Оценка воспроизведения полярных циклонов в арктическом реанализе CARRA2 с использованием мультисенсорных спутниковых измерений

Полярные циклоны (ПЦ) относятся к числу наиболее опасных мезомасштабных атмосферных явлений Арктики и могут сопровождаться штормовым ветром, интенсивными осадками, ухудшением видимости и обледенением судов. Их наблюдение и прогнозирование затруднены малыми горизонтальными масштабами, быстрым развитием и недостаточной плотностью сети метеорологических наблюдений над арктическими морями. В настоящей работе исследуется способность регионального арктического реанализа CARRA2 с пространственным разрешением 2,5 км воспроизводить 10 хорошо документированных ПЦ в Северо-Европейском бассейне и Тихоокеанском секторе Арктики. Эталонные описания событий сформированы на основе опубликованных исследований, самолётных измерений, буёв, а также мультисенсорных спутниковых наблюдений, включая инфракрасные изображения, оценки вектора приводного ветра по данным скаттерометров ASCAT на спутниках серии MetOp и SeaWinds на спутнике QuikSCAT.
Для выявления и сопровождения вихрей в CARRA2 использован алгоритм, адаптированный к полям реанализа и основанный на подходе Stoll (2022). По предварительным результатам CARRA2 воспроизводит треки 9 из 10 рассмотренных случаев ПЦ. Средняя ошибка положения выбранных треков составляет от 20 до 94 км, в среднем около 45 км по всем событиям. Полное покрытие наблюдённых положений центра ПЦ получено для пяти событий, тогда как для остальных случаев оно составляет 70–90 %. В восьми из девяти сопоставленных ПЦ модельная продолжительность превышает эталонную на 3,7–12,6 ч; эти оценки требуют осторожной интерпретации из-за неопределённости времени возникновения и окончания погодной системы в исходных каталогах.
Сопоставление со спутниковыми оценками скорости и направления ветра показывает, что реанализ CARRA2 в целом воспроизводит пространственную структуру ветрового поля ПЦ, включая зоны экстремальных скоростей как в открытой части моря, так и в прибрежной/прикромочной зоне. При этом выполненное сглаживание полей ветра в реанализе следует учитывать при интерпретации максимальных значений. Дополнительно для событий, обеспеченных самолётными измерениями, выполнен качественный анализ вертикальной структуры ПЦ, включая распределение потенциальной температуры, влажности, скорости ветра и признаков низкоуровневой циркуляции в реанализе и наблюдениях.
Полученные результаты показывают, что CARRA2 в большинстве случаев воспроизводит ПЦ как самостоятельные мезомасштабные погодные системы, развитые до уровня 600-400 гПа в зависимости от типа облачной системы. Особое значение имеют спутниковые данные, позволяющие уточнять положение центров, морфологию облачных систем и поля приводного ветра, необходимые для верификации реанализа.