Geostrophic wind variability in the 50–60°N zone over Europe: the role of mid-troposphere atmospheric circulation macro-forms

Michał Marosz, Krzysztof Kożuchowski

DOI: http://dx.doi.org/10.2478/18772

Abstract


Circulation in the mid-troposphere in moderate and high latitudes of the Northern Hemisphere can be characterised by the Vangenheim-Girs (VG) circulation macro-forms. The aim of the research was to analyse the VG macro-forms as a factor determining the general characteristics of the atmospheric circulation in mid-troposphere in the Euro-Atlantic region and low-troposphere airflow characteristics in the profile (zonal belt) crossing Central Europe from Ireland to Kazan in Russia (5°30’W–44°00’E). Alongside the VG macro-form calendar, ERA-INTERIM data were used. The utilised meteorological variables comprised 500hPa geopotential height, SLP and air temperature at 995 sigma level. The temporal scope of the research was 35 years (1981–2015) and the resolution was 24h (12.00 UTC). The circulation in the low-troposphere was characterised by the geostrophic wind vector characteristics directly resulting from SLP and air temperature fields. Subsequently, derived indices (e.g. wind direction stability) were used. The presented results indicate that the variability of anemological conditions at SLP in the area of 50–60°N over Europe is in direct connection with the mid-troposphere circulation features. The differences are statistically significant across nearly the entire research area. This includes the reversal of the dominant air flow direction in some areas. The greatest variability in geostrophic wind characteristics due to W, E and C VG macro-forms is revealed in the central and eastern part of the 50–60°N zone – between the southern Baltic Sea and the western border of Russia.


Keywords


VG macro-forms; geostrophic wind; anemological conditions; Europe

Full Text:

PDF

References


Barnston A. G., Livezey R.E., 1987. Classification, seasonality and persistence of low-frequency atmospheric circulation patterns. Monthly Weather Rev., 115, 1083-1126.

BIELEC-BĄKOWSKA Z., 2010. A classification of deep cyclones over Poland (1971-2000). Physics and Chemistry of the Earth, 35, 491-497.

BRÖNNIMANN S., STRICKLER A., GREISSER T., FISCHER A.M., GRANT A., EWEN T., ZHOU T., SCHRANER M., ROZANOV E., PETER T., 2009. Variability of large-scale atmospheric circulation indices for the northern hemisphere during the past 100 years. Meteorol. Zietschrift, 18, 4, 379-396.

DEE D. P., UPPALA S. M., SIMMONS A. J., BERRISFORD P., POLI P., KOBAYASHI S., ANDRAE U., BALMASEDA M. A., BALSAMO G., BAUER P., BECHTOLD P., BELJAARS A. C. M., VAN DE BERG L., BIDLOT J., BORMANN N., DELSOL C., DRAGANI R., FUENTES M., GEER A.J., HAIMBERGER L., HEALY S.B., HERSBACH H., HÓLM E. V., ISAKSEN L., KÅLLBERG P., KÖHLER M., MATRICARDI M., MCNALLY A.P., MONGE-SANZ B.M., MORCRETTE J.J., PARK B. K., PEUBEY C., DE ROSNAY P., TAVOLATO C., THÉPAUT J. N., VITART F., 2011, The ERA-Interim reanalysis: configuration and performance of the data assimilation system, Quaterly Journal of Royal Meteorological Society, 137: 553 – 597 , https://doi.org/10.1002/qj.828

DEGIRMENDŽIĆ J., KOŻUCHOWSKI K., WIBIG J., 2000. Epoki cyrkulacyjne XX wieku i zmienność typów cyrkulacji atmosferycznej w Polsce. Przegl. Geofiz., 45, 3-4, 221-238.

DEGIRMENDŽIĆJ., KOŻUCHOWSKI K., ŻMUDZKA E., 2004, Changes of air temperature and

precipitation in Poland in the period 1951-2000 and their relationship to atmospheric

circulation, International Journal of Climatology, 24: 291–310.

DIMITRIEEV A.A., BELYAZO V.A., 2006. Kalendarnyj katalog atmosfernykh processov po cirkumpolarnoj zonie severnogo polusharija i ikh kharakteristiki za period s 1949 po 2005 g. [w:] Kosmos, planetarnaya klimaticheskaya izmenchivost’ i atmosfera polarnykh regionov. Gidrometeoizdat, St.Petersburg, ss.358.

GIRS A.A., 1964, O sozdanii iedinoi klassifikacii makrosinopticheskikh prosessov severnogo polushariia. Meteorol. i Gidrol., 4, 43-47.

GIRS A., A., 1974. Makrocirkulacyonnyi metod dolgosrochnykh meteorologicheskikh prognozov. Gidrometeoizdat, Leningrad, ss. 488

GIRS A.A., 1981. K voprosu o formakh atmosfernoi cirkulacii i ikh prognosticheskom ispolzovanii. Trudy AANII, 374, 4-13.

HOY A., JAAGUS J., SEPP M., MATSCHULLAT J., 2013. Spatial response of two European atmospheric classifications (data 1901-2000). Theoretical and Applied Climatology, 112, , 1-2, 73-88 .

HUTH R., BECK CH., TREITO O.E., 2010. Classification of Atmospheric Circulation Patterns – Theory and Applications. Physics and Chemistry of the Earth, 35, 9-12, 307-560.

KOŻUCHOWSKI K., 1993. Makrotypy ogólnej cyrkulacji atmosfery a główne typy cyrkulacji nad Polską. Przegl. Geofiz., 38, 3-4, 241-247.

KOŻUCHOWSKI K., 1995. Głębokie cyklony, antycyklony i cyrkulacja strefowa nad Europą (1900-1990). Przegl. Geofiz., 40, 3, 231-246.

KOŻUCHOWSKI K.M., 1993. Variations of hemispheric zonal index since 1899 and its relationships with air temperature. International Journal of Climatology, vol. 13, no. 8, pp. 853-864.

KOŻUCHOWSKI K., 2004. Cyrkulacja atmosferyczna nad Polską i jej wpływ na warunki klimatyczne. [w:] Kożuchowski K. (red.) Skala, uwarunkowania i perspektywy współczesnych zmian klimatycznych w Polsce. Wyd. Biblioteka, Łódź, ss. 69-81

KOŻUCHOWSKI K., DEGIRMENDŽIĆ J., 2018. Zmienność form cyrkulacji środkowo-troposferycznej według klasyfikacji Wangenheima-Girsa i ich relacje z polem ciśnienia na poziomie morza. Przegl. Geofiz.63, 1-2, 89-122.

LAMB H. H., 1972, British Isles weather types and a register of daily sequence of

circulation patterns, 1861–1971. Geophys. Memoir. 116, 85L.

LITYŃSKI J., 1969. Liczbowa klasyfikacja typów cyrkulacji i typów pogody dla Polski. Prace PIHM, vol. 97, 3-14.

MAROSZ M., 2012. Typy cyrkulacji atmosferycznej w środkowj troposferze regionu atlantycko-europejskiego i ich zwiazek z dolnotroposfeycznymi charakterystykami przepływu powietrza nad Europą Środkową (1951-2010). [w:] Bielec-Bąkowska Z., Łupikasza E., Widawski A. (red.) Rola cyrkulacji atmosfery w kształtowaniu klimatu , Prace Wydziału Nauk o Ziemi Uniw. Śląskiego, 74, ss. 333-343.

MAROSZ M., 2016, Variability of geostrophic airflow over Poland 1951-2014, Bulletin of

Geography. Physical Geography Series. Volume 10, Issue 1, Pages 5–18, ISSN (Online)

-8490, DOI: 10.1515/bgeo-2016-0001, June 2016

MAROSZ M., 2017. Wieloletnia charakterystyka przepływu powietrza nad Polska Północną 1951-2015. Wyd. Katedra Meteorologii i Klimatologii, Uniw. Gdański, Gdańsk, ss. 100.

MAROSZ M., MIĘTUS M., 2012. Opis lokalnych aspektów cyrkulacji atmosferycznej za pomocą wektora wiatru geostroficznego. [w:] Bielec-Bąkowska Z., Łupikasza E., Widawski A. (red.) Rola cyrkulacji atmosfery w kształtowaniu klimatu , Prace Wydziału Nauk o Ziemi Uniw. Śląskiego, 74, ss.89-100.

MARSZ A.A., 2012. Cyrkulacja atmosferyczna w atlantycko-euroazjatyckim sektorze cyrkulacyjnym – schemat uwarunkowań i mechanizm działania. [w:] Bielec-Bąkowska Z., Łupikasza E., Widawski A. (red.) Rola cyrkulacji atmosfery w kształtowaniu klimatu , Prace Wydziału Nauk o Ziemi Uniw. Śląskiego, 74, s.101-117.

MARSZ A.A., 2013. Frekwencja makrotypów cyrkulacji środkowotroposferycznej według klasyfikacji Wangengejma-Girsa a pole ciśnienia atmosferycznego nad Europą i północną Azją. Przegl. Geofiz., LVIII, 1-2, 3-24.

MIĘTUS M., 1993. Lokalny wskaźnik cyrkulacji atmosferycznej nad południowym Bałtykiem w odniesieniu do wiatru i temperatury na polskim Wybrzeżu. {w:] Kożuchowski K. (red.), Globalne ocieplenie a współczesne zmiany klimatyczne w Polsce. Materiały Międzynarodowej Konferencji, Uniw. Szczeciński, 31.05-1.06.1993 r., s. 223-231.

MIĘTUS M., 1995, Vector of geostrophic wind in the North Atlantic region as an index of

local atmospheric sub-circulation, Proceeding of the 6th International Meeting on Statistical

Climatology, Galway, June 19-23, University Colege, Irland, 227–230.

NOWOSAD M., 2017. Variability of the zonal circulation index over Central Europe according to the Lityński metod. Geographia Polonica, 90, 4, 417-430.

SEPP M., 2005. Influence of atmospheric circulation on environmental variables in Estonia. Dissertationes Geographicae Universitatis Tartuenensis, 25, ss. 84.

SEPP M., JAAGUS J., 2002. Frequency of circulation patterns and air temperature variations in Europe. Boreal Environment Research, 7 (3), 273-279.

SEPP M., POST P., JAAGUS J., 2005. Long-term changes in the frequency of cyclones and their trajectories in central and northern Europe. Nordic Hydrology, 36, s. 297-309.

WASA, 1998, Changing waves and storms in the northeast Atlantic? Bull Am Met Soc, 79:741–760

WIBIG J., 1999a. Cyrkulacja atmosferyczna nad Europą na powierzchni izobarycznej 500 hPa. Częśc I: Zima. Przegl. Geofiz., 44, 1-2, s. 15-24.

WIBIG J., 1999b. Cyrkulacja atmosferyczna nad Europą na powierzchni izobarycznej 500 hPa. Część II: Wiosna, lato, jesień. Przegl. Geofiz., 44, 1-2, s. 25-38.

WILKS D., 2011, Statistical Methods in the Atmospheric Sciences, Academic Press, pp. 704.

van BEBBER W., 1891. Die Zugstrassen der barometrischen Minima, Meteorol. Zietschrift, 8, 361-366.

VANGENHEIM G.IA., 1946. O kolebaniiakh atmosfernoi cirkulacii nad severnym polushariem. Izvestiia Akademii Nauk SSSR. X, 5, 407-416.

VANGENHEIM G.IA., 1952. Osnovy makrocirkulacionnogo metoda dolgosrochnykh meteorologicheskikh prognozov dlia Arktiki. Trudy AANII 34, 11-66.








ISSN 2080-7686 (print)
ISSN 2300-8490 (online)

 

 

Partnerzy platformy czasopism