Spatial and temporal variability of atmospheric column humidity

Abstract

Water vapour is the most important greenhouse gas, contributing to about 60% of the natural greenhouse effect. In contrast to other greenhouse gases, water vapour has a much higher temporal and spatial variability, which is not well observed, neither is it fully understood. Spatial variability in the precipitable water depends generally on the latitude. This is due to the northward decrease in air temperature, which controls the atmospheric capacity to contain water vapour. In addition, spatial variability depends on orography, continentality, underlying surface type (land, water or ice), atmospheric circulation, the properties of the underlying surface, etc. In the Baltic Sea region, seasonal average precipitable water depends mainly on the latitude. Temporal variability in precipitable water has been analyzed in different time scales – seasonal, interannual and diurnal variability. Largest is the seasonal variability, averagely 5 times, as interannual variability is up to 20% and average diurnal variability up to 10%. For better understanding of moisture movements, vertically integrated meridional moisture flux was analyzed: major northward flux takes place over the Atlantic and Pacific Oceans, but southward flux in the Canadian sector.

Veeaur on kõige olulisem kasvuhoonegaas, andes ligikaudu 60% kasvuhoone efektist. Veeaur on erinevalt teistest kasvuhoonegaasidest ajaliselt ja ruumiliselt palju muutlikum, see on aga siiani korralikult läbi uurimata. Töö eesmärgiks on saada parem ülevaade sadestatava veeauru ruumilisest ja ajalisest muutlikkusest. Andmetena on kasutatud raadiosondi ning GPS-jaamade mõõtmisandmeid Läänemere regioonis ning ERA-40 tagasianalüüsi mudeli andmeid vööndis 55. laiuskraadist põhjapool. Sadestatava veeauru ruumiline varieeruvus sõltub üldiselt laiuskraadist – kõrgematel laiuskraadidel on madalam temperatuur ning õhku ”mahub” vähem veeauru. Lisaks sõltub see veel orograafiast, aluspinna tüübist (maismaa, vesi, jää), õhu tsirkulatsioonist jne. Läänemere piirkonnas sõltub sadestatava veeauru keskmine sesoonne väärtus peamiselt laiuskraadist. Sadestatava veeauru ajalist muutlikkust on analüüsitud erinevates ajaskaalades – ööpäevad, sesoonid ning aastad. Kõige suurem on sesoonne muutlikkus, keskmiselt 5 korda, samas kui aastatevaheline muutlikkus on kuni 20% ning keskmine ööpäevane muutlikkus kuni 10%. Niiskuse horisontaalse transpordi mõistmiseks uuriti vertikaalselt integreeritud keskmist meridionaalset niiskuse voogu: peamine põhjasuunaline niiskuse transport toimub Atlandi ookeani ja Vaikse ookeani sektorites, lõunasuunaline aga Kanada sektoris.