Changes in the frequency and persistence of the Vangengeim-Girs macro-circulation forms in the period 1979–2023

Abstract

The significantly faster increase in Arctic temperature compared to the global average is causing changes in wind patterns in the mid-latitudes of the upper troposphere. Studies suggest possible changes in the geometry of wind fields, evident in the waviness of geopotential lines or in a series of discrete circulation patterns. This study aligns with the latter research focus. The objective of the analysis is to estimate long-term trends in the Vangengeim-Girs (V-G) macroforms from 1979 to 2023, and since 1999, which is considered a breaking point in the course of Arctic warming.Trend coefficients were estimated for the 45-year period and in moving 21-year window for characteristics describing V-G forms variability. The results indicate a nonlinear trend in the annual frequency of W and E forms, the number of E episodes, and the duration of C and W episodes. Other parameters maintained a consistent direction of change (+/−) throughout the study period: frequency of C(+), number of W(+), C(+), WEC(+) episodes, duration of WEC(−) and E(−).Processes indicating an increase in meridionality include the decline in W frequency after 2005, the rise in E frequency after 2003, the increase in C frequency and the number of C episodes from 1979 to 2023, and the rise in the number of E episodes along with a significant decline in W episode duration after 1999.Additionally, significant trends in the increase (decrease) in the number (duration) of all episodes suggest an increase in day-to-day circulation variability.

Wyraźnie szybszy, w porównaniu ze średnią globalną temperaturą, wzrost temperatury Arktyki, powoduje zmiany pola wiatru w szerokościach umiarkowanych w wyższej troposferze. Opracowania wskazują na możliwe zmiany geometrii pola wiatru, widoczne w zafalowaniu pola geopotencjału lub w serii dyskretnych wystąpień układów cyrkulacji. Niniejsze opracowanie wpisuje się w drugi wątek badań. Celem analizy jest oszacowanie wieloletnich trendów makroform Vangengeima-Girsa (V-G) w latach 1979–2023 oraz w okresie od roku 1999, który uznaje się jako rok przełomowy w przebiegu ocieplenia Arktyki.Oszacowano współczynniki trendów w 45-leciu oraz w ruchomych 21-letnich okresach charakterystyk opisujących zmienność form V-G. Rezultaty wskazują na nieliniowy przebieg częstości rocznych W, E, liczby epizodów E oraz czasu trwania epizodów C i W. Pozostałe parametry utrzymują jednolity kierunek zmian (+/−) przez cały badany okres: częstość C(+), liczba epizodów W(+), C(+), WEC(+), czas trwania WEC(−) i E(−).Wyróżniono procesy, które wskazują na wzrost przepływu południkowego: spadek częstości formy W po roku 2005, wzrost częstości formy E po roku 2003, wzrost częstości formy C oraz liczby epizodów C w okresie 1979–2023, wzrost liczby epizodów E oraz znaczny spadek czasu trwania epizodów W po roku 1999. Ponadto istotne trendy: dodatni (ujemny) liczby (czasu trwania) wszystkich epizodów wskazują na wzrost zmienności z dnia na dzień cyrkulacji.