Identification of mid-latitude extreme temperature events : is there a relation to planetary waves ?

Global warming is supposed to lead to changes in the extreme weather events. The acknowledgement of temperature extremes is widespread nowadays. The number of extremely low temperature events (cold waves) has decreased, whereas the number of heat waves has increased. The circulation at mid-latitudes is mostly dominated by the so-called planetary waves. They lead to periodic changes of large scale weather patterns, affecting the weather conditions. The temperature gradient between the North Pole and the equator is weakening due to climate change. This mechanism (known as Arctic Amplification) alters the excitation and the propagation conditions of planetary waves, and therewith of large scale weather patterns. Surface temperature from the ERA-Interim Reanalysis dataset are used in this study. An algorithm is developed to identify the extreme temperature events from January 1979 until December 2016. Furthermore, the identified events in relation to the so-called Dynamical Activity Index (DAI), that serves as a measure for the planetary wave activity are evaluated. The DAI is based on total column measurements by the Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS), the Ozone Monitoring Instrument (OMI) and the Global Ozone Monitoring Experiment-2 (GOME-2), and therewith represents the stratosphere. It is found that planetary waves are most prominent within 30° and 70°N. To identify extreme temperature events, surface temperature data must fulfil several spatial and temporal criteria. It is confirmed that the number of cold (heat) waves has decreased (increased) since 1979, for the Northern mid-latitudes as well as for Europe. On the basis of the identified extreme temperature events, the planetary wave activity is analysed. A case study is presented for the European Russia heat wave in August 2010.

Come noto, il riscaldamento globale sta portando a cambiamenti degli eventi meteorologici estremi. La percezione di valori estremi di temperatura è sempre più diffusa ai giorni nostri. Il numero di eventi caratterizzati da temperature estremamente basse (ondate di freddo) è diminuito, mentre quello di ondate di caldo è in aumento. La circolazione atmosferica alle medie latitudini è per lo più dominata dalle cosiddette onde planetarie. Tali onde portano a cambiamenti periodici dei modelli meteorologici su larga scala. Il gradiente di temperatura tra Polo Nord e equatore si sta indebolendo a causa dei cambiamenti climatici. Questo meccanismo (noto come Amplificazione Artica) altera l'eccitazione e le condizioni di propagazione delle onde planetarie, e di conseguenza dei modelli meteorologici su larga scala. Per la comprensione di tali fenomeni, sono stati utilizzati dati di temperatura a livello della superficie terrestre a partire dal dataset di rianalisi ERA-Interim . E´stato sviluppato un algoritmo per identificare gli eventi estremi di temperatura tra Gennaio 1979 e Dicembre 2016. In seguito, gli eventi sono stati valutati in relazione al cosiddetto Dynamical Activity Index (DAI), che funge da misura per l'attività delle onde planetarie. Il DAI si basa sulle misurazioni della colonna totale di ozono da parte del Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS), Ozone Monitoring Instrument (OMI) e Global Ozone Monitoring Experiment-2 (GOME-2), e rappresenta quindi la stratosfera. E´ stato individuato che le onde planetarie hanno il loro impatto più significativo nella regione alle medie latitudini compresa tra 30 ° e 70 ° N. Per identificare eventi di temperatura estremi, i dati di temperatura sulla superficie devono soddisfare diversi criteri spaziali e temporali. Tenuto conto di tali parametri, si puo´ confermare che il numero di ondate di freddo (di calore) è diminuito (aumentato) dal 1979, sia alle medie latitudini dell'emisfero settentrionale che in Europa. Sulla base degli eventi di temperatura identificati, si e´ analizzata l´attivita´ delle onde planetarie. Come caso di studio e´ presentata l´ondata di caldo avvenuta nella Russia europea durante Agosto 2010.