Atmospheric centers of action: modern features and possible changes from simulations with CMIP6 and CMIP5 models
- Authors: Mokhov I.I.1,2, Osipov A.M.2, Chernokulsky A.V.1
-
Affiliations:
- Obukhov Institute of Atmospheric Physics of the RAS
- Lomonosov Moscow State University
- Issue: Vol 61, No 2 (2025)
- Pages: 170–191
- Section: Articles
- URL: https://ogarev-online.ru/0002-3515/article/view/296442
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0002351525020047
- EDN: https://elibrary.ru/GKMTSK
- ID: 296442
Cite item
Abstract
The results of an analysis of changes in the characteristics of atmospheric centers of action (ACAs) in the Northern (NH) and Southern (SH) hemispheres using results of simulations with the CMIP5 and CMIP6 ensembles of climate models are presented. The ability of models to simulate ACA features is estimated for the historical scenario in comparison with ERA5 reanalysis data. The projected changes are evaluated under RCP8.5 and SSP5-8.5 scenarios for CMIP5 and CMIP6 models, respectively. The ACA intensity is evaluated that defined as the difference in sea level pressure averaged over the ACA region and the entire hemisphere. In NH, reanalysis and models show greater intensity of subtropical oceanic anticyclonic ACAs in summer than in winter. The opposite is found for the intensity of NH subpolar oceanic cyclonic ACAs. The interannual variability of the ACA intensity in winter is generally greater than in summer. In SH, the season with greater intensity of oceanic anticyclonic and cyclonic ACAs and its interannual variability varies from ocean to ocean. CMIP5 and CMIP6 models show substantial changes of ACAs intensity in the ХХIst century. More significant trends in the strengthening of ACAs in the ХХIst century appear in the SH, especially in the winter seasons. The most consistent weakening trends are found over continents for winter North American maximum and the summer Asian minimum. For the winter Siberian maximum, the weakening trend is found more pronounced in CMIP6 models than in CMIP5.
Keywords
About the authors
I. I. Mokhov
Obukhov Institute of Atmospheric Physics of the RAS; Lomonosov Moscow State University
Author for correspondence.
Email: mokhov@ifaran.ru
Russian Federation, Pyzhevsky per., 3, bld. 1, Moscow, 119017; Leninskie gory, 1, bld. 2, Moscow, 119991
A. M. Osipov
Lomonosov Moscow State University
Email: mokhov@ifaran.ru
Russian Federation, Leninskie gory, 1, bld. 2, Moscow, 119991
A. V. Chernokulsky
Obukhov Institute of Atmospheric Physics of the RAS
Email: mokhov@ifaran.ru
Russian Federation, Pyzhevsky per., 3, bld. 1, Moscow, 119017
References
- Безотеческая Е.А., Чхетиани О.Г., Мохов И.И. Изменчивость струйных течений в атмосфере Северного полушария в последние десятилетия (1980–2021 гг.) // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2023. Т. 59. № 3. С. 265–274.
- Блинова Е.М. Гидродинамическая теория волн давления, температурных волн и центров действия атмосферы // Доклады АН СССР. 1943. Т. 39. № 7. С. 284–287.
- Галин М.Б., Харитоненко В.М. Роль орографических и термических неоднородностей поверхности в формировании планетарных волн // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1989. Т. 25. № 5. С. 473–484.
- Гущина Д.Ю., Петросянц М.А. О связи температуры поверхности экваториальной части Тихого океана с циркуляцией скорости ветра в центрах действия атмосферы // Метеорология и гидрология. 1998. № 12. С. 5–22.
- Железнова И.В., Гущина Д.Ю. Аномалии циркуляции в центрах действия атмосферы в период Восточно-Тихоокеанского и Центрально-Тихоокеанского Эль-Ниньо // Метеорология и гидрология. 2016. № 11. С. 41–55.
- Интенсивные атмосферные вихри и их динамика / Под. ред. И.И. Мохова, М.В. Курганского, О.Г. Чхетиани. М.: ГЕОС, 2018. 482 с.
- Мохов И.И., Осипов А.М., Чернокульский А.В. Центры действия атмосферы в Северном полушарии: современные особенности и ожидаемые изменения в ХХI в по расчетам с ансамблями климатических моделей CMIP5 и CMIP6 // ДАН. Науки о Земле. 2022. Т. 507. № 2. С. 174–182.
- Мохов И.И., Петухов В.К. Центры действия в атмосфере и тенденции их изменения // Изв. АН. Физика атмосферы и океана. 2000. Т. 36. № 3. С. 321–329.
- Мохов И.И., Хон В.Ч. Межгодовая изменчивость и долгопериодные тенденции изменений центров действия атмосферы в Северном полушарии. Анализ данных наблюдений // Изв. РAH. Физикa aтмocфepы и oкeaнa. 2005. Т. 41. № 6. С. 723–732.
- Мохов И.И., Чернокульский А.В., Осипов А.М. Центры действия атмосферы Северного и Южного полушарий: особенности и изменчивость // Метеорология и гидрология. 2020. № 11. С. 5–23.
- Переведенцев Ю.П., Исмагилов П.В., Шанталинский К.М. Центры действия и их взаимосвязь с макроциркуляционными процессами Северного полушария // Метеорология и гидрология. 1994. № 3. С. 43–50.
- Хон В.Ч., Мохов И.И. Модельные оценки чувствительности центров действия атмосферы к глобальным климатическим изменениям // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2006. Т. 42. № 6. С. 749–756.
- Chernokulsky A.V., Mokhov I.I., Nikitina N.G. Winter cloudiness variability over Northern Eurasia related to the Siberian High during 1966-2010 // Environ. Res. Lett. 2013. V. 8(4). P. 045012. doi: 10.1088/1748-9326/8/4/045012
- Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. T.F. Stocker, D. Qin, G.-K. Plattner et al. (eds.). Cambridge Univ. Press, Cambridge, New York. 2013. 1535 pp.
- Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge Univ. Press, Cambridge, New York, 2021. 2391 pp.
- Cohen J., Saito K., Entekhabi D. The role of the Siberian high in Northern Hemisphere climate variability // Geophys. Res. Lett. 2001. V. 28. P. 299–302.
- Haurwitz B.J. The motion of atmospheric disturbances on the spherical Earth // Marine Res. 1940. V. III (1–3).
- Hersbach H. et al. The ERA5 global reanalysis // Q. J. R. Meteorol. Soc. 2020. V. 146. P. 1999–2049.
- Mokhov I.I., Osipov A.M., Chernokulsky A.V. Atmospheric centers of action in the Northern Hemisphere: Possible changes in the ХХI st century from CMIP6 model simulations // Research Activities in Earth System Modelling, E. Astakhova (ed.), 2022. Rep. 52, S. 7, 9–10.
- Rossby C.G. et al. Relation between variations in the intensity of the zonal circulation of the atmosphere and the displacements of the semi-permanent centres of action // J. Marine Res. 1939. V. II (1). P. 38–55.
- Smagorinsky J. The dynamical influence of large-scale heat sources and sinks on the quasi-stationary mean motions of the atmosphere // Quart. J. Roy. Meteorol. Soc. 1953. V. 79. P. 342–366.
- Sun X.J., Wang P.X., Wang J.X.L. An assessment of the atmospheric centers of action in the northern hemisphere winter // Clim. Dyn. 2017: V. 48. P. 1031–1047.
- Trenberth K.E., Branstator G.W., Karoly D., Kumar A., Lau N.-C., Ropelewski C. Progress during TOGA in understanding and modeling global teleconnections associated with tropical sea surface temperatures // J. Geophys. Res. 1998. V. 103. P. 14291–14324.
- Wallace J.M. The climatological mean stationary waves: observational evidence / In: Large-scale Dynamical Processes in the Atmosphere. Eds. B. Hoskins and R. Pearce. London, Acad. Press. 1988. P. 27–53.
Supplementary files
