<p>Referat</p><p><strong>Klimatologisk studie av cyklonbanor över Europa med koppling till snöförhållanden i norra Sverige</strong></p><p><em>Jakob Inghammar</em></p><p>Under de senaste decennierna har temperaturen i atmosfären ökat. En sannolik effekt av detta är en förändring av förekomst och styrka för de utomtropiska cyklonerna. Deras uppträdande spelar en betydande roll för väder och klimat över de områden där de förekommer, därför är det relevant att undersöka om samvariationer för dem existerar med till exempel snöförhållanden och temperaturer. För att utforska detta har lågtryck över norra Atlanten och Europa identifierats ur återanalysdata (ERA-40) under månaderna oktober-mars för åren 1960-1999.</p><p>Denna studie visar på en signifikant ökning av lågtrycksförekomst norr om 60°N och ett signifikant avtagande söder om 60°N. För lågtryckens styrka påvisas en signifikant positiv trend för båda dessa områden. Vid en analys för var och en av månaderna oktober-mars visas att det är under framförallt månaderna januari och februari som lågtrycken med tiden förflyttats norrut och att ingen sådan trend finns för oktober och november. Mellan årens högsta uppmätta snödjup i norra Sverige och lågtrycksfrekvensen kring norra Skandinavien finns en positiv korrelation. För medeltemperaturen på norra halvklotet och över vilka breddgrader cykloner mestadels rör sig under december-mars finns en samvariation, vid varmare förhållanden förflyttas cyklonbanorna norrut. En positiv korrelation finns mellan antal lågtryck norr om 60°N och temperaturen i Abisko.</p><p>För vintrar, som i Abisko hade vitt skilda snöförhållanden, märks en avvikelse för vilka månader som lågtrycksfrekvensen kring norra Skandinavien var hög. Då snötäcket innehöll många isiga lager var lågtrycksfrekvensen hög i början och i slutet av vintern medan den var låg för månaderna i mitten. Det omvända skedde då snötäcket istället var ovanligt poröst.</p><p>En stark samvariation finns mellan den nordatlantiska oscillationen (NAO) och lågtrycksfrekvens i de olika delarna norr och söder om 60°N av det undersökta området. Vid höga NAO-index ökar frekvensen i det norra området medan det minskar i det södra. Vid låga NAO-index sker det omvända.</p><p> </p><p><strong><em>Nyckelord:</em></strong><em> cykloner, lågtryck, återanalysdata, ERA-40, snö, Abisko</em></p><p> </p> / <p>Abstract</p><p><strong>Climatologic study of cyclone tracks over Europe and linkage to snow conditions in northern Sweden</strong></p><p><em>Jakob Inghammar</em></p><p>In the last decades the temperature in the atmosphere has been increasing. One plausible effect of this is a change in frequency and intensity of the extratropical cyclones.<strong> </strong>The appearance of the extratropical cyclones is crucial for the weather conditions and climate at the latitudes where they exist. Hence it is relevant to examine if the frequency of them are related to snow conditions and temperatures. This has been investigated over the north part of the Atlantic Ocean and Europe through detection of local minima in reanalysis data (ERA 40) regarding the sea level pressure for the months October-Mars for the years 1960-1999.</p><p>The result for cyclone frequency display a significant increase in the region north of 60°N and at the same time a significant decrease in the region south of 60°N. In both regions there is a significant increase for the cyclone intensity. This trend with shifting cyclone tracks to the north is most pronounced for the months January and February while no trend can be seen for the months October and November. The maximum snow depth in the northern part of Sweden every year and the frequency of cyclones around northern Scandinavia are positively correlated. The mean temperature of the northern hemisphere and at which latitudes the cyclone tracks mostly exist during December-Mars co-varies. For the same months a positive correlation exists for the number of cyclones in the region north of 60°N and the mean temperature in Abisko.</p><p>Different winters in Abisko with very diverse snow conditions also experienced diverseness concerning cyclone frequency around northern Scandinavia. During the winters when the snow cover was holding many icy layers; the frequency was high in the beginning and in the end of the winter seasons while the cyclone frequency was low in the middle. When the snow cover instead was very porous, the cyclone frequency occurs in the opposite way.</p><p>A strong covariance exists between the North Atlantic Oscillation (NAO) and the number of cyclones in each region north and south of 60°N of the examined area. When the NAO-index is positive the frequency of cyclones is elevated in the north region and at the same time reduced in the south region, when the NAO-index is negative the opposite occur.</p><p><em> </em></p><p><strong><em>Keywords:</em></strong><em> cyclones, reanalysis data, ERA-40, snow, Abisko</em></p><p> </p>

Referat Klimatologisk studie av cyklonbanor över Europa med koppling till snöförhållanden i norra Sverige Jakob Inghammar Under de senaste decennierna har temperaturen i atmosfären ökat. En sannolik effekt av detta är en förändring av förekomst och styrka för de utomtropiska cyklonerna. Deras uppträdande spelar en betydande roll för väder och klimat över de områden där de förekommer, därför är det relevant att undersöka om samvariationer för dem existerar med till exempel snöförhållanden och temperaturer. För att utforska detta har lågtryck över norra Atlanten och Europa identifierats ur återanalysdata (ERA-40) under månaderna oktober-mars för åren 1960-1999. Denna studie visar på en signifikant ökning av lågtrycksförekomst norr om 60°N och ett signifikant avtagande söder om 60°N. För lågtryckens styrka påvisas en signifikant positiv trend för båda dessa områden. Vid en analys för var och en av månaderna oktober-mars visas att det är under framförallt månaderna januari och februari som lågtrycken med tiden förflyttats norrut och att ingen sådan trend finns för oktober och november. Mellan årens högsta uppmätta snödjup i norra Sverige och lågtrycksfrekvensen kring norra Skandinavien finns en positiv korrelation. För medeltemperaturen på norra halvklotet och över vilka breddgrader cykloner mestadels rör sig under december-mars finns en samvariation, vid varmare förhållanden förflyttas cyklonbanorna norrut. En positiv korrelation finns mellan antal lågtryck norr om 60°N och temperaturen i Abisko. För vintrar, som i Abisko hade vitt skilda snöförhållanden, märks en avvikelse för vilka månader som lågtrycksfrekvensen kring norra Skandinavien var hög. Då snötäcket innehöll många isiga lager var lågtrycksfrekvensen hög i början och i slutet av vintern medan den var låg för månaderna i mitten. Det omvända skedde då snötäcket istället var ovanligt poröst. En stark samvariation finns mellan den nordatlantiska oscillationen (NAO) och lågtrycksfrekvens i de olika delarna norr och söder om 60°N av det undersökta området. Vid höga NAO-index ökar frekvensen i det norra området medan det minskar i det södra. Vid låga NAO-index sker det omvända.   Nyckelord: cykloner, lågtryck, återanalysdata, ERA-40, snö, Abisko / Abstract Climatologic study of cyclone tracks over Europe and linkage to snow conditions in northern Sweden Jakob Inghammar In the last decades the temperature in the atmosphere has been increasing. One plausible effect of this is a change in frequency and intensity of the extratropical cyclones. The appearance of the extratropical cyclones is crucial for the weather conditions and climate at the latitudes where they exist. Hence it is relevant to examine if the frequency of them are related to snow conditions and temperatures. This has been investigated over the north part of the Atlantic Ocean and Europe through detection of local minima in reanalysis data (ERA 40) regarding the sea level pressure for the months October-Mars for the years 1960-1999. The result for cyclone frequency display a significant increase in the region north of 60°N and at the same time a significant decrease in the region south of 60°N. In both regions there is a significant increase for the cyclone intensity. This trend with shifting cyclone tracks to the north is most pronounced for the months January and February while no trend can be seen for the months October and November. The maximum snow depth in the northern part of Sweden every year and the frequency of cyclones around northern Scandinavia are positively correlated. The mean temperature of the northern hemisphere and at which latitudes the cyclone tracks mostly exist during December-Mars co-varies. For the same months a positive correlation exists for the number of cyclones in the region north of 60°N and the mean temperature in Abisko. Different winters in Abisko with very diverse snow conditions also experienced diverseness concerning cyclone frequency around northern Scandinavia. During the winters when the snow cover was holding many icy layers; the frequency was high in the beginning and in the end of the winter seasons while the cyclone frequency was low in the middle. When the snow cover instead was very porous, the cyclone frequency occurs in the opposite way. A strong covariance exists between the North Atlantic Oscillation (NAO) and the number of cyclones in each region north and south of 60°N of the examined area. When the NAO-index is positive the frequency of cyclones is elevated in the north region and at the same time reduced in the south region, when the NAO-index is negative the opposite occur. Keywords: cyclones, reanalysis data, ERA-40, snow, Abisko

Meteorological measurements from the research station at Östergarnsholm in the Baltic Sea between 1995 and 2001 are used to evaluate the ERA-40 data base over the Baltic Sea. This includes comparisons of mean parameters and turbulent fluxes. The statistics concern all the data available when the measuring site was exposed to open sea conditions, and includes about 1500 hours of data. Seasonal data is compared as well. Regarding all the mean parameters compared, ERA-40 is partly in line with the results from the measurements, with various scatter. Temperature is too warm, wind speed is lower as well as relative humidity and sea surface temperature is systematically overestimated. The heat fluxes are generally overestimated by ERA-40 when compared to heat fluxes calculated by the bulk formulae, sensible heat flux with a mean value of 5W/m2 and latent heat flux with 9W/m2. The overestimation is larger for high fluxes and during high wind speeds. Friction velocity is too large in ERA-40. There are indications that the ERA-40 data over the Baltic Sea is somewhat influenced by land. A second objective for this study is to detect possible trends occurring at Östergarnsholm over a long term perspective with the aid of the complete 44 year long data set. An increasing trend in temperature can be observed, which is in agreement with other long term temperature series in the region. / Sammanfattning av ”En undersökning gällande noggrannheten och trender i ERA-40 över Östersjön” Meteorologisk mätdata från forskningsstationen på Östergarnsholm i Östersjön åren 1995 till 2001 används för att evaluera databasen ERA-40 över Östersjön. Granskningen utförs genom jämförelser av medelparametrar och turbulenta flöden. Statistiken omfattar hela den datamängd som fanns tillgänglig då havsförhållanden antas råda på Östergarnsholm. Årstidsstatistik är också representerad. ERA-40 stämmer delvis överens med de uppmätta värdena, spridningen varierar för olika parametrar. Temperaturen är generellt för varm, vindhastigheten såväl som relativa fuktigheten är för låg medan vattentemperaturen överskattas systematiskt. Värmeflödena är i allmänhet överskattade i jämförelse med flöden beräknade med bulkformeln, det sensibla värmeflödet med 5W/m2 i medeltal och det latenta med 9W/m2. Modellen överskattar höga flöden mer, vilka främst är representerade vid höga vindhastigheter. Friktionshastigheten är mestadels alltför hög i ERA-40. Ett andra syfte med denna undersökning är att med hjälp av hela den 44 år långa dataserien finna eventuella trender över Östergarnsholm. Temperaturen visar en ökande trend vilket tycks stämma överens med andra långtidsserier i Sverige.

Boundaries between air masses, called frontal zones, have been associated with vegetation boundaries (Bryson, 1966; Hare and Ritchie, 1972). Using gridded climate reanalysis data, we analyze the air masses and frontal zones of North America. The position of the July Arctic front varies significantly through the period 1948-2007, with a mean position similar to that found by Bryson (1966). The variability of the front position can be associated with changes in the general circulation; when the AO and SOI are positive (negative), the position of the July Arctic front is further north (south). There is also more variability in the July Arctic front position in Eastern versus Western Canada. When the July Arctic front is north (south) of the mean position, the boreal forest and tundra vegetation is more (less) productive. There is some evidence that climate warming is only starting to shift the July Arctic front to the north. / This study was funded by the Natural Sciences and Engineering Research Council (NSERC) and the Polar Climate Stability Network (PCSN) project funded by the Canadian Foundation for Climate and Atmospheric Sciences (CFCAS).

Boundaries between air masses, called frontal zones, have been associated with vegetation boundaries (Bryson, 1966; Hare and Ritchie, 1972). Using gridded climate reanalysis data, we analyze the air masses and frontal zones of North America. The position of the July Arctic front varies significantly through the period 1948-2007, with a mean position similar to that found by Bryson (1966). The variability of the front position can be associated with changes in the general circulation; when the AO and SOI are positive (negative), the position of the July Arctic front is further north (south). There is also more variability in the July Arctic front position in Eastern versus Western Canada. When the July Arctic front is north (south) of the mean position, the boreal forest and tundra vegetation is more (less) productive. There is some evidence that climate warming is only starting to shift the July Arctic front to the north. / This study was funded by the Natural Sciences and Engineering Research Council (NSERC) and the Polar Climate Stability Network (PCSN) project funded by the Canadian Foundation for Climate and Atmospheric Sciences (CFCAS).

Boundaries between air masses, called frontal zones, have been associated with vegetation boundaries (Bryson, 1966; Hare and Ritchie, 1972). Using gridded climate reanalysis data, we analyze the air masses and frontal zones of North America. The position of the July Arctic front varies significantly through the period 1948-2007, with a mean position similar to that found by Bryson (1966). The variability of the front position can be associated with changes in the general circulation; when the AO and SOI are positive (negative), the position of the July Arctic front is further north (south). There is also more variability in the July Arctic front position in Eastern versus Western Canada. When the July Arctic front is north (south) of the mean position, the boreal forest and tundra vegetation is more (less) productive. There is some evidence that climate warming is only starting to shift the July Arctic front to the north. / This study was funded by the Natural Sciences and Engineering Research Council (NSERC) and the Polar Climate Stability Network (PCSN) project funded by the Canadian Foundation for Climate and Atmospheric Sciences (CFCAS).

Boundaries between air masses, called frontal zones, have been associated with vegetation boundaries (Bryson, 1966; Hare and Ritchie, 1972). Using gridded climate reanalysis data, we analyze the air masses and frontal zones of North America. The position of the July Arctic front varies significantly through the period 1948-2007, with a mean position similar to that found by Bryson (1966). The variability of the front position can be associated with changes in the general circulation; when the AO and SOI are positive (negative), the position of the July Arctic front is further north (south). There is also more variability in the July Arctic front position in Eastern versus Western Canada. When the July Arctic front is north (south) of the mean position, the boreal forest and tundra vegetation is more (less) productive. There is some evidence that climate warming is only starting to shift the July Arctic front to the north. / This study was funded by the Natural Sciences and Engineering Research Council (NSERC) and the Polar Climate Stability Network (PCSN) project funded by the Canadian Foundation for Climate and Atmospheric Sciences (CFCAS).

In this study data from the regional climate model RCA1 is compared to measured data to investigate how good the model is during ice conditions and mainly how well the turbulent surface fluxes are described by the model. Comparisons of the sensible heat flux and the momentum flux as well as mean parameters are included. The measured data used are from the Bothnian Bay measured during the BASIS field experiment in February to March 1998. RCA1 (Rossby Centre regional Atmospheric model) is a regional climate model for Northern Europe based on HIRLAM and forced by ERA-40 data. Two different grid points of the RCA1 44 km grid have been chosen with geographical coordinates as close as possible to the two measuring sites. The first site is a small peninsula south of the town Umeå at the east coast of Sweden and the second one is the ship R/V Aranda anchored in the sea ice outside the Finnish west coast. The model presents generally too large negative (downward) sensible heat fluxes and too large momentum fluxes over ice. The largest difference between modelled and measured sensible heat fluxes are seen after warm front passages due to melting conditions. There are some uncertainties in the comparison of modelled fluxes and measured fluxes at Umeå due to a complex and varying ice cover around this measuring site. The vertical structure in the atmosphere has also been studied and modelled temperature, wind and humidity profiles were compared to radiosondes at the Umeå site. Two periods with on-ice flow and off-ice flow was analysed and one of the main differences was that for the on-ice situation an internal boundary layer was built up over the ice. Modelled profiles are generally smoother then measured profiles and inversions and other small-scale phenomena like low-level jets are almost never described correctly by the model but there are tendencies of the phenomena to occur. / Sammanfattning av ”En undersökning i hur bra den regionala klimatmodellen RCA1 beskriver olika parametrar över is, i huvudsak de turbulenta flödena”. I denna undersökning har den regionala klimatmodellen RCA1 jämförts med mätdata för att se hur bra modellen är över is och framförallt hur bra den beskriver de turbulenta flödena över is. RCA1 är en regional klimatmodell för norra Europa baserad på HIRLAM och som drivs av ERA-40 data. Modelldata har jämförts med mätdata från två platser i Bottenviken, en liten halvö utanför Umeå på den svenska östkusten och forskningsfartyget Aranda som var fastankrad i havsisen utanför Finlands västkust. Mätningarna gjordes under BASIS fältexperiment i februari till mars 1998. Modellen ger generellt för stora negativa (nedåtriktade) sensibla värmeflöden över is och likaså för stora impulsflöden över is. Den största skillnaden mellan modellvärden och mätningar förekom efter det att varmfronter passerat och detta beror delvis på smältförhållanden. I jämförelsen av de turbulenta flödena beräknade av RCA och de uppmäta turbulenta flödena från Umeå finns det vissa osäkerheter pga. den komplicerade issituationen runt denna mätplats med mycket varierande isförhållanden. Den vertikala strukturen i atmosfären har också undersökts och temperatur, vind och fuktighetsprofiler har jämförts. Två perioder varav en där det blåste från havet mot isen (on-ice) och en där det blåste från isen mot havet (off-ice) valdes ut och en av skillnaderna var att det bildades ett internt gränsskikt över isen i on-ice perioden. Modellen har en tendens att släta ut profilerna och småskaliga fenomen som inversionsskikt, inversionshöjder och low-level jets är nästan aldrig korrekt beskrivna i modellen men det finns tendenser till inversioner och vindmaximum.

Cette thèse porte sur l'amélioration d'une méthode de prévision probabiliste des précipitations adaptée par analogie, appliquée aux grands bassins versants de la Saône et de la Seine. En considérant un jour cible dont on souhaite prévoir les précipitations, cette méthode permet de rechercher dans une archive les situations météorologiques passées les plus similaires. Les cumuls pluviométriques des journées analogues sont ensuite exploités pour estimer de manière probabiliste la quantité de précipitations attendue pour le jour cible. Une étape préliminaire consiste à construire et à choisir les archives nécessaires à l'application de ce type de méthode. A partir de l'algorithme de sélection d'analogues développé par Bontron (2004) sur des bassins du Sud-Est de la France, la méthode de prévision est ensuite améliorée en introduisant deux nouvelles variables : la température, qui permet de prendre en compte les effets saisonniers ; et la vitesse verticale, qui vise à mieux caractériser les mouvements atmosphériques verticaux. Finalement, la méthode est appliquée en contexte de prévision parfaite (situations cibles extraites de réanalyses) sur la plus longue période possible, puis en contexte opérationnel (situations cibles générées par un modèle de prévision) sur une durée de trois ans. Les scénarios de prévision de précipitations sont également exploités par le modèle pluie-débit GR3P pour la prévision des débits sur les bassins de la Saône et de la Seine. De manière générale, les résultats montrent qu'avec ce type d'approche, il est possible d'obtenir une prévision de débit utile, sur les grands bassins tests, pour une échéance de l'ordre de la semaine.