Cyclical structure and the prerequisites for forecasting of the duration of Arctic invasions for the next decade

The Duration of Arctic Invasions (DAI) is known to be connected with various climatological indexes. This paper presents the results of a study of DAI changes in various sectors of the Northern Hemisphere from 1899 to 2017. To this end, we used the classification of circulating mechanisms of the Nor...

Full description

Bibliographic Details
Published in:Arctic and Antarctic Research
Main Authors: V. Loginov F., S. Lysenko A., Yu. Brovka A., V. Mikutsky S., В. Логинов Ф., С. Лысенко А., Ю. Бровка А., В. Микуцкий С.
Other Authors: The study was supported by the project 1.06 in the framework of the State Program of Scientific Research “Environmental Management and Ecology” for 2016–2020., Работа выполнена в рамках задания 1.06 Государственной программы научных исследований «Природопользование и экология» на 2016–2020 гг.
Format: Article in Journal/Newspaper
Language:Russian
Published: Государственный научный центр Российской Федерации Арктический и антарктический научно-исследовательский институт 2020
Subjects:
Online Access:https://www.aaresearch.science/jour/article/view/254
https://doi.org/10.30758/0555-2648-2020-66-2-144-161
id ftjaaresearch:oai:oai.aari.elpub.ru:article/254
record_format openpolar
institution Open Polar
collection Arctic and Antarctic Research (E-Journal)
op_collection_id ftjaaresearch
language Russian
topic arctic invasion;circulation mechanism;cycles;forecast;trends
арктическое вторжение;прогноз;тренды;циклы;циркуляционный механизм
spellingShingle arctic invasion;circulation mechanism;cycles;forecast;trends
арктическое вторжение;прогноз;тренды;циклы;циркуляционный механизм
V. Loginov F.
S. Lysenko A.
Yu. Brovka A.
V. Mikutsky S.
В. Логинов Ф.
С. Лысенко А.
Ю. Бровка А.
В. Микуцкий С.
Cyclical structure and the prerequisites for forecasting of the duration of Arctic invasions for the next decade
topic_facet arctic invasion;circulation mechanism;cycles;forecast;trends
арктическое вторжение;прогноз;тренды;циклы;циркуляционный механизм
description The Duration of Arctic Invasions (DAI) is known to be connected with various climatological indexes. This paper presents the results of a study of DAI changes in various sectors of the Northern Hemisphere from 1899 to 2017. To this end, we used the classification of circulating mechanisms of the Northern Hemisphere by B.L. Dzerdzeevsky.The basic attention was paid to the study of the trend component of the temporal variability of the duration of Arctic invasions; to the assessment of long-period cyclic fluctuations of the DAI; and to the forecasting the duration of Arctic invasions over the next decade in the Northern Hemisphere sectors.To analyze the components of the change in the duration of Arctic invasions and its forecast, we used: a description of the initial data using a linear trend, approximation of time series by the Savitsky-Golay method, spectral analysis and spectral-time analysis, as well as the component-harmonic method.We found a significant increase in the duration of Arctic invasions in the Pacific and Atlantic sectors and its significant decline in the European and American sectors. In deviations from the trend, a powerful quasi-fifty-year component for five sectors is clearly manifested; whereas in the European sector the deviation is rather weak and quasi-thirty-year fluctuations dominate here. What is more, quasi-20-year fluctuations in the variability of DAI were revealed, we predict DAI estimates for the next 10 years by combining the trend and two quasi-cyclic fluctuations. According to our forecast an increase in the duration of Arctic invasions will occur from 2022 in the European sector. In the Atlantic sector, DAI growth will begin in 2019 and continue until 2023, and then DAI will fall. In other sectors, there will be a decrease in the duration of Arctic invasions starting from 2016. The decrease in American sector starts only from 2022. Исследованы пространственно-временные изменения продолжительности арктических вторжений (ПАВ) в различных секторах Северного полушария. В основу исследования положена классификация циркуляционных механизмов по Б.Л. Дзердзеевскому. Детальный анализ линейных трендов и циклических колебаний в изменении продолжительности арктических вторжений с использованием компонентно-гармонического метода позволил получить прогностические оценки ПАВ на ближайшее десятилетие.
author2 The study was supported by the project 1.06 in the framework of the State Program of Scientific Research “Environmental Management and Ecology” for 2016–2020.
Работа выполнена в рамках задания 1.06 Государственной программы научных исследований «Природопользование и экология» на 2016–2020 гг.
format Article in Journal/Newspaper
author V. Loginov F.
S. Lysenko A.
Yu. Brovka A.
V. Mikutsky S.
В. Логинов Ф.
С. Лысенко А.
Ю. Бровка А.
В. Микуцкий С.
author_facet V. Loginov F.
S. Lysenko A.
Yu. Brovka A.
V. Mikutsky S.
В. Логинов Ф.
С. Лысенко А.
Ю. Бровка А.
В. Микуцкий С.
author_sort V. Loginov F.
title Cyclical structure and the prerequisites for forecasting of the duration of Arctic invasions for the next decade
title_short Cyclical structure and the prerequisites for forecasting of the duration of Arctic invasions for the next decade
title_full Cyclical structure and the prerequisites for forecasting of the duration of Arctic invasions for the next decade
title_fullStr Cyclical structure and the prerequisites for forecasting of the duration of Arctic invasions for the next decade
title_full_unstemmed Cyclical structure and the prerequisites for forecasting of the duration of Arctic invasions for the next decade
title_sort cyclical structure and the prerequisites for forecasting of the duration of arctic invasions for the next decade
publisher Государственный научный центр Российской Федерации Арктический и антарктический научно-исследовательский институт
publishDate 2020
url https://www.aaresearch.science/jour/article/view/254
https://doi.org/10.30758/0555-2648-2020-66-2-144-161
geographic Arctic
Pacific
geographic_facet Arctic
Pacific
genre Arctic
Arctic
genre_facet Arctic
Arctic
op_source Arctic and Antarctic Research; Том 66, № 2 (2020); 144-161
Проблемы Арктики и Антарктики; Том 66, № 2 (2020); 144-161
2618-6713
0555-2648
10.30758/0555-2648-2020-66-2
op_relation https://www.aaresearch.science/jour/article/view/254/161
Кононова Н.К. Классификация циркуляционных механизмов Северного полушария по Б.Л. Дзердзеевскому. М.: Изд-во РАН, Институт географии, 2009. 370 с.
Кононова Н.К. Типы глобальной циркуляции атмосферы: результаты мониторинга и ретроспективной оценки за 1899–2017 гг. // Фундаментальная и прикладная климатология. 2018. Т. 3. С. 108–123.
Холопцев А.В., Семенов В.А., Кононова Н.К. Продолжительные арктические вторжения и Эль-Ниньо–Южное колебание // Известия РАН. Сер. Географическая. 2018. № 4. С. 22–32.
Фролов И.Е., Гудкович З.М., Карклин В.П., Смоляницкий В.М. Климатические вариации площади ледяного покрова в Евразийской Арктике и ожидаемые их изменения в XXI в. // Материалы Совета-семинара при Президенте Российской академии наук: Возможности предотвращения изменения климата и его негативных последствий. Проблема Киотского протокола. М.: Наука, 2006. С. 353–370.
Холопцев А.В., Кононова Н.К., Тимошенко Т.Ю. Арктические блокинги и поверхностные температуры на Европейской территории России // Жизнь Земли. 2017. Т. 39. № 1. С. 20–32.
Холопцев А.В., Катунина Е.Н., Тимошенко Т.Ю. Продолжительные арктические вторжения в Атлантическом секторе и атмосферные осадки в Крыму // Ученые записки Крымского федерального университета им. В. И. Вернадского. География. Геология. 2017. Т. 3 (69). № 2. С. 251–267.
Холопцев А.В., Подпорин С.А., Курочкин Л.Е. Арктические вторжения и метеоусловия в Азово-Черноморском регионе // Ученые записки Крымского федерального университета имени В. И. Вернадского. География. Геология. 2019. Т. 5 (71). № 2. С. 322–331.
Дзердзеевский Б.Л., Курганская В.М., Витвицкая З.М. Типизация циркуляционных механизмов в Северном полушарии и характеристики синоптических сезонов / Тр. науч.-исслед. учрежд. Гл. управления гидрометеорологической службы при Совете Министров СССР. Сер. 2. Синоптическая метеорология. Вып. 21. М., Л.: Гидрометеоиздат, 1946. 80 с.
Полонский А.Б. Роль океана в изменениях климата. Киев: Наукова думка, 2008. 183 с.
Атлас временных вариаций природных, антропогенных и социальных процессов. Т. 3. Природные и социальные сферы как части окружающей среды и как объекты воздействий. М.: Янус–К, 2002. 652 с.
StatSoft (Электронный ресурс). URL: http://statsoft.ru/company/ (дата обращения 18.10.2019).
Рубашев Б.М. Проблемы солнечной активности. М., Л.: Наука, 1964. 362 с.
Герман Дж.Р., Голдберг Р.А. Солнце, погода и климат. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 320 с.
Шулейкин В.В. Физика моря. М.: Наука, 1968. 1083 с.
Угрюмов А.И. Тепловой режим океана и долгосрочные прогнозы погоды. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 176 с.
Яковлева Н.И. Эмпирические исследования автоколебательных процессов глобального масштаба в гидросфере и атмосфере Земли // Проблемы Арктики и Антарктики. 1974. № 43–44. С. 37–47.
Scafetta N. A shared frequency set between the historical mid-latitude aurora records and the global surface temperature // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2012. V. 74. P. 145–163.
Максимов Н.В. Геофизические силы и воды океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 447 с.
Максимов И.В., Смирнов Н.П., Воробьев В.Н. Долгосрочный прогноз многолетних изменений общей ледовитости Баренцова моря, составленный компонентно-гармоническим методом // Материалы рыбохозяйственных исследований Северного бассейна. 1964. Вып. 4. С. 73–85.
Логинов В.Ф. Космические факторы климатических изменений. Минск, 2020. 168 с.
https://www.aaresearch.science/jour/article/view/254
doi:10.30758/0555-2648-2020-66-2-144-161
op_rights Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
Авторы, публикующие в данном журнале, соглашаются со следующим:Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договорённости, касающиеся не-эксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге), со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access).
op_rightsnorm CC-BY
op_doi https://doi.org/10.30758/0555-2648-2020-66-2-144-161
https://doi.org/10.30758/0555-2648-2020-66-2
container_title Arctic and Antarctic Research
container_volume 66
container_issue 2
container_start_page 144
op_container_end_page 161
_version_ 1766302508532105216
spelling ftjaaresearch:oai:oai.aari.elpub.ru:article/254 2023-05-15T14:28:20+02:00 Cyclical structure and the prerequisites for forecasting of the duration of Arctic invasions for the next decade Циклическая структура и предпосылки прогнозирования продолжительности арктических вторжений на ближайшее десятилетие V. Loginov F. S. Lysenko A. Yu. Brovka A. V. Mikutsky S. В. Логинов Ф. С. Лысенко А. Ю. Бровка А. В. Микуцкий С. The study was supported by the project 1.06 in the framework of the State Program of Scientific Research “Environmental Management and Ecology” for 2016–2020. Работа выполнена в рамках задания 1.06 Государственной программы научных исследований «Природопользование и экология» на 2016–2020 гг. 2020-07-10 application/pdf https://www.aaresearch.science/jour/article/view/254 https://doi.org/10.30758/0555-2648-2020-66-2-144-161 rus rus Государственный научный центр Российской Федерации Арктический и антарктический научно-исследовательский институт https://www.aaresearch.science/jour/article/view/254/161 Кононова Н.К. Классификация циркуляционных механизмов Северного полушария по Б.Л. Дзердзеевскому. М.: Изд-во РАН, Институт географии, 2009. 370 с. Кононова Н.К. Типы глобальной циркуляции атмосферы: результаты мониторинга и ретроспективной оценки за 1899–2017 гг. // Фундаментальная и прикладная климатология. 2018. Т. 3. С. 108–123. Холопцев А.В., Семенов В.А., Кононова Н.К. Продолжительные арктические вторжения и Эль-Ниньо–Южное колебание // Известия РАН. Сер. Географическая. 2018. № 4. С. 22–32. Фролов И.Е., Гудкович З.М., Карклин В.П., Смоляницкий В.М. Климатические вариации площади ледяного покрова в Евразийской Арктике и ожидаемые их изменения в XXI в. // Материалы Совета-семинара при Президенте Российской академии наук: Возможности предотвращения изменения климата и его негативных последствий. Проблема Киотского протокола. М.: Наука, 2006. С. 353–370. Холопцев А.В., Кононова Н.К., Тимошенко Т.Ю. Арктические блокинги и поверхностные температуры на Европейской территории России // Жизнь Земли. 2017. Т. 39. № 1. С. 20–32. Холопцев А.В., Катунина Е.Н., Тимошенко Т.Ю. Продолжительные арктические вторжения в Атлантическом секторе и атмосферные осадки в Крыму // Ученые записки Крымского федерального университета им. В. И. Вернадского. География. Геология. 2017. Т. 3 (69). № 2. С. 251–267. Холопцев А.В., Подпорин С.А., Курочкин Л.Е. Арктические вторжения и метеоусловия в Азово-Черноморском регионе // Ученые записки Крымского федерального университета имени В. И. Вернадского. География. Геология. 2019. Т. 5 (71). № 2. С. 322–331. Дзердзеевский Б.Л., Курганская В.М., Витвицкая З.М. Типизация циркуляционных механизмов в Северном полушарии и характеристики синоптических сезонов / Тр. науч.-исслед. учрежд. Гл. управления гидрометеорологической службы при Совете Министров СССР. Сер. 2. Синоптическая метеорология. Вып. 21. М., Л.: Гидрометеоиздат, 1946. 80 с. Полонский А.Б. Роль океана в изменениях климата. Киев: Наукова думка, 2008. 183 с. Атлас временных вариаций природных, антропогенных и социальных процессов. Т. 3. Природные и социальные сферы как части окружающей среды и как объекты воздействий. М.: Янус–К, 2002. 652 с. StatSoft (Электронный ресурс). URL: http://statsoft.ru/company/ (дата обращения 18.10.2019). Рубашев Б.М. Проблемы солнечной активности. М., Л.: Наука, 1964. 362 с. Герман Дж.Р., Голдберг Р.А. Солнце, погода и климат. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 320 с. Шулейкин В.В. Физика моря. М.: Наука, 1968. 1083 с. Угрюмов А.И. Тепловой режим океана и долгосрочные прогнозы погоды. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 176 с. Яковлева Н.И. Эмпирические исследования автоколебательных процессов глобального масштаба в гидросфере и атмосфере Земли // Проблемы Арктики и Антарктики. 1974. № 43–44. С. 37–47. Scafetta N. A shared frequency set between the historical mid-latitude aurora records and the global surface temperature // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2012. V. 74. P. 145–163. Максимов Н.В. Геофизические силы и воды океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 447 с. Максимов И.В., Смирнов Н.П., Воробьев В.Н. Долгосрочный прогноз многолетних изменений общей ледовитости Баренцова моря, составленный компонентно-гармоническим методом // Материалы рыбохозяйственных исследований Северного бассейна. 1964. Вып. 4. С. 73–85. Логинов В.Ф. Космические факторы климатических изменений. Минск, 2020. 168 с. https://www.aaresearch.science/jour/article/view/254 doi:10.30758/0555-2648-2020-66-2-144-161 Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access). Авторы, публикующие в данном журнале, соглашаются со следующим:Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договорённости, касающиеся не-эксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге), со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access). CC-BY Arctic and Antarctic Research; Том 66, № 2 (2020); 144-161 Проблемы Арктики и Антарктики; Том 66, № 2 (2020); 144-161 2618-6713 0555-2648 10.30758/0555-2648-2020-66-2 arctic invasion;circulation mechanism;cycles;forecast;trends арктическое вторжение;прогноз;тренды;циклы;циркуляционный механизм info:eu-repo/semantics/article info:eu-repo/semantics/publishedVersion 2020 ftjaaresearch https://doi.org/10.30758/0555-2648-2020-66-2-144-161 https://doi.org/10.30758/0555-2648-2020-66-2 2020-11-25T13:15:22Z The Duration of Arctic Invasions (DAI) is known to be connected with various climatological indexes. This paper presents the results of a study of DAI changes in various sectors of the Northern Hemisphere from 1899 to 2017. To this end, we used the classification of circulating mechanisms of the Northern Hemisphere by B.L. Dzerdzeevsky.The basic attention was paid to the study of the trend component of the temporal variability of the duration of Arctic invasions; to the assessment of long-period cyclic fluctuations of the DAI; and to the forecasting the duration of Arctic invasions over the next decade in the Northern Hemisphere sectors.To analyze the components of the change in the duration of Arctic invasions and its forecast, we used: a description of the initial data using a linear trend, approximation of time series by the Savitsky-Golay method, spectral analysis and spectral-time analysis, as well as the component-harmonic method.We found a significant increase in the duration of Arctic invasions in the Pacific and Atlantic sectors and its significant decline in the European and American sectors. In deviations from the trend, a powerful quasi-fifty-year component for five sectors is clearly manifested; whereas in the European sector the deviation is rather weak and quasi-thirty-year fluctuations dominate here. What is more, quasi-20-year fluctuations in the variability of DAI were revealed, we predict DAI estimates for the next 10 years by combining the trend and two quasi-cyclic fluctuations. According to our forecast an increase in the duration of Arctic invasions will occur from 2022 in the European sector. In the Atlantic sector, DAI growth will begin in 2019 and continue until 2023, and then DAI will fall. In other sectors, there will be a decrease in the duration of Arctic invasions starting from 2016. The decrease in American sector starts only from 2022. Исследованы пространственно-временные изменения продолжительности арктических вторжений (ПАВ) в различных секторах Северного полушария. В основу исследования положена классификация циркуляционных механизмов по Б.Л. Дзердзеевскому. Детальный анализ линейных трендов и циклических колебаний в изменении продолжительности арктических вторжений с использованием компонентно-гармонического метода позволил получить прогностические оценки ПАВ на ближайшее десятилетие. Article in Journal/Newspaper Arctic Arctic Arctic and Antarctic Research (E-Journal) Arctic Pacific Arctic and Antarctic Research 66 2 144 161