Статистическое прогнозирование осадков на юге Бразилии

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ ИЗУЧАЕМОГО РАЙОНА И ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 9
1.1. Физико-географические и метеорологические характеристики района исследования 9
2.2. Обзор литературы 15
ГЛАВА 2. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ СТРУКТУРА
ОСАДКОВ В РЕГИОНЕ 24
2.1. Районирование территории юга Бразилии по характеру колебаний осадков 24
2.2. Статистические характеристики нолей среднемесячных осадков юга Бразилии 30
2.3. Частотно-временная структура колебаний осадков по выделенным регионам 42
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ПОЛЕЙ ПРЕДИКТОРОВ 49
3.1. Оптимальный отбор предикторов 49
3.2. Связь аномалий месячных осадков юга Бразилии с аномалиями температуры поверхности океана в Южном полушарии 52
3.2.1 Механизмы влияния аномалий ТПО на атмосферную циркуляцию 52
3.2.2 Зоны возможного воздействия ТПО на формирование региональных осадков 60
3.3. Связь аномалий месячных осадков юга Бразилии с аномалиями приземной температуры воздуха в Южном полушарии 77
3.4. Корреляционная связь осадков изучаемого региона с осадками в других районах Южного полушария 83
3
3.5. Связь осадков изучаемого района с некоторыми атмосферными и морскими индексами 90
ГЛАВА 4. СТАТИСТИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОГНОЗА ОСАДКОВ 99
4.1. Компрессия потенциальных предикторов 99
4.2. Регрессионная схема прогноза 101
4.2.1 Общие положения 101
4.2.2 Выбор информативных предикторов методом корреляционного просеивания пошаговой регрессией и физическое обоснование их влияния на предиктант 103
4.2.3 Результаты регрессионного прогноза осадков с использованием кросс-валидации 114
4.2.4 Особенности качества прогнозов в каждом районе 112
4.2.5 Зависимость качества прогноза от заблаговременности 123
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 136
ЛИТЕРАТУРА
140
14
фронт, который образуется на юге Тихого и Атлантического океанов между тропической и полярной воздушными массами, температурный контраст между которыми обусловливает большой градиент давления между субтропическими и субполярными областями и интенсивную циркуляцию. Континентально-полярной массы воздуха в Южной Америке не существует, так как на своем пути от Антарктиды к южноамериканскому континенту она приобретает характеристики морского полярного воздуха. Фронтальные системы, которые движутся с Тихого океана, проходят через Аргентину и перемещаются в северо-восточном направлении. Значительная часть осадков на юге Бразилии связана с прохождением таких систем. В летние месяцы, на район исследования оказывает воздействие тропический фронт, который образуют северо-восточные и юго-западные пассаты над экваториальной зоной континента. В летнее время тропический фронт смещён к югу от экватора вплоть до 20 градусов ю.ш. Одним из факторов, определяющих плювиометрический режим, является присутствие "блокирующих" антициклонов. Известно (напр. [55]), что наибольшая активность блокирующих антициклонов в Бразилии наблюдается осенью, а наименьшая -в зимне-весенний период.
Часть региональных осадков связана с мезо-масштабными системами, образование которых обусловлено циклоническими завихренностями и барическими ложбинами, приходящими с Тихого океана и эволюционирующими в юго-восточной части Бразилии, или с неустойчивостью субтропического струйного течения. Среди систем масштаба, характерных для данного региона, следует отметить образования в форме '’перевернутой запятой" и мезо-м ас штабных циклонических вихрей [53, 54]. Особенности локальной циркуляции в сочетании с местной топографией делают южный регион Бразилии благоприятным районом для формирования мезо-масштабных конвективных комплексов, которые обычно образуются в ночное время и имеют продолжительность жизни от 6 до 15 часов. Прохождение таких систем часто сопровождается исключительно мощными осадками (иногда в форме града) и ураганным ветром. Синоптические
15
условия, сопутствующие образованию и возникающие в результате прохождения мезо-масштабного конвективного комплекса в штате Рио Г ранде до Сул, рассмотрены в работе [63, 86]. На Рис. 3 изображен конвективный комплекс, который исследовался в нашей работе.
Рис. 3. Мезомасштабный конвективный комплекс на спутниковом снимке в инфракрасном канале. 24-04-1994 г.
Как показали недавние исследования (напр. [92,93,94,117,118]), климатические аномалии юга и северо-востока Бразилии тесно связаны с вызывающим в последние десятилетия большой интерес циклом Эль Ниньо/Южное Колебание. В годы Эль Ниньо, для северо-востока Бразилии характерны затяжные засухи, а для южного региона свойственны катастрофические наводнения, причём суммы осадков нередко в 2-3 раза превышают климатическую норму. Вместе с этим, в период следующий за "тёплой” стадией £N80, в регионе нередки засушливые условия. Считается,