Russian national report

36
I. I. Mokhov
natural and anthropogenic forcings [1–44]. Regional increase in the surface tem‑
perature is accompanied by fast reduction of sea ice and significant change of 
snow cover. In the Arctic, changes in the carbon cycle, including the methane 
cycle, associated with climate changes, are of special importance [25–28]. The 
carbon dioxide exchange between the atmosphere and the ocean in the Arctic 
basin depends on the sea ice conditions [40]. New permafrost features (deep 
craters) have been noted as a response to local climate variations [34]. Such 
features can be new indicators of changes in the regional stability of contempo‑
rary permafrost [36, 37].
According to estimates [20] with the use of observation data from the mid-19
th
 
century the contribution of the CO
2
 atmospheric content to the dispersion of 
global annual-mean surface air temperature is more than 3/4. For the Arctic, the 
contribution of CO
2
 to long-term changes is estimated at slightly less than 1/2.
Recent global warming slowdown (hiatus) is discussed in [95].
Many studies are related with the analysis of regional climate extremes [45–
56]. In particular, detailed and comprehensive analysis was done for the strong‑
est heat wave in the European part of Russia in summer 2010 with a huge social, 
environmental and economic losses (e. g. [45–49]). In summer-fall 2013, a record 
flood occurred in the Amur River basin with severe consequences [16, 102,].
Different cyclic processes occurring in the climate system on different spatial 
and temporal scales significantly contribute to climate changes. Along with reg‑
ular cycles a noticeable contribution is associated with different quasi-cyclic 
processes and phenomena such as the Quasi-Biennial Oscillation (QBO), the El 
Niño/Southern Oscillation (ENSO), the Atlantic Equatorial Mode (AEM), the 
North Atlantic Oscillation (NAO), the Arctic Oscillation (AO), the Atlantic 
Multidecadal Oscillation (AMO), the Pacific Decadal Oscillation (PDO) the cy‑
cles of solar activity, and others [1–3,16,88–94].
The results of an analysis of historical data and paleoreconstructions advance 
our understanding of the role of different climatic mechanisms [103–119]. In 
particular, analysis of the Antarctic snow pits and shallow cores shows multiple 
climate shifts during past three centuries [111]. Recent significant climatic shift 
was detected in the 1970s.
Climate theory and climate system modeling
Various aspects of the theory of climate and the modelling of the Earth’s climate 
system are considered in [1–3,120–160]. Models of different complexity (from con‑
ceptual models to the most detailed coupled models of general circulation, global 
and regional) are used to describe the global climate system (e. g. [120–128]).
Climate models development is related with the more detailed resolution with 
inclusion of additional effects and climate processes and also with the more 

---

37
Climate
adequate simulation of interaction between different components of the climate 
system [128–136].
New estimates of climatic effects have been obtained with the use of new 
parameterizations and specially developed algorithms for description of compre‑
hensive climate processes [127–136,182]. In particular, the ionospheric potential 
parameterization was used in the general circulation model of the atmosphere 
and ocean [182]. A coupled chemistry-climate model (including lower and mid‑
dle atmosphere) was used to assess temperature variations in the atmosphere 
when its chemical composition is changed due to thunderstorm activity [199]. 
From ensemble of model simulations with the climate model of intermediate 
complexity with different scenarios a possibility of transient hysteresis is exhib‑
ited for the permafrost area in dependence on temperature [122]. The catastroph‑
ic flooding in the Amur River basin in the summer-fall of 2013 due to intense 
and prolonged rain was related to unique combination of different climatic pro‑
cesses and effects (including long atmospheric blocking anticyclone over the 
North Pacific during East Asian monsoon season) [16, 102, 198].
The mechanism of multidecadal climate variations in the Arctic and North 
Atlantic is analyzed in [159] on the basis of ensemble simulations with cli‑
mate general circulation model. Arctic climate predictability is discussed. 
Significant topic is related with modeling of potential effects of methane 
hydrates associated with climate warming and permafrost degradation [133, 
141, 142, 154, 164, 165, 169–171]. For long-term climate simulations and 
for adequate interpretation of paleoreconstructions it is necessary to develop 
corresponding ice sheet models [189–191].
Russian climate models are used in different international programs, initia‑
tives and projects, including international comparisons of climate models and 
their blocks: CMIP5, EMICAR5, CORDEX, NEESPI, AOMIP, PMIP II, Snow‑
MIP2, WETCHIMP, IMILAST and others.
Global and regional climate change simulations 
with assessment of natural and athropogenic contribution
The estimates of climate changes, including model estimates of possible cli‑
mate changes in Russian regions, are presented in [1–3, 161–210].
The rapid retreat and thinning of the Arctic sea ice extent is very clear man‑
ifestation of climate change and climate models project further general decrease 
of the Arctic sea ice extent in the 21
st
 century [1–3,206]. According to model 
projections the navigation in the Arctic Ocean should be more accessible. At the 
same time, in connection to the changes in the sea ice extent in the Arctic, there 
should be expected corresponding changes in sea waves in the Arctic basin. 

---