Examining the Characteristics and Evolution of Wintertime Temperature Whiplash Events in the U.S. Southern Plains
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Rapid extreme temperature swings, termed “temperature whiplashes,” can lead to significant socioeconomic impacts. Few studies have considered temperature whiplashes over continental or global domains, but regional characteristics of temperature whiplash events and the potential for long-range predictions of such events remain to be studied. This study focuses on defining and characterizing temperature whiplash events in the U.S. southern plains during the winter. Two types of whiplashes are defined: 1) hot to cold and 2) cold to hot. Using the fifth generation European Centre for Medium-Range Weather Forecasts atmospheric reanalysis from 1950 to 2023 during December–February, temperature whiplash events are defined using a temperature swing index (TSI), a measure of day-to-day changes in temperature, area-averaged across the southern plains. Days where the TSI exceeds the 90th percentile are labeled “high swing days” (HSDs). Temperature whiplash events occur when a HSD coincides with a highly negative (hot to cold) or positive (cold to high) shift in temperatures. Lagged geopotential height composites of hot-to-cold whiplashes illustrate an amplifying Rossby wave train and atmospheric blocking pattern in the North Pacific in the midtroposphere, coinciding with an increasingly distorted and “stretched” stratospheric polar vortex at 50 hPa. Coinciding with a statistically significant upward flux over eastern Siberia/western Alaska and downward flux over Canada, our results suggest possible stratospheric wave reflection prior to the HSD. These characteristics present particular forecasts of opportunity that may improve predictions of these extreme temperature events on a subseasonal to seasonal scale. Significance Statement Rapid changes in temperature within a few days, which we term “temperature whiplash events,” can have significant impacts on agriculture, transportation, and daily life. Although some past studies have looked at these temperature whiplash events on very large scales, regional events and their potential long-range prediction have not been quantified. This study focuses on temperature whiplash events in the southern plains of the United States, an area known for highly variable weather. Analyses of the atmospheric conditions reveal that stronger-than-normal high pressure builds in the North Pacific in the days leading up to the hot-to-cold temperature whiplash event, which helps to funnel colder air down into the southern plains days later. There are also precursor signals in the stratosphere, where the polar vortex shows signs of becoming more elliptical than circular in shape, a known precursor for cold-air surges into central North America. Together, these signals may be useful to improve our forecast skill of these very impactful extreme temperature events.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».