golitsyn

A.M. Obukhov Institute of Atmospheric Physics, Russian Academy of Sciences

Email: aseid@ifaran.ru

academician of the RAS

Russian Federation, Moscow

V. A. Semenov

A.M. Obukhov Institute of Atmospheric Physics, Russian Academy of Sciences; Institute of Geography, Russian Academy of Sciences

Email: aseid@ifaran.ru

academician of the RAS

Russian Federation, Moscow; Moscow

References

  1. Jaiser R., Akperov M., Timazhev A., Romanowsky E., Handorf D., Mokhov I. Linkages between Arctic and Mid-Latitude Weather and Climate: Unraveling the Impact of Changing Sea Ice and Sea Surface Temperatures during Winter // Meteorol. Z. 2023. 32. 173–194. https://doi.org/10.1127/metz/2023/1154, 2023
  2. Бабанов Б.А., Семенов В.А., Акперов М.Г., Мохов И.И., Keenlyside N.S. Повторяемость зимних режимов атмосферной циркуляции в Евро-Атлантическом регионе и связанные с ними экстремальные погодно-климатические аномалии в Северном полушарии // Оптика атмосферы и океана. 2023. Т. 36. № 04. С. 304–312. https://doi.org/10.15372/AOO20230407.
  3. Акперов М.Г., Мохов И.И. Изменения циклонической активности и осадков в атмосфере внетропических широт Северного полушария в последние десятилетия по данным реанализа ERA5 // Оптика атмосферы и океана. 2023. Т. 36. № 05. С. 377–380. https://doi.org/10.15372/AOO20230507.
  4. Акперов М.Г., Мохов И.И. Изменчивость режимов атмосферных антициклонов и их связь с температурными вариациями во внетропических широтах северного полушария в последние десятилетия // Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 2024. Т. 60. № 01. https://doi.org/10.31857/s0002351524010023
  5. Smith P.J. The energetics of extratropical cyclones // Rev. Geophys. 1980. 18(2). 378–386. https://doi.org/10.1029/RG018i002p00378.
  6. Dzambo A., McFarquhar G., Sledd A., L’Ecuyer T. Assessing latent and kinetic energy trend changes in extratropical cyclones from 1940 to 2020: Results from ERA-5 reanalysis // Geophysical Research Letters. 2023. 50. e2023GL105207. https://doi.org/10.1029/2023GL105207
  7. Kolmogorov A.N. Zufallige Bewegungen // Annals of Mathematics. 1934. 35. 116–117.
  8. Obukhov A.M. Description of turbulence in terms of Lagrangian variables // Adv. Geophys. 1959. 6. 113–116.
  9. Голицын Г.С. Работа А.Н. Колмогорова 1934 г. — основа для объяснения статистики природных явлений макромира // УФН. 2024. Т. 194. С. 86–96
  10. Монин А.С., Яглом А.М. Статистическая гидромеханика. Ч.2. М: Наука, 1967. 720 с.
  11. Гледзер Е.Б., Голицын Г.С. Скейлинг и конечные ансамбли частиц в движении с притоком энергии // ДАН. 2010. Т. 433. № 4. С. 466–470.
  12. Голицын Г.С, Чернокульский А.В., Вазаева Н.В. Энергетика торнадо и смерчей // Докл. РАН. Науки о Земле. 2023.
  13. Акперов М.Г., Бардин М.Ю., Володин Е.М. и др. Функции распределения вероятностей циклонов и антициклонов по данным реанализа и модели климата ИВМ РАН // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2007. T. 43. № 6. С. 764‒772.
  14. Голицын Г.С. Вероятностные структуры макромира: землетрясения, ураганы, наводнения. М: Физматлит. 2022. 184 с.
  15. Бардин М.Ю., Полонский А.Б. Североатлантическое колебание и синоптическая изменчивость в Европейско-Атлантическом регионе в зимний период // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2005. Т. 41. № 2. С. 3‒13
  16. Akperov M., et al. Future projections of cyclone activity in the Arctic for the 21st century from regional climate models (Arctic-CORDEX) // Glob. Planet. Change. 2019. V. 182. P. 103005
  17. Mirseid Akperov, Vladimir Semenov, Igor Mokhov, Wolfgang Dorn and Annette Rinke. Impact of Atlantic water inflow on winter cyclone activity in the Barents Sea: Insights from coupled regional climate model simulations // Environmental Research Letters. 2020. https://doi.org/10.1088/1748-9326/ab6399
  18. Голицын Г.С., Мохов И.И., Акперов М.Г., Бардин М.Ю. Функции распределения вероятности для циклонов и антициклонов в период 1952–2000 гг.: инструмент для определения изменений глобального климата // ДАН. 2007. Т. 413. № 2. C. 254–256.
  19. Simmonds I., Keay K. Extraordinary September Arctic sea ice reductions and their relationships with storm behavior over 1979-2008 // Geophys. Res. Lett. 2009. V. 36, L19715. https://doi.org/10.1029/2009GL039810
  20. Pepler, A.S., Dowdy A.J. Australia’s Future Extratropical Cyclones // J. Climate. 2022. 35. 7795–7810.https://doi.org/10.1175/JCLI-D-22-0312.1

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences