Eesti ilmastikku mõjutavate lõunatsüklonite ajalis-ruumilised

muutused aastatel 1948-2004

Autor: Kaupo Mändla

Juhendajad: Jaak Jaagus

Mait Sepp

Töö eesmärk

• Uurida muutusi lõunatsüklonite esinemissageduses ajavahemikul 1948-2004 ja analüüsida võimalikke muutusi

• Uurida lõunatsüklonite kestust ja võimalikke muutusi

• Uurida muutusid lõunatsüklonite poolt toodud temperatuurides

• Uurida muutusi lõunatsüklonite poolt põhjustatud keskmistes ja keskmistes maksimaalsetes sajuhulkades

Lõunatsüklon ja tema määratlus

• Madalrõhkkond, mis tekib kaugel lõunapool lähistroopilistel laiustel Vahemere, Musta- ja Kaspia mere kohal ning liigub üldsuunas põhja poole, mõjutades Eesti ilmastikku

• Tekkepunkt lõunapool 47° pl ja 0° idapool

• Tsükloni trajektoor läbib või riivab 1000 km raadiusega ringi, mille keskpunkt asub Eestis (58,75° N ja 25,5° E)

Andmed ja metoodika

• Kasutatud andmed pärinevad tsüklonite andmebaasist, mis on koostatud NCEP/NCAR õhurõhu järelanalüüsi tulemustest

• Andmebaas sisaldab andmeid põhjapoolkera tsüklonite kohta aastail 1948-2004

• Lõunatsükloniks loeti tinglikult need, mille tekkepunkt asus lõuna pool 47° N ja ida pool nullmeridiaani

• Käesolevas töös sai andmebaasist välja otsitud kõik need lõunatsüklonid, mis eeldatavalt pidid mõjutama Eesti ilmastikku, hiljem arvati välja lõunatsüklonid, mis veetsid 1000 km raadiusringis vähem aega kui 1 ööpäev.

• Piiriks sai valitud kaugus 1000 km Eesti keskpunktist, milleks oli valitud punkt koodinaatidega 58,75ºN ja 25,5ºE

• Lõunatsüklonid jaotati nelja klassi vastavalt nende trajektooridele:

S→N Eestist läänepoolt mööduvad

S→N Eestist idapoolt mööduvad

läänest itta liikuvad

idast läände liikuvad

• Klassifitseerimisel erinevatesse klassidesse peeti silmas tsükloni trajektoori ja tundes tsükloni morfoloogiat arvestati ka tsükloni poolt Eestisse transporditava õhu poolt põhjustatud eeldatavat temperatuuri muutust

• Kõiki karakteristikuid analüüsiti läbi nelja klassi

0 1000 2000 km

E->W

W->E

S->N Eestist idapool

S->N Eestist läänepool

• Edasi eristati vaatlusalal esinenud tsüklonid, tehti nende omaduste analüüs ja koostati vastavad joonised ning tabelid Microsoft Exceli abil.

• Leiti muutused trendide järgi perioodil 1948- 2002. Statistiliselt oluliseks loeti lineaarseid trende alates 90%-st.

• Aastasisese muutlikkuse kirjeldamisel, sai tsükloneid eraldi jaotatud aastaaegade kaupa ja uuritud nende esinemissagedusi ja muutusi eri aastaaegadel kogu vaadeldava perioodi ulatuses

• Kuna töö peamiseks teemaks on lõunatsüklonite mõju uurimine Eesti ilmastikule, siis ilmastiku andmetena kasutati Türi vaatlusjaama temperatuuri ja sademete andmeid ning pandi need vastavusse konkreetsete lõunatsüklonite esinemisega

• Sademete puhul leiti iga tsükloni kõigi ringis veedetud päevade keskmine ja keskmine maksimaalne sademete hulk. Edasi keskmistati need sademete hulgad aastate kaupa ja koostati vastavad graafikud.

• Temperatuuri analüüsi osas kasutati kahte meetodit:

1) Esimese korral leiti kolme päeva keskmine temperatuur enne tsükloni jõudmist ringi ja kolme päeva keskmine pärast ringist lahkumist ning arvutati kahe keskmise temperatuuri vahe ning seeläbi leiti temperatuuri muutus võrreldes temperatuuriga enne tsükloni esinemist

2) Teise meetodi korral leiti ringi sees tsükloni viimase päeva ja esimese päeva temperatuuride vahe ja seeläbi tsükloniga kaasnev temperatuuri muutus.

• Kuna suur hulk lõunatsükloneid riivas 1000 km raadiusega ringi või paiknes nende trajektoor väga ringi serva lähedal, siis sai need välja visatud ja vastavad arvutused uuesti tehtud

• Tsükloni eluiga on määratud ajavahemikuna, mille kestel tsüklon eksisteerib kinniste kõverate moodustumisest nende kadumiseni

• Kasutatavas andmebaasis on tsüklonina ära märgitud madalrõhumoodustised, mille eluiga on vähemalt neli vaatluskorda (1ööpäev). Lühemat aega eksisteerinud nähtusi ei registreeritud

Tulemused, kõik tsüklonid• Kogu lõunatsüklonite arv vaadeldava perioodi jooksul oli 760.

Ajavahemikul 1948-2004 on keskmine lõunatsüklonite arv, mis on tekkinud lõunapool 47º laiuskraadi ja jõudnud 1000 km kaugusele Eesti keskpunktist 12,4 tsüklonit aastas

• Ajavahemikul 1948-2002 leiti negatiivne NAO indeksi korrelatsioon Islandi miinimumi ja Assoori maksimumivahel Ponta Delgadas, mis oli ka statistiliselt usaldusväärne 90% tasemel

• Arvestatav korrelatsioon Gibraltari NAO indeksiga ilmnes sügisel, kus saadi 90% tasemel statistiliselt usaldusväärne negatiivne korrelatsioon -0,25 ja talvel veel suurem negatiivne korrelatsioon -0,30, mis on usaldusväärne 95% tasemel. See viitab meridionaalsele tsirkulatsioonile Euroopa kohal.

 S→N Eestist

läänepoolS→N Eestist

idapool W→E E→W

Lõunatsüklonite esinemissagedus 203 415 91 52

Lõunatsüklonite keskmine kestus tundides 28,0 32,4 32,9 30,7

  Talv Kevad Suvi Sügis

S→N Eestist lääne pool 18 59 77 49

S→N Eestist ida pool 92 123 114 86

W→E 10 23 31 26

E→W 8 21 13 10

• Keskeltläbi kolmandiku oma elueast veedavad lõunatsüklonid 1000 km raadiusringi sees

• Võrreldes perioodi algusega on 2004. aastaks lõunatsüklonid hakanud 0,37 kraadi võrra soojemat temperatuuri kaasa tooma

Lõunatsüklonite poolt põhjustatud keskmine temperatuuri muutus aastate lõikes 1951-2004 (1)

-3,0

-2,0

-1,0

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

1951

1954

1957

1960

1963

1966

1969

1972

1975

1978

1981

1984

1987

1990

1993

1996

1999

2002

Aasta

Tem

per

atu

ur

• Ajavahemikul 1960-2004 on lõunatsüklonite keskmine aastane sademete hulk olnud 2,23 mm/ööpäevas

• Kogu perioodi kohta on jälgitav ebaoluline sademete hulga tõus olnud 0,6 mm/ööpäevas

Lõunatsüklonite keskmine aastane sademete hulk Türi jaamas perioodil 1960-2004

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

1960

1962

1964

1966

1968

1970

1972

1974

1976

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

Aasta

Sad

emet

e h

ulk

(m

m)

Sademeid Tsüklonite Arv Protsent

Üle 10 mm 83 19,3

üle 5 mm 164 38,1

Üle 2 mm 245 57,0

0 mm 72 16,7

Eestist läänest mööduvad lõunatsüklonid

• Perioodil 1948-2004 esines 203 lõunatsüklonit, keskmiselt 3,6 tsüklonit aastas. On jälgitav ebausaldusväärne kahanemistrend 1,9 tsükloni võrra kogu perioodi jooksul

• Keskmine kestus 33,3 tundi • 1960-2004 oli keskmine põhjustatud sajuhulk 2,3

mm/ööpäevas, jälgitav on ebaoluline sajuhulga tõus 0,2 mm/ööpäevas perioodi kohta

• keskmine maksimaalne põhjustatud sademete hulk on olnud 4,9 mm/ööpäevas, jälgitav on ebaoluline sademete hulga kahanemine 0,8mm võrra ööpäevas

• 1951-2004 on endaga kaasa toodud keskmiselt 0,9 kraadi soojemat temperatuuri, 54 aastase perioodi jooksul on sama klassi lõunatsüklonid hakanud ebaoluliselt keskmiselt 1,9 kraadi soojemat ilma endaga kaasa tooma

Eestist idast mööduvad lõunatsüklonid

• Perioodil 1948-2004 esines selles klassis kõige rohkem lõunatsükloneid (415), keskmiselt 3,6 tsüklonit aastas. On jälgitav ebausaldusväärne kahanemistrend 1,9 tsükloni võrra kogu perioodi jooksul

• Keskmine kestus 41,4 tundi, on suurim võrreldes teistega • 1960-2004 oli keskmine põhjustatud sajuhulk 2,5

mm/ööpäevas, jälgitav on ebaoluline sajuhulga tõus 0,4 mm/ööpäevas perioodi kohta

• keskmine maksimaalne põhjustatud sademete hulk on olnud 5,0 mm/ööpäevas, jälgitav on ebaoluline sademete hulga kahanemine 1,4mm võrra ööpäevas

• 1951-2004 on endaga kaasa toodud keskmiselt 0,4 kraadi jahedamat temperatuuri, 54 aastase perioodi jooksul on sama klassi lõunatsüklonid hakanud ebaoluliselt keskmiselt 0,3 kraadi soojemat ilma endaga kaasa tooma

Läänest itta liikuvad lõunatsüklonid

• Perioodil 1948-2004 esines selles klassis 91 lõunatsüklonit, keskmiselt 1,4 tsüklonit aastas. On jälgitav usaldusväärne kahanemistrend 1,4 tsükloni võrra kogu perioodi jooksul (p=0,99)

• Keskmine kestus 33,9 tundi• 1960-2004 oli keskmine põhjustatud sajuhulk 3,4

mm/ööpäevas, jälgitav on ebaoluline sajuhulga tõus 0,2 mm/ööpäevas perioodi kohta

• keskmine maksimaalne põhjustatud sademete hulk on olnud 7,6 mm/ööpäevas, jälgitav on ebaoluline sademete hulga suurenemine 0,9mm võrra ööpäevas

• 1951-2004 on endaga kaasa toodud keskmiselt 0,6 kraadi jahedamat temperatuuri, 54 aastase perioodi jooksul on sama klassi lõunatsüklonid hakanud ebaoluliselt keskmiselt 1,1 kraadi jahedamat ilma endaga kaasa tooma

Idast läände liikuvad lõunatsüklonid

• Perioodil 1948-2004 esines selles klassis 52 lõunatsüklonit, keskmiselt 0,9 tsüklonit aastas. On jälgitav peaaegu olematu ebaoluline kahanemistendents 0,1 tsükloni võrra kogu perioodi jooksul

• Keskmine kestus 30,7 tundi, olulist muutust pole• 1960-2004 oli keskmine põhjustatud sajuhulk 1,9

mm/ööpäevas, jälgitav on ebaoluline sajuhulga vähenemine 0,9 mm/ööpäevas perioodi kohta

• keskmine maksimaalne põhjustatud sademete hulk on olnud 4,3 mm/ööpäevas, jälgitav on ebaoluline sademete hulga vähenemine 1,8mm võrra ööpäevas

• 1951-2004 on endaga kaasa toodud keskmiselt 1,7 kraadi soojemat temperatuuri, 54 aastase perioodi jooksul on sama klassi lõunatsüklonid hakanud ebaoluliselt keskmiselt 2,4 kraadi jahedamat ilma endaga kaasa tooma

Kokkuvõte

• Lõunatsüklonite esinemissagedus on vaadeldava perioodi jooksul statistiliselt oluliselt vähenenud läänest itta liikuvate tsüklonite puhul 1,4 tsükloni võrra

• Kõikidel sesoonidel olid ligi pooled või rohkem Eestist idast mööduvad lõunatsüklonid, umbes veerandi moodustasid Eestist läänepoolt mööduvad lõunatsüklonid

• Leiti Islandi miinimumi ja Assoori maksimumi vahelise NAO indeksi ning talve lõunatsüklonite esinemissageduse vahel statistiliselt usaldusväärne negatiivne korrelatsioon

• Üle poole lõunatsüklonitest on toonud kaasa korralikku sadu üle 2 mm/ööpäevas, rohkem kui kolmandik tsüklonitest tugevat sadu üle 5 mm/ööpäevas ja ligi 20% lõunatsüklonitest väga tugevaid sademeid üle 10 mm/ööpäevas

• Kasutatud meetodid näitavad, et lõunatsüklonite poolt põhjustatud keskmised ja keskmised maksimaalsed sajuhulgad pole uuritava perioodi jooksul muutunud

• Põhjustatud temperatuurimuutuste analüüsil ilmnes, et Eestist idast mööduvad ja läänest itta liikuvad lõunatsüklonid on põhjustanud külma advektsiooni ning Eestist läänest mööduvad ja idast läände liikuvad sooja advektsiooni Eesti aladele

• 57 aastase aegrea jooksul pole täheldatud muutusi lõunatsüklonite poolt toodud temperatuurides

Tänan tähelepanu eest!