Atmospheric Circulation Influence on the Winter Thermal Conditions in Poland in 2021-2050 Based on the RACMO2 Model

Abstract

Abstract Thermal conditions are largely determined by atmospheric circulation. Therefore, projection of future temperature changes should be considered in relation to changes in circulation patterns. This paper assess to what extent changes in circulation correspond to spatial variability of the winter temperature increase in Poland in 2021-2050 period based on the RACMO2 model. The daily data of the mean temperature and sea level pressure (SLP) from selected regional climate model and observations were used. SLP data were used to determine the advection types and circulation character. Firstly, changes in frequency of circulation types between 2021-2050 and 1971-2000 periods were examined. Then changes in air temperature for specific circulation type in relation to reference period were studied. Finally, the influence of atmospheric circulation on spatial temperature variation was discussed. Considerably high increase in cyclonic situation of more than 18%, especially from the west and south-west direction, and decrease in anticyclonic situation mainly from the west and northwest in winter was noticed. Changes in frequency of circulation types result in temperature growth. For some types it is predicted that warming can reach even 3-4°C. The cyclonic (Ec, SEc, Sc) and anticylonic (SEa, Sa, Ea) types are likely to foster the highest warming in the scenario period. Abstrakt Polska charakteryzuje się znacznym zróżnicowaniem przestrzennym w rozkładzie temperatury powietrza w porze zimowej. W sezonie zimowym przeważa południkowy układ izoterm co świadczy o silnym oddziaływaniu z jednej strony ciepłych, wilgotnych mas powietrza napływających znad Atlantyku, a z drugiej chłodniejszych i bardziej suchych znad kontynentu azjatyckiego. Regionalne modele klimatu opracowane dla obszaru Europy wskazują jednoznacznie na wzrost temperatury w okresie zimy na obszarze całego kontynentu, szczególnie a wschodzie i północnym-wschodzie kontynentu, nawet o 3°C. Projekcje te są oparte są m.in. o prognozy występowania krótszych zim oraz cieńszej i krócej zalegającej pokrywie śnieżnej wpływającej w znacznym stopniu na albedo i ilość ciepła zatrzymywanego przez grunt. Jedną z ważniejszych przyczyn zmienności temperatury powietrza jest cyrkulacja powietrza. Pomimo licznych badań dotyczących powiązań cyrkulacyjno-termicznych w XX wieku prowadzonych przez polskich badaczy, brakuje opracowań dotyczących wpływu cyrkulacji atmosferycznej na prognozowane zmiany temperatury w XXI wieku. Celem opracowania jest zbadanie tych relacji dla zimy z okresu 2021-2050 w porównaniu z obserwacjami z lat 1971-2000. W pracy posłużono się danymi średniej dobowej temperatury powietrza oraz ciśnienia atmosferycznego na poziomie morza z regionalnego modelu RACMO2 opracowanego w ramach projektu ENSEMBLES. Symulowane wartości temperatury z modelu zostały poddane korekcji za pomocą metody kwantylowej. Wyniki modelu jednoznacznie wskazują na wzrost cyrkulacji cyklonalnej o ponad 18% miedzy latami 2021-2050 a 1971-2000. Szczególnie wysoki wzrost częstości cyrkulacji cyklonalnej oczekiwany jest z kierunków południowozachodniego i zachodniego o 7 i 8%. Z drugiej strony prognozowany jest wyraźny spadek częstości występowania cyrkulacji antycyklonalnej z kierunków zachodniego i północnozachodniego o ok. 9 i 5%. Największy wzrost temperatury powinien towarzyszyć występowaniu cyrkulacji SEc od 2 na wschodzie do 4°C na zachodzie kraju. Istotne ochłodzenie prognozowane jest z kierunku NW podczas cyrkulacji cyklonalnej miejscami nawet poniżej 1°C w zachodniej i południowej Polsce. W omawianym 30-leciu prawdopodobnie coraz rzadziej będzie występować sytuacja blokadowa, natomiast coraz częsciej pozytywna faza NAO.