SPATIO-TEMPORAL CHARACTERISTICS OF WET AND DROUGHT EXTREMES - - PowerPoint PPT Presentation

reporter: ¡D. ¡Utkuzova ¡ Supervisor: ¡V. ¡Khan ¡ Hydrometcentre ¡of ¡Russia ¡

SPATIO-­‑TEMPORAL ¡ CHARACTERISTICS ¡ ¡OF ¡WET ¡AND ¡DROUGHT ¡EXTREMES ¡ OVER ¡TERRITORY ¡OF ¡RUSSIA ¡

• Test ¡of ¡the ¡SPI ¡index ¡and ¡its ¡usage ¡in ¡application ¡to ¡Russian ¡territory; ¡ ¡
• Production ¡of ¡the ¡statistical ¡analysis ¡of ¡SPI ¡index ¡for ¡learning ¡special ¡aspects ¡ ¡of ¡

spatio-­‑temporal ¡ characteristics ¡ of ¡ wet ¡ and ¡ drought ¡ extremes ¡ because ¡ of ¡ changing ¡the ¡climate. ¡

DATA ¡AND ¡METHODS ¡USED: ¡

• SPI ¡ index ¡ was ¡ calculated ¡ on ¡ the ¡ base ¡ of ¡ months ¡ sums ¡ of ¡ precipitation ¡ for ¡ the ¡

period ¡of ¡1966 ¡-­‑ ¡2010 ¡ ¡that ¡were ¡got ¡on ¡ ¡500 ¡stations ¡of ¡the ¡Russian ¡territory; ¡

• Fitting ¡ a ¡ probability ¡ density ¡ function ¡ to ¡ the ¡ frequency ¡ distribution ¡ of ¡

precipitation; ¡ ¡ ¡

• The ¡Index ¡shows ¡good ¡results ¡for ¡drought ¡and ¡wet ¡events; ¡
• It ¡can ¡be ¡calculated ¡for ¡different ¡time ¡series:1, ¡3, ¡6, ¡9,12 ¡и ¡24 ¡months, ¡but ¡the ¡best ¡

results ¡in ¡calculations ¡are ¡got ¡for ¡a ¡month ¡period; ¡ ¡

• It ¡is ¡stable ¡for ¡externals ¡factors; ¡
• Different ¡ parameters ¡ of ¡ SPI ¡ frequency ¡ distribution ¡ and ¡ long-­‑term ¡ tendencies ¡

were ¡calculated ¡as ¡well ¡as ¡spatial ¡characteristics ¡indicating ¡drought ¡and ¡wetness ¡

• propagation. ¡

TASKS: ¡

DROUGHT ¡AND ¡WET ¡ ¡EXTREMES ¡EPISODES ¡ ¡

Months ¡ Year ¡ [-­‑2] ¡ Drought ¡areal ¡ extent ¡for ¡ETR, ¡ (%) ¡ Year ¡ [-­‑2] ¡ Drought ¡areal ¡ extent ¡for ¡ATR, ¡ (%) ¡ Year ¡ [2] ¡ Wet ¡areal ¡extent ¡ for ¡ETR, ¡ (%) ¡ Year ¡ [2] ¡ Wet ¡areal ¡extent ¡ for ¡ATR, ¡ (%) ¡ June ¡ July ¡ August ¡ ¡ ¡ 1972 ¡ 3 ¡ 5 ¡ 31 ¡ ¡ ¡ 1972 ¡ 12 ¡ 1 ¡ 2 ¡ ¡ ¡ 1981 ¡ 3 ¡ 0 ¡ 0 ¡ ¡ ¡ 1970 ¡ 3 ¡ 0 ¡ 0 ¡ June ¡ July ¡ August ¡ ¡ ¡ 1979 ¡ 12 ¡ 0 ¡ 1 ¡ ¡ ¡ 1981 ¡ 4 ¡ 3 ¡ 8 ¡ ¡ ¡ 1998 ¡ 1 ¡ 4 ¡ 3 ¡ ¡ ¡ 1973 ¡ 0 ¡ 2 ¡ 1 ¡ June ¡ July ¡ August ¡ ¡ ¡ 1994 ¡ 0 ¡ 14 ¡ 1 ¡ ¡ ¡ 1983 ¡ 7 ¡ 0 ¡ 1 ¡ ¡ ¡ 2000 ¡ 0 ¡ 4 ¡ 0 ¡ ¡ ¡ 1979 ¡ 2 ¡ 0 ¡ 0 ¡ June ¡ July ¡ August ¡ ¡ ¡ 1996 ¡ 0 ¡ 0 ¡ 17 ¡ ¡ ¡ 1998 ¡ 2 ¡ 8 ¡ 5 ¡ ¡ ¡ 2003 ¡ 0 ¡ 0 ¡ 5 ¡ ¡ ¡ 1980 ¡ 1 ¡ 2 ¡ 0 ¡ June ¡ July ¡ August ¡ ¡ ¡ 2002 ¡ 1 ¡ 3 ¡ 14 ¡ ¡ ¡ 2000 ¡ 0 ¡ 1 ¡ 6 ¡ ¡ ¡ 2005 ¡ 3 ¡ 0 ¡ 0 ¡ ¡ ¡ 1988 ¡ 1 ¡ 2 ¡ 4 ¡ June ¡ July ¡ August ¡ ¡ ¡ 2010 ¡ 11 ¡ 18 ¡ 0 ¡ ¡ ¡ 2003 ¡ 2 ¡ 3 ¡ 6 ¡ ¡ ¡ 2006 ¡ 0 ¡ 1 ¡ 4 ¡ ¡ ¡ 2006 ¡ 1 ¡ 0 ¡ 4 ¡ June ¡ July ¡ August ¡

• ­‑ ¡
• ­‑ ¡
• ­‑ ¡
• ­‑ ¡

¡ ¡ 2007 ¡ 2 ¡ 5 ¡ 3 ¡

• ­‑ ¡

¡ ¡

SPATIAL ¡ ¡ ¡ DISTRIBUTION ¡ OF ¡ ¡SPI ¡INDEX ¡ FOR ¡THE ¡ MOST ¡ EXTREMELY ¡ DROUGHT ¡ EVENTS ¡IN ¡ SUMMER ¡1972 ¡ AND ¡IN ¡2010 ¡ June ¡1972 ¡ June ¡2010 ¡ July ¡1972 ¡ August ¡1972 ¡ August ¡2010 ¡ July ¡2010 ¡

SPATIO-­‑TEMPORAL ¡DISTRIBUTION ¡OF ¡95% ¡PERCENTILE ¡DROUGHT ¡

— the ¡ most ¡ common ¡ range ¡ of ¡ "tails" ¡ 2-­‑1,5 ¡ graduation ¡ severe ¡drought ¡ — Southern, ¡ Western ¡ regions, ¡ European ¡ North, ¡ the ¡ South ¡ of ¡ Siberia, ¡ Primorskiy ¡ and ¡ Khabarovsk ¡ territories ¡ are ¡ the ¡ mostly ¡ affected ¡ by ¡ drought; ¡ Northern ¡regions ¡are ¡affected ¡less. ¡ — in ¡June ¡an ¡extreme ¡drought ¡is ¡concentrated ¡mainly ¡ in ¡the ¡South-­‑Western ¡regions; ¡ — in ¡July ¡an ¡extreme ¡drought ¡covers ¡the ¡entire ¡South, ¡ Murmansk ¡region, ¡the ¡South ¡of ¡the ¡Far ¡East; ¡ — in ¡August ¡ ¡an ¡extreme ¡drought ¡ ¡is ¡spread ¡throughout ¡ the ¡country. ¡

June July August

SPATIO-­‑TEMPORAL ¡DISTRIBUTION ¡OF ¡WET ¡95% ¡PERCENTILE ¡ ¡

— the ¡most ¡common ¡range ¡of ¡"tails“is1.5-­‑2; ¡ — larger ¡number ¡of ¡cases ¡is ¡noticed ¡in ¡the ¡range ¡of ¡ moderate ¡humidification, ¡as ¡far ¡as ¡ ¡the ¡range ¡of ¡ extreme ¡ wet ¡ is ¡ concerned, ¡ there ¡ are ¡ singular ¡ cases; ¡ — almost ¡all ¡territory ¡is ¡subjected ¡ ¡by ¡considerable ¡ ¡

• wet. ¡In ¡comparing ¡with ¡drought, ¡it ¡covers ¡more ¡

the ¡Northern ¡regions, ¡namely, ¡Yakutia, ¡Chukotka, ¡ and ¡the ¡Krasnoyarsk ¡region; ¡ — June ¡ marks ¡ the ¡ highest ¡ number ¡ of ¡ cases ¡ in ¡ the ¡ range ¡ of ¡ 1.5 ¡ to ¡ 2 ¡ and ¡ more ¡ than ¡ 2, ¡ the ¡ lowest ¡ values ¡are ¡in ¡July; ¡

June July August

drought

LONG ¡PERIODS ¡DISTRIBUTION ¡CHANGES ¡OF ¡DROUGHT ¡ AND ¡WET ¡IN ¡JULY ¡ ¡

Probability ¡of ¡statistical ¡significance ¡of ¡ coefficient ¡equation ¡of ¡the ¡linear ¡trend ¡ confirmed ¡ for ¡ wet ¡ in ¡ July ¡ is ¡ 99%. ¡ Annually ¡increasing ¡of ¡the ¡area ¡of ¡ ¡wet ¡ distribution ¡ in ¡ July ¡ has ¡ the ¡ speed ¡ of ¡ 0,26 ¡units ¡of ¡ ¡areal ¡characteristics. ¡ Probability ¡of ¡statistical ¡significance ¡of ¡ coefficient ¡equation ¡of ¡the ¡linear ¡trend ¡ confirmed ¡ for ¡ drought ¡ in ¡ July ¡ is ¡ 99%. ¡ Annually ¡ increasing ¡ of ¡ the ¡ area ¡ of ¡ drought ¡ distribution ¡ in ¡ July ¡ has ¡ the ¡ speed ¡ of ¡ 0,25 ¡ units ¡ of ¡ ¡ areal ¡

• characteristics. ¡

wet

RESULTS: ¡

• Such ¡spatio-­‑temporal ¡characteristics ¡analysis ¡of ¡wet ¡and ¡drought ¡extremes ¡using ¡

the ¡index ¡SPI ¡over ¡territory ¡of ¡Russia ¡is ¡made ¡for ¡the ¡first ¡time; ¡

• Fitting ¡ a ¡ probability ¡ density ¡ function ¡ to ¡ the ¡ frequency ¡ distribution ¡ of ¡

precipitation, ¡ helps ¡ use ¡ the ¡ index ¡ SPI ¡ for ¡ solving ¡ forecasting ¡ tasks ¡ of ¡ analysis ¡ drought ¡and ¡wet ¡events; ¡

• For ¡ statistical ¡ analysis ¡ there ¡ were ¡ calculated ¡ different ¡ parameters ¡ of ¡ SPI ¡

frequency ¡ distribution ¡ such ¡ as ¡ quintile, ¡ kurtosis, ¡ skewness, ¡ median, ¡ standard ¡ deviation, ¡range, ¡and ¡were ¡made ¡draws ¡of ¡histograms; ¡

• Last ¡few ¡years ¡there ¡was ¡a ¡tendency ¡of ¡increasing ¡the ¡range ¡of ¡extreme ¡events ¡in ¡
• Russia. ¡There ¡were ¡fewer ¡droughts ¡in ¡the ¡northern ¡regions. ¡Hazard ¡spread ¡on ¡the ¡

territory ¡till ¡the ¡end ¡of ¡summer ¡and ¡it ¡could ¡occupy ¡the ¡whole ¡territory ¡of ¡Russia, ¡ especially ¡south, ¡west ¡and ¡some ¡parts ¡of ¡European ¡north; ¡

• For ¡the ¡European ¡territory ¡of ¡Russia ¡the ¡drought ¡is ¡less ¡in ¡June ¡and ¡August, ¡and ¡it ¡

increases ¡in ¡July. ¡And ¡it ¡is ¡vice ¡versa ¡for ¡wetness; ¡

• For ¡the ¡Asian ¡territory ¡of ¡Russia ¡the ¡drought ¡increases ¡and ¡wet ¡decreases. ¡

¡

СПИСОК ¡ЛИТЕРАТУРЫ: ¡

Козельцева ¡В.Ф., ¡Педь ¡Д.А. ¡О ¡некоторых ¡климатических ¡особенностях ¡атмосферной ¡засушливости ¡в ¡западной ¡ половине ¡территории ¡СССР// ¡Труды ¡Гидрометцентра ¡ ¡СССР. ¡— ¡1985г., ¡№ ¡261. ¡— ¡С. ¡34-­‑46. ¡ Методы ¡оценки ¡последствий ¡изменения ¡климата ¡для ¡физических ¡и ¡биологических ¡систем: ¡монография ¡/ ¡под ¡ред. ¡ Семенова ¡С.М., ¡— ¡М: ¡Росгидромет. ¡— ¡2012. ¡— ¡С. ¡—506. ¡ Педь ¡Д.А. ¡Климатические ¡особенности ¡атмосферных ¡засух ¡и ¡избыточного ¡увлажнения// ¡Труды ¡Гидрометцентра ¡ СССР. ¡— ¡1975г., ¡№ ¡156. ¡— ¡С. ¡39-­‑63. ¡ Сиротенко ¡О. ¡Д., ¡Клещенко ¡А. ¡Д., ¡Павлова ¡В. ¡Н., ¡Абашина ¡Е. ¡В., ¡Семендяев ¡А. ¡К. ¡Мониторинг ¡изменений ¡климата ¡и ¡ оценка ¡последствий ¡глобального ¡потепления ¡для ¡сельского ¡хозяйства ¡//Агрофизика. ¡– ¡2011. ¡– ¡Т. ¡3. ¡– ¡С. ¡31-­‑39. ¡ Страшная ¡А.И., ¡Максименкова ¡Т.А., ¡Чуб ¡О.В. ¡Агрометеорологические ¡особенности ¡засухи ¡2010 ¡года ¡в ¡России ¡по ¡ сравнению ¡с ¡засухами ¡прошлых ¡лет ¡//Труды ¡Гидрометцентра ¡России. ¡– ¡2011. ¡– ¡Т. ¡345. ¡– ¡С. ¡171-­‑188. ¡ ¡ Угрюмов ¡А.И. ¡Долгосрочные ¡метеорологические ¡прогнозы: ¡Учеб. ¡пособие/ ¡А.И. ¡Угрюмов; ¡под ¡ред. ¡Л.B. ¡Ковель. ¡– ¡ СПб, ¡изд. ¡РГГМУ. ¡— ¡2006 ¡— ¡С. ¡— ¡83. ¡ Черенкова ¡Е.А., ¡Кононова ¡Н.К. ¡Анализ ¡опасных ¡атмосферных ¡засух ¡1972 ¡и ¡2010 ¡гг. ¡и ¡макроциркуляционных ¡условий ¡ их ¡формирования ¡ ¡на ¡территории ¡Европейской ¡части ¡России ¡Труды ¡ГГО. ¡— ¡2012, ¡Выпуск ¡565. ¡—С. ¡165-­‑187. ¡ Шакина ¡Н.П., ¡Иванова ¡А.Р., ¡Бирман ¡Б.А., ¡Скриптунова ¡Е.Н. ¡ ¡Блокирование: ¡условия ¡лета ¡2010 ¡года ¡в ¡контексте ¡ современных ¡знаний ¡//Анализ ¡условий ¡аномальной ¡погоды ¡на ¡территории ¡России ¡летом. ¡– ¡2010. ¡– ¡С. ¡6-­‑22. ¡ Guttman ¡N.B. ¡Accepting ¡the ¡Standardized ¡Precipitation ¡Index: ¡A ¡calculation ¡algorithm ¡// ¡Journal ¡of ¡the ¡American ¡Water ¡ Resources ¡Association. ¡– ¡1999. ¡– ¡35 ¡(2). ¡– ¡P. ¡311 ¡– ¡322. ¡ Lloyd-­‑Hughes ¡B., ¡Saunders ¡M. ¡A. ¡A ¡drought ¡climatology ¡for ¡Europe ¡//International ¡Journal ¡of ¡Climatol ¡ogy. ¡– ¡2002. ¡– ¡Т. ¡22. ¡ – ¡№. ¡13. ¡– ¡С. ¡1571-­‑1592. ¡ Sheffield ¡J., ¡Wood ¡E. ¡F., ¡Roderick ¡M. ¡L. ¡Little ¡change ¡in ¡global ¡drought ¡over ¡the ¡past ¡60 ¡years ¡//Nature. ¡– ¡2012. ¡– ¡Т. ¡491. ¡– ¡ №. ¡7424. ¡– ¡С. ¡435-­‑438. ¡ Standardized ¡Precipitation ¡Index ¡//User ¡Guide, ¡WMO. ¡— ¡2012— ¡Vol. ¡1090. ¡P. ¡18 ¡

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