K I : I I 1 ‘ . l s i v r . a J . ‘ n . . . 1 7 . . , . 5 3 ' \ . . . . . - . ‘ . . . . . ¢ fl fl ¥ u k : . fi . . u : s i l A . . r F u L h t i . 2 3 : l n A ‘ - . i f : . f d u d n fi : . . 2 , 5 , : fi q i w m w f . . . . . . a w . . . E 1 5 . 3 . . t { “ 0 . 1 “ k . , . g M S I U - a f 5 0 . : $ 1 . . I c h é p t m u l ) W a n ! ¢ : u . . . . . . . . . fi g ? H m i t ” s » . . n é “ I . . . . I . . 1 I H E S I S T h i s i s t o c e r t i f y t h a t t h e d i s s e r t a t i o n e n t i t l e d C H A N G E S I N A T M O S P H E R I C C I R C U L A T I O N O V E R E U R O P E A N D T H E R E L A T I O N S H I P T O T E M P E R A T U R E E X T R E M E S I N B U L G A R I A p r e s e n t e d b y l 3 G a l i n a S t e f a n o v a G u e n t c h e v 8 e I ' D o u t 5 3 a 0 a n . 9 9 I ’ h H : 3 ' 3 a s b e e n a c c e p t e d t o w a r d s f u l fi l l m e n t ' 4 g D o f t h e r e q u i r e m e n t s f o r t h e I - I D o c t o r a l d e g r e e i n G e o g r a p h y M a j o r ' P r o f e s s o r v ’ s S i g n a t u r e L , ’ ' , . , , r 4 3 . 7 ; L ; 1 4 7 / L S 7 , I : c : L L / D a t e M S U i s a n a f fi r m a t i v e - a c t i o n , e q u a l - o p p o r t u n i t y e m p l o y e r — . — - ‘ a - - o - n - o - o - o - o . — - A ~ A A - P L A C E I N R E T U R N B o x t o r e m o v e t h i s c h e c k o u t f r o m y o u r r e c o r d . T o A V O I D F I N E S r e t u r n o n o r b e f o r e d a t e d u e . M A Y B E R E C A L L E D w i t h e a r l i e r d u e d a t e i f r e q u e s t e d . D A T E D U E D A T E D U E D A T E D U E 6 / 0 7 p : / C I R C / D a t e D u e . i n d d - p t 1 c a n C H A N G E S I N A T M O S P H E R I C C I R C U L A T I O N O V E R E U R O P E A N D T H E R E L A T I O N S H I P T O T E M P E R A T U R E E X T R E M E S I N B U L G A R I A V o l u m e I B y G a l i n a S t e f a n o v a G u e n t c h e v A D I S S E R T A T I O N S u b m i t t e d t o M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y i n p a r t i a l f u l f i l l m e n t o f t h e r e q u i r e m e n t s f o r t h e d e g r e e o f D O C T O R O F P H I L O S O P H Y D e p a r t m e n t o f G e o g r a p h y 2 0 0 7 ) 1 Q * ( ~ a n i l l 7 : : I U “ ” ‘ 0 . I V F “ ‘ fl — i v : ¥ I A I A B S T R A C T C H A N G E S I N A T M O S P H E R I C C I R C U L A T I O N O V E R E U R O P E A N D T H E R E L A T I O N S H I P T O T E M P E R A T U R E E X T R E M E S I N B U L G A R I A B y G a l i n a S t e f a n o v a G u e n t c h e v L a r g e - s c a l e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n p a t t e r n s o v e r E u r o p e a n d t h e i r r e l a t i o n s h i p s t o e x t r e m e t e m p e r a t u r e e v e n t s i n B u l g a r i a w e r e i n v e s t i g a t e d . T h e m a j o r g o a l s w e r e t o 1 ) d e v e l o p a c l a s s i f i c a t i o n s c h e m e o f s e a - l e v e l p r e s s u r e c i r c u l a t i o n p a t t e m s , 2 ) i d e n t i f y c h a n g e s i n t e m p e r a t u r e e x t r e m e s d u r i n g t h e s e c o n d h a l f o f t h e 2 0 t h c e n t u r y , a n d 3 ) d e t e r m i n e t h e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s a s s o c i a t e d w i t h t h e t e m p e r a t u r e e x t r e m e s . A c o m p r e h e n s i v e t w o - t i e r c l a s s i f i c a t i o n o f t h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n f o r t h e E u r o p e a n / N o r t h - A t l a n t i c d o m a i n w a s d e v e l o p e d u s i n g p r i n c i p a l c o m p o n e n t s a n d c l u s t e r a n a l y s i s . O n e t i e r o f t h e c l a s s i f i c a t i o n c o m p r i s e s ‘ s u p e r t y p e ’ p a t t e r n s a n d i s a p p r o p r i a t e f o r b a s e l i n e a n a l y s i s o f c i r c u l a t i o n f r e q u e n c y a n d p e r s i s t e n c e . T h e s e c o n d , m o r e d e t a i l e d , t i e r c o n s i s t s o f ‘ c i r c u l a t i o n t y p e s ’ a n d c a n b e u s e d t o a d d r e s s a p p l i e d r e s e a r c h q u e s t i o n s . C h a n g e s i n t h e f r e q u e n c y o f t h e s u p e r t y p e s d u r i n g 1 9 5 1 - 2 0 0 4 w e r e e v i d e n t f o r a l l s e a s o n s e x c e p t f o r s p r i n g . I n g e n e r a l , t h e s u p e r t y p e s d o m i n a t e d b y a n t i c y c l o n e s o r p o s i t i v e a n o m a l i e s i n c r e a s e d i n f r e q u e n c y a n d p e r s i s t e n c e , w h e r e a s t h e s u p e r t y p e s d o m i n a t e d b y c y c l o n i c f e a t u r e s d e c r e a s e d i n f r e q u e n c y a n d p e r s i s t e n c e . S i g n i f i c a n t c h a n g e s i n i n d i c e s o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s a t s e v e r a l l o c a t i o n s i n B u l g a r i a h a v e o c c u r r e d i n t w o s u b - p e r i o d s o f t h e 2 0 t h c e n t u r y , d e f i n e d 1 ( . C ’ 1 I " 1 I . . * . - . . 1 1 . ( ] , I ) , n o . A a . 0 » d . L . a s t h e e a r l y ( 1 9 5 1 - 1 9 7 9 ) a n d l a t e ( 1 9 7 3 - 1 9 9 9 ) s u b - p e r i o d s . I n 1 9 5 1 - 1 9 7 9 , n e g a t i v e t r e n d s w e r e o b s e r v e d i n t h e m a g n i t u d e o f t h e e x t r e m e m a x i m u m t e m p e r a t u r e i n f a l l , a n n u a l a n d s u m m e r d a i l y t e m p e r a t u r e r a n g e , n u m b e r a n d d u r a t i o n o f h e a t w a v e s , a v e r a g e l e n g t h o f c o l d s p e l l s , a n d n u m b e r o f c o o l i n g d e g r e e d a y s , f o r e x a m p l e . A p o s i t i v e t r e n d w a s o b s e r v e d i n t h e m a g n i t u d e o f t h e a n n u a l a n d s p r i n g t i m e e x t r e m e m i n i m u m t e m p e r a t u r e . F o r m o s t i n d i c e s , t r e n d s f o r t h e l a t e s u b - p e r i o d h a v e o p p o s i t e s i g n s c o m p a r e d t o t h o s e f o r t h e e a r l y s u b - p e r i o d . I n a d d i t i o n , p r o j e c t e d r e t u r n l e v e l s w e r e h i g h e r f o r i n d i c e s d e r i v e d f r o m m a x i m u m t e m p e r a t u r e a n d l o w e r f o r t h o s e d e r i v e d f r o m m i n i m u m t e m p e r a t u r e , f o r t h e l a t e p e r i o d c o m p a r e d t o t h e e a r l y p e r i o d . A c o m p a r i s o n o f t h e c i r c u l a t i o n t y p e s w i t h t h e t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n d i c a t e d t h a t h e a t w a v e s i n s u m m e r o c c u r w h e n B u l g a r i a i s l o c a t e d w i t h i n a n u n o r g a n i z e d z o n e o f h i g h e r p r e s s u r e o r a t h e r m a l l o w , w h i l e c o l d s p e l l s o c c u r r e d d u r i n g n o r t h e r l y o r e a s t e r l y a i r f l o w . T h e d e r i v e d c l a s s i f i c a t i o n p r e s e n t s u s e f u l i n s i g h t s o n t h e c i r c u l a t i o n r e s p o n s i b l e f o r t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n B u l g a r i a . C o p y r i g h t b y G A L I N A G U E N T C H E V 2 0 0 7 D E D I C A T I O N T o M y f a m i l y , w h o m a d e a l l o f t h i s p o s s i b l e , w i t h t h e i r e n d l e s s e n c o u r a g e m e n t a n d p a t i e n c e . « 3 . x r m t m , . I h ) m e . ” C . 3 . . . : _ . 5 A C K N O W L E D G E M E N T S I t h a s b e e n a s p e c i a l p l e a s u r e w o r k i n g w i t h t h e f a c u l t y , s t a f f a n d s t u d e n t s o f t h e d e p a r t m e n t o f G e o g r a p h y a t t h e M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y d u r i n g m y t e n u r e a s a d o c t o r a l s t u d e n t . T h i s w o r k w o u l d n e v e r h a v e b e e n p o s s i b l e w e r e i t n o t f o r t h e g u i d a n c e , i n v a l u a b l e a s s i s t a n c e a n d s u p p o r t o f m y a d v i s o r , D r . J u l i e W i n k l e r . I w o u l d l i k e t o p a r t i c u l a r l y t h a n k D r . A n d r e s e n , D r . N u m b e r g e r a n d D r . P i g o z z i f o r t h e i r k i n d a t t e n t i o n , f o r t h e i r h e l p f u l a d v i c e a n d m o s t o f a l l f o r t h e i r p a t i e n c e . I w o u l d a l s o l i k e t o t h a n k D r . B l a c k f o r a g r e e i n g t o b e c o m e a m e m b e r o f m y c o m m i t t e e o n a s h o r t n o t i c e . I w a s v e r y f o r t u n a t e t o h a v e e s t a b l i s h e d c o n t a c t s w i t h D r . W i j n g a a r d , D r . G i l l e l a n d , D r . C h o u l a k i a n a n d D r . S t e p h e n s , w h o o f f e r e d c o u n s e l d u r i n g t h e p r e p a r a t i o n o f t h i s d i s s e r t a t i o n . A l s o , I w o u l d l i k e t o t h a n k M s . S h a r o n R u g g l e s f o r h e r u t m o s t p r o f e s s i o n a l i s m , h e r a s s i s t a n c e o n a n y p e r p l e x i n g m a t t e r t h e g r a d u a t e s t u d i e s m i g h t o f f e r a n d h e r k i n d e n c o u r a g e m e n t t h r o u g h o u t t h e y e a r s . I a m e x t r e m e l y g e a t f u l t o M r . J i m B r o w n a n d M r . W i l s o n N d o v i e f o r t h e i r h e l p o n a n y c o m p u t e r - r e l a t e d i s s u e s t h a t a p p e a r e d . F i n a l l y , I w o u l d l i k e t o s a y a h e a r t f e l t “ T h a n k y o u ” t o J e a n n e B i s a n z , K r e r k P i r o m s o p a , C l a u d i a W a l t e r s a n d J e n n i V a n R a v e n s w a y f o r b e i n g g r e a t f r i e n d s a n d s u p p o r t i n g m e t h r o u g h t h i s c h a l l e n g i n g p r o c e s s , a n d t o a l l o f m y p r o f e s s o r s w h o t a u g h t m e t r o u g h t h e y e a r s a t M S U . v i Z J . J 1 J . J 3 3 3 3 3 3 3 T a b l e o f C o n t e n t s C h a p t e r 1 - I n t r o d u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 . M a j o r r e s e a r c h o b j e c t i v e s a n d s p e c i fi c q u e s t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 . P h y s i o g r a p h i c o v e r v i e w o f B u l g a r i a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3 . O r g a n i z a t i o n o f t h e d i s s e r t a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 C h a p t e r 2 — A t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n c l a s s i fi c a t i o n f o r E u r o p e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 1 . I n t r o d u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ' . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 1 . 1 . E x i s t i n g a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n c l a s s i fi c a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 1 . 2 . O b j e c t i v e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 2 . D a t a s o u r c e s a n d S t u d y a r e a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 3 . M e t h o d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 3 . 1 . P r i n c i p a l C o m p o n e n t A n a l y s i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 3 . 1 . 3 . I n p u t d a t a p r e p a r a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 3 . 1 . b . M o d e o f d e c o m p o s i t i o n a n d d i s p e r s i o n m a t r i x . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 3 . 7 . c . R o t a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 3 . 7 . d . H o w m a n y P C s t o r e t a i n ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 3 . 2 . C l u s t e r A n a l y s i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 3 . 2 . a . C h o i c e o f c l u s t e r i n g a l g o r i t h m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 3 . 2 . b . S t o p p i n g r u l e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 3 . 2 . c . O p t i o n s o f t h e F A S T C L U S p r o c e d u r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 9 3 . 2 . d . B e a / e ’ s P s e u d o F s t a t i s t i c . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 O 3 . 2 . e . T h e fi n a l c l u s t e r i n g s o l u t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 3 . 2 . f . C o m p a r i s o n w i t h u p p e r l e v e l a i r fl o w . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 9 3 . 3 . A n a l y s i s o f t h e f r e q u e n c y a n d p e r s i s t e n c e o f t h e s u p e r t y p e s a n d t y p e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 9 3 . 3 . 1 . B r e a k p o i n t t e s t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 0 3 . 3 . 1 . a . D e t a i l s o f t h e P e t t i t t e s t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1 3 . 3 . 1 . b . D e t a i l s o f t h e S N H T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2 3 . 3 . 2 . N o n p a r a m e t r i c t r e n d t e s t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 3 3 . 3 . 2 . a . M a n n K e n d a l l n o n p a r a m e t r i c t e s t f o r e x i s t e n c e o f t r e n d . . . . . . . . 5 3 3 . 3 . 2 . b . S e n ’ s n o n p a r a m e t r i c e s t i m a t o r o f s l o p e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 5 4 . R e s u l t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 6 4 . 1 . C i r c u l a t i o n c a t a l o g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 6 v i i 4 . 7 , : 4 . 2 . 4 . 3 4 . 1 . 1 . W i n t e n ‘ i m e c i r c u l a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 6 4 . 1 . 1 . a . W i n t e r S L P s u p e r t y p e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 6 4 . 1 . 1 . b . R e l a t i o n s h i p s b e t w e e n w i n t e r t i m e s u p e r t y p e s a n d t y p e s . . . . . . . 6 1 4 . 1 . 1 . 0 . F r e q u e n c y o f t h e w i n t e r s u p e r t y p e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 0 4 . 1 . 1 . d . S e a s o n a l a n d m o n t h l y d i s t r i b u t i o n s o f t h e w i n t e r c i r c u l a t i o n t y p e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2 4 . 1 . 1 . e . W i n t e r Z 5 0 0 c o m p o s i t e s c h a r a c t e r i s t i c s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 4 4 . 1 . 2 . S p r i n g t i m e c i r c u l a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 6 4 . 1 . 2 . a . S p r i n g s u p e r t y p e p a t t e r n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 6 4 . 1 . 2 . b . R e l a t i o n s h i p s b e t w e e n t h e s u p e r t y p e s a n d t h e c i r c u l a t i o n t y p e s f o r s p r i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 0 4 . 1 . 2 . c . F r e q u e n c y o f t h e s p r i n g s u p e r t y p e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 0 4 . 1 . 2 . d . S e a s o n a l a n d m o n t h l y d i s t r i b u t i o n o f t h e s p r i n g t y p e s . . . . . . . . . . . 9 2 4 . 1 . 2 . e . S p r i n g 2 5 0 0 c o m p o s i t e s c h a r a c t e r i s t i c s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3 4 . 1 . 3 . S u m m e r t i m e c i r c u l a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 6 4 . 1 . 3 . a . S u m m e r s u p e r t y p e p a t t e r n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 6 4 . 1 . 3 . b . R e l a t i o n s h i p s b e t w e e n t h e s u p e r t y p e s a n d t h e t y p e s f o r s u m m e r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 9 4 . 1 . 3 . c . F r e q u e n c y o f t h e s u m m e r s u p e r t y p e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 9 4 . 1 . 3 . d . S e a s o n a l a n d m o n t h l y d i s t r i b u t i o n o f t h e s u m m e r t y p e s . . . . . . 1 1 1 4 . 1 . 3 . e . S u m m e r 2 5 0 0 c o m p o s i t e s c h a r a c t e r i s t i c s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 2 4 . 1 . 4 . F a / l t i m e c i r c u l a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 4 4 . 1 . 4 . a . F a l l s u p e r t y p e p a t t e r n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 4 4 . 1 . . 4 b . R e l a t i o n s h i p s b e t w e e n t h e s u p e r t y p e s a n d t y p e s f o r f a l l . . . . . . 1 1 7 4 . 1 . . 4 c . F r e q u e n c y o f t h e f a l l s u p e r t y p e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 6 4 . 1 . . 4 d . S e a s o n a l a n d m o n t h l y d i s t r i b u t i o n o f t h e f a l l t y p e s . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 8 4 . 1 . . 4 e . F a l l 2 5 0 0 c o m p o s i t e s c h a r a c t e r i s t i c s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 9 4 . 2 . l n t e r a n n u a l v a r i a t i o n s o f t h e f r e q u e n c y o f t h e c i r c u l a t i o n s u p e r t y p e s . 1 3 1 4 . 3 . P e r s i s t e n c e o f t h e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 2 4 . 3 . 1 . T o t a l p e r s i s t e n c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 2 4 . 3 . 2 . T r e n d s i n t h e p e r s i s t e n c e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e s u p e r t y p e s . . . . . . . . . . . . 1 4 4 5 . D i s c u s s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 8 5 . 1 . C o m p a r i s o n t o p r e v i o u s c i r c u l a t i o n c l a s s i fi c a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 8 5 . 2 . F r e q u e n c y o f o c c u r r e n c e o f c i r c u l a t i o n p a t t e r n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 1 5 . 3 . P e r s i s t e n c e o f c i r c u l a t i o n p a t t e r n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 5 6 . C o n c l u s i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 7 v i i i C h a p t e r 3 H i s t o r i c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s i n B u l g a r i a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 3 1 I n t r o d u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 3 1 . 1 . W h a t a r e t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 4 1 . 2 . R a t i o n a l e f o r t h e c h o i c e o f e x t r e m e e v e n t s i n d i c e s i n t h i s s t u d y . . . . . . . . 1 6 6 1 . 3 . H i s t o r i c a l t r e n d s i n t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 8 1 . 4 . F a s t s t u d i e s u s i n g e x t r e m e v a l u e a n a l y s i s o f e x t r e m e e v e n t s . . . . . . . . . . . . 1 7 2 1 . 5 . R e s e a r c h q u e s t i o n a n d o b j e c t i v e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 3 2 . S o u r c e s o f t e m p e r a t u r e d a t a a n d p r e p r o c e s s i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 4 2 . 1 . D a t a a v a i l a b i l i t y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 4 2 . 2 . G r o s s e r r o r c h e c k s a n d p r e p r o c e s s i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 5 3 . C o m p a r i s o n o f t h e s t a t i o n s i n t h e t w o d a t a s e t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 8 4 . H o m o g e n e i t y t e s t i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 2 4 . 1 . T e s t i n g v a r i a b l e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 3 4 . 2 . H o m o g e n e i t y t e s t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 5 4 . 2 . a . B u i s h a n d r a n g e t e s t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 6 4 . 2 . b . S t a n d a r d n o r m a l h o m o g e n e i t y t e s t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 7 4 . 2 . c . P e t t i t t e s t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 7 4 . 2 . d . V o n N e u m a n n R a t i o t e s t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 8 4 . 3 . C l a s s i fi c a t i o n o f t h e s t a t i o n s b a s e d o n h o m o g e n e i t y t e s t i n g r e s u l t s . . . 1 8 9 4 . 4 . R e s u l t s o f t h e h o m o g e n e i t y a n a l y s i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 0 4 . 4 . 1 . H o m o g e n e i t y a n a l y s i s o f t h e M e t e o r o l o g i c a l Y e a r b o o k s d a t a . . . . . . . . . 1 9 0 4 . 4 . 2 . H o m o g e n e i t y a n a l y s i s o f t h e N C D C d a t a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 4 5 . S p a t i a l d i s t r i b u t i o n o f t h e s t a t i o n s u s e d i n t h e a n a l y s i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 2 6 . C a l c u l a t i o n o f t h e i n d i c e s o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 5 7 . M e t h o d s f o r c o m p a r i s o n o f t h e t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s f o r t h e e a r l y a n d l a t e p e r i o d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 9 7 . 1 . T r e n d a n a l y s i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 9 7 . 2 . E x t r e m e V a l u e A n a l y s i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 0 . / . m . , h ~ / . . L - ~ . m w / 7 / . 0 C 0 o O . o C F I C O G C G c h C E 0 0 S h o c k n O C ‘ e a r ; 7 . 2 . 1 . C l a s s i c a l E x t r e m e V a l u e a n a l y s i s a p p r o a c h t o m o d e l i n g o f e x t r e m e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 1 7 . 2 . 2 . P e a k s - o v e r - T h r e s h o l d a p p r o a c h t o m o d e l i n g o f e x t r e m e s . . . . . . . . . . . . . . 2 1 2 7 . 2 . 3 . M e t h o d s f o r p a r a m e t e r e s t i m a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 7 7 . 2 . 4 . A s s e s s m e n t o f g o o d n e s s - o f - fl t o f t h e m o d e l t o t h e e m p i r i c a l d i s t r i b u t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 8 7 . 2 . 5 . O t h e r c o n s i d e r a t i o n s i n E V a n a l y s i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 4 7 . 2 . 5 . a . S e a s o n a l i t y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 4 7 . 2 . 5 . b . N o n - s t a t i o n a r i t y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 4 7 . 2 . 6 . D e t a i l s o f t h e p r a c t i c a l a p p l i c a t i o n o f t h e E V a n a l y s i s i n t h i s s t u d y . 2 2 5 8 . C o m p a r i s o n o f t h e c h a n g e s i n t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s b e t w e e n t h e e a r l y a n d l a t e p e r i o d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 8 8 . 1 . T r e n d A n a l y s i s r e s u l t s b y i n d e x . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 8 8 . 1 . 1 . C h a n g e s i n t h e a n n u a l a n d s e a s o n a l h i g h e s t m a x i m u m a n d l o w e s t m i n i m u m t e m p e r a t u r e s a n d t h e d a i l y t e m p e r a t u r e r a n g e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 8 8 . 1 . 2 . C h a n g e s i n t h e a n n u a l a n d s e a s o n a l 5 - a n d 1 0 - d a y i n t e r - p e r i o d d i f f e r e n c e s ( I P D ) f o r T M A X a n d T M I N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 5 8 . 1 . 3 . C h a n g e s i n t h e h e a t w a v e s i n s u m m e r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 7 8 . 1 . 4 . C h a n g e s i n t h e c o l d s p e l l s i n w i n t e r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 1 8 . 1 . 5 . C h a n g e s i n f r o s t p e r i o d s e v e r i t y a n d d u r a t i o n , c o o l i n g d e g r e e d a y s a n d h e a t i n g d e g r e e d a y s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 2 8 . 2 . E x t r e m e v a l u e a n a l y s i s o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 8 8 . 2 . 1 . G e n e r a l i z e d E x t r e m e V a l u e d i s t r i b u t i o n r e s u l t s - A n n u a l a n d s e a s o n a l h i g h e s t m a x i m u m t e m p e r a t u r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 9 8 . 2 . 2 . G e n e r a l i z e d E x t r e m e V a l u e d i s t r i b u t i o n r e s u l t s - A n n u a l a n d s e a s o n a l l o w e s t m i n i m u m t e m p e r a t u r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 3 8 . 2 . 3 . G e n e r a l i z e d P a r e t o D i s t r i b u t i o n m o d e l i n g o f t h e e x c e e d a n c e s a b o v e c h o s e n t h r e s h o l d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 5 8 . 2 . 3 . a . C h o i c e o f t h r e s h o l d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 5 8 . 2 . 3 . b . G P D m o d e l i n g o f s u m m e r T M A X e x c e e d a n c e s o v e r 3 2 ° C . . 2 5 9 8 . 2 . 3 . 0 . G P D m o d e l i n g o f w i n t e r T M I N d e fi c i e n c i e s b e l o w - 5 ° C . . . . . . . . 2 6 1 9 . D i s c u s s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 3 1 0 . C o n c l u s i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 1 C h a p t e r 4 R e l a t i o n s h i p s b e t w e e n a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n a n d t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 6 1 . I n t r o d u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 6 1 . 1 . R e s e a r c h t o d a t e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 6 1 . 2 . R e v i e w o f m e t h o d s a p p l i e d i n p r e v i o u s s t u d i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 9 1 . 3 . O b j e c t i v e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 1 2 . M e t h o d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 1 2 . 1 . C a l c u l a t i o n o f t h e c o n t r i b u t i o n c o e f fi c i e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 2 2 . 2 . I n d i c e s o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s u s e d i n t h e a n a l y s i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 3 3 . R e s u l t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 5 3 . 1 . T h r e s h o l d t e m p e r a t u r e e x t r e m e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 6 3 . 1 . 1 . S u m m e r h e a t w a v e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 6 3 . 1 . 2 . W i n t e r c o l d s p e l l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 9 3 . 2 . A b s o l u t e t e m p e r a t u r e e x t r e m e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 2 3 . 2 . 1 . E x t r e m e m a x i m u m t e m p e r a t u r e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 3 3 . 2 . 2 . E x t r e m e m i n i m u m t e m p e r a t u r e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 3 3 . 3 . Q u a n t i t a t i v e c o m p a r i s o n o f c h a n g e s i n c i r c u l a t i o n t o c h a n g e s i n h e a t w a v e s , c o l d s p e l l s a n d a b s o l u t e o n e - d a y e x t r e m e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 4 4 . D i s c u s s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 7 4 . 1 . C o m p a r i s o n o f t h e r e s u l t s o f t h e a n a l y s i s o f a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n - t e m p e r a t u r e e x t r e m e s r e l a t i o n s h i p s t o e x i s t i n g s t u d i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 7 4 . 2 . E v a l u a t i o n o f t h e c l a s s i fi c a t i o n p e r f o r m a n c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 0 5 . C o n c l u s i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 1 C h a p t e r 5 C o n c l u s i o n s a n d f u t u r e w o r k . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 5 1 . S u m m a r y o f m a j o r fi n d i n g s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 5 1 . 1 . A t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n c l a s s i fi c a t i o n f o r E u r o p e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 5 1 . 2 . H i s t o r i c a l c h a n g e s o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s i n B u l g a r i a . . . . . . . . . . . 3 3 0 1 . 3 . R e l a t i o n s h i p s b e t w e e n a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n a n d t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s i n B u l g a r i a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 4 2 . L i m i t a t i o n s o f t h e s t u d y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 7 3 . F u t u r e w o r k . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 8 A P P E N D I X t o C h a p t e r 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 0 A P P E N D I X t o C h a p t e r 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 1 B I B L I O G R A P H Y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 6 x i m g m 3 e x L i s t o f T a b l e s T a b l e 2 - 1 E x a m p l e o f n u m b e r o f P C s t o b e r e t a i n e d a c c o r d i n g t o t h e d i f f e r e n t r u l e s ( % o f e x p l a i n e d t o t a l v a r i a n c e g i v e n i n p a r e n t h e s e s ) u s i n g t i m e - s t a n d a r d i z e d d a t a m a t r i x . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 T a b l e 2 - 2 R e s u l t s o f t h e a p p l i c a t i o n o f d i f f e r e n t s t o p p i n g r u l e s f o r t h e c l u s t e r a n a l y s i s f o r a l l t h e s e a s o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 T a b l e 2 - 3 R e s u l t s o f t h e a p p l i c a t i o n o f B e a l e ’ s P s e u d o - F s t a t i s t i c f o r a l l t h e s e a s o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 T a b l e 2 - 4 - S e a s o n a l c l u s t e r i n g s o l u t i o n s — n u m b e r o f c l u s t e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 4 T a b l e 2 - 5 O v e r l a p b e t w e e n t h e s m a l l a n d t h e l a r g e c l u s t e r i n g s o l u t i o n s , W I N T E R 1 9 5 1 - 2 0 0 4 ( t o t a l n u m b e r o f d a y s a n d p e r c e n t o f d a y s f o r a g i v e n c l u s t e r f r o m t h e l a r g e c l u s t e r i n g s o l u t i o n i n c o m m o n w i t h a g i v e n c l u s t e r f r o m t h e s m a l l c l u s t e r i n g s o l u t i o n ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 6 T a b l e 2 - 6 S a m e a s a b o v e f o r S P R I N G 1 9 5 1 - 2 0 0 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 7 T a b l e 2 - 7 S a m e a s a b o v e f o r S U M M E R 1 9 5 1 - 2 0 0 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 8 T a b l e 2 - 8 S a m e a s a b o v e f o r F A L L 1 9 5 1 - 2 0 0 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 8 T a b l e 2 - 9 T a b l e o f a b b r e v i a t i o n s o f t h e s u p e r t y p e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 9 T a b l e 2 - 1 0 C l a s s i fi c a t i o n o f t h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n o v e r E u r o p e — . . . . . . . . . . . . . 6 3 T a b l e 2 - 1 1 R e l a t i v e f r e q u e n c y o f t h e w i n t e r t y p e s c o m p a r e d t o t h e t o t a l n u m b e r o f w i n t e r d a y s i n t h e p e r i o d ( % ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3 T a b l e 2 - 1 2 R e l a t i v e f r e q u e n c i e s o f t h e w i n t e r t y p e s c o m p a r e d t o t h e p e r i o d n u m b e r o f d a y s f o r e a c h m o n t h ( % ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 4 T a b l e 2 - 1 3 C l a s s i fi c a t i o n o f t h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n o v e r E u r o p e - S p r i n g t y p e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1 T a b l e 2 - 1 4 R e l a t i v e f r e q u e n c y o f t h e s p r i n g t y p e s c o m p a r e d t o t h e t o t a l n u m b e r o f s p r i n g d a y s i n t h e p e r i o d ( % ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2 T a b l e 2 - 1 5 R e l a t i v e f r e q u e n c i e s o f t h e s p r i n g t y p e s c o m p a r e d t o t h e p e r i o d n u m b e r o f d a y s f o r e a c h m o n t h ( % ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3 x i i T a b l e 2 - 1 6 C l a s s i fi c a t i o n o f t h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n o v e r E u r o p e - S u m m e r t y p e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 1 T a b l e 2 - 1 7 R e l a t i v e f r e q u e n c y o f t h e s u m m e r t y p e s c o m p a r e d t o t h e t o t a l n u m b e r o f s u m m e r d a y s i n t h e p e r i o d ( % ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 1 T a b l e 2 - 1 8 R e l a t i v e f r e q u e n c i e s o f t h e s u m m e r t y p e s c o m p a r e d t o t h e p e r i o d n u m b e r o f d a y s f o r e a c h m o n t h ( % ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 2 T a b l e 2 - 1 9 C l a s s i fi c a t i o n o f t h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n o v e r E u r o p e - F a l l T y p e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 9 T a b l e 2 - 2 0 R e l a t i v e f r e q u e n c y o f t h e f a l l t y p e s c o m p a r e d t o t h e t o t a l n u m b e r o f f a l l d a y s i n t h e p e r i o d ( % ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 8 T a b l e 2 - 2 1 R e l a t i v e f r e q u e n c i e s o f t h e f a l l t y p e s c o m p a r e d t o t h e p e r i o d n u m b e r o f d a y s f o r e a c h m o n t h ( % ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 9 T a b l e 2 - 2 2 S u m m a r y o f t h e r e s u l t s f r o m t h e M a n n - K e n d a l l t e s t f o r t r e n d o f t h e f r e q u e n c y o f t h e s u p e r t y p e s a n d t h e S e n ’ s n o n p a r a m e t r i c e s t i m a t o r o f t r e n d ( d a y s c h a n g e / d e c a d e ) , 1 9 5 1 - 2 0 0 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 3 T a b l e 2 - 2 3 S u m m a r y o f t h e r e s u l t s o f t h e P e t t i t t e s t a n d t h e S N H T f o r b r e a k p o i n t s , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 5 T a b l e 2 - 2 4 A d d i t i o n a l b r e a k p o i n t s f o r t h e s u p e r t y p e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 0 T a b l e 2 - 2 5 S u m m a r y o f t h e r e s u l t s f r o m t h e M a n n - K e n d a l l t e s t f o r e x i s t e n c e o f t r e n d a n d t h e S e n ’ s n o n p a r a m e t r i c e s t i m a t o r o f t r e n d ( d a y s c h a n g e / d e c a d e ) i n s u p e r t y p e s f r e q u e n c y f o r t h e s u b - p e r i o d s . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 1 T a b l e 2 - 2 6 T o t a l p e r s i s t e n c e o f t h e s u p e r t y p e s b y s e a s o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 3 T a b l e 2 - 2 7 T r e n d a n a l y s i s f o r p e r s i s t e n c e c h a r a c t e r i s t i c s o f s u p e r t y p e s , 1 9 5 1 - 2 0 0 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 5 T a b l e 3 — 1 S u m m a r y t a b l e o f t h e n u m b e r o f c o r r e c t e d d a t a f o r t h e s t a t i o n s o b t a i n e d f r o m t h e M e t e o r o l o g i c a l Y e a r b o o k s u s i n g t h e a b o v e m e n t i o n e d s t e p s , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 8 T a b l e 3 - 2 G e o g r a p h i c a l c o o r d i n a t e s a n d a l t i t u d e a b o v e s e l e v e l f o r t h e s t a t i o n s f r o m t h e B u l g a r i a n Y e a r b o o k s a n d t h e s t a t i o n s o b t a i n e d f r o m N C D C 1 7 9 T a b l e 3 - 3 P a i r e d c o m p a r i s o n s T - t e s t o f t h e d i f f e r e n c e s i n T m a x a n d T m i n f o r 1 9 7 3 - 1 9 7 9 b e t w e e n t h e Y e a r b o o k s a n d N C D C d a t a ( C r i t i c a l v a l u e a t o = 0 . 0 5 i s | t | = 1 . 9 6 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 2 x i i i T a b l e 3 - 4 S u m m a r y o f t h e h o m o g e n e i t y t e s t i n g o f t h e s t a t i o n s f r o m t h e B u l g a r i a n M e t e o r o r l o g i c a l Y e a r b o o k s , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 1 T a b l e 3 - 5 S u m m a r y t a b l e o f t h e a v a i l a b l e h o m o g e n e o u s p e r i o d s f o r t h e s t a t i o n s f r o m t h e M e t e o r o l o g i c a l Y e a r b o o k s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 4 T a b l e 3 - 6 S u m m a r y o f t h e h o m o g e n e i t y t e s t i n g o f t h e s t a t i o n s f r o m N C D C , 1 9 7 3 - 2 0 0 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 5 T a b l e 3 - 7 S u m m a r y t a b l e o f t h e a v a i l a b l e h o m o g e n e o u s p e r i o d s f o r t h e s t a t i o n s f r o m N C D C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 1 T a b l e 3 - 8 S u m m a r y t a b l e f o r t h e e x i s t e n c e a n d m a g n i t u d e o f t r e n d s ( ° C / d e c a d e ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 9 T a b l e 3 - 9 S u m m a r y t a b l e f o r t h e e x i s t e n c e a n d m a g n i t u d e o f t r e n d s i n T M A X a n d T M I N i n t e r - p e r i o d d i f f e r e n c e s ( ° C / d e c a d e ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 6 T a b l e 3 - 1 0 S u m m a r y t a b l e f o r t h e e x i s t e n c e a n d m a g n i t u d e o f t r e n d s i n h e a t w a v e s a n d c o l d s p e l l s ( p e r d e c a d e , e x c e p t w h e r e s p e c i fi e d p e r p e n t a d ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 9 T a b l e 3 - 1 1 S u m m a r y t a b l e f o r t h e e x i s t e n c e a n d m a g n i t u d e o f t r e n d s i n f r o s t p e r i o d s e v e r i t y a n d d u r a t i o n , H D D s a n d C 0 0 3 ( p e r d e c a d e e x c e p t w h e r e s p e c i fi e d p e r p e n t a d ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 4 T a b l e 3 - 1 2 S u m m a r y o f t h e G E V m o d e l i n g o f h i g h e s t T M A X f o r a l l s t a t i o n s f o r m 1 9 5 1 - 1 9 7 9 a n d P l e v e n N C D C f r o m 1 9 7 3 - 1 9 9 9 p e r i o d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 0 T a b l e 3 - 1 3 S u m m a r y o f t h e G E V m o d e l i n g o f l o w e s t T M I N f o r a l l s t a t i o n s f o r m 1 9 5 1 - 1 9 7 9 a n d P l e v e n N C D C f r o m 1 9 7 3 - 1 9 9 9 p e r i o d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 7 T a b l e 3 — 1 4 S u m m e r T M A X e x c e e d a n c e s o v e r a 3 2 ° C t h r e s h o l d - G P D fi t . . . . . . 2 6 1 T a b l e 3 - 1 5 W i n t e r T M I N d e fi c i e n c i e s b e l o w a - 5 ° C t h r e s h o l d , G P D fi t . . . . . . . . . . . . . 2 6 2 T a b l e 4 - 1 C o n t r i b u t i o n c o e f fi c i e n t s ( C C s ) f o r c i r c u l a t i o n t y p e s d u r i n g s u m m e r t i m e h e a t w a v e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 7 T a b l e 4 - 2 C o n t r i b u t i o n c o e f fi c i e n t s ( C C s ) f o r c i r c u l a t i o n t y p e s d u r i n g w i n t e r t i m e c o l d s p e l l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 1 T a b l e 4 - 3 C o n t r i b u t i o n c o e f fi c i e n t s f o r t h e c i r c u l a t i o n t y p e s f a v o r i n g / n o t f a v o r i n g t h e o c c u r r e n c e o f h i g h e s t d a i l y m a x i m u m t e m p e r a t u r e s i n e a c h s e a s o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 6 x i v D ” 3 0 . 8 4 v . u c w a g q ” 5 2 3 2 6 5 0 . 2 . n a m a a d c v c o a a q ” u n m 0 9 4 T a b l e 4 - 4 C o n t r i b u t i o n c o e f fi c i e n t s f o r t h e c i r c u l a t i o n t y p e s f a v o r i n g / n o t f a v o r i n g t h e o c c u r r e n c e o f l o w e s t d a i l y m i n i m u m t e m p e r a t u r e s i n e a c h s e a s o n . . 3 0 8 A p p e n d i x T a b l e 1 C o m p a r i s o n t a b l e o f t h e o b t a i n e d S L P c i r c u l a t i o n p a t t e r n s . 3 4 1 A p p e n d i x T a b l e 2 H i g h e s t A n n u a l D a i l y M a x i m u m T e m p e r a t u r e G E V fi t d e t a i l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 7 4 A p p e n d i x T a b l e 3 H i g h e s t W i n t e r D a i l y M a x i m u m T e m p e r a t u r e G E V fi t d e t a i l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 7 4 A p p e n d i x T a b l e 4 H i g h e s t S p r i n g D a i l y M a x i m u m T e m p e r a t u r e G E V fi t d e t a i l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 7 4 A p p e n d i x T a b l e 5 H i g h e s t S u m m e r D a i l y M a x i m u m T e m p e r a t u r e G E V fi t d e t a i l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 7 4 A p p e n d i x T a b l e 6 H i g h e s t F a l l D a i l y M a x i m u m T e m p e r a t u r e G E V fi t d e t a i l s 3 7 5 A p p e n d i x T a b l e 7 L o w e s t A n n u a l D a i l y M i n i m u m T e m p e r a t u r e G E V fi t d e t a i l s 3 9 7 A p p e n d i x T a b l e 8 L o w e s t W i n t e r D a i l y M i n i m u m T e m p e r a t u r e G E V fi t d e t a i l s 3 9 7 A p p e n d i x T a b l e 9 L o w e s t S p r i n g D a i l y M i n i m u m T e m p e r a t u r e G E V fi t d e t a i l s 3 9 7 A p p e n d i x T a b l e 1 0 L o w e s t S u m m e r D a i l y M i n i m u m T e m p e r a t u r e G E V fi t d e t a i l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 9 8 A p p e n d i x T a b l e 1 1 L o w e s t F a l l D a i l y M i n i m u m T e m p e r a t u r e G E V fi t d e t a i l s 3 9 8 A p p e n d i x T a b l e 1 2 S u m m e r T M A X e x c e e d a n c e s o v e r a 3 2 ° C t h r e s h o l d , G P D fi t d e t a i l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 0 A p p e n d i x T a b l e 1 3 W i n t e r T M I N d e fi c i e n c i e s b e l o w a - 5 ° C t h r e s h o l d , G P D fi t d e t a i l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 5 J . ) h t ? ( 1 . 2 . . . . . . 6 L i s t o f F i g u r e s F i g u r e 1 - 1 — M a p o f B u l g a r i a , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 F i g u r e 2 - 1 A S L P c o m p o s i t e m a p r e v e a l i n g t h e s t u d y a r e a e x t e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 F i g u r e 2 - 2 P l o t s o f t h e s t o p p i n g r u l e s , w i n t e r , S L P 1 9 5 1 - 2 0 0 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 F i g u r e 2 - 3 P l o t s o f t h e s t o p p i n g r u l e s , s p r i n g , S L P 1 9 5 1 - 2 0 0 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 6 F i g u r e 2 - 4 P l o t s o f t h e s t o p p i n g r u l e s , s u m m e r , S L P 1 9 5 1 - 2 0 0 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 7 F i g u r e 2 - 5 P l o t s o f t h e s t o p p i n g r u l e s , f a l l , S L P 1 9 5 1 - 2 0 0 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 8 F i g u r e 2 - 6 C l u s t e r a n a l y s i s fl o w c h a r t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3 F i g u r e 2 - 7 S u p e r t y p e c o m p o s i t e s f o r w i n t e r — p r e s s u r e p a t t e r n s ( l e f t c o l u m n ) a n d s t a n d a r d i z e d a n o m a l y p a t t e r n s ( r i g h t c o l u m n ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 0 F i g u r e 2 - 8 W i n t e r t y p e s c o m p o s i t e s - p r e s s u r e p a t t e r n s a n d s t a n d a r d i z e d a n o m a l i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 5 F i g u r e 2 - 9 R e l a t i v e f r e q u e n c y o f t h e w i n t e r s u p e r t y p e s c o m p a r e d t o t h e t o t a l n u m b e r o f w i n t e r d a y s i n t h e p e r i o d ( % ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1 F i g u r e 2 - 1 0 R e l a t i v e f r e q u e n c i e s o f t h e w i n t e r s u p e r t y p e s c o m p a r e d t o t h e t o t a l n u m b e r o f d a y s i n e a c h m o n t h f o r t h e o v e r a l l p e r i o d ( % ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2 F i g u r e 2 - 1 1 2 5 0 0 s u p e r t y p e s c o m p o s i t e s , W i n t e r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 5 F i g u r e 2 - 1 2 S u p e r t y p e s c o m p o s i t e s f o r s p r i n g — p r e s s u r e p a t t e r n s ( l e f t c o l u m n ) a n d s t a n d a r d i z e d a n o m a l y p a t t e r n s ( r i g h t c o l u m n ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 8 F i g u r e 2 - 1 3 S p r i n g t y p e s c o m p o s i t e s - p r e s s u r e p a t t e r n s a n d s t a n d a r d i z e d a n o m a l i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2 F i g u r e 2 - 1 4 R e l a t i v e f r e q u e n c y o f t h e s p r i n g s u p e r t y p e s c o m p a r e d t o t h e t o t a l n u m b e r o f s p r i n g d a y s i n t h e p e r i o d ( % ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1 F i g u r e 2 - 1 5 R e l a t i v e f r e q u e n c i e s o f t h e s p r i n g s u p e r t y p e s c o m p a r e d t o t h e p e r i o d n u m b e r o f d a y s f o r e a c h m o n t h ( % ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1 F i g u r e 2 - 1 6 2 5 0 0 s u p e r t y p e s c o m p o s i t e s , S p r i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 5 x v i r e n e w w e u c fi m 3 ? . « L i n F i g u r e 2 - 1 7 S u p e r t y p e s c o m p o s i t e s f o r s u m m e r - p r e s s u r e p a t t e r n s ( l e f t c o l u m n ) a n d s t a n d a r d i z e d a n o m a l y p a t t e r n s ( r i g h t c o l u m n ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 8 F i g u r e 2 - 1 8 S u m m e r t y p e s c o m p o s i t e s — p r e s s u r e p a t t e r n s a n d s t a n d a r d i z e d a n o m a l i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 2 F i g u r e 2 - 1 9 R e l a t i v e f r e q u e n c y o f t h e s u m m e r s u p e r t y p e s c o m p a r e d t o t h e t o t a l n u m b e r o f s u m m e r d a y s i n t h e p e r i o d ( % ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 9 F i g u r e 2 - 2 0 R e l a t i v e f r e q u e n c i e s o f t h e s u m m e r s u p e r t y p e s c o m p a r e d t o t h e p e r i o d n u m b e r o f d a y s f o r e a c h m o n t h ( % ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 0 F i g u r e 2 - 2 1 2 5 0 0 s u p e r t y p e s c o m p o s i t e s , S u m m e r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 3 F i g u r e 2 - 2 2 S u p e r t y p e s c o m p o s i t e s f o r f a l l — p r e s s u r e p a t t e r n s ( l e f t c o l u m n ) a n d s t a n d a r d i z e d a n o m a l y p a t t e r n s ( r i g h t c o l u m n ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 5 F i g u r e 2 - 2 3 F a l l t y p e s c o m p o s i t e s — p r e s s u r e p a t t e r n s a n d s t a n d a r d i z e d a n o m a l i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 0 F i g u r e 2 - 2 4 R e l a t i v e f r e q u e n c y o f t h e f a l l s u p e r t y p e s c o m p a r e d t o t h e t o t a l n u m b e r o f f a l l d a y s i n t h e p e r i o d ( % ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 7 F i g u r e 2 - 2 5 R e l a t i v e f r e q u e n c i e s o f t h e f a l l s u p e r t y p e s c o m p a r e d t o t h e p e r i o d n u m b e r o f d a y s f o r e a c h m o n t h ( % ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 7 F i g u r e 2 - 2 6 2 5 0 0 s u p e r t y p e s c o m p o s i t e s , F a l l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 0 F i g u r e 2 - 2 7 B r e a k p o i n t s i n t h e s e r i e s a n d o v e r a l l t r e n d s i n r e l a t i v e f r e q u e n c y o f t h e w i n t e r s u p e r t y p e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 6 F i g u r e 2 - 2 8 B r e a k p o i n t s i n t h e s e r i e s a n d o v e r a l l t r e n d s i n r e l a t i v e f r e q u e n c y o f t h e s p r i n g s u p e r t y p e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 7 F i g u r e 2 - 2 9 B r e a k p o i n t s i n t h e s e r i e s a n d o v e r a l l t r e n d s i n r e l a t i v e f r e q u e n c y o f t h e s u m m e r s u p e r t y p e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 8 F i g u r e 2 - 3 0 B r e a k p o i n t s i n t h e s e r i e s a n d o v e r a l l t r e n d s i n r e l a t i v e f r e q u e n c y o f t h e f a l l s u p e r t y p e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 8 F i g u r e 3 — 1 E x a m p l e o f a d a i l y t e m p e r a t u r e r a n g e p l o t f o r P l e v e n , 1 9 5 1 - 1 9 5 9 , Y e a r b o o k d a t a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 7 F i g u r e 3 - 2 P l o t s o f t h e d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e N C D C a n d t h e Y e a r b o o k s d a t a f o r T M A X a n d T M I N , 1 9 7 3 , s t a t i o n P l e v e n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 0 x v i i S u m n g m H S . . . ” I m c a m F i g u r e 3 - 3 P l o t s o f t h e t e s t s t a t i s t i c s f o r t h e B u i s h a n d R a n g e t e s t , t h e P e t t i t t e s t , a n d t h e S N H T f o r V a m a ( A “ B r e a k ” i s p o s s i b l e w h e n t h e c a l c u l a t e d s t a t i s t i c r e a c h e s m a x i m u m / m i n i m u m t h a t e x c e e d s t h e c r i t i c a l v a l u e o f t h e t e s t ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 3 F i g u r e 3 - 4 P l o t o f t h e t e s t s t a t i s t i c f o r t h e S N H T e s t f o r O b r a z t s o v C h i fl i c k . . . . . . . 1 9 4 F i g u r e 3 - 5 P l o t s o f t h e t e s t s t a t i s t i c s f o r t h e d i f f e r e n t h o m o g e n e i t y t e s t s , s t a t i o n S o fi a , N C D C d a t a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 7 F i g u r e 3 - 6 P l o t s o f t h e t e s t s t a t i s t i c s f o r t h e d i f f e r e n t h o m o g e n e i t y t e s t s , s t a t i o n P l o v d i v , N C D C d a t a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 9 F i g u r e 3 - 7 P l o t s o f t h e t e s t s t a t i s t i c s f o r t h e d i f f e r e n t h o m o g e n e i t y t e s t s , s t a t i o n V a r n a , N C D C d a t a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 0 F i g u r e 3 - 8 M a p o f t h e s t a t i o n s u s e d i n t h i s s t u d y ( t h e s t a t i o n s a r e i n d i c a t e d w i t h t h e t h e r m o m e t e r s y m b o l ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 4 F i g u r e 3 - 9 M e a n R e s i d u a l L i f e P l o t f o r O b r a z t s o v C h i fl i c k , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 5 F i g u r e 3 - 1 0 G P D fi t s f o r a r a n g e o f 5 0 t h r e s h o l d s f r o m 2 5 ° C t o 3 5 ° C f o r O b r a z t s o v C h i fi i c k s u m m e r T M A X ( t h e b a r s r e p r e s e n t t h e 9 5 % c o n fi d e n c e i n t e r v a l ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 7 F i g u r e 3 - 1 1 P l o t s f o r t h e G E V fi t o f t h e a n n u a l h i g h e s t d a i l y T M A X f o r P l o v d i v , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 1 F i g u r e 3 - 1 2 P l o t s o f t h e G E V fi t o f t h e s u m m e r l o w e s t d a i l y T M I N t e m p e r a t u r e f o r V a m a , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 2 F i g u r e 3 - 1 3 P l o t s o f t h e G E V fi t o f t h e w i n t e r l o w e s t d a i l y T M I O N f o r P l e v e n N C D C , 1 9 7 3 — 1 9 9 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 3 F i g u r e 3 - 1 4 P r o fi l e l i k e l i h o o d p l o t s f o r t h e 2 0 - y e a r r e t u r n l e v e l ( i n ° C ) a n d s h a p e p a r a m e t e r ( 8 , ) o f t h e G E V d i s t r i b u t i o n fi t f o r F A L L l o w e s t d a i l y T M I N f o r O b a z t s o v C h i fl i c k , 1 9 5 3 - 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 7 F i g u r e 3 - 1 5 C h a n g e s i n f a l l h i g h e s t d a i l y m a x i m u m t e m p e r a t u r e s ( ° C ) f o r s t a t i o n s P l o v d i v a n d P l e v e n , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 0 F i g u r e 3 - 1 6 C h a n g e s i n s p r i n g l o w e s t d a i l y m i n i m u m t e m p e r a t u r e s ( ° C ) f o r a l l s t a t i o n s , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 0 F i g u r e 3 - 1 7 C h a n g e s i n a n n u a l l o w e s t d a i l y m i n i m u m t e m p e r a t u r e s ( ° C ) f o r O b r a z t s o v C h i fl i c k a n d P l o v d i v , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 1 x v i i i 3 2 m 3 . . . ; . m 3 _ . . . m 3 m e T . ) . m c a m m a c : I : . « E m F i g u r e 3 - 1 8 C h a n g e s i n w i n t e r a n d s p r i n g h i g h e s t d a i l y m a x i m u m t e m p e r a t u r e s ( ° C ) f o r P l e v e n N C D C , 1 9 7 3 - 1 9 9 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 2 F i g u r e 3 - 1 9 C h a n g e s i n a n n u a l o r s e a s o n a l D T R f o r V a r n a , P l o v d i v a n d P l e v e n , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 3 F i g u r e 3 - 2 0 C h a n g e s i n t h e a n n u a l , w i n t e r a n d s u m m e r D T R f o r P l e v e n N C D C , 1 9 7 3 - 1 9 9 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 4 F i g u r e 3 - 2 1 C h a n g e s i n t h e n u m b e r a n d a v e r a g e l e n g t h o f h e a t w a v e s f o r O b r a z t s o v C h i fl i c k , P l o v d i v a n d P l e v e n , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 0 F i g u r e 3 - 2 2 C h a n g e s i n t h e n u m b e r a n d a v e r a g e l e n g t h o f h e a t w a v e s f o r P l e v e n N C D C , 1 9 7 3 - 1 9 9 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 1 F i g u r e 3 - 2 3 C h a n g e s i n a v e r a g e l e n g t h o f c o l d s p e l l s f o r O b r a z t s o v C h i fl i c k ( 1 9 5 1 - 1 9 7 9 ) a n d P l e v e n N C D C ( 1 9 7 3 - 1 9 9 9 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 2 F i g u r e 3 — 2 4 C h a n g e s i n f r o s t p e r i o d s e v e r i t y ( % ) i n O c t o b e r f o r O b r a z t s o v C h i fl i c k ( 1 9 5 3 - 1 9 7 9 ) a n d P l e v e n ( 1 9 5 1 - 1 9 7 9 ) , b a s e d o n a v e r a g e p e n t a d a l v a l u e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 5 F i g u r e 3 - 2 5 C h a n g e s i n f r o s t p e r i o d s e v e r i t y ( % ) i n M a r c h f o r a l l s t a t i o n s , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 5 F i g u r e 3 - 2 6 C h a n g e s i n f r o s t p e r i o d s e v e r i t y ( % ) i n A p r i l i n O b r a z t s o v C h i fi i c k , 1 9 5 3 - 1 9 7 9 , b a s e d o n a v e r a g e p e n t a d a l v a l u e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 6 F i g u r e 3 - 2 7 C h a n g e s i n t h e f r o s t p e r i o d d u r a t i o n ( d a y s ) f o r P l e v e n N C D C , 1 9 7 3 - 1 9 9 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 6 F i g u r e 3 - 2 8 C h a n g e s i n c o o l i n g d e g r e e d a y s f o r O b r a z t s o v C h i fl i c k ( 1 9 5 3 - 1 9 7 9 ) a n d P l e v e n ( 1 9 5 1 - 1 9 7 9 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 7 F i g u r e 3 - 2 9 C h a n g e s i n h e a t i n g a n d c o o l i n g d e g r e e d a y s f o r P l e v e n N C D C , 1 9 7 3 - 1 9 9 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 8 A p p e n d i x F i g u r e 1 G E V m o d e l fi t p l o t s f o r A n n u a l H i g h e s t T M A X f o r O b r a z t s o v C h i fi i c k , 1 9 5 3 - 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 3 A p p e n d i x F i g u r e 2 G E V m o d e l fi t p l o t s f o r A n n u a l H i g h e s t T M A X f o r P l e v e n , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 4 x i x I w e n A fl p e n A p p s - n A D D e n A Q D B R I A C D € n ( A C p e n l A D D G r A m e r A p p e n d i x F i g u r e 3 G E V m o d e l fi t p l o t s f o r A n n u a l H i g h e s t T M A X f o r P l o v d i v , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 5 A p p e n d i x F i g u r e 4 G E V m o d e l fi t p l o t s f o r A n n u a l H i g h e s t T M A X f o r V a r n a , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 6 A p p e n d i x F i g u r e 5 G E V m o d e l fi t p l o t s f o r A n n u a l H i g h e s t T M A X f o r P l e v e n N C D C , 1 9 7 3 - 1 9 9 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 7 A p p e n d i x F i g u r e 6 G E V m o d e l fi t p l o t s f o r W i n t e r H i g h e s t T M A X f o r O b r a z t s o v C h i fl i c k , 1 9 5 3 - 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 8 A p p e n d i x F i g u r e 7 G E V m o d e l fi t p l o t s f o r W i n t e r H i g h e s t T M A X f o r P l e v e n , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 9 A p p e n d i x F i g u r e 8 G E V m o d e l fi t p l o t s f o r W i n t e r H i g h e s t T M A X f o r P l o v d i v , 1 9 5 1 - 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1 9 9 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 9 6 A p p e n d i x F i g u r e 4 3 P l e v e n , M e a n R e s i d u a l L i f e P l o t f o r s u m m e r T M A X , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 9 9 A p p e n d i x F i g u r e 4 4 P l e v e n G P D fi t t o t h r e s h o l d s p l o t s f o r s u m m e r T M A X , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 0 0 A p p e n d i x F i g u r e 4 5 P l o v d i v , M e a n R e s i d u a l L i f e P l o t f o r s u m m e r T M A X , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 0 1 A p p e n d i x F i g u r e 4 6 P l o v d i v , G P D fi t t o t h r e s h o l d s p l o t s f o r s u m m e r T M A X , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 0 2 A p p e n d i x F i g u r e 4 7 V a r n a , M e a n R e s i d u a l L i f e P l o t f o r s u m m e r T M A X , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 0 3 x x i i m a a < m a u < 3 2 . L . . . . C r . . . . . . « . L l . “ L C m a m a A p p e n d i x F i g u r e 4 8 P l e v e n N C D C , M e a n R e s i d u a l L i f e P l o t f o r s u m m e r T M A X , 1 9 7 3 - 1 9 9 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 0 4 A p p e n d i x F i g u r e 4 9 P l e v e n N C D C , G P D fi t t o t h r e s h o l d s p l o t s f o r s u m m e r T M A X , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 0 5 A p p e n d i x F i g u r e 5 0 O b r a z t s o v C h i fl i c k , M e a n R e s i d u a l L i f e P l o t f o r w i n t e r T M I N , 1 9 5 3 - 1 9 7 9 ( n e g a t i v e d a t a ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 0 6 A p p e n d i x F i g u r e 5 1 O b r a z t s o v C h i fl i c k , G P D fi t t o t h r e s h o l d s p l o t s f o r w i n t e r T M I N , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 0 7 A p p e n d i x F i g u r e 5 2 P l e v e n , M e a n R e s i d u a l L i f e P l o t f o r w i n t e r T M I N , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 0 8 A p p e n d i x F i g u r e 5 3 P l e v e n , G P D fi t t o t h r e s h o l d s p l o t s f o r w i n t e r T M I N , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 ( n e g a t i v e d a t a ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 0 9 A p p e n d i x F i g u r e 5 4 P l o v d i v , M e a n R e s i d u a l L i f e P l o t f o r w i n t e r T M I N , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1 0 A p p e n d i x F i g u r e 5 5 P l o v d i v , G P D fi t t o t h r e s h o l d s p l o t s f o r w i n t e r T M I N , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 ( n e g a t i v e d a t a ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1 1 A p p e n d i x F i g u r e 5 6 V a r n a , M e a n R e s i d u a l L i f e P l o t f o r w i n t e r T M I N , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1 2 A p p e n d i x F i g u r e 5 7 V a m a , G P D fi t t o t h r e s h o l d s p l o t s f o r w i n t e r T M I N , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1 3 A p p e n d i x F i g u r e 5 8 P l e v e n N C D C , M e a n R e s i d u a l L i f e P l o t f o r w i n t e r T M I N , 1 9 7 3 - 1 9 9 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1 4 A p p e n d i x F i g u r e 5 9 P l e v e n N C D C , G P D fi t t o t h r e s h o l d s p l o t s f o r w i n t e r T M I N , 1 9 7 3 - 1 9 9 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1 5 A p p e n d i x F i g u r e 6 0 G P D m o d e l fi t t o s u m m e r T M A X e x c e e d a n c e s o v e r a 3 2 ° C t h r e s h o l d , O b r a z t s o v C h i fl i c k 1 9 5 3 - 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1 6 A p p e n d i x F i g u r e 6 1 G P D m o d e l fi t t o s u m m e r T M A X e x c e e d a n c e s o v e r a 3 2 ° C t h r e s h o l d , P l e v e n 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1 7 A p p e n d i x F i g u r e 6 2 G P D m o d e l fi t t o s u m m e r T M A X e x c e e d a n c e s o v e r a 3 2 ° C t h r e s h o l d , P l o v d i v 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1 8 x x i i i c h a q ( 1 1 L . . L Q C L . . 1 . ) . c m t f r u n . A p p e n d i x F i g u r e 6 3 G P D m o d e l fi t t o s u m m e r T M A X e x c e e d a n c e s o v e r a 3 2 ° C t h r e s h o l d , V a m a 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1 9 A p p e n d i x F i g u r e 6 4 G P D m o d e l fi t t o s u m m e r T M A X e x c e e d a n c e s o v e r a 3 2 ° C t h r e s h o l d , P l e v e n N C D C , 1 9 7 3 - 1 9 9 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 0 A p p e n d i x F i g u r e 6 5 G P D m o d e l fi t t o w i n t e r T M I N d e fi c i e n c i e s b e l o w a - 5 ° C t h r e s h o l d , O b r a z t s o v C h i fi i c k 1 9 5 3 - 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 1 A p p e n d i x F i g u r e 6 6 G P D m o d e l fi t t o w i n t e r T M I N d e fi c i e n c i e s b e l o w a - 5 ° C t h r e s h o l d , P l e v e n 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 2 A p p e n d i x F i g u r e 6 7 G P D m o d e l fi t t o w i n t e r T M I N d e fi c i e n c i e s b e l o w a - 5 ° C t h r e s h o l d , P l o v d i v 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 3 A p p e n d i x F i g u r e 6 8 G P D m o d e l fi t t o w i n t e r T M I N d e fi c i e n c i e s b e l o w a - 5 ° C t h r e s h o l d , V a m a 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 4 A p p e n d i x F i g u r e 6 9 G P D m o d e l fi t t o w i n t e r T M I N d e fi c i e n c i e s b e l o w a — 5 ° C t h r e s h o l d , P l e v e n N C D C 1 9 7 3 — 1 9 9 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 5 x x i v f o r + t e I l i C t e a g o c c u r r t m e a n s C h a p t e r 1 — I n t r o d u c t i o n C l i m a t e fl u c t u a t i o n s a f f e c t e x t e n s i v e r e g i o n s i f n o t t h e e n t i r e p l a n e t . E x a m p l e s s i n c e t h e p r e - i n d u s t r i a l e r a ( t h e 1 8 8 0 3 ) a r e t h e w a r m i n g o b s e r v e d i n t h e 1 9 4 0 8 a n d t h e c o o l i n g o f t h e 1 9 6 0 5 . H o w e v e r , t h e l a s t d e c a d e s o f t h e 2 0 t h c e n t u r y a n d t h e b e g i n n i n g o f t h e 2 1 S t c e n t u r y a r e c h a r a c t e r i z e d b y a w a r m i n g t r e n d t h a t i s u n p r e c e d e n t e d i n r e c e n t h i s t o r y . G l o b a l m e a n t e m p e r a t u r e i s e s t i m a t e d t o h a v e i n c r e a s e d b y 0 . 7 4 ° C f r o m 1 9 0 6 t h r o u g h 2 0 0 5 ( I P C C F A R , 2 0 0 7 ) . M o r e o v e r , t h e t r e n d o v e r t h e l a s t 5 0 y e a r s i s a l m o s t t w i c e a s l a r g e a s t h a t f o r t h e l a s t 1 0 0 y e a r s ( 0 . 1 3 ° C / d e c a d e , I P C C , F A R , 2 0 0 7 ) . T h e o b s e r v e d i n c r e a s e s i n m e a n t e m p e r a t u r e o n g l o b a l a n d r e g i o n a l s c a l e s c o u l d a f f e c t t h e o c c u r r e n c e o f e x t r e m e t e m p e r a t u r e e v e n t s . S i n c e t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n t h e m e a n s a n d t h e e x t r e m e s o f a d i s t r i b u t i o n a r e n o n l i n e a r , e v e n a s m a l l c h a n g e i n t h e m e a n c a n r e s u l t i n a l a r g e c h a n g e i n t h e f r e q u e n c y o f t e m p e r a t u r e v a l u e s o v e r s p e c i fi e d t h r e s h o l d s ( M e a m s e t a l . , 1 9 8 4 ) . M a n y r e s e a r c h e r s ( e . g . , E a s t e r l i n g e t a l . , 2 0 0 0 a ) a r e c o n c e r n e d t h a t c h a n g e s i n t h e f r e q u e n c y a n d i n t e n s i t y o f t h e e x t r e m e w e a t h e r a n d c l i m a t e e v e n t s c o u l d g r e a t l y a f f e c t h u m a n s o c i e t y a n d t h e e n v i r o n m e n t . S o c i e t y a n d t h e n a t u r a l e n v i r o n m e n t h a v e a d j u s t e d t o t h e m e a n c l i m a t e a n d c a n t o l e r a t e w e l l a l i m i t e d r a n g e o f d e v i a t i o n s a r o u n d t h e m e a n ( S a l i n g e r a n d G r i f fi t h s , 2 0 0 1 ) . H u m a n a n d n a t u r a l s y s t e m s , h o w e v e r , a r e l e s s a b l e t o a d a p t w i t h o u t s t r e s s a n d d a m a g e t o i n c r e a s i n g l y e x t r e m e c l i m a t i c c o n d i t i o n s ( S a l i n g e r a n d G r i f fi t h s , 2 0 0 1 ) . I n a d d i t i o n , o v e r t h e l a s t d e c a d e s , h u m a n s o c i e t y h a s b e c o m e m o r e v u l n e r a b l e t o e x t r e m e w e a t h e r ( K u n k e l e t a l . , 1 9 9 9 ) s i n c e p o p u l a t i o n h a s i n c r e a s e d i n a r e a s s u s c e ; V i e w Z C A R F r e s u l t i r f o r e x a S c a l e a ' e x a m p l . U H d e d y I m p o r t a a d d i t i o n i e - m p e r a C h a l l - g e e t e m p e r a ” “ 3 3 8 e x a l m g s p h d i m i a i l o s u s c e p t i b l e t o e x t r e m e s s u c h a s e x t r e m e t e m p e r a t u r e e v e n t s ( E a s t e r l i n g e t a l . , 2 0 0 0 b ) . I n r e c e n t y e a r s , c a t a s t r o p h i c e x t r e m e t e m p e r a t u r e e v e n t s h a v e o c c u r r e d r e s u l t i n g i n h i g h h u m a n m o r t a l i t y r a t e s ( E a s t e r l i n g e t a l . , 2 0 0 0 3 ) . T h e s e i n c l u d e , f o r e x a m p l e , t h e h e a t w a v e s i n E u r o p e i n 1 9 9 4 a n d 1 9 9 5 , t h e U S . h e a t w a v e o f 1 9 9 5 , a n d t h e i n t e n s e h e a t w a v e i n w e s t e r n E u r o p e i n 2 0 0 3 . T h u s , r e s e a r c h o n t e m p e r a t u r e e x t r e m e s a n d t h e i r r e g i o n a l a n d l o c a l i m p l i c a t i o n s i s o f u t m o s t i m p o r t a n c e , e s p e c i a l l y f o r a r e a s i d e n t i fi e d a s b e i n g v u l n e r a b l e t o c l i m a t i c e x t r e m e s . I t i s i m p e r a t i v e t o e x p l o r e n o t o n l y t h e h i s t o r i c a l c h a r a c t e r i s t i c s a n d c h a n g e s i n t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s , b u t a l s o t h e u n d e r l y i n g f a c t o r s w h i c h a f f e c t t h e s p a t i a l a n d t e m p o r a l d i s t r i b u t i o n o f t h e s e e x t r e m e s . T e m p e r a t u r e e x t r e m e s o c c u r a s a r e s u l t o f t h e i n t e r a c t i o n b e t w e e n l a r g e - s c a l e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n a n d t h e l o c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f a p l a c e ( f o r e x a m p l e , t o p o g r a p h i c a l f e a t u r e s a n d a l t i t u d e ) . T o b e t t e r u n d e r s t a n d t h e u n d e r l y i n g c a u s e s f o r t h e o c c u r r e n c e o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s , i t i s i m p o r t a n t t o i d e n t i f y t h e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s a s s o c i a t e d w i t h t h e s e e v e n t s . I n a d d i t i o n , b a s e l i n e k n o w l e d g e o f t h e h i s t o r i c a l t e m p o r a l a n d s p a t i a l v a r i a t i o n s o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s h a s t o b e e s t a b l i s h e d i n o r d e r t o r e l a t e t h e o b s e r v e d c h a n g e s i n a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n t o t r e n d s i n t h e f r e q u e n c y a n d i n t e n s i t y o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s , a n d a l s o t o b e a b l e t o a s s e s s p o t e n t i a l f u t u r e c h a n g e s i n t h e s e e x t r e m e s . T o a d d r e s s t h e q u e s t i o n s a b o u t t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n t h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n a n d t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s , a n a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n c a t a l o g u e i s n e e d e d w h i c h i s s p a t i a l l y a n d t e m p o r a l l y r e l e v a n t t o t h e a r e a o f i n t e r e s t a n d t o t h e p e r i o d o f s t u d y . s p e c fi i d r g k x P a n e l e c o n o r d u n n g : I m p a c x t a n s t k M e d fi E r G o n u fi e o t h e r m e w n “ t u n e T h e a r e a o f i n t e r e s t i n t h i s r e s e a r c h i s t h e B a l k a n P e n i n s u l a , a n d m o r e s p e c i fi c a l l y B u l g a r i a . T h i s c h o i c e w a s p r o m p t e d b y t h e f a c t t h a t t h e B a l k a n s w e r e s i n g l e d o u t i n t h e T h i r d A s s e s s m e n t R e p o r t ( T A R ) b y t h e I n t e r g o v e r n m e n t a l P a n e l o n C l i m a t e C h a n g e ( I P C C ) a s o n e o f t h e a r e a s w h e r e m o r e a d v e r s e i m p a c t s o f p o t e n t i a l c l i m a t e c h a n g e c o u l d b e e x p e c t e d d u e t o l e s s e r a d a p t i v e c a p a c i t y r e s u l t i n g f r o m a l o w e r l e v e l o f e c o n o m i c d e v e l o p m e n t ( C r a m e r e t a l . , 2 0 0 1 ) . B u l g a r i a i s u n d e r g o i n g a d i f fi c u l t t r a n s i t i o n f r o m a c e n t r a l l y p l a n n e d e c o n o m y t o w a r d s a n o p e n m a r k e t e c o n o m y , a n d t h e d i f fi c u l t i e s e n c o u n t e r e d d u r i n g t h i s t r a n s i t i o n a l p e r i o d m a y b e a g g r a v a t e d e v e n m o r e b y t h e a d v e r s e i m p a c t s o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s . F u r t h e r m o r e , t h e c o u n t r y i s l o c a t e d o n t h e t r a n s i t i o n b e t w e e n t w o c l i m a t e z o n e s , t e m p e r a t e c o n t i n e n t a l i n t h e n o r t h a n d M e d i t e r r a n e a n c o n t i n e n t a l c l i m a t e i n t h e s o u t h , w h i c h c o n t r i b u t e t o t h e c o m p l e x i t y o f t h e t e m p o r a l a n d s p a t i a l d i s t r i b u t i o n o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s a n d o f t h e i r r e l a t i o n s h i p s w i t h a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n . H e n c e , a n i m p o r t a n t f o c u s o f t h e c u r r e n t s t u d y i s t o i d e n t i f y a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n p a t t e r n s w h i c h f a v o r t h e o c c u r r e n c e o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s i n B u l g a r i a . 1 . M a j o r r e s e a r c h o b j e c t i v e s a n d s p e c i fi c q u e s t i o n s T h e b r o a d g o a l o f t h i s r e s e a r c h i s t o b e t t e r u n d e r s t a n d t h e c h a n g e s i n a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n a n d t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n B u l g a r i a . T h e s t u d y h a s t h r e e m a j o r o b j e c t i v e s . T h e fi r s t m a j o r o b j e c t i v e i s t o d e v e l o p a E u r o p e - w i d e c l a s s i fi c a t i o n s c h e m e t h a t c a n b e a p p l i c a b l e t o d i f f e r e n t r e s e a r c h a g e n d a s a n d v a r i o u s r e g i o n s i n S i m o r w e s t e l E u r o p e d a s s l fi C l a s s i f . d i S L ' l b L ( 2 3 0 0 ) a i r fl o w C a i a i O g I “ E l a t i o n : H O W e v e “ 3 , 8 1 % 3 E u r o p e . A l t h o u g h a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n c a t a l o g u e s a r e c u r r e n t l y a v a i l a b l e , t h e s e c l a s s i fi c a t i o n s a r e n o t a p p r o p r i a t e f o r i n v e s t i g a t i n g t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n a n d t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n B u l g a r i a . M o s t o f t h e e x i s t i n g c l a s s i fi c a t i o n s w e r e d e v e l o p e d f o r l i m i t e d a r e a s s p a t i a l l y , o f t e n l o c a t e d f a r f r o m B u l g a r i a . E x a m p l e s i n c l u d e : a ) t h e H e s s - B r e z o w s k y s u b j e c t i v e c a t a l o g u e ( 1 9 6 9 ) w h i c h e m p h a s i z e s c i r c u l a t i o n c o n d i t i o n s o v e r c e n t r a l E u r o p e ; b ) t h e L a m b a i r fl o w t y p e s ( 1 9 7 2 ) a n d t h e a u t o m a t e d v e r s i o n o f L a m b ’ s c l a s s i fi c a t i o n ( J o n e s e t a l . , 1 9 9 3 ) w h i c h f o c u s o n t h e B r i t i s h I s l e s ; c ) P é c z e l y c l a s s i fi c a t i o n ( 1 9 5 7 ) t h a t w a s d e r i v e d s p e c i fi c a l l y f o r H u n g a r y ; d ) S c h l i e p p ’ s s y n o p t i c c l a s s i fi c a t i o n ( 1 9 7 9 ) o f c i r c u l a t i o n p a t t e r n s f o r t h e A l p i n e r e g i o n ; e ) t h e P l a u t a n d S i m o n n e t ( 2 0 0 1 ) c l a s s i fi c a t i o n o f w i n t e r t i m e c i r c u l a t i o n f o r F r a n c e , t h e A l p s a n d w e s t e r n E u r o p e ; a n d f ) t h e c l a s s i fi c a t i o n o f E s t e b a n e t a l . ( 2 0 0 6 ) f o r w e s t e r n E u r o p e . I n a d d i t i o n t o t h e s e c l a s s i fi c a t i o n s c h e m e s , t w o r e l a t i v e l y r e c e n t c l a s s i fi c a t i o n s w e r e d e v e l o p e d f o r a r e a s l o c a t e d c l o s e t o B u l g a r i a . T h e s e c l a s s i fi c a t i o n s c h e m e s , h o w e v e r , a r e d e fi n e d i n t e r m s o f s e a l e v e l p r e s s u r e d i s t r i b u t i o n a n d a i r f l o w a n o m a l i e s s p e c i fi c a l l y o v e r G r e e c e ( M a h e r a s e t a l . ( 2 0 0 0 ) a n d / o r c o m b i n e l o c a t i o n - s p e c i fi c s u r f a c e a i r m a s s c o n d i t i o n s w i t h t h e a i r fl o w c h a r a c t e r i s t i c s ( K a s s o m e n o s e t a l . 2 0 0 3 ) . G i v e n t h e l a c k o f a v a i l a b l e c l a s s i fi c a t i o n s r e l e v a n t t o B u l g a r i a , a c i r c u l a t i o n c a t a l o g u e n e e d e d t o b e d e v e l o p e d i n o r d e r t o b e a b l e t o a d d r e s s t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n c i r c u l a t i o n a n d t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n B u l g a r i a . H o w e v e r , i n s t e a d o f d e r i v i n g c i r c u l a t i o n p a t t e r n s a p p l i c a b l e o n l y t o r e s e a r c h r e l a t i v e t o B u l g a r i a , a b r o a d e r o b j e c t i v e e m e r g e d . T h a t i s , t o d e v e l o p a n e e d e c b e t w e e i m p o r t s p r o j e c t ‘ H a r r n o r e g i o n s m e t h o d E u r o p e ; [ W i l m a O r . a C O I H i r a m - 3 5 t e m D E r a : “ 3 ’ 8 ( E l c o m p r e h e n s i v e , g e n e r a l i z e d c l a s s i fi c a t i o n f o r u s e f o r v a r i o u s r e s e a r c h a g e n d a s a n d d i f f e r e n t r e g i o n s i n E u r o p e . T h e n e e d f o r a E u r o p e - w i d e c l a s s i fi c a t i o n i s s u p p o r t e d b y t h e f a c t t h a t t h e v a r i e t y o f e x i s t i n g c l a s s i fi c a t i o n s h a m p e r s g r e a t l y t h e c o m p a r i s o n o f r e s e a r c h o u t c o m e s b e t w e e n s t u d i e s . A u n i fi e d f r a m e w o r k i s n e e d e d , i n s t e a d , f o r a c o n s i s t e n t a p p r o a c h t o s t u d i e s c o n s i d e r i n g r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n c i r c u l a t i o n p a t t e r n s a n d l o c a l o r r e g i o n a l c l i m a t e s i n E u r o p e . T h e i m p o r t a n c e o f t h i s i s s u e i s f u r t h e r e m p h a s i z e d b y t h e e x i s t e n c e o f a c u r r e n t p r o j e c t u n d e r t h e a u s p i c e s o f t h e E u r o p e a n S c i e n c e F o u n d a t i o n r e g a r d i n g t h e “ H a r m o n i z a t i o n a n d a p p l i c a t i o n s o f w e a t h e r t y p e c l a s s i fi c a t i o n s f o r E u r o p e a n r e g i o n s ” . T h e m a i n p u r p o s e o f t h i s p r o j e c t i s “ t o a c h i e v e a g e n e r a l n u m e r i c a l m e t h o d f o r a s s e s s i n g , c o m p a r i n g a n d c l a s s i f y i n g t y p i c a l w e a t h e r s i t u a t i o n s i n E u r o p e a n r e g i o n s ” ( C O S T a c t i o n 7 3 3 , h t t p : / / w w w . c o s t 7 3 3 . o r g / ) . S p e c i fi c q u e s t i o n s e n s u i n g f r o m t h e fi r s t m a j o r o b j e c t i v e o f t h i s s t u d y a r e : a W h a t a r e t h e m a i n c i r c u l a t i o n p a t t e r n s t h a t c h a r a c t e r i z e t h e c l i m a t e o f E u r o p e d u r i n g e a c h s e a s o n ? 0 H o w h a s t h e f r e q u e n c y a n d p e r s i s t e n c e o f t h e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s c h a n g e d d u r i n g t h e h i s t o r i c a l p e r i o d ? T h e s e c o n d m a j o r o b j e c t i v e i s t o i d e n t i f y c h a n g e s i n t h e t e m p o r a l t r e n d s o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s i n B u l g a r i a d u r i n g t h e l a t e r h a l f o f t h e 2 0 t h c e n t u r y . O n a c o n t i n e n t a l s c a l e , s i g n i fi c a n t c h a n g e s i n t e m p e r a t u r e a n d t e m p e r a t u r e e x t r e m e s h a v e o c c u r r e d d u r i n g t h e 2 0 t h c e n t u r y i n E u r o p e . T h e a n n u a l m e a n t e m p e r a t u r e o v e r t h e c o n t i n e n t h a s i n c r e a s e d a b o u t 0 9 5 ° C d u r i n g t h e l a s t 1 0 0 y e a r s ( E E A , 2 0 0 4 ) . T h e n u m b e r o f c o l d a n d f r o s t d a y s h a s d i m i n i s h e d , w h i l e t h e o n I n a - 1 d u fi n g m m p e h l g l ‘ e r f r e q u e n c y o f h o t s u m m e r d a y s ( d e fi n e d a s t e m p e r a t u r e a b o v e 2 5 ° C ) a n d h e a t w a v e s h a s i n c r e a s e d f o r t h e c o n t i n e n t a s a w h o l e ( E E A , 2 0 0 4 ) . D i f f e r e n c e s a r e e v i d e n t w h e n s u b - p e r i o d s a r e c o n s i d e r e d . F o r e x a m p l e , K l e i n T a n k e t a l . ( 2 0 0 3 ) , u s i n g 8 6 s t a t i o n s a r o u n d t h e c o n t i n e n t , d e t e r m i n e d t h a t d u r i n g t h e c o o l e r 1 9 4 6 - 1 9 7 5 s u b - p e r i o d , t h e f r e q u e n c y o f w a r m e x t r e m e s ( d e fi n e d a s m a x i m u m a n d m i n i m u m t e m p e r a t u r e s a b o v e t h e 9 0 t h p e r c e n t i l e ) d e c r e a s e d . A t t h e s a m e t i m e , t h e f r e q u e n c y o f t h e c o l d e x t r e m e s ( d e fi n e d a s m a x i m u m a n d m i n i m u m t e m p e r a t u r e s b e l o w t h e 1 0 t h p e r c e n t i l e ) d i d n o t c h a n g e , w h i c h r e s u l t e d i n l o w e r t e m p e r a t u r e v a r i a b i l i t y i n E u r o p e . S u b s e q u e n t l y , i n 1 9 7 6 - 1 9 9 9 t h e r a t e o f i n c r e a s e o f w a r m e x t r e m e s w a s m u c h g r e a t e r t h a n t h e r a t e o f d e c l i n e o f t h e c o l d e x t r e m e s f o r t h e e n t i r e c o n t i n e n t , i n d u c i n g a f u r t h e r r i s e i n t e m p e r a t u r e v a r i a b i l i t y ( K l e i n T a n k e t a l . , 2 0 0 3 ) . H i s t o r i c a l c h a n g e s i n t h e t e m p e r a t u r e e x t r e m e s h a v e a l s o b e e n o b s e r v e d d u r i n g t h e 2 0 t h c e n t u r y o n a r e g i o n a l s c a l e . D a i l y m a x i m u m a n d m i n i m u m t e m p e r a t u r e s h a v e i n c r e a s e d w i t h t h e m i n i m u m t e m p e r a t u r e c h a n g i n g a t a h i g h e r r a t e t h a n m a x i m u m t e m p e r a t u r e s i n b o t h n o r t h e r n E u r o p e ( b a s e d o n d a t a f r o m 1 1 s t a t i o n s ) a n d c e n t r a l E u r o p e ( b a s e d o n d a t a f r o m 9 s t a t i o n s ) , t h u s r e s u l t i n g i n a d e c l i n e i n t h e d i u r n a l t e m p e r a t u r e r a n g e ( H e i n o e t a l . , 1 9 9 9 ) . I n a d d i t i o n , t h e n u m b e r o f f r o s t d a y s h a s d e c l i n e d i n n o r t h e r n a n d c e n t r a l E u r o p e ( H e i n o e t a l . , 1 9 9 9 ) . O t h e r r e g i o n a l c h a n g e s i n c l u d e a d e c r e a s e i n t h e l e n g t h o f t h e c o l d s e a s o n i n c e n t r a l E u r o p e a s e s t i m a t e d f r o m o n e s t a t i o n i n P o l a n d a n d t w o i n H u n g a r y ( D o m o n k o s a n d P i o t r o v i c z , 1 9 9 8 ) . A t a fi n e r s p a t i a l s c a l e , t h e n u m b e r o f f r o s t d a y s h a s d e c l i n e d , a n d t h e d u r a t i o n o f h e a t w a v e s h a s l i ‘ N B S ' J : E 5 8 8 0 a s s o c l a A i f h 0 u g a t m o s p r e l a t i o n : b e e n I a I a t m o s p ) 0 ’ C O U n t , W e n m i n c r e a s e d , a t t h e m a j o r i t y o f s t a t i o n s i n w e s t e r n G e r m a n y ( H u n d e c h a a n d B a r d o s s y , 2 0 0 5 ) . I n t e r m s o f c u r r e n t a n d p a s t c l i m a t e , n o r e s e a r c h t o d a t e h a s e x p l i c i t l y i n v e s t i g a t e d h i s t o r i c a l t r e n d s i n t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n B u l g a r i a . S p e c i fi c r e s e a r c h q u e s t i o n s , r e l a t e d t o t h e s e c o n d m a j o r o b j e c t i v e , a r e : . A r e t h e t e m p e r a t u r e s e r i e s o b t a i n e d f r o m B u l g a r i a n t e m p e r a t u r e s t a t i o n s h o m o g e n e o u s a n d s u i t a b l e f o r t r e n d a n a l y s i s a n d t h e a n a l y s i s o f r e t u r n l e v e l s ? . W h a t a r e t h e h i s t o r i c a l c h a n g e s i n t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s i n t e r m s o f p a s t t r e n d s a n d c h a n g e s i n p r o j e c t e d r e t u r n l e v e l s ? T h e t h i r d m a j o r o b j e c t i v e i s t o d e t e r m i n e t h e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s a s s o c i a t e d w i t h t h e o c c u r r e n c e o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n B u l g a r i a . A l t h o u g h s o m e r e f e r e n c e s t o c o n n e c t i o n s b e t w e e n c l i m a t e i n B u l g a r i a a n d a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s e x i s t ( e . g . , V e l e v , 1 9 9 6 , 1 9 9 8 ) , t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n c i r c u l a t i o n p a t t e r n s a n d t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s h a v e b e e n l a r g e l y n e g l e c t e d . S o m e a s s o c i a t i o n s , h o w e v e r , b e t w e e n l a r g e - s c a l e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n p a t t e r n s o v e r p a r t s o f E u r o p e a n d t e m p e r a t u r e e x t r e m e s o f c o u n t r i e s n e i g h b o r i n g B u l g a r i a , h a v e b e e n e s t a b l i s h e d . F o r e x a m p l e , w i n t e r t i m e e x t r e m e c o l d t e m p e r a t u r e e v e n t s a t t h r e e s t a t i o n s i n H u n g a r y o c c u r r e d u n d e r a n t i c y c l o n i c c o n d i t i o n s , w h i l e w a r m t e m p e r a t u r e a n o m a l i e s o c c u r r e d w i t h c i r c u l a t i o n p a t t e r n s w i t h s o u t h e r l y o r w e s t e r l y fl o w ( D o m o n k o s , 1 9 9 8 ) . I n s u m m e r , o v e r t h e s a m e r e g i o n , e x t r e m e w a r m a n o m a l i e s o c c u r r e d u n d e r a n t i c y c l o n i c c o n d i t i o n s , w h i l e e x t r e m e c o l d a n o m a l i e s w e r e m o r e l i k e l y i n Q . m ” 3 m 5 8 9 $ 3 _ 6 0 3 0 2 3 9 8 3 g w i t h c i r c u l a t i o n p a t t e r n s c h a r a c t e r i z e d b y n o r t h e r l y a i r fl o w . E x t r e m e c o l d e v e n t s a t 1 1 s t a t i o n s i n s o u t h - c e n t r a l E u r o p e o c c u r r e d u n d e r a v a r i e t y o f a i r fl o w p a t t e r n s i n c l u d i n g e a s t e r l y a i r fl o w , n o r t h e r l y a i r fl o w a n d a n t i c y c l o n i c c o n d i t i o n s , w h i l e w a r m e x t r e m e e v e n t s o c c u r r e d w i t h s o u t h e r l y a i r fl o w o r p e r s i s t e n t a n t i c y c l o n e s ( D o m o n k o s e t a l . , 2 0 0 3 ) , S i m i l a r l y , a l m o s t 7 5 % o f t h e h e a t w a v e s a t P r a g u e - K l e m e n t i n u m , C z e c h R e p u b l i c , o c c u r r e d w h e n a n a n t i c y c l o n e w a s p r e s e n t o v e r c e n t r a l E u r o p e o r o v e r F e n n o s c a n d i a , o r d u r i n g s o u t h w e s t e r l y o r s o u t h e a s t e r l y a i r fl o w ( K y s e l y , 2 0 0 2 a ) . P e r i o d s w i t h s u m m e r t i m e e x t r e m e h i g h t e m p e r a t u r e s a t 1 2 s t a t i o n s i n n e a r b y G r e e c e o c c u r r e d u n d e r w e s t e r l y o r n o r t h w e s t e r l y a i r fl o w o r a n t i c y c l o n i c c o n d i t i o n s ( K a t s o u l i s e t a l . , 2 0 0 5 ) . T h e s p e c i fi c r e s e a r c h q u e s t i o n s , r e l a t e d t o t h e t h i r d m a j o r o b j e c t i v e , a r e : . W h i c h a r e t h e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s c o n t r i b u t i n g t o t h e o c c u r r e n c e o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s i n B u l g a r i a ? 1 o H o w d o t h e c h a n g e s i n t h e f r e q u e n c y o r p e r s i s t e n c e i n t h e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s r e l a t e t o t h e c h a n g e s i n t h e t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s ? . H o w d o e s t h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n c l a s s i fi c a t i o n d e r i v e d a s p a r t o f t h e fi r s t m a j o r o b j e c t i v e p e r f o r m w h e n a d d r e s s i n g a s p e c i fi c r e s e a r c h q u e s t i o n r e g a r d i n g t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n c i r c u l a t i o n p a t t e r n s a n d t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n B u l g a r i a ? 2 . P h y E a p p r o x i m e t e r s t h e t o p : m a d e u r e m a i n r l o c a t l o r ( f r o m m P l a n i n a a n d t h e b w b n d p a r , o f I O fl fi b ; a n r a B ' J l g a f l e C m d a v 2 . P h y s i o g r a p h i c o v e r v i e w o f B u l g a r i a B u l g a r i a i s s i t u a t e d o n t h e B a l k a n P e n i n s u l a i n s o u t h e a s t E u r o p e b e t w e e n a p p r o x i m a t e l y 4 1 ° - 4 4 ° N a n d 2 2 ° - 2 9 ° E . T h e c o u n t r y i s b o u n d e d t o t h e n o r t h b y R o m a n i a , t o t h e e a s t b y t h e B l a c k S e a , t o t h e s o u t h e a s t b y T u r k e y , t o t h e s o u t h w e s t b y G r e e c e , a n d t o t h e w e s t b y t h e R e p u b l i c o f M a c e d o n i a a n d S e r b i a a n d M o n t e n e g r o ( F i g u r e 1 - 1 ) . T h e a r e a o f B u l g a r i a i s 1 1 0 , 9 9 3 s q k m ( N S l , 2 0 0 4 ) . B u l g a r i a ’ s t o p o g r a p h y i s q u i t e d i v e r s e . T h e a v e r a g e a l t i t u d e i n B u l g a r i a i s 4 7 0 m e t e r s ( s o u r c e : h t t p : / / w w w . e x p l o i t z . c o m / B u l q a r i a - T o p o q r a p h y - c q . p h p ) . A l t h o u g h t h e t o p o g r a p h y v a r i e s a c r o s s t h e c o u n t r y , m o r e t h a n t w o - t h i r d s o f t h e l a n d a r e a i s m a d e u p o f p l a i n s , p l a t e a u s , o r h i l l y l a n d a t a n a l t i t u d e l e s s t h a n 6 0 0 m e t e r s . T h e r e m a i n d e r i s m a d e u p o f m o u n t a i n o u s t o p o g r a p h y w i t h e l e v a t i o n s i n s o m e l o c a t i o n s g r e a t e r t h a n 1 , 5 0 0 m e t e r s . T h e m a i n f e a t u r e s o f t h e t o p o g r a p h y f o r m l a t i t u d i n a l b e l t s r e p r e s e n t e d ( f r o m n o r t h t o s o u t h ) b y t h e D a n u b e P l a i n , t h e P r e d b a l k a n m o u n t a i n s , t h e S t a r a P l a n i n a ( B a l k a n ) m o u n t a i n s , t h e Z a d b a l k a n v a l l e y s , t h e U p p e r - T r a c i a n l o w l a n d , a n d t h e R h o d o p i m o u n t a i n s ( F i g u r e 1 - 1 ) . T o t h e e a s t o f t h e U p p e r - T r a c i a n l o w l a n d a r e t h e S a k a r a n d S t r a n d j a m o u n t a i n s l o c a t e d i n t h e s o u t h e a s t e r n m o s t p a r t o f B u l g a r i a . S e v e r a l m e d i u m h i g h m o u n t a i n s a s w e l l a s t h e h i g h m o u n t a i n s o f R i l a a n d P i r i n a r e l o c a t e d i n t h e s o u t h w e s t e r n c o r n e r o f B u l g a r i a . T h e S t a r a P l a n i n a m o u n t a i n r a n g e s e p a r a t e s t h e c o u n t r y i n t o a l m o s t e q u a l l y s i z e d N o r t h e r n B u l g a r i a a n d S o u t h e r n B u l g a r i a , a n d s e r v e s a s a n a t u r a l b a r r i e r t o t h e i n t r u s i o n o f c o l d a i r i n t o t h e s o u t h e r n h a l f o f t h e c o u n t r y . T h e R i l a a n d R h o d o p i m o u n t a i n s a r e c o n s i d e r a b l e o b s t a c l e s t o t h e a d v e c t i o n o f w a r m a i r i n t o t h e n o r t h e r n h a l f o f B u l g a r i a . p ' 1 . “ - — . i I z i t - 5 ‘ . . M 4 & 1 : m e i f k a c r m . L \ r ’ M K . . , F i g u r e 1 - 1 - M a p o f B u l g a r i a , f r o m h : I l w w w . r i a . n o l d b l m a s l r o d / l e v e l 3 l i d 1 2 . h t m - s o u r c e : T h e T i m e s A t l a s o f t h e W o r l d , U N E P G R I D - A r e n d a l . T h e c l i m a t e o f B u l g a r i a i s s t r o n g l y i n fl u e n c e d b y i t s l a t i t u d i n a l e x t e n s i o n , t h e a l t i t u d e o f t h e v a r i o u s r e g i o n s , t o p o g r a p h i c f e a t u r e s , p r o x i m i t y t o l a r g e w a t e r b o d i e s a n d t h e p r e d o m i n a n t a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n ( K o l e v a e t a l . , 1 9 9 6 ) . T h e c o u n t r y i s s i t u a t e d o n t h e t r a n s i t i o n b e t w e e n t h e t e m p e r a t e c o n t i n e n t a l c l i m a t e a n d t h e M e d i t e r r a n e a n c l i m a t e . M u c h o f B u l g a r i a ( p r e d o m i n a n t l y t h e t e r r i t o r y t o t h e n o r t h o f t h e S t a r a P l a n i n a m o u n t a i n a n d s o m e o f t h e v a l l e y s a n d m o u n t a i n s i n s o u t h w e s t B u l g a r i a ) h a s a t e m p e r a t e c o n t i n e n t a l c l i m a t e . T h e a v e r a g e J a n u a r y t e m p e r a t u r e s v a r y b e t w e e n - 1 ° C a n d - 8 ° C w i t h t h e l a t t e r m e a s u r e d a t t h e h i g h e s t 1 0 m o u n t a i n p e a k s . t i P i a i n . A t e m p e r a J a n u a r y s o m e w r t e m p e r a a n d s o u ‘ M e d i t e n l o w l a n d t h e h i g h s t e m p e r a : 3 . O l g a T t d e s c r i b e : S D G C I fi c r t b a d ‘ g r o u r d I S C U s s I O r d i s c u s s i m “ l e m m a . ‘ C l a s s i f i e r , - a n d f i l e a t m o u n t a i n p e a k s . M e a n J u l y t e m p e r a t u r e s v a r y f r o m 8 - 9 ° C a t t h e h i g h m o u n t a i n p e a k s , t o 1 8 - 2 0 ° C i n t h e v a l l e y s o f s o u t h w e s t B u l g a r i a , t o 2 2 - 2 4 ° C i n t h e D a n u b e P l a i n . A t r a n s i t i o n a l z o n e i s l o c a t e d i n t h e m i d d l e o f t h e c o u n t r y s e p a r a t i n g t h e t e m p e r a t e c o n t i n e n t a l a n d t h e c o n t i n e n t a l M e d i t e r r a n e a n c l i m a t e s . T h e m e a n J a n u a r y t e m p e r a t u r e s i n t h e t r a n s i t i o n a l z o n e a r e b e t w e e n - 1 . 5 ° C a n d 1 5 ° C , s o m e w h a t h i g h e r t h a n t h o s e o f t h e t e m p e r a t e c o n t i n e n t a l z o n e . T h e m e a n J u l y t e m p e r a t u r e s i n t h e z o n e o f t r a n s i t i o n a r e b e t w e e n 2 2 ° C a n d 2 4 ° C . T h e s o u t h e r n a n d s o u t h e a s t e r n p a r t s o f t h e c o u n t r y a r e c h a r a c t e r i z e d b y a c o n t i n e n t a l - M e d i t e r r a n e a n c l i m a t e . T h e a v e r a g e m o n t h l y t e m p e r a t u r e f o r J a n u a r y a t a l l l o w l a n d s t a t i o n s ( b e l o w 6 0 0 m ) i s a b o v e f r e e z i n g . S o m e a r e a s i n t h i s z o n e h a v e t h e h i g h e s t m e a n J u l y t e m p e r a t u r e s i n t h e c o u n t r y . F o r e x a m p l e , m e a n J u l y t e m p e r a t u r e s i n t h e S t r u m a V a l l e y a r e a r o u n d 2 5 ° C ( V e l e v , 1 9 9 0 ) . 3 . O r g a n i z a t i o n o f t h e d i s s e r t a t i o n T h e d i s s e r t a t i o n i s o r g a n i z e d a r o u n d t h e t h r e e m a j o r r e s e a r c h o b j e c t i v e s d e s c r i b e d a b o v e . E a c h c h a p t e r i n c l u d e s : a ) a n i n t r o d u c t i o n t h a t p r e s e n t s t h e s p e c i fi c r e s e a r c h q u e s t i o n s a n d e l a b o r a t e s o n t h e i r s i g n i fi c a n c e ; b ) a b a c k g r o u n d / l i t e r a t u r e r e v i e w t h a t s u m m a r i z e s t h e r e l e v a n t p a s t r e s e a r c h ; 0 ) a d i s c u s s i o n o f t h e m e t h o d o l o g y ; d ) a p r e s e n t a t i o n o f t h e r e s e a r c h fi n d i n g s ; e ) a d i s c u s s i o n s e c t i o n t h a t p r e s e n t s t h e r e s u l t s f r o m t h i s s t u d y i n t e r m s o f r e l e v a n t l i t e r a t u r e ; a n d f ) a c o n c l u s i o n s e c t i o n . C h a p t e r 2 d e s c r i b e s t h e d e r i v a t i o n o f a c l a s s i fi c a t i o n s c h e m e o f t h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n f o r t h e E u r o p e a n c o n t i n e n t a n d t h e a n a l y s i s o f t h e f r e q u e n c y a n d p e r s i s t e n c e o f t h e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s . C h a p t e r 3 i s c o n c e r n e d w i t h t h e h o m o g e n e i t y a n a l y s i s a n d t h e i n v e s t i g a t i o n o f 1 1 t h e C h a n g e r ‘ r e m e b e t w e e n t e m p e r a ! a n d t h e r t h e c h a n g e s i n t h e t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n B u l g a r i a u s i n g t r e n d a n a l y s i s a n d e x t r e m e v a l u e a n a l y s i s . C h a p t e r 4 i n c l u d e s t h e a n a l y s i s o f t h e a s s o c i a t i o n b e t w e e n t h e f r e q u e n c y a n d t r e n d s i n t h e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s a n d t h o s e o f t h e t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n B u l g a r i a . C h a p t e r 5 c o n t a i n s t h e o v e r a l l c o n c l u s i o n s a n d t h e d i r e c t i o n s f o r f u t u r e w o r k . 1 2 C h a p t e r 2 - A t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n c l a s s i f i c a t i o n f o r E u r o p e 1 . I n t r o d u c t i o n T h e m a i n c e n t e r s o f a c t i o n 1 a n d e l e m e n t s o f t h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n t h a t i n fl u e n c e t h e E u r o p e a n c l i m a t e a r e t h e m i d - l a t i t u d e w e s t e r l i e s , t h e I c e l a n d i c L o w , t h e A z o r e s H i g h , t h e S i b e r i a n H i g h , t h e M e d i t e r r a n e a n c y c l o n e s a n d t h e A s i a n t h e r m a l L o w . I t i s w e l l e s t a b l i s h e d t h a t t h e m a i n c i r c u l a t i o n f e a t u r e s d e m o n s t r a t e s e a s o n a l i t y o f o c c u r r e n c e a n d / o r i n t e n s i t y o v e r E u r o p e a n d t h e N o r t h A t l a n t i c . T h e w e s t e r l i e s r e s u l t f r o m t h e s t r o n g p r e s s u r e d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e t r o p i c a l a n d t h e p o l a r r e g i o n s . T h e s e w i n d s s t e e r t h e c y c l o n i c a n d a n t i c y c l o n i c s y n o p t i c s y s t e m s , t h u s a f f e c t i n g t h e e v e r y d a y l o c a l w e a t h e r o v e r t h e c o n t i n e n t , a n d a r e m o r e t h a n t w i c e a s s t r o n g i n w i n t e r t h a n i n s u m m e r ( B a r r y a n d C h o r l e y , 2 0 0 3 ) . A l t h o u g h t h e A z o r e s H i g h a n d t h e I c e l a n d i c L o w a r e e v i d e n t o n s e a l e v e l p r e s s u r e ( S L P ) m a p s t h r o u g h o u t t h e y e a r , t h e A z o r e s A n t i c y c l o n e i s m o s t p r o m i n e n t a n d e x p a n d s o v e r t h e l a r g e s t a r e a d u r i n g s u m m e r ( S a h s a m a n o g l o u , 1 9 9 0 ) . I n c o n t r a s t , t h e I c e l a n d i c L o w d i s p l a y s h i g h e s t i n t e n s i t y d u r i n g w i n t e r ( S e r r e z e e t a l . , 1 9 9 7 ) . T h e G u l f o f G e n o a i s a s e a s o n a l c y c l o g e n e s i s a r e a p r o d u c i n g t h e m o s t i n t e n s e M e d i t e r r a n e a n c y c l o n e s i n w i n t e r ( M a h e r a s e t a l . , 2 0 0 1 ) . A n o t h e r s e a s o n a l c e n t e r i s t h e S i b e r i a n A n t i c y c l o n e w h i c h i s a c t i v e a n d w e l l d e v e l o p e d d u r i n g t h e w i n t e r m o n t h s . A c e n t e r o f a c t i o n e v i d e n t o n t h e S L P m a p s i n s u m m e r i s t h e e x t e n s i o n o f t h e A s i a n t h e r m a l c y c l o n e o v e r t h e A r a b i c P e n i n s u l a a n d t h e P e r s i a n G u l f . ‘ S e m i - p e r m a n e n t h i g h s o r l o w s t h a t a p p e a r o n m e a n c h a r t s o f s e a l e v e l p r e s s u r e ( S L P ) , G l o s s a r y o f M e t e o r o l o g y , 2 0 0 0 , p . 1 2 2 . 1 3 o f a u t o r e c e n t y a t m o s p l a b o u t o l 1 . 1 . E x T a p p r o a c w a s w i c ’ a p p r o a c m a n u a l . ‘ U p p e r - l e ' O b j e c t i v e r e fl u i r e 5 k n o w n 9 ) B r e z o w s l i t ‘ - a d d i t i o d a s s r fi c a g ( D O m O I l k r e n w m p - G S T h e i m p a c t o f t h e l a r g e - s c a l e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n o n t h e t e m p o r a l a n d s p a t i a l v a r i a b i l i t y o f t h e l o c a l w e a t h e r h a s l o n g b e e n o f g r e a t i n t e r e s t . T h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n p a t t e r n s o v e r E u r o p e h a v e b e e n e x a m i n e d b y a n u m b e r o f a u t h o r s i n t h e p a s t ( H e s s a n d B r e z o w s k y , 1 9 6 9 ; L a m b , 1 9 7 2 , f o r e x a m p l e ) . I n r e c e n t y e a r s , r e s u r g e n c e o f t h e r e s e a r c h f o c u s i n g o n r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n a n d l o c a l c l i m a t e h a s o c c u r r e d d u e t o i n c r e a s e d c o n c e r n a b o u t o b s e r v e d a n d f u t u r e c l i m a t e c h a n g e s . 1 . 1 . E x i s t i n g a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n c l a s s i f i c a t i o n s T h e t w o m a i n a p p r o a c h e s t o c i r c u l a t i o n c l a s s i fi c a t i o n a r e : a ) a m a n u a l a p p r o a c h w h i c h d e p e n d s o n t h e s u b j e c t i v e a s s e s s m e n t o f t h e r e s e a r c h e r a n d w a s w i d e l y u s e d b e f o r e t h e a d v e n t o f c o m p u t e r s ; a n d b ) a c o m p u t e r - a s s i s t e d a p p r o a c h , w h i c h i s f a s t e r t o a p p l y a n d t h e r e s u l t s o f w h i c h a r e r e p r o d u c i b l e . T h e m a n u a l a p p r o a c h i s b a s e d o n v i s u a l c o m p a r i s o n o f t h o u s a n d s o f S L P a n d / o r u p p e r - l e v e l w e a t h e r m a p s . T h e c o m p u t e r - a s s i s t e d , s o m e t i m e s r e f e r r e d t o a s o b j e c t i v e , a p p r o a c h i s b a s e d m o s t l y o n s t a t i s t i c a l g r o u p i n g m e t h o d s b u t a l s o r e q u i r e s u b j e c t i v e i n p u t d u r i n g d i f f e r e n t s t a g e s o f t h e c l a s s i fi c a t i o n p r o c e s s . W e l l k n o w n e x a m p l e s o f t h e m a n u a l , o r s u b j e c t i v e c l a s s i fi c a t i o n s a r e t h e H e s s - B r e z o w s k y c l a s s i fi c a t i o n ( 1 9 6 9 ) a n d t h e L a m b ’ s A i r fl o w T y p e s ( 1 9 7 2 ) f o r E u r o p e . I n a d d i t i o n , s o m e o t h e r s u b j e c t i v e c l a s s i fi c a t i o n s , e . g . , t h e S c h t i e p p ’ s s y n o p t i c c l a s s i fi c a t i o n ( S t e f a n i c k i e t a l . , 1 9 9 8 ) o r t h e P é c z e l y m a c r o c i r c u l a t i o n t y p e s ( D o m o n k o s , 1 9 9 8 ) e x i s t f o r E u r o p e . T h e c o m p u t e r - a s s i s t e d a p p r o a c h e n c o m p a s s e s a v a r i e t y o f m e t h o d s . G o o d e s s a n d P a l u t i k o f ( 1 9 9 8 ) d i f f e r e n t i a t e b e t w e e n : a ) a u t o m a t e d c l a s s i fi c a t i o n s b a s e d o n e x i s t i n g s u b j e c t i v e c i r c u l a t i o n - 1 4 t y p e s c a t a d i s t i n g u i s l n u m e fi c a i g r o u p i n g a n a l y s i s 2 T h m e c i r c u i t r e c e n t l y ( t h e p a r l o r h P a g e o p b e t w e e n I d i S l i n g u i s m e r i d i o n a o o m p l l s e ( G W L ) p e y e a r s a n d a r t i fi c i a l 0 . I t s l i m i t e d t o B U I g a r i ; b o u n d a r y T h e S U b J E C I I V e I W i n d d i r e c t t y p e s c a t a l o g u e s ( e . g . t h e L a m b c a t a l o g u e ) , w h e r e p a r a m e t e r s u s e d t o d i s t i n g u i s h b e t w e e n t y p e s a r e r e p r e s e n t e d v i a m a t h e m a t i c a l e q u a t i o n s o r n u m e r i c a l v a l u e s w i t h i n a g i v e n r a n g e ; a n d b ) c l a s s i fi c a t i o n s b a s e d o n s t a t i s t i c a l g r o u p i n g m e t h o d s ( i . e . p r i n c i p a l c o m p o n e n t a n a l y s i s , p r i n c i p a l c o m p o n e n t a n a l y s i s a n d c l u s t e r a n a l y s i s , n e u r a l n e t w o r k s , t o n a m e a f e w ) . T h e H e s s - B r e z o w s k y ( 1 9 6 9 ) G r o s s w e t t e r l a g e n c l a s s i fi c a t i o n e m p h a s i z e s t h e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s o v e r c e n t r a l E u r o p e . T h e c a t a l o g u e w a s e x p a n d e d r e c e n t l y ( G e r s t e n g a r b e a n d W e r n e r , 1 9 9 3 ; G e r s t e n g a r b e e t a l . , 1 9 9 9 ) a n d c o v e r s t h e p e r i o d 1 8 8 1 - 1 9 9 8 . T h e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s w e r e d e r i v e d u s i n g S L P a n d 5 0 0 h P a g e o p o t e n t i a l h e i g h t ( 2 5 0 0 ) m a p s f o r a n a r e a e x t e n d i n g a p p r o x i m a t e l y b e t w e e n 4 0 ° W — 2 5 ° E a n d 4 0 ° — 7 0 ° N . T h e c l a s s i fi c a t i o n i s n e s t e d . T h e a u t h o r s d i s t i n g u i s h t h r e e m a j o r g r o u p s o f c i r c u l a t i o n ( z o n a l , h a l f - m e r i d i o n a l a n d m e r i d i o n a l ) , s u b d i v i d e d i n t o t e n m a j o r t y p e s ( G r o s s w e t t e r t y p e n , G W T ) w h i c h c o m p r i s e a t o t a l o f 2 9 t y p e s ( G r o s s w e t t e r l a g e n , G W L ) . A n y c i r c u l a t i o n t y p e ( G W L ) p e r s i s t s f o r a t l e a s t 3 d a y s . T h e G W L c l a s s i fi c a t i o n w a s r e v i s e d i n r e c e n t y e a r s a n d i s c o n s i d e r e d t o b e h o m o g e n e o u s ( G e r s t e n g a r b e e t a l . , 1 9 9 9 ) , L e , n o a r t i fi c i a l b i a s e s o r t r e n d s a r e p r e s e n t . A m a j o r d i s a d v a n t a g e o f t h i s c a t a l o g u e i s i t s l i m i t e d s p a t i a l e x t e n t . M o r e s p e c i fi c a l l y , t h e c i r c u l a t i o n t y p e s a r e n o t r e l e v a n t t o B u l g a r i a b e c a u s e a p o r t i o n o f t h e c o u n t r y f a l l s o u t s i d e t h e e a s t e r n m o s t b o u n d a r y o f t h e H e s s - B r e z o w s k y c l a s s i fi c a t i o n . T h e L a m b ( 1 9 7 2 ) “ a i r fl o w t y p e s ’ o v e r t h e B r i t i s h I s l e s w e r e d e r i v e d b y s u b j e c t i v e l y c l a s s i f y i n g S L P w e a t h e r m a p s a c c o r d i n g t o p r e s s u r e d i s t r i b u t i o n , w i n d d i r e c t i o n a n d o b s e r v e d w e a t h e r . T h e c a t a l o g u e w a s e x p a n d e d b y H u l m e 1 5 a n d S a m a r e a c o n t 6 0 ° N . E r r B n t i s n l s l u n s p e c i fi p r e s s u r e w i t h a d e u n c l a s s r f 2 0 0 1 ) . L i l S w e e n e y c i r c u l a t i o r s y s t e m s £ “ ’ 9 9 s e a l I s l e s . s m g r l i g i o n s . A d l T h e P é c z g K a r o s s y ‘ 1 O L C Y C i O n i c S m u e p p ' s 1 9 4 5 1 9 9 4 d r e a m , S W B C Q . U ' a n d B a r r o w a n d c o v e r s t h e p e r i o d 1 8 8 1 - 1 9 9 5 ( H u l m e a n d B a r r o w , 1 9 9 7 ) . T h e a r e a c o n s i d e r e d i n t h i s c l a s s i fi c a t i o n e x t e n d s b e t w e e n 1 0 ° W — 2 ° E a n d 5 0 ° - 6 0 ° N . E i g h t m a j o r d i r e c t i o n a l t y p e s w e r e d e t e r m i n e d b a s e d o n a i r fl o w o v e r t h e B r i t i s h I s l e s , a n d e a c h w a s f u r t h e r s u b d i v i d e d i n t o a n t i c y c l o n i c , c y c l o n i c a n d u n s p e c i fi e d c a t e g o r i e s . T h e a n t i c y c l o n i c c a t e g o r y i n c l u d e s d a y s w i t h a h i g h p r e s s u r e a r e a d o m i n a t i n g o v e r t h e B r i t i s h I s l e s ; t h e c y c l o n i c c o n s i s t s o f t h e d a y s w i t h a d e p r e s s i o n c r o s s i n g o r s t a g n a t i n g o v e r t h e B r i t i s h I s l e s ; a n d t h e u n c l a s s i fi e d c a t e g o r y d e p i c t s w e a k a n d c h a o t i c p a t t e r n s ( B a r r y a n d C a r e l t o n , 2 0 0 1 ) . L i m i t a t i o n o f t h e L a m b c l a s s i fi c a t i o n s c h e m e , a c c o r d i n g t o O ’ H a r e a n d S w e e n e y ( 1 9 9 3 ) , i s i t s i n a b i l i t y t o c a t e g o r i z e c o m p l e x a n d t r a n s i t i o n a l s y n o p t i c c i r c u l a t i o n s . I n a d d i t i o n , t h e a u t h o r s p o i n t o u t t h a t t h e s i z e o f t h e s y n o p t i c s y s t e m s a f f e c t s t h e w e a t h e r p a t t e r n s o v e r t h e B r i t i s h I s l e s . F o r e x a m p l e , w h i l e l a r g e s c a l e s y s t e m s w o u l d g e n e r a l l y b r i n g u n i f o r m c o n d i t i o n s o v e r t h e B r i t i s h I s l e s , s m a l l e r s c a l e c y c l o n e s w o u l d b r i n g c o n t r a s t i n g c o n d i t i o n s t o d i f f e r e n t r e g i o n s . A d d i t i o n a l s u b j e c t i v e c l a s s i fi c a t i o n s f o c u s e d o n l i m i t e d a r e a s i n E u r o p e . T h e P é c z e l y c l a s s i fi c a t i o n o f m a c r o c i r c u l a t i o n t y p e s ( P é c z e l y , 1 9 5 7 ; u p d a t e d b y K a r o s s y , 1 9 8 7 ) , d e v e l o p e d f o r t h e p e r i o d 1 9 0 1 - 1 9 9 1 , w a s b a s e d o n t h e l o c a t i o n s o f c y c l o n i c a n d a n t i c y c l o n i c S L P c e n t e r s c l o s e s t t o H u n g a r y ( D o m o n k o s , 1 9 9 8 ) . S c h t i e p p ’ s s y n o p t i c w e a t h e r t y p e s ( 1 9 7 9 ) w e r e d e r i v e d f o r t h e c e n t r a l A l p s f o r 1 9 4 5 - 1 9 9 4 b a s e d o n t h e s u r f a c e p r e s s u r e d i s t r i b u t i o n , g e o s t r o p h i c w i n d d i r e c t i o n , u p p e r - l e v e l w i n d s p e e d a n d d i r e c t i o n , a n d t h e h e i g h t o f t h e 5 0 0 h P a s u r f a c e . U n l i k e t h e H e s s - B r e z o w s k y c l a s s i fi c a t i o n , S c h i i e p p ’ s s y n o p t i c w e a t h e r 1 6 n p e s o r ( S t e f a n i F C o m s o r t t r e s h o a l . ( 1 9 9 t h e B r i t : L a m b ' s a n d P a t T h e y t o p a t t e r n s t h e s c h t E C o m b i n e p a t t e r n s a n d G r e a r e t h a t t h a t o n . ( E s t e b a n ( K a s g o n C h a r a c f e U s e o r t h t y p e s o n l y t a k e i n t o a c c o u n t t h e m e t e o r o l o g i c a l c o n d i t i o n s o n t h e c o n s i d e r e d d a y ( S t e f a n i c k i e t a l . , 1 9 9 8 ) . A n o b j e c t i v e c l a s s i fi c a t i o n s c h e m e w a s d e v e l o p e d b y J e n k i n s o n a n d C o l l i s o n ( 1 9 7 7 ) w h i c h u s e s r u l e s f o r p a t t e r n d i f f e r e n t i a t i o n b a s e d o n c h o s e n t h r e s h o l d v a l u e s o f s e a - l e v e l a i r fl o w a n d v o r t i c i t y o v e r t h e B r i t i s h I s l e s . J o n e s e t a l . ( 1 9 9 3 ) u s e d t h e s c h e m e t o c l a s s i f y S L P a i r fl o w d i r e c t i o n a n d c u r v a t u r e o v e r t h e B r i t i s h I s l e s f r o m 1 8 8 0 t o 1 9 8 9 , a n d t o c o m p a r e t h e o b j e c t i v e s c h e m e t o L a m b ’ s a i r fl o w t y p e s . T h e s a m e o b j e c t i v e s c h e m e w a s a l s o a p p l i e d b y G o o d e s s a n d P a l u t i k o f ( 1 9 9 8 ) t o c l a s s i f y S L P d a t a f o r 1 9 5 6 - 1 9 8 9 f o r s o u t h e a s t S p a i n . T h e y f o u n d t h a t t h e t h r e s h o l d v a l u e s u s e d f o r d i f f e r e n t i a t i o n o f c i r c u l a t i o n p a t t e r n s o v e r t h e B r i t i s h I s l e s m a y n o t b e a p p r o p r i a t e f o r o t h e r r e g i o n s . H e n c e , t h e s c h e m e i s n o t e a s i l y t r a n s f e r a b l e . S e v e r a l r e s e a r c h e r s h a v e a p p l i e d p r i n c i p a l c o m p o n e n t a n a l y s i s ( P C A ) i n c o m b i n a t i o n w i t h c l u s t e r a n a l y s i s t o d e r i v e c l a s s i fi c a t i o n s o f S L P o r u p p e r - a i r p a t t e r n s f o r w e s t e r n E u r o p e ( P l a u t a n d S i m o n n e t , 2 0 0 1 ; E s t e b a n e t a l . , 2 0 0 6 ) a n d G r e e c e ( K a s s o m e n o s e t a l . , 2 0 0 3 ) . D i s a d v a n t a g e s o f t h e s e c l a s s i fi c a t i o n s a r e t h a t s o m e a r e l i m i t e d t o o n e s e a s o n ( e . g . , P l a u t a n d S i m o n n e t , 2 0 0 1 ) , a n d t h a t o t h e r s h a v e l i m i t e d s p a t i a l e x t e n t c o v e r i n g o n l y w e s t e r n E u r o p e o r G r e e c e ( E s t e b a n e t a l . , 2 0 0 6 ; K a s s o m e n o s e t a l . , 2 0 0 3 ) . A l s o , s o m e c l a s s i fi c a t i o n s ( K a s s o m e n o s e t a l . , 2 0 0 3 ) c o m b i n e s y n o p t i c c o n d i t i o n s w i t h s u r f a c e a i r m a s s c h a r a c t e r i s t i c s a t s i n g l e l o c a t i o n ( f o r e x a m p l e , A t h e n s , G r e e c e ) w h i c h l i m i t s t h e u s e o f t h a t c l a s s i fi c a t i o n t o t h e l o c a t i o n f o r w h i c h i t w a s d e r i v e d . l 7 d T C U i a t h r p o r t s i r c a z a f o g ' . g e o p o t e A o c o r d i r a n y r e g i D z s a d v a r e s o l t s 0 I n fl u e n c e l n l e o r e s e n l o c u s e d I l i l a t e r a s ( E v e r p e r S Q E C l fi C s d a s s l fi c a I 0 O t h e r n t h e y W E r e i n C ‘ l C t O n i g r O U p e e I T h e s p a t i a l m e t h o d s o f t o p o l o g y a n d g e o m e t r y t o d e fi n e h i g h a n d l o w p o i n t s i n a c i r c u l a t i o n fi e l d h a v e a l s o b e e n u s e d t o d e r i v e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n c a t a l o g u e s , s u c h a s t h e a u t o m a t e d c l a s s i fi c a t i o n o f S L P a n d 5 0 0 h P a g e o p o t e n t i a l h e i g h t ( 2 5 0 0 ) f o r G r e e c e c r e a t e d b y M a h e r a s e t a l . ( 2 0 0 0 ) . A c c o r d i g n t o t h e a u t h o r s , t h e a d v a n t a g e o f t h e m e t h o d i s t h a t i t c a n b e u s e d f o r a n y r e g i o n a n d t o c l a s s i f y c i r c u l a t i o n a t a n y l e v e l o f t h e a t m o s p h e r e . D i s a d v a n t a g e s a r e t h a t : a ) t h e m e t h o d i s n o t a b s o l u t e l y o b j e c t i v e ; a n d b ) t h e r e s u l t s o f t h e c l a s s i fi c a t i o n a n d t h e f r e q u e n c i e s o f t h e c i r c u l a t i o n t y p e s m i g h t b e i n fl u e n c e d b y t r e n d s i n t h e d a t a ( M a h e r a s e t a l . , 2 0 0 0 ) . I n s u m , t h e c l a s s i fi c a t i o n s a v a i l a b l e t o d a t e o f f e r i n c o m p l e t e r e p r e s e n t a t i o n s o f t h e c i r c u l a t i o n c o n d i t i o n s o v e r E u r o p e b e c a u s e t h e y a r e f o c u s e d o n l i m i t e d a r e a s ( H e s s - B r e z o w s k y , 1 9 6 9 ; L a m b , 1 9 7 2 ; S c h t i e p p , 1 9 7 9 ; M a h e r a s e t a l . , 2 0 0 0 , f o r e x a m p l e ) . A l s o , m o s t o f t h e e x i s t i n g p a t t e r n s c a t a l o g u e s c o v e r p e r i o d s e x t e n d i n g o n l y t h r o u g h t h e 1 9 9 0 3 , o r w e r e d e v e l o p e d f o r o n l y s p e c i fi c s e a s o n s ( e . g . , P l a u t a n d S i m m o n e t , 2 0 0 1 ) . I n a d d i t i o n , s o m e p r o p o s e d c l a s s i fi c a t i o n s c h e m e s ( J e n k i n s o n a n d C o l l i s o n , 1 9 7 7 ) a r e n o t e a s i l y t r a n s f e r a b l e t o o t h e r r e g i o n s . A p r o b l e m w i t h s o m e o f t h e e a r l i e r c l a s s i fi c a t i o n s i s , a l s o , t h a t t h e y w e r e t o o d e t a i l e d t o b e u s e d t o a d d r e s s s o m e r e s e a r c h q u e s t i o n s o r t r e n d s i n c y c l o n i c a n d a n t i c y c l o n i c a i r fl o w . I n t h e s e c a s e s , r e s e a r c h e r s o f t e n s u b j e c t i v e l y g r o u p e d t h e d e t a i l e d c i r c u l a t i o n t y p e s i n t o l a r g e r g r o u p s . S i n c e t h e g r o u p i n g o f c i r c u l a t i o n p a t t e r n s i s s t u d y s p e c i fi c t h e r e s u l t s a r e d i f fi c u l t t o c o m p a r e . 1 8 1 . 2 . 0 1 : 1 d i r e c t e r c l a s s i fi c a p p r o p i a l l c w f c m m p r e u s e d t o t e m p e r a f r e q u e n E u r o p e . 2 . D a t e 1 { l i e m a i r B u l g a r i a l 9 9 6 . K i 2 5 ° I O r t g E S R L ' P : r e a t i a l y s d a t a ” O n a n d o t h e - h i s d a t a : u n c h a n g e ( K a m a y e r 1 . 2 . O b j e c t i v e s T h e l i m i t a t i o n s o f t h e e x i s t i n g c l a s s i fi c a t i o n c a t a l o g u e s a n d s c h e m e s d i r e c t e d t h e c u r r e n t s t u d y t o w a r d s t h e d e v e l o p m e n t o f a n e w c i r c u l a t i o n c l a s s i fi c a t i o n t h a t i s a p p l i c a b l e f o r t h e e n t i r e c o n t i n e n t b u t g e n e r a l e n o u g h t o b e a p p r o p r i a t e f o r d i f f e r e n t r e s e a r c h a g e n d a s . A s t a n d a r d a p p r o a c h w o u l d a l s o a l l o w f o r c o m p a r i s o n . T h e m a i n o b j e c t i v e o f t h i s p a r t o f t h e s t u d y i s t o d e v e l o p a c o m p r e h e n s i v e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n c l a s s i fi c a t i o n f o r E u r o p e w h i c h w i l l b e u s e d t o c o m p a r e t h e c h a n g e s i n c i r c u l a t i o n p a t t e r n s a n d t h e i r r e l a t i o n s h i p s t o t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n B u l g a r i a . A n a d d i t i o n a l o b j e c t i v e i s t o i n v e s t i g a t e t h e f r e q u e n c y , p e r s i s t e n c e a n d t r e n d s o f t h e d e r i v e d c i r c u l a t i o n p a t t e r n s o v e r E u r o p e . 2 . D a t a s o u r c e s a n d S t u d y a r e a T h e c i r c u l a t i o n c l a s s i fi c a t i o n w a s b a s e d o n S L P d a t a i n o r d e r t o e l u c i d a t e t h e m a i n c i r c u l a t i o n f e a t u r e s t h a t i n fl u e n c e t h e t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s i n B u l g a r i a . D a i l y m e a n S L P d a t a f r o m t h e N C E P / N C A R R e a n a l y s i s ( K a l n a y e t a l . , 1 9 9 6 , K i s t l e r e t a l . , 2 0 0 1 ) w e r e u s e d . T h e R e a n a l y s i s d a t a h a v e a 2 . 5 ° l a t i t u d e x 2 . 5 ° l o n g i t u d e s p a t i a l r e s o l u t i o n . T h e d a t a w e r e o b t a i n e d f r o m t h e N O A A - C I R E S E S R U P S D C l i m a t e D i a g n o s t i c s b r a n c h w e b s i t e a t h t t p : / / w w w . c d c . n o a a . q o v . T h e r e a n a l y s i s d a t a b a s e c o n t a i n s g l o b a l a n a l y s e s o f a t m o s p h e r i c fi e l d s b a s e d o n d a t a f r o m l a n d s u r f a c e o b s e r v a t i o n s , s h i p , r a w i n s o n d e , p i b a l , a i r c r a f t , s a t e l l i t e a n d o t h e r s o u r c e s . T h e h i s t o r i c a l d a t a ( J a n u a r y 1 , 1 9 4 8 t o p r e s e n t ) g a t h e r e d i n t h i s d a t a b a s e a r e q u a l i t y c o n t r o l l e d a n d a s s i m i l a t e d u s i n g a f r o z e n ( i . e . , k e p t u n c h a n g e d o v e r t h e r e a n a l y s i s p e r i o d ) “ s t a t e - o f - t h e - a r t a n a l y s i s / f o r e c a s t s y s t e m ” ( K a l n a y e t a l . , 1 9 9 6 , K i s t l e r e t a l . , 2 0 0 1 ) . T h e o u t p u t v a r i a b l e s a r e c l a s s i fi e d i n 1 9 b u r d a s s e o b s e r v a t i o ‘ A " v a n a b l T m D e c e m b e r t e m p e r a t u c o m p o n e r t e m p e r a t u h a p h a n e d f r c o m D a r e t l l e v e l c i r c u l i W e t o n g i t u d i n a l 7 0 ° N ( F i g u r I e a t u r e s 0 v , t h a t u s e d i r J o n e s e t a ‘ T n ' 9 0 E l a l . f o u r c l a s s e s a c c o r d i n g t o t h e e x t e n t t o w h i c h t h e y a r e i n fl u e n c e d b y t h e o b s e r v a t i o n s o r t h e m o d e l . F o r e x a m p l e , m e a n S L P a n d g e o p o t e n t i a l h e i g h t a r e “ A ” v a r i a b l e s a n d a r e s t r o n g l y i n fl u e n c e d b y o b s e r v e d d a t a . T h e r e a n a l y s i s d a t a u s e d i n t h e s t u d y e x t e n d s f r o m J a n u a r y 1 , 1 9 5 1 u n t i l D e c e m b e r 3 1 , 2 0 0 4 . T h e s t u d y p e r i o d w a s d e t e r m i n e d b y t h e a v a i l a b i l i t y o f t e m p e r a t u r e o b s e r v a t i o n s f o r B u l g a r i a ( s t a r t i n g i n 1 9 5 1 ) , s i n c e a n i m p o r t a n t c o m p o n e n t o f t h i s r e s e a r c h i s t h e i n v e s t i g a t i o n o f t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n B u l g a r i a a n d l a r g e - s c a l e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s . I n a d d i t i o n , d a i l y 5 0 0 h P a g e o p o t e n t i a l h e i g h t ( 2 5 0 0 ) d a t a w e r e a l s o o b t a i n e d f r o m t h e N C E P / N C A R R e a n a l y s i s . T h e 2 5 0 0 d a t a w e r e u s e d t o c o m p a r e t h e c o n s i s t e n c y b e t w e e n t h e d e r i v e d p a t t e r n s a t S L P a n d t h e u p p e r - l e v e l c i r c u l a t i o n f e a t u r e s . T h e s t u d y a r e a , r e p r e s e n t e d b y 7 7 7 g r i d p o i n t s ( 2 1 l a t i t u d i n a l r o w s b y 3 7 l o n g i t u d i n a l c o l u m n s ) , i s e n c l o s e d b e t w e e n 4 0 ° W a n d 5 0 ° E , a n d 2 0 ° N a n d 7 0 ° N ( F i g u r e 2 - 1 ) . T h i s a r e a l e x t e n t w a s c h o s e n t o c a p t u r e t h e m a j o r c i r c u l a t i o n f e a t u r e s o v e r t h e E u r o p e a n c o n t i n e n t a n d i s c o m p a r a b l e i n s i z e a n d l o c a t i o n t o t h a t u s e d i n p r e v i o u s s t u d i e s ( S l o n o s k y e t a l . , 2 0 0 0 ; G o o d e s s a n d J o n e s , 2 0 0 2 ; J o n e s e t a l . , 1 9 9 9 ; Q u a d r e l l i e t a l . , 2 0 0 1 ; W i b i g , 1 9 9 9 ; M a h e r a s e t a l . , 1 9 9 9 ; T r i g o e t a l . , 2 0 0 4 ; H u t h , 2 0 0 0 ; e t c . ) . 2 0 S O N ‘ 4 0 N . i _ ' 3 z ' . _ N S O N « . . , , , A w / 2 0 N # 1 0 1 6 \ . ’ a 4 0 W 2 0 W 0 2 0 E 4 0 E F i g u r e 2 - 1 A S L P c o m p o s i t e m a p i l l u s t r a t i n g t h e t o t a l s t u d y a r e a 3 . M e t h o d s T h e c o m b i n a t i o n o f a p r i n c i p a l c o m p o n e n t a n a l y s i s ( P C A ) a n d a c l u s t e r a n a l y s i s i s o n e o f t h e m o s t f r e q u e n t l y a n d s u c c e s s f u l l y u s e d c l a s s i fi c a t i o n a p p r o a c h e s i n c l i m a t o l o g i c a l r e s e a r c h . P C A a n d c l u s t e r a n a l y s i s w e r e u s e d a l s o i n t h i s s t u d y . T h e r e g i o n o f i n t e r e s t e n c o m p a s s e s m o s t l y m i d - l a t i t u d e a r e a s , w h i c h a r e c h a r a c t e r i z e d b y d i v e r s e a n d v i g o r o u s a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n d u r i n g m o s t o f t h e y e a r . B e c a u s e o f t h e d i s s i m i l a r i t y i n c i r c u l a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s f o r t h e s e p a r a t e s e a s o n s , t h e P C A a n d t h e c l u s t e r a n a l y s i s w e r e a p p l i e d t o s e a s o n a l d a t a s e t s , w h e r e w i n t e r c o m p n ' s e d D e c e m b e r , J a n u a r y a n d F e b r u a r y , s p r i n g i n c l u d e d M a r c h , A p r i l a n d M a y , s u m m e r J u n e , J u l y a n d A u g u s t , a n d f a l l w a s r e p r e s e n t e d b y S e p t e m b e r , O c t o b e r a n d N o v e m b e r . 3 . 1 . P r i n c i p a l C o m p o n e n t A n a l y s i s P r i n c i p a l C o m p o n e n t A n a l y s i s ( P C A ) i s a t e c h n i q u e t h a t i d e n t i fi e s “ p a t t e r n s o f s i m u l t a n e o u s v a r i a t i o n ” ( v o n S t o r c h a n d Z w i e r s , 1 9 9 9 , p . 2 9 3 ) . P C A 2 1 w a s u s e d i n t h e s t u d y t o d e c r e a s e t h e d i m e n s i o n a l i t y o f t h e d a t a a s w e l l a s t o e l i c i t t h e p r i m a r y c i r c u l a t i o n m o d e s o f v a r i a b i l i t y . 3 . 1 . 3 . I n p u t d a t a p r e p a r a t i o n T h e r e i s d i v e r g e n c e i n t h e c l i m a t o l o g i c a l l i t e r a t u r e o n w h e t h e r r a w d a t a , a n o m a l i e s o r s t a n d a r d i z e d d a t a ( n o r m a l i z e d a n o m a l i e s ) s h o u l d b e u s e d i n a P C A f o r a s u b s e q u e n t c l a s s i fi c a t i o n . M a n y a u t h o r s h a v e u s e d a n o m a l i e s ( Q u a d r e l l i e t a l . , 2 0 0 1 ; T o m o z e i u e t a l . , 2 0 0 2 ; T r i g o e t a l . , 2 0 0 4 ; H a n n a c h i e t a l . , 2 0 0 6 ; P r e i s e n d o r f e r 1 9 8 8 ; e t c . ) . A n o t h e r l a r g e g r o u p o f r e s e a r c h e r s h a v e a p p l i e d P C A t o n o r m a l i z e d a n o m a l i e s o r s t a n d a r d i z e d d a t a ( E s t e b a n e t a l . , 2 0 0 5 ; M a h e r a s e t a l . , 1 9 9 9 ; M a h e r a s e t a l . , 2 0 0 4 ; X o p l a k i e t a l . , 2 0 0 0 ; Y a r n a l , 1 9 9 3 , a m o n g o t h e r s ) . H u t h ( 1 9 9 5 ) a r g u e s t h a t w h e n u s i n g a n o m a l i e s i n P C A “ t h e t i m e - m e a n p a t t e r n i s u n c l a s s i fi a b l e , a n d p a t t e r n s c l o s e t o t h e t i m e m e a n a r e c l a s s i fi e d u n r e l i a b l y ” ( p . 1 5 5 ) . W i l k s ( 1 9 9 5 ) i n d i c a t e s t h a t u n s t a n d a r d i z e d a n o m a l i e s “ t e n d t o e x a g g e r a t e t h e i m p o r t a n c e o f d e p a r t u r e s i n h i g h - v a r i a b i l i t y r e g i o n s , a n d m a s k t h e i m p o r t a n c e o f a n o m a l i e s i n l o w - v a r i a b i l i t y r e g i o n s ” ( p . 8 6 ) . B j o m s s o n a n d V e n e g a s ( 1 9 9 7 ) p o i n t o u t t h a t “ s t r i c t l y s p e a k i n g y o u c a n fi n d E O F s w i t h o u t r e m o v i n g a n y m e a n ” ( p . 8 ) . D i s a g r e e m e n t e x i s t s a l s o a b o u t t h e t y p e o f s t a n d a r d i z a t i o n o r s c a l i n g o f t h e d a t a . C i r c u l a t i o n d a t a a r e u s u a l l y n o r m a l i z e d e i t h e r b y t i m e o r b y s p a c e . T i m e s c a l i n g w a s u s e d , f o r e x a m p l e , b y Q u a d r e l l i e t a l . ( 2 0 0 1 ) , T o m o z e i u e t a l . ( 2 0 0 2 ) , M a h e r a s e t a l . ( 1 9 9 9 ) , H a n n a c h i e t a l . ( 2 0 0 6 ) , B j o m s s o n a n d V e n e g a s ( 1 9 9 7 ) , M a h e r a s e t a l . ( 2 0 0 4 ) , X o p l a k i e t a l . ( 2 0 0 0 ) , H u t h ( 1 9 9 5 ) , P r e i s e n d o r f e r ( 1 9 8 8 ) , 2 2 a n d s p a c e s c a l i n g w a s a p p l i e d b y E s t e b a n e t a l . ( 2 0 0 5 ) , B r e t h e r t o n ( 2 0 0 0 ) , T r i g o e t a l . ( 2 0 0 4 ) , a n d Y a m a l ( 1 9 9 3 ) , t o n a m e a f e w . S p a c e s t a n d a r d i z a t i o n s c a l e s a l l t h e g r i d p o i n t s t o h a v e t h e s a m e v a r i a n c e , a l t h o u g h s t a t i o n a r i t y w i l l n o t b e a t t a i n e d i f a n a l y s i s i s d o n e o n a n a n n u a l b a s i s a s t h e d a t a w i l l s t i l l d i s p l a y s e a s o n a l i t y . T i m e s t a n d a r d i z a t i o n r e s u l t s i n a s t a t i o n a r y p r o c e s s s i n c e a l l t h e d a y s a r e f o r c e d t o h a v e t h e s a m e v a r i a n c e f o r e a c h g r i d p o i n t . T h e s p a t i a l d i f f e r e n c e s o f t h e h i g h a n d l o w l a t i t u d e s , i . e . t h e “ s p a c e " v a r i a b i l i t y , a r e r e t a i n e d . N o r m a l i z e d ( o r s t a n d a r d i z e d ) a n o m a l i e s w e r e u s e d i n t h i s s t u d y . T h i s c h o i c e w a s p r o m p t e d b y t h e c o n c e r n t h a t u n s t a n d a r d i z e d a n o m a l i e s t e n d t o a m p l i f y o r t o o b s c u r e t h e i m p o r t a n c e o f d e p a r t u r e s i n r e g i o n s w i t h d i v e r s e v a r i a b i l i t y . T h e n o r m a l i z e d a n o m a l i e s w e r e o b t a i n e d b y s u b t r a c t i n g f r o m e a c h v a l u e t h e s a m p l e m e a n o f t h e S L P s e r i e s a n d d i v i d i n g b y t h e s a m p l e s t a n d a r d d e v i a t i o n . I n i t i a l l y , t h e S L P d a i l y d a t a w e r e s t a n d a r d i z e d s e p a r a t e l y b y t i m e a n d b y s p a c e . P C A a n a l y s e s w e r e r u n o n b o t h d a t a s e t s a n d c o m p a r e d . T h e o u t c o m e o f t h i s c o m p a r i s o n i s d i s c u s s e d l a t e r i n t h e t e x t . 3 . 1 . b . M o d e o f d e c o m p o s i t i o n a n d d i s p e r s i o n m a t r i x A l t h o u g h s i x p o s s i b l e m o d e s o f d e c o m p o s i t i o n e x i s t f o r P C A ( R u m m e l , 1 9 6 7 ) , i n s y n o p t i c c l i m a t o l o g y t h e m o s t c o m m o n l y u s e d m o d e s a r e “ P ” a n d “ S ” ( Y a r n a l , 1 9 9 3 ) . P - m o d e a n a l y z e s a s e t o f v a r i a b l e s c h a n g i n g o v e r t i m e a n d i s u s e d m a i n l y f o r s y n o p t i c t y p i n g , w h e r e a s S - m o d e f o c u s e s o n o n e v a r i a b l e v a r y i n g o v e r s p a c e a n d i s a p p l i e d i n m a p - p a t t e m c l a s s i fi c a t i o n a n d r e g i o n a l i z a t i o n ( Y a r n a l , 1 9 9 3 ) . I n s o m e r e c e n t p u b l i c a t i o n s , H u t h ( 1 9 9 5 , 2 0 0 0 ) 2 3 r e o o m m a n d m e d i a p r o p r £ 8 5 8 5 . u s i n g a r c o l u m n s d e c i s i o r c h o i c e c E a t t i i O u g l p r e v i o u s t l i l i e s h e J O N E S e H u t h . 1 5 a n d G r e S i m i l a n t i r l t e n s i t r J O O v a r i a r d a t a I n E r e c o m m e n d e d t h e u s e o f P C A i n a T - m o d e ( w h e r e t h e g r i d p o i n t s a r e t h e r o w s a n d t h e d a i l y p a t t e r n s a r e t h e c o l u m n s ) f o r t h e c l a s s i fi c a t i o n o f c i r c u l a t i o n p a t t e r n s . I n a l a t e r s t u d y ( H u t h , 2 0 0 1 ) , h o w e v e r , h e i n d i c a t e d t h a t t h e a p p l i c a t i o n o f T - m o d e P C A t o v e r y l a r g e d a t a s e t s i s d i f fi c u l t , p r o b a b l y b e c a u s e o f t h e d i s p r o p o r t i o n a t e l y l a r g e r n u m b e r o f v a r i a b l e s i n c o m p a r i s o n t o t h e n u m b e r o f c a s e s . G i v e n t h e o b j e c t i v e s o f t h i s s t u d y , t h e S L P d a t a w e r e s u b j e c t e d t o a P C A u s i n g a n S - m o d e d e c o m p o s i t i o n , w h e r e t h e r o w s w e r e t h e d a y s o r c a s e s a n d t h e c o l u m n s w e r e t h e g r i d p o i n t s o r t h e v a r i a b l e s . A n o t h e r c o n s i d e r a t i o n i n t h i s d e c i s i o n w a s t h e v e r y l a r g e d a t a s e t f o r t h e s t u d y p e r i o d , w h i c h e l i m i n a t e d t h e c h o i c e o f a T - m o d e P C A . S - m o d e P C A c a n b e p e r f o r m e d o n d i f f e r e n t t y p e s o f s i m i l a r i t y m a t r i c e s , a l t h o u g h m o s t o f t e n c o r r e l a t i o n o r c o v a r i a n c e m a t r i c e s a r e u s e d . T h e m a j o r i t y o f p r e v i o u s s t u d i e s c o n c e r n e d w i t h t h e f r e q u e n c y a n d p e r s i s t e n c e o f c i r c u l a t i o n t y p e s h a v e u s e d c o r r e l a t i o n m a t r i c e s ( S l o n o s k y e t a l . , 2 0 0 0 ; M c G i n n i s , 2 0 0 0 ; J o n e s e t a l . , 1 9 9 9 ; E s t e b a n , e t a l . , 2 0 0 5 ; T o m o z e i u e t a l . , 2 0 0 2 ; W i b i g , 1 9 9 9 ; H u t h , 1 9 9 5 , 1 9 9 7 ; B a r n s t o n a n d L i v e z e y , 1 9 8 7 ; G a l a m b o s i e t a l . , 1 9 9 6 ; S l o n o s k y a n d G r a h a m , 2 0 0 5 , f o r e x a m p l e ) . A c c o r d i n g t o Y a m a l ( 1 9 9 3 ) , w h e n a c o r r e l a t i o n s i m i l a r i t y m a t r i x i s u s e d , o n l y m a p - p a t t e r n s h a p e s a r e g e n e r a t e d , a n d t h e i n t e n s i t y o f t h e f e a t u r e s i s n o t c o n s i d e r e d . O n t h e o t h e r h a n d , t h e u s e o f a c o v a r i a n c e m a t r i x , w h i l e m o r e a c c u r a t e i n d i s p l a y i n g t h e a c t u a l d e v i a t i o n s o f t h e d a t a i n s p a c e , w i l l l e a d t o a c o n c e n t r a t i o n o f t h e p r e s s u r e o r h e i g h t c e n t e r s i n t h e a r e a s w i t h m a x i m u m v a r i a n c e ( Y a r n a l , 1 9 9 3 ) a n d a l s o m a y l e a d t o i n g n o r i n g o f 2 4 m e a n i n g f u l d i m e n s i o n s . B a s e d o n a n a n a l y s i s o f c i r c u l a t i o n t y p e s f r o m s y n t h e t i c d a t a , H u t h ( 1 9 9 5 ) f o u n d t h a t t h e s o l u t i o n s u s i n g c o r r e l a t i o n a n d c o v a r i a n c e m a t r i c e s w e r e v e r y s i m i l a r a n d t h a t t h e c h o i c e o f a c o v a r i a n c e o r c o r r e l a t i o n m a t r i x h a s l i t t l e i m p a c t o n t h e r e s u l t s . G a l a m b o s i e t a l . ( 1 9 9 6 ) , h o w e v e r , r e c o m m e n d t h a t d i f f e r e n t d i s p e r s i o n m a t r i c e s b e u s e d d e p e n d i n g o n t h e t y p e o f d a t a s c a l i n g . T h e y s u g g e s t e d u s i n g a p r o d u c t o r s e c o n d m o m e n t m a t r i x w i t h n o s c a l i n g o f t h e d a t a , a c o v a r i a n c e m a t r i x w i t h a n o m a l i e s , a n d a c o r r e l a t i o n m a t r i x w i t h s t a n d a r d i z e d d a t a . T h i s s t u d y u s e s a c o r r e l a t i o n s i m i l a r i t y m a t r i x c a l c u l a t e d f r o m t h e s t a n d a r d i z e d S L P g r i d p o i n t v a l u e s . T h e c o r r e l a t i o n m a t r i x i s u s e d b e c a u s e t h e f o c u s i n t h i s s t u d y i s p r i m a r i l y o n t h e s h a p e a n d p l a c e m e n t o f t h e c i r c u l a t i o n f e a t u r e s r a t h e r t h a n t h e i r i n t e n s i t y . 3 . 1 . c . R o t a t i o n M a n y a u t h o r s ( H o r e l , 1 9 8 1 ; Y a r n a l , 1 9 9 3 ; W i l k s , 1 9 9 5 , a m o n g o t h e r s ) a g r e e t h a t a r o t a t i o n ( o r t h o g o n a l o r o b l i q u e ) a l l o w s f o r e a s i e r i n t e r p r e t a t i o n o f t h e r e t a i n e d p r i n c i p a l c o m p o n e n t s i n t e r m s o f c i r c u l a t i o n m o d e s . M o r e o v e r , R i c h m a n ( 1 9 8 6 ) w a r n s t h a t u n r o t a t e d E m p i r i c a l O r t h o g o n a l F u n c t i o n s ( E O F Z ) o r P C A p a t t e r n s a r e d o m a i n s h a p e d e p e n d e n t ( i . e . , t h e p a t t e r n s a r e d e t e r m i n e d b y t h e s h a p e o f t h e d o m a i n r a t h e r t h a n t h e c o v a r i a t i o n a m o n g t h e d a t a ) a n d c h a r a c t e r i z e d b y s u b d o m a i n i n s t a b i l i t y . S u b d o m a i n i n s t a b i l i t y m e a n s t h a t t h e c o m p o n e n t p a t t e r n s i d e n t i fi e d f o r N o r t h e r n H e m i s p h e r e m a y n o t b e r e p r o d u c i b l e i f a s u b r e g i o n i s a n a l y z e d . R i c h m a n a l s o s t a t e s t h a t u n r o t a t e d s o l u t i o n s h a v e 2 T h e t e r m s ‘ E O F a n a l y s i s ’ a n d ‘ P C A ’ “ r e f e r t o t h e s a m e s e t o f p r o c e d u r e s ” . W i l k s , 1 9 9 5 , p . 3 7 3 . 2 5 1 1 . d s a m p i . M m o n m a n a u m o a m e d a u m o m o n n o g s m c e i V a n ' m a m o r e d s u n r o t a t e , D h n c i p e x i i l a i r t h a t e x a n d R 1 , C 0 ” ‘ D o h a d g h m O r e S I s a m p l i n g e r r o r s , i n o t h e r w o r d s “ t h e i n f o r m a t i o n f r o m p o p u l a t i o n p a t t e r n s c a n b e c o m e m i x e d u p w h e n s a m p l e s a r e d r a w n w i t h e i g e n v a l u e s s e p a r a t e d b y l e s s t h a n a s p e c i fi c v a l u e ” ( R i c h m a n , 1 9 8 6 , p . 2 9 8 ) . R i c h m a n a l s o a r g u e s t h a t t h e u n r o t a t e d s o l u t i o n s a r e u n a b l e t o p o r t r a y a c c u r a t e l y t h e p h y s i c a l r e l a t i o n s h i p s o f t h e d a t a m a t r i x . R i c h m a n ( 1 9 8 6 ) d e m o n s t r a t e s t h a t t h e d i s a d v a n t a g e s o f u n r o t a t e d s o l u t i o n s c a n b e m i n i m i z e d b y r o t a t i o n . A l t h o u g h d i f f e r e n t t y p e s o f o r t h o g o n a l r o t a t i o n s e x i s t , V a r i m a x o r t h o g o n a l r o t a t i o n w a s u s e d f o r t h i s s t u d y s i n c e i t i s t h e m o s t w i d e l y a p p l i e d i n c l i m a t o l o g i c a l r e s e a r c h . I n a d d i t i o n , t h e V a r i m a x r o t a t i o n m a x i m i z e s t h e v a r i a n c e o f t h e l o a d i n g s o f t h e v a r i a b l e s , t h e r e b y f a c i l i t a t i n g i n t e r p r e t a t i o n . O b l i q u e r o t a t i o n w a s n o t c o n s i d e r e d d u e t o t h e n u m b e r o f s u b j e c t i v e d e c i s i o n s t h a t n e e d t o b e m a d e d u r i n g i t s a p p l i c a t i o n . 3 . 1 . d . H o w m a n y P C s t o r e t a i n ? T h e r e a r e s e v e r a l c o n s i d e r a t i o n s f o r c h o o s i n g t h e n u m b e r o f P C s t o r o t a t e , b u t t h e t w o m o s t f r e q u e n t l y u s e d i n c l i m a t o l o g y a r e t o : a ) r o t a t e a l l p r i n c i p a l c o m p o n e n t s ( P C s ) w i t h e i g e n v a l u e s > 1 s i n c e e a c h r e t a i n e d P C e x p l a i n s t h e v a r i a n c e e q u i v a l e n t o t a t l e a s t o n e v a r i a b l e , a n d b ) i n c l u d e a l l P C s t h a t e x p l a i n a t l e a s t 5 p e r c e n t o f t h e t o t a l v a r i a n c e . H o w e v e r , b o t h S t o n e ( 1 9 8 9 ) a n d R i c h m a n ( 1 9 8 6 ) c a u t i o n t h a t i t i s b e t t e r t o o v e r f a c t o r t h a n t o r e t a i n t o o f e w c o m p o n e n t s . O ’ L e n i c a n d L i v e z e y ( 1 9 8 8 ) a l s o p o i n t o u t t h a t w h i l e o v e r f a c t o r i n g l e a d s t o “ e x c e s s i v e r e g i o n a l i z a t i o n o f l a r g e - s c a l e p a t t e r n s ” , u n d e r f a c t o r i n g i s a m o r e s e r i o u s p r o b l e m b e c a u s e o f t h e “ l o s s o f s i g n a l w h i c h i s o f t e n a c c o m p a n i e d b y d i s t o r t i o n o f t h e p a t t e r n s ” . 2 6 c o m p o u s e d a t h e n r c r o i a t e c c o m p o w e r e n o c c u r r r c o m p o e x a m i r a s s o c i ; n u m b e ( T a b l e O v e r f a C O m D a r E t a i h e w i t h ( h , C O ” ‘ r D o S e V ‘ S r a i A n i t e r a t i v e a p p r o a c h w a s u s e d t o s e l e c t t h e n u m b e r o f r o t a t e d c o m p o n e n t s f o r t h i s s t u d y . T h e n u m b e r o f c o m p o n e n t s w i t h e i g e n v a l u e s > 1 w a s u s e d a s t h e i n i t i a l e s t i m a t e o f h o w m a n y P C s t o r e t a i n . T h e s e c o m p o n e n t s w e r e t h e n r o t a t e d a n d t h e l o a d i n g s o f t h e o r i g i n a l v a r i a b l e s ( i . e . , g r i d p o i n t s ) o n t h e r o t a t e d c o m p o n e n t s w e r e e x a m i n e d . T h e v a r i a b l e l o a d i n g s f o r s e v e r a l c o m p o n e n t s w e r e s m a l l ( d e fi n e d a s < 0 . 5 ) , s u g g e s t i n g t h a t t h e s e c o m p o n e n t s w e r e n o t s t r o n g l y a s s o c i a t e d w i t h a n y g r i d p o i n t a n d t h a t o v e r f a c t o r i n g h a d o c c u r r e d . T h e r o t a t i o n w a s t h e n p e r f o r m e d w i t h a s m a l l e r n u m b e r o f c o m p o n e n t s , a n d a g a i n t h e v a r i a b l e l o a d i n g s f o r e a c h r o t a t e d c o m p o n e n t w e r e e x a m i n e d t o e n s u r e t h a t a t l e a s t o n e g r i d p o i n t w a s m o d e r a t e l y ( l o a d i n g > 0 . 5 ) a s s o c i a t e d w i t h e a c h c o m p o n e n t . T h i s p r o c e s s c o n t i n u e d u n t i l t h e m a x i m u m n u m b e r o f r o t a t e d c o m p o n e n t s e a c h w i t h a t l e a s t o n e l o a d i n g > 0 . 5 w a s i d e n t i fi e d ( T a b l e 2 - 1 ) . T h i s a p p r o a c h a t t e m p t e d t o b a l a n c e t h e d e s i r e t o e r r o r o n t h e s i d e o f o v e r f a c t o r i n g y e t r e t a i n c o m p o n e n t s t h a t a r e p h y s i c a l l y i n t e r p r e t a b l e . I n c o m p a r i s o n , a c o n s i d e r a b l y l a r g e r n u m b e r o f c o m p o n e n t s w o u l d h a v e b e e n r e t a i n e d u s i n g t h e “ e i g e n v a l u e > 1 ” r u l e , b u t m a n y w i t h o n l y s m a l l c o r r e l a t i o n s w i t h t h e g r i d p o i n t s , s u g g e s t i n g o v e r f a c t o r i n g . O n t h e o t h e r h a n d , a l l t h e c o m p o n e n t s e x t r a c t e d u s i n g t h e “ v a r i a n c e g r e a t e r t h a n 5 p e r c e n t ” r u l e h a d s e v e r a l v e r y h i g h ( g r e a t e r t h a n 0 . 8 0 ) l o a d i n g s , s u g g e s t i n g u n d e r f a c t o r i n g . 2 7 T a b l e e x ; r e ‘ r e a l i n S t a n d a n fi e l d s . l r S i m i l a r i t . m O S t W e t o C O O I i r T a b l e 2 - 1 E x a m p l e o f n u m b e r o f P C s t o b e r e t a i n e d a c c o r d i n g t o t h e d i f f e r e n t r u l e s ( 9 6 o f e x p l a i n e d t o t a l v a r i a n c e g i v e n i n p a r e n t h e s e s ) u s i n g t i m e - s t a n d a r d i z e d d a t a m a t r i x R u l e / S e a s o n W i n t e r S p r i n g S u m m e r A u t u m n E i g e n v a l u e s > 1 3 1 ( 9 7 . 3 % ) 3 6 ( 9 6 . 9 % ) 4 4 ( 9 6 . 3 % ) 3 5 ( 9 7 . 1 % ) 5 % e x p l a i n e d v a r i a n c e 6 ( 7 1 . 7 % ) 6 ( 6 6 . 1 % ) 6 ( 6 1 % ) 6 ( 6 8 . 4 % ) R o t a t e d P C s w i t h l o a d i n g s 1 1 ( 8 6 . 9 % ) 1 4 ( 8 7 . 9 % ) 1 6 ( 8 5 . 3 % ) 9 ( 8 0 . 8 % ) > 0 . 5 T h e l o a d i n g s w e r e m a p p e d f o r e a c h o f t h e r o t a t e d p r i n c i p a l c o m p o n e n t s , r e v e a l i n g s p a t i a l m o d e s o f S L P v a r i a t i o n . T h e m a p s b a s e d o n t h e t i m e - s t a n d a r d i z e d S L P fi e l d s w e r e c o m p a r e d t o t h o s e b a s e d o n s p a c e - s t a n d a r d i z e d fi e l d s . I n s p i t e o f a d i f f e r e n c e i n t h e n u m b e r o f r e t a i n e d c o m p o n e n t s , a c l o s e s i m i l a r i t y b e t w e e n t h e p a t t e r n s w a s f o u n d . T h i s c o r r e s p o n d e n c e , a n d t h e f a c t t h a t m o s t p r e v i o u s a u t h o r s h a v e u s e d t i m e - s t a n d a r d i z e d d a t a , p r o m p t e d t h e d e c i s i o n t o c o n t i n u e t h e r e s e a r c h w i t h t h e t i m e - s t a n d a r d i z e d S L P d a t a o n l y . 3 . 2 . C l u s t e r A n a l y s i s T h e c o m p o n e n t l o a d i n g s m a p s a r e n o t a c t u a l p r e s s u r e s u r f a c e s . I n s t e a d , t h e m a p s r e p r e s e n t m o d e s o f l o w - f r e q u e n c y v a r i a b i l i t y , a n d s o m e i l l u s t r a t e i m p o r t a n t t e l e c o n n e c t i o n s p a t t e r n s . T o i d e n t i f y c i r c u l a t i o n t y p e s , t h e s c o r e s o f t h e 2 8 d a i l y g r i d s o n t h e r e t a i n e d c o m p o n e n t s n e e d t o b e s u b j e c t e d t o a c l u s t e r a n a l y s i s i n o r d e r f o r t h e m o s t c o m m o n c o m b i n a t i o n s ( i . e . c i r c u l a t i o n t y p e s ) t o b e d e t e r m i n e d ( Y a r n a l , 1 9 9 3 ) . C l u s t e r a n a l y s i s g r o u p s d a t a b a s e d o n a g i v e n m e a s u r e o f s i m i l a r i t y o r d i s s i m i l a r i t y b e t w e e n t h e i n d i v i d u a l v a l u e s a n d / o r g r o u p s o f v a l u e s . T h e m a i n o b j e c t i v e o f t h i s t e c h n i q u e i s t o o b t a i n h i g h w i t h i n - c l u s t e r h o m o g e n e i t y a n d h i g h b e t w e e n - c l u s t e r h e t e r o g e n e i t y ( H a i r e t a l . , 1 9 9 8 ) . T h e r e a r e m a n y s u b j e c t i v e d e c i s i o n s t h a t a r e m a d e d u r i n g a c l u s t e r i n g p r o c e s s w h i c h i n t r o d u c e u n c e r t a i n t y i n t h e r e s u l t s . 3 . 2 . a . C h o i c e o f c l u s t e r i n g a l g o r i t h m W h e t h e r h i e r a r c h i c a l o r n o n - h i e r a r c h i c a l c l u s t e r i n g t e c h n i q u e s s h o u l d b e u s e d d e p e n d s t o a g r e a t e x t e n t o n t h e r e s e a r c h o b j e c t i v e s . H i e r a r c h i c a l m e t h o d s c o m b i n e t h e d a t a i n s u c h a w a y t h a t t h e g r o u p s a t a g i v e n s t a g e a r e n e s t e d w i t h i n t h e g r o u p s o f t h e s u b s e q u e n t s t a g e s o f t h e c l u s t e r i n g p r o c e s s ( H a i r e t a l . , 1 9 9 8 ) . O n t h e o t h e r h a n d , n o n - h i e r a r c h i c a l m e t h o d s d i s t r i b u t e t h e d a t a i n t o a p r e d e fi n e d n u m b e r o f c l u s t e r s a c c o r d i n g t o t h e s i m i l a r i t y o r d i s s i m i l a r i t y o f t h e v a l u e s t o i n i t i a l c l u s t e r s e e d s . B o t h g r o u p s o f m e t h o d s h a v e a d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e s . O n e o f t h e m a i n s h o r t c o m i n g s o f t h e h i e r a r c h i c a l m e t h o d s i s t h a t t h e c l u s t e r m e m b e r s h i p c a n n o t b e c h a n g e d l a t e r i n t h e p r o c e s s . A d r a w b a c k o f t h e n o n - h i e r a r c h i c a l m e t h o d s i s t h e i r d e p e n d e n c e o n t h e i n i t i a l c h o i c e o f s e e d s f o r t h e c l u s t e r s . F r e q u e n t l y , i n o r d e r t o o v e r c o m e t h e s h o r t c o m i n g s o f b o t h m e t h o d s , a c o m b i n a t i o n o f h i e r a r c h i c a l a n d n o n - h i e r a r c h i c a l p r o c e d u r e s i s e m p l o y e d . T h e h i e r a r c h i c a l p r o c e d u r e i s u s e d t o s u g g e s t t h e n u m b e r o f s e e d s o r 2 9 c l u s t e r s g r o u p i n i s t u d y . F m i n i m u r m e t h o d . p e r h a p s r e a s o n I h a v e b i g o f c l u s t e W a r d ' s I m e m b e r S i m i l a r i t y w e r e 3 ; ) S t a n d a r c b e c a u s e t h e p o r n t h e a n a l . m u l t i p l i e c l u s t e r s , a n d t h e n t h e n o n - h i e r a r c h i c a l m e t h o d i s u s e d t o a r r i v e a t t h e fi n a l g r o u p i n g s . A c o m b i n e d h i e r a r c h i c a l / n o n - h i e r a r c h i c a l a p p r o a c h w a s a l s o u s e d f o r t h i s s t u d y . F i r s t , t w o w e l l k n o w n h i e r a r c h i c a l m e t h o d s ( a v e r a g e - d i s t a n c e a n d W a r d ’ s m i n i m u m v a r i a n c e m e t h o d s ) w e r e a p p l i e d t o t h e c o m p o n e n t s c o r e s . B o t h m e t h o d s a r e w i d e l y u s e d i n c l i m a t o l o g y , w i t h t h e a v e r a g e d i s t a n c e m e t h o d p e r h a p s t h e m o s t f r e q u e n t l y e m p l o y e d c l u s t e r i n g p r o c e d u r e ( W i l k s , 1 9 9 5 ) . T h e r e a s o n t h a t m o r e t h a n o n e h i e r a r c h i c a l p r o c e d u r e w a s u s e d i s t h a t b o t h m e t h o d s h a v e b i a s e s . W h i l e t h e a v e r a g e - l i n k a g e m e t h o d i s “ b i a s e d t o w a r d t h e p r o d u c t i o n o f c l u s t e r s w i t h a p p r o x i m a t e l y t h e s a m e v a r i a n c e ” ( H a i r e t a l . , 1 9 9 8 , p . 4 9 6 ) , t h e W a r d ’ s m e t h o d i s b i a s e d t o w a r d p r o d u c i n g c l u s t e r s w i t h a l m o s t e q u a l n u m b e r o f m e m b e r s . F o r b o t h m e t h o d s , E u c l i d e a n d i s t a n c e w a s u s e d a s t h e m e a s u r e o f s i m i l a r i t y b e t w e e n t h e o b s e r v a t i o n s . T h e t w o h i e r a r c h i c a l c l u s t e r i n g p r o c e d u r e s w e r e a p p l i e d t o n o n - s t a n d a r d i z e d P C s c o r e s . A c c o r d i n g t o J o h n s o n ( 1 9 9 8 ) , n o n - s t a n d a r d i z e d r a t h e r t h a n s t a n d a r d i z e d s c o r e s s h o u l d b e u s e d i n c l u s t e r a n a l y s i s b e c a u s e s t a n d a r d i z e d s c o r e s d o n o t r e a l i s t i c a l l y r e p r e s e n t t h e d i s t a n c e s b e t w e e n t h e p o i n t s ( o b s e r v a t i o n s ) . S i n c e S A S ( t h e s t a t i s t i c a l s o f t w a r e p a c k a g e u s e d f o r t h e a n a l y s i s ) o n l y o u t p u t s s t a n d a r d i z e d c o m p o n e n t s s c o r e s , t h e s c o r e s w e r e m u l t i p l i e d b y t h e s q u a r e r o o t o f t h e c o r r e s p o n d i n g e i g e n v a l u e t o o b t a i n t h e n o n - s t a n d a r d i z e d s c o r e s . 3 0 1 2 . b r e s e a r h a v e t h e o u fi n u a n c l a p a c k a g e a D O l O p r h a n 3 ( 3 . 2 . b . S t o p p i n g r u l e s S e l e c t i n g t h e l e v e l o f d e t a i l , i . e . , t h e n u m b e r o f c l u s t e r s f o r a s p e c i fi c r e s e a r c h q u e s t i o n h a s a l w a y s b e e n a d i f fi c u l t d e c i s i o n . A v a r i e t y o f s t o p p i n g r u l e s h a v e b e e n d e v e l o p e d ( s e e C o o p e r a n d M i l l i g a n [ 1 9 8 4 ] , a n d M i l i g a n a n d C o o p e r [ 1 9 8 5 ] f o r a r e l a t i v e l y c o m p l e t e l i s t i n g o f s t o p p i n g c r i t e r i a ) , a n d m a n y r e s e a r c h e r s u s e a t l e a s t o n e o b j e c t i v e c r i t e r i o n t o c h o o s e t h e fi n a l n u m b e r o f c l u s t e r s ( K a l k s t e i n e t a l . , 1 9 8 7 , W i l k s , 1 9 9 5 ; F o v e l l a n d F o v e l l , 1 9 9 3 ; J o h n s o n , 1 9 9 8 , a m o n g o t h e r s ) . T h e c h o i c e o f t h e s t o p p i n g r u l e s i n t h i s s t u d y w a s i n p a r t d e t e r m i n e d b y t h e o u t p u t a v a i l a b l e f r o m t h e S A S s t a t i s t i c a l p a c k a g e f o r t h e W a r d ’ s a n d A v e r a g e h i e r a r c h i c a l m e t h o d s . T h e s t o p p i n g c r i t e r i a u s e d h e r e a r e : a ) t h e C u b i c C l u s t e r i n g C r i t e r i o n ( C C C , R a y ( 1 9 8 2 ) , p r o p r i e t a r y t o t h e S A S p a c k a g e ) . T h e C C C i s u s u a l l y p l o t t e d a g a i n s t t h e n u m b e r o f c l u s t e r s . O n t h i s p l o t a p p r o p r i a t e n u m b e r s o f c l u s t e r s w i l l c o r r e s p o n d t o p e a k s w i t h C C c r i t e r i o n l a r g e r t h a n 3 ( J o h n s o n , 1 9 9 8 ) . b ) t h e H o t e l l i n g P s e u d o - t 2 s t a t i s t i c ( P S T 2 , r e c o m m e n d e d b y J o h n s o n , 1 9 9 8 ) . T h e H o t e l l i n g P S T 2 s t a t i s t i c e v a l u a t e s t h e m e a n s o f t w o c l u s t e r s . T h e t w o c l u s t e r s c o u l d b e c o m b i n e d i f t h e m e a n s a r e n o t s i g n i fi c a n t l y d i f f e r e n t ( J o h n s o n , 1 9 9 8 ) . C h o o s e t h e l e v e l b e f o r e a r e l a t i v e l y l a r g e P S T 2 v a l u e i s o b s e r v e d . c ) t h e c o m b i n e d P s e u d o - F a n d P s e u d o - T 2 s t a t i s t i c s . A s t o p p i n g r u l e b a s e d o n a p l o t o f t h e P s e u d o - F s t a t i s t i c i n c o m b i n a t i o n w i t h t h e P s e u d o - T 2 s t a t i s t i c , a s a p p l i e d b y F o v e l l a n d F o v e l l ( 1 9 9 3 ) , w a s u s e d a s w e l l . T h i s r u l e u n i t e s t h e t w o b e s t p e r f o r m i n g , a c c o r d i n g t o M i l l i g a n a n d C o o p e r ( 1 9 8 5 ) , s t o p p i n g r u l e s : t h e C a l i n s k i a n d H a r a b a s z , a n d t h e D u d a a n d H a r t c r i t e r i a . T h e C a l i n s k i a n d 3 1 H a r a b a s s u m o f s T h e D u r s u m o f s c a n b e I w i t h t h e f o l l o w e c c l u s t e r i r d 1 9 8 7 ; D d u s t e r i r F o v e l l a b e t w e e r b e i w e e r b e t w e e , 9 1 0 1 3 o f m u m O l e y t e i d e d H a r a b a s z ( 1 9 7 4 ) “ p s e u d o - F ” c r i t e r i o n i s b a s e d o n t h e a m o n g - a n d w i t h i n - c l u s t e r s u m o f s q u a r e s , a s w e l l a s t h e n u m b e r o f o b j e c t s a n d t h e n u m b e r o f c l u s t e r s . T h e D u d e a n d H a r t ( 1 9 7 3 ) “ J e ( 2 ) / J e ( 1 ) ” c r i t e r i o n i s a r a t i o o f t h e w i t h i n - c l u s t e r s u m o f s q u a r e d e r r o r s b e f o r e a n d a f t e r t h e g r o u p i n g o f t w o c l u s t e r s . T h i s c r i t e r i o n c a n b e t r a n s f o r m e d i n t o t h e “ P s e u d o - T 2 ” s t a t i s t i c w h i c h i s p l o t t e d i n c o m b i n a t i o n w i t h t h e P s e u d o - F s t a t i s t i c . L o o k f o r l o c a l p e a k s i n t h e p s e u d o - F s t a t i s t i c t h a t a r e f o l l o w e d b y s u d d e n j u m p s i n t h e p s e u d o - t 2 f o r t h e n e x t c l u s t e r i n g l e v e l . C h o o s e c l u s t e r i n g l e v e l s t h a t p r e c e d e p a r t i c u l a r l y l a r g e o r d i s p a r a t e m e r g e r s . d ) t h e R 2 o r t h e p r o p o r t i o n o f t h e e x p l a i n e d v a r i a n c e ( K a l k s t e i n e t a l . , 1 9 8 7 ; D a v i s a n d K a l k s t e i n , 1 9 9 0 ) . T h e e x p l a i n e d v a r i a n c e i s p l o t t e d a g a i n s t t h e c l u s t e r i n g s t e p . T h e c l u s t e r i n g p r o c e d u r e i s t e r m i n a t e d b e f o r e a s h a r p d r o p i n R 2 . e ) t h e d i s t a n c e b e t w e e n t h e c l u s t e r s m e r g e d a t e a c h s t e p ( W i l k s , 1 9 9 5 ; F o v e l l a n d F o v e l l , 1 9 9 3 ) . A t t h e b e g i n n i n g o f t h e c l u s t e r i n g p r o c e s s t h e d i s t a n c e s b e t w e e n m e r g e d c l u s t e r s a r e s m a l l a t e a c h s t e p . A p o i n t w h e r e t h e d i s t a n c e s b e t w e e n g r o u p e d c l u s t e r s j u m p s h a r p l y i s i n d i c a t i v e o f i n c r e a s e d d i s s i m i l a r i t y b e t w e e n t h e c l u s t e r s , a n d t h e c l u s t e r i n g p r o c e s s s h o u l d b e t e r m i n a t e d b e f o r e s u c h a n a b r u p t i n c r e a s e . A s n o t e d a b o v e , m o s t o f t h e r u l e s r e c o m m e n d fi n d i n g l o c a l p e a k s i n t h e p l o t s o f t h e c r i t e r i a a n d c o n s i d e r i n g t h e c l u s t e r s t e p s c o r r e s p o n d i n g t o o r b e f o r e t h e s e p e a k s a s t h e a p p r o p r i a t e n u m b e r s o f c l u s t e r s . M a n y o f t h e p l o t s f e a t u r e m u l t i p l e p e a k s a t d i f f e r e n t l e v e l s o f d e t a i l , s o t h e s t o p p i n g r u l e s u s e d i n t h i s s t u d y y i e l d e d m u l t i p l e c a n d i d a t e n u m b e r s o f c l u s t e r s p e r c r i t e r i o n f o r e a c h h i e r a r c h i c a l 3 2 ' \ d u u e n n g g u a n i n F i T a b l e 2 - 2 I l ' S t o p p i n . 5 r u l e s . P l o t l J ’ 4 H 0 1 € I h h r P s e u d o - r 4 . 1 s t a t i s t i c - 7 P S T 2 l P l o t c l u s t e r i n g m e t h o d ( T a b l e 2 - 2 ) . T h e s t o p p i n g c r i t e r i a p l o t s f o r a l l t h e s e a s o n s a r e g i v e n i n F i g u r e 2 - 2 , F i g u r e 2 - 3 , F i g u r e 2 - 4 a n d F i g u r e 2 - 5 . T a b l e 2 - 2 R e s u l t s o f t h e a p p l i c a t i o n o f d i f f e r e n t s t o p p i n g r u l e s f o r t h e c l u s t e r a n a l y s i s f o r a l l t h e s e a s o n s ( T h e n u m b e r s f o r e a c h s e a s o n i n d i c a t e t h e c a n d i d a t e n u m b e r s o f c l u s t e r s ) 4 1 A U T U M N — 1 9 , 2 1 , 2 9 S t o p p i n g S u g g e s t e d c l u s t e r i n g S u g g e s t e d c l u s t e r i n g C o m m e n t s I r u l e s l e v e l b y l e v e l b y D e s c r i p t i o n o f A v e r a g e m e t h o d W a r d m e t h o d s e l e c t i o n c r i t e r i o n 1 . C C C W I N T E R - 6 , 1 0 , 1 5 , 1 9 , W I N T E R - 8 , 1 3 , 2 0 , 2 7 A v a i l a b l e i n t h e S A S P l o t 2 6 , 3 3 S P R I N G - 1 1 , 2 2 , 2 8 , o u t p u t . P e a k s o n t h e S P R I N G - 8 , 1 8 , 4 6 4 3 p l o t t h a t h a v e C C C > S U M M E R - 1 4 , 1 9 , 2 8 S U M M E R — 1 2 , 3 9 3 a r e s u p p o s e d t o A U T U M N - 1 9 , 2 9 , 3 4 , A U T U M N - 9 , 1 9 , 2 6 , c o r r e s p o n d t o a n 3 6 , 4 7 3 2 a p p r o p r i a t e n u m b e r o f c l u s t e r s . ( J o h n s o n , 1 9 9 8 ) 2 . H o t e l l i n g ’ s W I N T E R — 6 , 1 0 , 1 2 , 1 5 , W I N T E R — 5 , 1 1 . A v a i l a b l e i n t h e S A S P s e u d o - 1 2 1 9 , 2 7 , 3 3 S P R I N G - 6 , 8 o u t p u t . I f P S T 2 i s l a r g e , s t a t i s t i c — S P R I N G — 5 , 8 , 1 2 , 2 3 , S U M M E R — 5 , 9 t h e t w o c l u s t e r s s h o u l d P S T 2 4 6 A U T U M N - 7 , 1 2 , 1 8 n o t b e c o m b i n e d ; P l o t S U M M E R - 3 , 1 4 , 1 9 , 2 8 , C h o o s e t h e l e v e l b e f o r e a r e l a t i v e l y l a r g e P S T 2 v a l u e i s o b s e r v e d . ( J o h n s o n , 1 9 9 8 ) 3 3 T a b l e 2 - 2 C o n t i n u e d S t o p p i n g r u l e s S u g g e s t e d c l u s t e r i n g l e v e l b y A v e r a g e m e t h o d S u g g e s t e d c l u s t e r i n g l e v e l b y W a r d m e t h o d C o m m e n t s I D e s c r i p t i o n o f s e l e c t i o n c r i t e r i o n 3 . C o m b i n e d P s e u d o - F a n d P s e u d o T 2 c r i t e r i o n P l o t W I N T E R - 6 , 1 5 , 1 9 , 2 7 , 3 3 S P R I N G — 5 . 8 , 1 2 , 2 3 , 4 6 S U M M E R — 3 , 1 4 , 1 9 , 2 8 , 4 1 A U T U M N — 1 7 , 1 9 , 2 9 W I N T E R , S P R I N G , S U M M E R , A U T U M N - P l o t i s n o t i n f o r m a t i v e . P s e u d o F = [ A / W ] * [ ( n - k ) / ( k - 1 ) ] , w h e r e A a n d W a r e t h e a m o n g - a n d w i t h i n - c l u s t e r s u m o f s q u a r e s , n i s t h e n u m b e r o f o b j e c t s ; k i s t h e n u m b e r o f e x i s t i n g c l u s t e r s . P l o t P s e u d o - F a n d t 2 s t a t i s t i c s a g a i n s t t h e c l u s t e r l e v e l ; t h e p s e u d o - t 2 v a l u e p l o t t e d t o b e t h e c h a n g e i n t h e v a l u e b e t w e e n s t e p s . L o o k f o r l o c a l p e a k s i n t h e p s e u d o - F t e s t t h a t a r e f o l l o w e d b y s u d d e n j u m p s i n t h e p s e u d o - t 2 f o r t h e n e x t c l u s t e r i n g l e v e l . C h o o s e c l u s t e r i n g l e v e l s t h a t p r e c e d e p a r t i c u l a r l y l a r g e o r d i s p a r a t e m e r g e r s . ( F o v e l l a n d F o v e l l , 1 9 9 3 ) 4 . R 2 P l o t o f e x p l a i n e d v a r i a n c e v s c l u s t e r i n g s t e p W I N T E R - 6 , 1 0 , 1 4 , 1 5 . 1 9 , 2 7 S P R I N G — 5 , 8 , 1 2 , 2 3 , 4 6 S U M M E R — 1 9 A U T U M N - 1 7 , 1 8 , 1 9 , 2 9 W I N T E R , S P R I N G , S U M M E R , A U T U M N - P l o t i s n o t i n f o r m a t i v e . P r o p o r t i o n o f v a r i a n c e e x p l a i n e d b y t h e c u r r e n t n u m b e r o f c l u s t e r s . F i n d w h e r e t h e c o e f f i c i e n t d r o p s m o r e s h a r p l y . T e r m i n a t e b e f o r e t h e m o r e d r a m a t i c d r o p . ( K a l k s t e i n e t a l . , 1 9 8 7 ; D a v i s a n d K a l k s t e i n , 1 9 9 0 ) 5 . P l o t d i s t a n c e b e t w e e n t h e c l u s t e r s m e r g e d a t e a c h s t e p W I N T E R - 5 , 7 , 1 3 S P R I N G - 5 , 6 , 1 3 , 2 3 S U M M E R - 3 , 8 , 1 1 A U T U M N - 4 , 1 0 , 2 0 W I N T E R , S P R I N G , S U M M E R , A U T U M N - N o d i s t a n c e i n f o a v a i l a b l e i n t h e o u t p u t . I f a p o i n t c a n b e d i s c e r n e d w h e r e t h e d i s t a n c e s b e t w e e n m e r g e d c l u s t e r s j u m p s m a r k e d l y , t h e p r o c e s s c a n b e s t o p p e d j u s t b e f o r e t h e s e d i s t a n c e s b e c o m e l a r g e . L o o k f o r p l a t e a u s o r n a t u r a l b r e a k s . ( W i l k s , 1 9 9 5 ; F o v e l l a n d F o v e l l , 1 9 9 3 ) 3 4 2 5 p # ( T S : P N g P l o t 0 6 o 0 4 l V ) ‘ 1 0 . 2 0 . 6 o 0 . 4 ~ ( I ) C ! 0 . 2 ~ 0 I I 1 1 1 1 1 . 1 1 1 1 1 1 1 1 1 T T ’ T I ' I I F w s - c o s - ( D P C D v - v - N N C O C O C l u s t e r 4 1 P l o t o f P S T 2 , S L P A v e r a g e L i n k a g e I P l o t P S F a n d c h a n g e i n P S T 2 , S L P A v e r a g e L i n k a g e C l u s t e r P l o t o f N o r m R M S d i s t , S L P A v e r a g e L i n k a g e _ _ . _ . . C h a n g e i n P S T 2 , _ 6 0 0 g 4 0 0 C L 2 0 0 0 C l u s t e r P l o t o f R 8 0 . S L P W A R D P l o t o f P S T 2 , S L P W A R D 0 . 6 ‘ O 0 . 4 1 “ ” ' A 7 7 0 0 t 3 : ; N 5 0 0 — ~ — e v ~ 0 - 2 " " " " " _ _ A - 2 * E 3 0 0 . i 0 H I I I I H r I i ' l 1 1 r r — r I I 1 H : = 1 0 0 7 t C l u s t e r v - x - N N C ‘ D C O V V L O L O C l u s t e r F i g u r e 2 - 2 P l o t s o f t h e s t o p p i n g r u l e s , w i n t e r , S L P 1 9 5 1 - 2 0 0 4 3 5 N F W Q 0 0 n 0 0 0 m m . P l o t o f R 8 0 , S L P A v e r a g e L i n k a g e P l o t P S F a n d c h a n g e i n P S T 2 , S L P A v e r a g e L i n k a g e 3 0 0 1 0 0 - 1 0 0 - 3 0 0 F O F L D F C O F t o s - ( D F C O . ‘ ‘ - 1 - N N ( ' 0 ( V ) V V I n L O . C l u s t e r — P S F — — C h a n g e i n P S T 2 P l o t o f P S T 2 , S L P A v e r a g e L i n k a g e L P l o t o f N o r m R M S d i s t a n c e , S L P A v e r a g e L i n k a g e 3 0 0 t 1 . 5 N E 1 . 3 g a 1 . 1 E 0 . 9 0 . 7 ~ C l u s t e r P l o t o f R 8 0 , S L P W A R D P l o t o f P S T 2 , S L P W A R D 5 0 0 3 3 0 0 # - _ _ , _ _ _ _ _ . o 1 0 0 . — r — - — — - — 0 I ‘ T I I ' T I 1 1 1 ! T I I W T T T T f T l l T T T 1 1 1 T . . 1 0 0 T T ' T [ q u ‘ I Y Y I T - r Y I I I I I I I 1 1 1 1 T I " 0 : 2 R 3 5 8 3 3 5 8 ' 0 5 8 3 8 5 8 3 8 5 8 C l u s t e r C l u s t e r F i g u r e 2 - 3 P l o t s o f t h e s t o p p i n g r u l e s , s p r i n g , S L P 1 9 5 1 - 2 0 0 4 3 6 0 0 0 0 P 3 2 1 4 3 1 0 o . . l 2 ' . 0 0 0 : t 8 c a 2 t o f P S T 2 , S L P A v e r a g e L i n k a g e 1 0 0 0 0 . _ ' 3 1 1 3 - ’ 0 0 0 0 0 0 0 0 . r : U E 2 ; ) . 1 1 1 0 0 . . . . 5 3 9 1 7 . « P — P T ‘ I D C - O t I m l — ( T T F ‘ T S P f I 0 O V I T T T ‘ I . W C - D s P - C N D F A N I ‘ ‘ I - — o T m r e v T c V o T - r T a T 1 N Y T - T ( N C F l l u — 7 ‘ t T C 7 ( s - C - N M e R g T T i j l — I D v V D e i n P c e . S L I T S T D 2 D I T l ( P Y Y - T D T ( V l T — ‘ t - o I D D 0 C d — g I V V e n 7 ' 7 v 0 T 1 — ' ) r h k i a t s a T V ( n e - g n a T - 0 t T T T ( ( Y D ‘ 0 e r S I D L i I l u T ‘ ( s P l o t o f R 8 0 , S L P A v e r a g e L i n k a g e i i P l o t P S F a n d C h a n g e i n P S T 2 , S L P 1 A v e r a g e L i n k a g e P l o t o f R 8 0 v s c l u s t e r , S L P W A R D I F 0 . 6 O 0 . 4 S P S T 2 ‘ r 0 . 2 - F i g u r e 2 - 4 P l o t s o f t h e s t o p p i n g r u l e s , s u m m e r , S L P 1 9 5 1 - 2 0 0 4 3 7 t E d S M R P l o t o f R 8 0 , S L P A v e r a g e L i n k a g e 0 . 5 0 . 4 9 ) 0 , 3 1 - _ a : 0 . 2 - ~ 0 . 1 . P l o t P S F a n d C h a n g e i n P S T 2 , S L P A v e r a g e L i n k a g e 3 0 0 A 1 0 0 t A _ _ fi , ‘ I - 1 0 0 - - _ i f - - 3 - - 3 0 0 T I I I t 1 7 I I I I 1 T T T l e T T T T 1 1 T T I I v - C O s - ( D v - ( O s - ( D F C D s - ( O ‘ — v ' N N ( ‘ 0 ( ' 0 V V I n I n C l u s t e r — P S F — — C h a n g e i n P S T 2 P l o t o f N o r m R M S d i s t a n c e , S L P A v e r a g e L i n k a g e C l u s t e r P l o t o f R 8 0 , S L P W A R D 0 . 6 C 3 0 . 4 w — - , w _ _ # a ) “ o a t - ~ - - - e - O 1 1 1 1 1 1 1 1 1 I T T T I T T T I I T ' T W T Y T ‘ T J I P C D v - ( O s - ( O s - ( D v - ( D P C D v - v - N N C O O O V V I O L O C l u s t e r i P l o t o f P S T 2 , S L P W A R D 5 0 0 4 0 0 1 a ~ + 7 - — fi . m m , ( D . 2 L . . _ . _ _ o _ 2 0 0 “ — m A 1 0 0 - 0 T I ‘ Y I I 1 1 1 1 1 T T . F ® F ® P ® F ® F ® F $ s — s - N N C ‘ O C O V V L O C l u s t e r F i g u r e 2 - 5 P l o t s o f t h e s t o p p i n g r u l e s , f a l l , S L P 1 9 5 1 - 2 0 0 4 3 8 T h e c a n d i d a t e n u m b e r s o f c l u s t e r s w e r e u s e d i n t h e S A S F A S T C L U S p r o c e d u r e t o o b t a i n m u l t i p l e n o n - h i e r a r c h i c a l c l u s t e r i n g s o l u t i o n s . T h e c l u s t e r i n g s o l u t i o n s w e r e c o m p a r e d u s i n g B e a l e ’ s P s e u d o - F c r i t e r i o n i n o r d e r t o d e t e r m i n e o b j e c t i v e l y w h i c h l e v e l s o f g r o u p i n g a r e m o s t a d e q u a t e f o r t h e d a t a i n h a n d . T h e a p p l i c a t i o n a n d o u t c o m e f o r e a c h s e a s o n o f t h e B e a l e ’ s t e s t i n g a r e d i s c u s s e d i n s e c t i o n 3 . 2 . d . A t w o l e v e l fi n a l c l u s t e r i n g s o l u t i o n i s s o u g h t a f t e r . T h e t w o s o l u t i o n s w i t h d i f f e r e n t l e v e l o f d e t a i l w i l l b e u s e d t o a n s w e r d i f f e r e n t r e s e a r c h q u e s t i o n s . T h e s o l u t i o n t h a t c o n s i s t s o f a s m a l l n u m b e r o f c l u s t e r s c a n b e u s e d t o a d d r e s s b a s e l i n e q u e s t i o n s a b o u t t h e t e m p o r a l c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e d e r i v e d p a t t e r n s . T h e s e c o n d m o r e d e t a i l e d l e v e l , w h i c h c o n s i s t s o f a l a r g e r n u m b e r o f c l u s t e r s , c a n b e u s e d f o r m o r e i n d e p t h a n a l y s i s o f t h e r e l a t i o n s h i p s o f t h e d e r i v e d p a t t e r n s a n d t h e l o c a l c l i m a t e , o r i n t h i s s t u d y , t h e t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n B u l g a r i a . 3 . 2 . 0 . O p t i o n s o f t h e F A S T C L U S p r o c e d u r e T h e n o n - h i e r a r c h i c a l F A S T C L U S a l g o r i t h m w a s r u n m u l t i p l e t i m e s w i t h t h e d i f f e r e n t n u m b e r o f s e e d s s u g g e s t e d f r o m t h e h i e r a r c h i c a l c l u s t e r i n g s . A n y o n e r u n o f t h i s p r o c e d u r e m a y i n c l u d e u p t o f o u r s t e p s . F o r t h r e e o f t h e s t e p s , t h e r e s e a r c h e r h a s t h e o p p o r t u n i t y o f m a n a g i n g t h e p r o c e s s b y s p e c i f y i n g d i f f e r e n t o p fi o n s . B y d e f a u l t , t h e F A S T C L U S p r o c e d u r e s e l e c t s t h e fi r s t n c o n s e c u t i v e o b s e r v a t i o n s a s i n i t i a l e s t i m a t e s o f t h e m e a n s o f t h e c l u s t e r s , o r i n i t i a l s e e d s , w h e r e n i s t h e n u m b e r o f c l u s t e r s d e t e r m i n e d f r o m t h e h i e r a r c h i c a l p r o c e d u r e s ( S A S , 1 9 9 5 ) . S i n c e t h e c h o i c e o f t h e s e i n i t i a l s e e d s i s i n fl u e n c e d b y t h e o r d e r i n g 3 9 o f t h e d a t a ( J o h n s o n , 1 9 9 8 ) , a r a n d o m i z a t i o n o p t i o n w a s a p p l i e d t h a t a l l o w e d t h e s e l e c t i o n o f a p s e u d o - r a n d o m s a m p l e o f o b s e r v a t i o n s a s t h e i n i t i a l c l u s t e r s e e d s ( S A S , 1 9 9 5 ) . A f t e r t h e c l u s t e r s e e d s a r e c h o s e n , t h e d e f a u l t i s f o r t h e s e e d s t o r e m a i n c o n s t a n t u n t i l a l l t h e o b s e r v a t i o n s a r e a s s i g n e d t o t h e n e a r e s t c l u s t e r s e e d . T h e “ d r i f t ” o p t i o n u s e d i n t h i s a n a l y s i s , h o w e v e r , a l l o w e d f o r a d j u s t m e n t o f t h e s e e d s i n o r d e r t o r e a c h o p t i m a l c l u s t e r i n g s o l u t i o n . W i t h e a c h n e w a s s i g n m e n t t o a c l u s t e r , t h e c o r r e s p o n d i n g c l u s t e r s e e d w a s r e c a l c u l a t e d a s t h e m e a n o f t h e c l u s t e r . A f t e r a l l o b s e r v a t i o n s a r e a s s i g n e d t o t h e n e a r e s t c l u s t e r s e e d , t h e s e e d s a r e o n c e a g a i n r e c a l c u l a t e d a s t h e m e a n s o f t h e c l u s t e r s . T h e p r o c e s s c a n b e i t e r a t i v e , w i t h t h e m a x i m u m n u m b e r o f i t e r a t i o n s s u p p l i e d b y t h e u s e r . A t t h e b e g i n n i n g o f i t e r a t i o n , t h e r e c a l c u l a t e d c l u s t e r s e e d s f r o m t h e e n d o f t h e p r e v i o u s i t e r a t i o n a r e u s e d a s i n i t i a l s e e d s . T h e i t e r a t i o n s c e a s e w h e n t h e c h a n g e s i n t h e v a l u e s o f t h e s e e d s b e c o m e l e s s t h a n o r e q u a l t o a g i v e n c o n v e r g e n c e c r i t e r i o n ( t h e d e f a u l t c r i t e r i o n w a s u s e d i n t h i s s t u d y ) . A f t e r m u l t i p l e t r i a l s i t w a s d e t e r m i n e d t h a t 3 0 - 5 0 i t e r a t i o n s w e r e n e c e s s a r y t o a t t a i n c o n v e r g e n c e o f t h e c l u s t e r i n g s o l u t i o n . 3 . 2 . d . B e a l e ’ s P s e u d o F s t a t i s t i c S i n c e m u l t i p l e c l u s t e r i n g s o l u t i o n s w e r e o b t a i n e d , a n o b j e c t i v e p r o c e d u r e w a s n e e d e d t o d e t e r m i n e w h i c h s o l u t i o n s t o c h o o s e a s t h e fi n a l s o l u t i o n s . F o l l o w i n g J o h n s o n ( 1 9 9 8 ) , e v e r y p a i r o f c l u s t e r s o l u t i o n s b a s e d o n c o n s e c u t i v e c a n d i d a t e n u m b e r s o f c l u s t e r s e e d s w a s e v a l u a t e d w i t h t h e B e a l e ’ s P s e u d o F 4 0 s t a t i s t i c s t a t i s t i c o t h e r . T s u m o f . a v a i l a b l a r e c o n n u m b e r m a r u s w i t h I a n ; s m a l l e r | C h o s e n . C r i t i c a l v ; F O r e x a n 7 . 8 . 1 0 , S I E p , e a c n U l l i b G r c W i n t e r 6 ( c o n c I U d ” S O i U I I O n ‘ B e a l e ‘ s F d U S t E r s r e g l d U a l s t a t i s t i c . F o r t w o c l u s t e r i n g s o l u t i o n s w i t h a d i f f e r e n t n u m b e r o f c l u s t e r s , t h i s s t a t i s t i c d e t e r m i n e s i f a g i v e n g r o u p i n g r e p r e s e n t s a n i m p r o v e m e n t o v e r t h e o t h e r . T h e P s e u d o F s t a t i s t i c w a s c o m p u t e d u s i n g B e a l e ’ s i n t r a c l u s t e r r e s i d u a l s u m o f s q u a r e s ( U S S ) o f t h e d i s t a n c e s o f t h e d a t a p o i n t s f r o m t h e c l u s t e r m e a n s , a v a i l a b l e f r o m t h e F A S T C L U S p r o c e d u r e i n S A S . W h e n t w o c l u s t e r i n g s o l u t i o n s a r e c o n s i d e r e d , o n e w i t h a s m a l l e r n u m b e r o f c l u s t e r s a n d a n o t h e r w i t h a l a r g e r n u m b e r o f c l u s t e r s , t h e s o l u t i o n w i t h t h e s m a l l e r n u m b e r o f c l u s t e r s i s c h o s e n i f t h e i r U S S v a l u e s a r e q u i t e s i m i l a r ( J o n h s o n , 1 9 9 8 ) . I f t h e U S S f o r t h e s o l u t i o n w i t h l a r g e r n u m b e r o f c l u s t e r s i s m u c h s m a l l e r t h a n t h e U S S o f t h e s o l u t i o n w i t h s m a l l e r n u m b e r o f c l u s t e r s , t h e n t h e s o l u t i o n w i t h t h e l a r g e r n u m b e r o f c l u s t e r s i s c h o s e n . T h e P s e u d o F s t a t i s t i c f o r e v e r y p a i r o f s o l u t i o n s w a s c o m p a r e d t o c r i t i c a l v a l u e s f r o m t h e F - d i s t r i b u t i o n w i t h t h e a p p r o p r i a t e d e g r e e s o f f r e e d o m . F o r e x a m p l e , f o r t h e w i n t e r s e a s o n , t h e h i e r a r c h i c a l p r o c e d u r e s s u g g e s t e d 5 , 6 , 7 , 8 , 1 0 , 1 1 , 1 2 , 1 3 , 1 4 , 1 5 , 1 9 , 2 0 , 2 6 , 2 7 , a n d 3 3 n u m b e r s o f c l u s t e r s . A s a fi r s t s t e p , e a c h c l u s t e r s o l u t i o n w a s c o m p a r e d t o t h e s o l u t i o n b a s e d o n t h e l o w e s t n u m b e r o f c l u s t e r s , 5 i n t h i s c a s e , u s i n g t h e B e a l e ’ s P s e u d o - F s t a t i s t i c . T h e w i n t e r 6 c l u s t e r s o l u t i o n w a s c o m p a r e d t o t h e 5 c l u s t e r s o l u t i o n , a n d a f t e r c o n c l u d i n g t h a t t h e 5 c l u s t e r s o l u t i o n i s a n i m p r o v e m e n t o v e r t h e 6 c l u s t e r s o l u t i o n , t h e 7 c l u s t e r s o l u t i o n w a s c o m p a r e d t o t h e 5 c l u s t e r s o l u t i o n , a n d s o o n . I n t h i s e x a m p l e , t h e 5 c l u s t e r s o l u t i o n w a s a n i m p r o v e m e n t , a c c o r d i n g t o t h e B e a l e ’ s P s e u d o - F s t a t i s t i c , o v e r t h e s o l u t i o n s w i t h 6 , 7 , 8 , 1 0 , 1 1 , 1 2 a n d 1 3 c l u s t e r s ( T a b l e 2 - 3 ) . H o w e v e r , t h e 1 4 c l u s t e r s o l u t i o n f o r w i n t e r h a d a l o w e r r e s i d u a l s u m o f s q u a r e s c o m p a r e d t o t h e 5 c l u s t e r s o l u t i o n a n d w a s c o n s i d e r e d 4 1 a s b e fi 2 0 d u s d u s t e r s o t h o t e r s o l . a D D h e d ' b a s e d . . C l U s t e r . f r o m m i a v e r a g ‘ t h e V i a m e t h o c 1 1 2 - e T h e S a s b e t t e r . T h e 1 4 c l u s t e r s o l u t i o n w a s a l s o a n i m p r o v e m e n t o v e r t h e 1 5 , 1 8 , a n d 2 0 c l u s t e r s s o l u t i o n s . I n s u m , t h e fi r s t t i e r o f t h e c l a s s i fi c a t i o n c o n s i s t e d o f t h e 5 c l u s t e r s o l u t i o n , w h i l e t h e s e c o n d , m o r e d e t a i l e d t i e r , c o n s i s t e d o f t h e 1 4 c l u s t e r s o l u t i o n . T h e c l u s t e r i n g s o l u t i o n s , f o u n d t o b e a n i m p r o v e m e n t o v e r t h e s e c o n d t i e r s o l u t i o n s f o r e a c h s e a s o n , w e r e t o o d e t a i l e d t o b e u s e f u l . T a b l e 2 - 3 R e s u l t s o f t h e a p p l i c a t i o n o f B e a l e ' s P s e u d o - F s t a t i s t i c f o r a l l t h e s e a s o n s b e t t e r t h a n 1 7 , 3 2 , 3 4 , 3 6 , 3 7 ; 4 7 i s b e t t e r t h a n 2 9 . 4 a n d 1 7 c l u s t e r s c h o s e n . S t o p p i n g R e s u l t s f r o m t h e a p p l i c a t i o n o f t h e B e a l e ’ s C o m m e n t s I r u l e P s e u d o - F s t a t i s t i c D e s c r i p t i o n o f s e l e c t i o n c r i t e r i o n B e a l e ’ s W I N T E R — 5 i s s i g n i fi c a n t l y b e t t e r t h a n 6 , 7 , 8 , 1 0 , C o m p a r e s s u m s o f P s e u d o - F 1 1 , 1 2 , 1 3 ; 1 4 i s b e t t e r t h a n 5 , 1 5 , 1 9 , 2 0 ; 2 6 i s s q u a r e s ( W 1 a n d W 2 ) c r i t e r i o n b e t t e r t h a n 1 4 , 2 7 , 3 3 ; 5 a n d 1 4 c l u s t e r s c h o s e n . o f w i t h i n c l u s t e r ( o b t a i n e d d i s t a n c e s c o m p u t e d f r o m t h e S P R I N G — 5 i s b e t t e r t h a n 6 , 8 , 1 1 , 1 2 , 1 3 ; 1 8 i s f r o m t h e c l u s t e r m e a n s F A S T C L U S b e t t e r t h a n 5 , 2 2 , 2 3 , 2 8 ; 4 3 i s b e t t e r t h a n 1 8 , 4 6 ; 5 f o r t w o s e p a r a t e p r o c e d u r e a n d 1 8 c l u s t e r s c h o s e n . c l u s t e r i n g s o l u t i o n s . I f a p p l i e d W 1 i s c l o s e t o W 2 , f o r b a s e d o n S U M M E R — 3 i s b e t t e r t h a n 5 , 8 , 9 , 1 1 , 1 2 , 1 4 ; 1 9 i s s i m p l i c i t y c h o o s e t h e c l u s t e r s e e d s b e t t e r t h a n 3 , 2 8 ; 3 9 i s b e t t e r t h a n 1 9 , 2 8 , 4 1 . 3 a n d c l u s t e r i n g w i t h f e w e r f r o m t h e 1 9 c l u s t e r s c h o s e n . n u m b e r o f c l u s t e r s , a v e r a g e a n d s i n c e t h e t w o c l u s t e r i n g t h e W a r d F A L L — 4 i s s i g n i fi c a n t l y b e t t e r t h a n 7 , 9 , 1 0 a n d 1 2 ; s o l u t i o n s a r e e q u a l l y m e t h o d s ) 1 7 i s b e t t e r t h a n 4 , 1 8 , 1 9 , 2 0 , 2 1 a n d 2 6 ; 2 9 i s g o o d . I f W 1 i s m u c h s m a l l e r t h a n W 2 , t h e n c o u l d b e s a i d t h a t t h e fi r s t c l u s t e r i n g i s a n i m p r o v e m e n t o v e r t h e s e c o n d , a n d w e w i l l c h o o s e t h e 1 m o n e . C a n b e c a l c u l a t e d a f t e r a p p l y i n g F a s t C I u s i n S A S a n d o b t a i n i n g t h e U S S v a l u e f o r e a c h c o m p a r e d c l u s t e r i n g s o l u t i o n . ( J o h n s o n , 1 9 9 8 ) 3 . 2 . e . T h e fi n a l c l u s t e r i n g s o l u t i o n T h e s e q u e n c e o f p r o c e d u r e s i n t h e c l u s t e r a n a l y s i s i s s u m m a r i z e d i n 4 2 F i g u r e 2 - 6 . A v e r a g e W a r d ’ s l i n k a g e m i n i m u m t e c h n i q u e v a r i a n c e t e c h n i q u e C h o o s e m u l t i p l e c a n d i d a t e n u m b e r o f i n i t i a l s e e d s b a s e d o n s t o p p i n g c r i t e r i a i n T a b l e 2 - 2 v R u n F A S T C L U S w i t h r a n d o m , d r i f t a n d m a x i m u m i t e r a t i o n s o p t i o n s f o r a l l t h e c a n d i d a t e n u m b e r o f s e e d s . i U s e U S S t o c a l c u l a t e B e a l e ’ s p s e u d o - F c r i t e r i o n a n d t o c h o o s e t h e “ b e s t ” n u m b e r s o f c l u s t e r s f o r a s m a l l c l u s t e r i n g s o l u t i o n a n d f o r a l a r g e c l u s t e r i n g s o l u t i o n . F i n a l r u n o f F A S T C L U S w i t h t h e F i n a l r u n o f F A S T C L U S w i t h t h e s m a l l n u m b e r o f c l u s t e r s l a r g e n u m b e r o f c l u s t e r s ( r a n d o m , d r i f t a n d m a x i m u m ( r a n d o m , d r i f t a n d m a x i m u m i t e r a t i o n s o p t i o n s ) i t e r a t i o n s o p t i o n s ) F i g u r e 2 - 6 C l u s t e r a n a l y s i s fl o w c h a r t B a s e d o n t h e o b j e c t i v e p r o c e d u r e , d i s c u s s e d a b o v e , a t w o - t i e r c l a s s i fi c a t i o n f o r e v e r y s e a s o n w a s e s t a b l i s h e d ( T a b l e 2 - 4 ) - o n e t i e r ( A ) w i t h a s m a l l n u m b e r o f c l u s t e r s , a n d a n o t h e r t i e r ( B ) w i t h a l a r g e r n u m b e r o f c l u s t e r s . 4 3 T h e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s o b t a i n e d f r o m t h e s m a l l c l u s t e r s o l u t i o n a r e t e r m e d “ s u p e r t y p e s ” a n d a r e c o m p o s e d o f t h e p r i m a r y f e a t u r e s o f t h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n o v e r t h e r e g i o n . T h e p a t t e r n s f r o m t h e m o r e d e t a i l e d c l u s t e r i n g s a r e r e f e r r e d t o a s “ t y p e s ” a n d , a s w i l l b e s h o w n b e l o w , r e p r e s e n t n u a n c e s i n p o s i t i o n i n g a n d i n t e n s i t y o f t h e f e a t u r e s s e e n i n t h e s u p e r t y p e s . T h e s u p e r t y p e p a t t e r n s d e r i v e d f o r e v e r y s e a s o n a r e s i m i l a r a n d i l l u s t r a t e t h e e v o l u t i o n o f c i r c u l a t i o n c o n d i t i o n s d u r i n g t h e y e a r . I t s h o u l d b e a c k n o w l e d g e d t h a t d u e t o t h e a p p l i c a t i o n o f t h e c l u s t e r a n a l y s i s b y s e a s o n , t h e r e m i g h t e x i s t s e a s o n a l b o u n d a r y p r o b l e m s . S o m e a u t h o r s ( G a l a m b o s i e t a l . , 1 9 9 6 ; H u t h , 2 0 0 1 ; K y s e l y a n d H u t h , 2 0 0 6 ) , a f t e r u s i n g a c o m p u t e r a s s i s t e d c l a s s i fi c a t i o n t o g r o u p c i r c u l a t i o n p a t t e r n s , r e l i e d o n s u b j e c t i v e d e c i s i o n s t o a g g r e g a t e t h e c l u s t e r s i n t o l a r g e r g r o u p s . T h e a g g r e g a t i o n o f t h e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s i n t o s u p e r g r o u p s w a s d e f e n d e d b y t h e a u t h o r s a s a n e c e s s a r y s t e p , s i n c e t h e o b t a i n e d c l u s t e r s w e r e t o o d e t a i l e d f o r s o m e a p p l i c a t i o n s . I n c o n t r a s t t o t h e s e a u t h o r s , i n t h i s s t u d y t h e s u p e r t y p e s w e r e e s t a b l i s h e d o b j e c t i v e l y , b a s e d o n t h e a b o v e d e s c r i b e d s t a t i s t i c a l e v a l u a t i o n . T a b l e 2 - 4 - S e a s o n a l c l u s t e r i n g s o l u t i o n s - n u m b e r o f c l u s t e r s S o l u t i o n / S e a s o n W i n t e r S p r i n g S u m m e r A u t u m n A 5 5 3 4 B 1 4 1 8 1 9 1 7 4 4 I t i s i m p o r t a n t t o n o t e t h a t a “ t y p e ” i s n o t n e c e s s a r i l y s t r i c t l y a s s o c i a t e d w i t h a s i n g l e s u p e r t y p e , s i n c e t h e c l u s t e r i n g m e t h o d w a s n o n - h i e r a r c h i c a l r a t h e r t h a n h i e r a r c h i c a l . R a t h e r , t y p e s c a n b e a s s o c i a t e d w i t h s e v e r a l s u p e r t y p e s . T h i s i s c o n s i d e r e d a d v a n t a g e o u s , a s t r a n s i t i o n i n a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n c a n b e b e t t e r d e t e c t e d . T o a s s e s s t h e c o r r e s p o n d e n c e b e t w e e n t h e t y p e s a n d t h e s u p e r t y p e s , t h e d a t e s o f o v e r l a p w e r e c o m p a r e d f o r e v e r y s e a s o n . M o s t o f t h e t y p e s a r e s t r o n g l y a s s o c i a t e d w i t h o n l y o n e o f t h e s u p e r t y p e s , a l t h o u g h a f e w t y p e s a r e a s s o c i a t e d w i t h t w o , a n d i n r a r e o c c a s i o n s , t h r e e s u p e r t y p e s . T h e r e s u l t s f o r t h e c o r r e s p o n d e n c e b e t w e e n t h e s u p e r t y p e s a n d t h e t y p e s f o r a l l t h e s e a s o n s a r e p r e s e n t e d b e l o w ( T a b l e 2 - 5 , T a b l e 2 - 6 , T a b l e 2 - 7 , a n d T a b l e 2 - 8 ) . T h e c l u s t e r s c a n n o t b e m a p p e d d i r e c t l y ( Y a r n a l , 1 9 9 3 ) . H o w e v e r , s i n c e e a c h d a y i s a s s i g n e d t o o n l y o n e c l u s t e r f r o m t h e s m a l l c l u s t e r i n g s o l u t i o n a n d t o o n e c l u s t e r f r o m t h e l a r g e c l u s t e r i n g s o l u t i o n , t h e g r i d s f r o m e a c h c l u s t e r f o r e a c h s o l u t i o n w e r e a v e r a g e d t o p r o d u c e c o m p o s i t e p r e s s u r e m a p s . C o m p o s i t e m a p s w e r e a l s o p l o t t e d f o r t h e s t a n d a r d i z e d a n o m a l i e s o f t h e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s . T h e s e p l o t s r e v e a l t h e m a i n a n o m a l y c e n t e r s c h a r a c t e r i z i n g g i v e n s u p e r t y p e o r t y p e . F o r a g i v e n s e a s o n , t h e s t a n d a r d i z e d a n o m a l i e s w e r e c a l c u l a t e d b y s u b t r a c t i n g f r o m e v e r y d a i l y g r i d p o i n t v a l u e t h e s e a s o n a l a v e r a g e f o r t h a t g r i d p o i n t , a n d d i v i d i n g b y t h e g r i d p o i n t s e a s o n a l s t a n d a r d d e v i a t i o n . T h e s t a n d a r d i z e d a n o m a l y p a t t e r n s f o r e a c h c l u s t e r f r o m e a c h s o l u t i o n w e r e a v e r a g e d t o o b t a i n t h e c o m p o s i t e p a t t e r n s f o r e a c h s u p e r t y p e a n d t y p e . T h e c o m p o s i t e a n a l y s i s o f t h e s u p e r t y p e s a n d t h e t y p e s f o r e a c h s e a s o n i s t h e e n d p r o d u c t o f t h e m a p - p a t t e r n c l a s s i fi c a t i o n . 4 5 4 1 3 2 1 0 3 5 6 3 9 9 1 3 1 3 2 1 2 1 1 1 0 1 k / j t 4 n 8 u 6 o 8 C 4 6 T a b l e 2 - 5 O v e r l a p b e t w e e n t h e s m a l l a n d t h e l a r g e c l u s t e r i n g s o l u t i o n s , W I N T E R 1 9 5 1 - 2 0 0 4 ( t o t a l n u m b e r o f d a y s a n d p e r c e n t o f d a y s f o r a g i v e n c l u s t e r f r o m t h e l a r g e c l u s t e r i n g s o l u t i o n i n c o m m o n w i t h a g i v e n c l u s t e r f r o m t h e s m a l l c l u s t e r i n g s o l u t i o n ; t h e n u m b e r s i n b o l d s h o w t h e h i g h e s t p e r c e n t a g e o f o v e r l a p f o r g i v e n c l u s t e r s ) C o u n t 5 - d e fi n e d a s t h e t o t a l n u m b e r o f d a y s c l a s s i fi e d a s c l u s t e r 1 t h r o u g h 5 C o u n t 1 4 - d e f i n e d a s t h e t o t a l n u m b e r o f d a y s c l a s s i fi e d a s c l u s t e r 1 t h r o u g h 1 4 J — n u m b e r o f c l u s t e r s f o r t h e s m a l l c l u s t e r i n g s o l u t i o n K - n u m b e r o f c l u s t e r s f o r t h e l a r g e c l u s t e r i n g s o l u t i o n C o u n t 3 5 7 2 3 7 3 6 4 2 8 9 2 7 7 4 0 9 4 5 3 4 0 8 3 8 6 4 0 4 3 4 0 3 5 8 3 3 2 2 4 6 N ‘ — 3 4 5 6 7 0 ) c o 1 0 1 1 1 2 1 0 0 2 2 5 4 6 5 1 8 0 O 2 4 6 2 5 3 2 5 0 1 2 7 7 8 1 1 6 4 0 0 6 1 7 9 1 0 0 2 2 8 1 3 2 5 0 1 9 7 0 0 2 9 8 7 1 6 3 4 1 7 6 3 9 0 0 4 3 0 0 0 2 9 4 9 2 0 8 6 1 9 5 3 9 3 7 9 1 0 2 1 9 8 2 6 9 5 5 2 1 4 3 1 0 9 8 2 5 5 8 7 1 2 9 2 0 1 3 4 5 1 2 3 2 5 6 0 0 0 5 3 1 7 6 3 O 0 1 3 5 ‘ — o o o \ ° 1 0 2 1 2 ‘ — ‘ _ V l \ ‘ _ N 1 0 9 2 3 O 0 ) c o ‘ — o V 0 0 0 0 ‘ — O L D O O N P ° \ o 8 6 8 5 V ( D ( ' 0 C ’ ) N O O O O c o c o , _ 0 ) N I n a : o \ ° 8 6 1 1 8 1 2 5 0 8 4 1 h g u o 7 1 4 2 1 3 0 8 r 3 h t 1 r e n t o s i u t l u c l o 6 6 9 2 2 2 2 1 1 1 3 6 3 8 5 4 4 9 O 0 s 1 s 4 4 1 a g d n e i fi r i e t 4 O 0 s 1 4 5 s s u a l c l c e s g 3 9 2 9 4 0 2 y r 1 5 2 2 1 a a d l f e o h t 0 2 5 r r e o b f 4 0 0 s m 2 u r - n e t 1 l s 5 a u 9 t l o c 1 t f G e o 1 1 1 1 1 1 9 1 1 0 1 7 h 1 2 8 N t r I e - R b P 8 m S 1 u t n r n o f u - o K 9 e C 6 v , , 8 1 0 9 1 n 5 6 5 1 o o b i h a g t u u l s o o a s r h g e t n m i 1 r a r e S t e 7 0 5 4 3 1 6 1 2 6 0 4 4 3 8 s 2 t 6 u s - l u 2 l c c e l l s l 3 6 8 1 7 5 1 7 4 1 1 a 2 b a m a d s T e fi e i h s t s r a o l f c s 4 r 5 s e y t a s d u l f c 3 9 3 o 4 f 2 4 0 r o 7 2 e r b e m b u m 2 7 8 7 2 3 1 6 7 2 1 1 1 6 2 n u l n a t o - t J e h t 2 3 4 1 % % % % R V — 5 t n 5 u t 6 0 o n 5 3 C u 0 0 7 3 6 9 o 1 1 9 9 C C o u n t 1 8 2 3 0 3 4 8 3 7 1 2 4 5 4 5 4 2 9 3 2 5 5 1 6 7 3 1 1 3 2 8 1 1 2 2 1 6 3 5 6 2 4 5 1 9 7 1 9 2 3 6 0 2 8 8 N ‘ — O O O 2 8 1 O O F I O ( ’ 0 O ) O O ) I O C D N O c o m ‘ — O V N O O N C v 0 2 0 1 6 1 1 8 O 1 2 0 1 4 3 P c o \ - O 4 7 9 2 2 5 1 1 0 3 2 2 1 0 7 1 0 4 8 O O F o a c o m g o o o o w r g O O C ‘ O F - O O R O ) o N o N o c o v e r - o n g fi o o v F I D O O % 4 8 8 7 4 4 2 1 6 0 O 2 7 5 5 4 3 8 8 2 2 8 2 7 1 3 2 4 6 6 O 9 1 h g 3 3 0 3 3 0 0 u 1 1 1 7 6 1 1 7 h g u o r 0 9 1 7 5 h 7 6 O 6 2 2 9 t 1 r n 6 s 1 i 3 8 6 u 0 5 t l u c l o s s 3 2 4 1 a 4 g 1 e o t i s t u u l l c o s s g n 8 1 n 6 3 a d i e r fi e i t s s 2 2 d i 7 6 e r fi e i t s l c 3 c e s g r a c l c e g y 1 2 s r 9 0 O 7 2 2 y a a l 7 3 4 6 o r h t 1 r e n t o a a l d e f h o t e o 0 f b 0 m s 2 - e u 1 n t 5 s s u 9 4 6 u 1 s 2 1 1 a l 1 l 0 6 s 8 4 5 1 9 3 4 4 2 1 9 1 2 r r 1 8 9 7 4 6 4 r 1 1 5 e f 9 o 2 d 2 e f h o t r r m 7 5 e 0 9 7 0 O l 2 1 9 a u t l 1 o c 4 b 0 s r u 2 t n - s 1 l u a l 5 t c t 9 o f 8 R o e 9 3 5 8 E 2 h 2 2 t r 1 t f o e L h r t 6 M e L e 2 1 O 1 — b A b 9 M - 4 9 U m 8 1 u 8 3 3 7 1 4 2 1 S t n r n o u — F 7 m 1 u r o t n f n — u e 2 6 4 4 5 0 0 f 1 o K 8 C e , 4 v , n 2 3 o o i b t h a g u u l o K v C o , , n b 4 o a i 9 4 h t s g u 1 0 4 1 o 7 1 1 s o s r 2 1 3 o r a e 1 7 6 u a l o s h g e t n i m 1 r 3 h g m t n a i 1 r 7 9 e 8 6 e 4 1 S a r t 2 S s e t u s 7 4 r 8 e - t 2 s t s u l 9 8 1 7 u c 2 l 7 c 2 l 5 0 2 9 2 l l c e l 1 4 l u c e l 2 l s l a a m b b s a T a a m a d d 4 0 s s 2 0 5 T e e 3 6 fi 4 0 O 9 h e e fi h 0 7 2 1 i 2 1 i t t s s s r a o s r a o 1 f f l 8 l 7 3 8 0 1 4 2 5 c s c s 7 1 r r 2 4 s e 2 s e y t y t a s d u a s u 7 d 0 2 l l 7 2 2 2 5 f c 8 f c o o 8 2 0 f f 2 1 2 r o r o e e r r 2 1 1 b b 5 e e 7 8 2 m m b b 8 u u m m 2 n n u u l l n n a a t - t — o o t t t J J n 1 8 0 1 1 2 e e u 2 1 1 % h h o t t C / j 9 1 k % % 4 — — 3 t n u 7 6 7 4 4 t n u o 4 t 1 n 8 o u C o 5 6 C 1 1 C 7 1 6 8 9 4 8 C o u n t 3 ‘ j / k 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 3 7 9 3 2 0 4 2 1 0 7 6 1 0 0 0 F r F F 0 0 0 0 V 9 1 7 4 5 3 2 8 2 1 0 6 3 5 7 3 1 3 2 1 8 2 3 7 1 2 8 2 5 0 1 2 2 0 1 9 1 9 8 4 % 1 0 0 3 7 1 3 2 8 0 1 1 9 9 6 6 8 8 4 4 1 ' 0 7 6 6 1 % 3 6 8 6 7 2 1 O 1 4 5 5 9 8 5 9 9 3 2 8 2 2 8 4 0 0 0 0 0 ° N ‘ — C o u n t 1 7 3 6 6 2 3 6 3 2 7 2 0 0 2 4 8 2 7 6 2 0 4 2 7 1 5 0 9 2 4 0 1 9 9 2 3 9 3 2 7 2 8 6 3 7 6 3 2 0 2 9 0 ‘ f 0 h t o I n 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 0 0 ( ‘ 0 % 7 8 1 5 5 0 0 O 1 5 8 2 1 4 2 2 1 0 0 5 9 5 8 1 1 0 0 2 6 2 4 8 2 3 1 4 4 2 6 8 9 9 1 2 4 0 5 0 1 6 8 0 O 1 0 3 N 0 0 " ? ) 0 0 0 0 0 V 0 0 1 0 4 7 3 1 2 9 6 9 4 1 1 2 1 V ‘ — n o ‘ - V 4 1 1 6 0 1 8 6 7 1 1 0 0 3 4 5 6 5 8 2 0 0 0 1 1 - o 8 ‘ — 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 N C O F O % 5 6 7 1 7 8 4 8 5 1 3 9 O 9 1 2 3 . 2 . f . C o m p a r i s o n w i t h u p p e r l e v e l a i r fl o w F o r t h e d a t e s b e l o n g i n g t o t h e s u p e r t y p e s , t h e 2 5 0 0 d a t a w e r e a v e r a g e d a n d c o m p o s i t e 5 0 0 h P a g e o p o t e n t i a l h e i g h t m a p s w e r e p r o d u c e d a s w e l l . T h e c o m b i n a t i o n o f s u r f a c e a n d u p p e r - a i r m a p s a l l o w s f o r a m o r e c o m p r e h e n s i v e r e p r e s e n t a t i o n o f t h e c i r c u l a t i o n c o n d i t i o n s o v e r t h e s t u d y d o m a i n . 3 . 3 . A n a l y s i s o f t h e f r e q u e n c y a n d p e r s i s t e n c e o f t h e s u p e r t y p e s a n d t y p e s T h e f r e q u e n c y o f o c c u r r e n c e o f t h e s u p e r t y p e p a t t e r n s w a s i n v e s t i g a t e d . T h e s e a s o n a l f r e q u e n c y ( i n % ) w a s c a l c u l a t e d r e l a t i v e t o t h e t o t a l n u m b e r o f d a y s o f a g i v e n s e a s o n f o r t h e p e r i o d 1 9 5 1 - 2 0 0 4 . T h e m o n t h l y o c c u r r e n c e ( i n ° / o ) w a s c o m p u t e d r e l a t i v e t o t h e n u m b e r o f d a y s f o r a g i v e n m o n t h , a g a i n f o r t h e e n t i r e p e r i o d . T h e n u m b e r o f c o n s e c u t i v e d a y s d u r i n g w h i c h a g i v e n s u p e r t y p e d o m i n a t e s t h e s t u d y d o m a i n ( o r t h e ‘ p e r s i s t e n c e ’ o f t h i s s u p e r t y p e ) i s o f p a r t i c u l a r i n t e r e s t s i n c e i t d i r e c t l y a f f e c t s t h e l o c a l c l i m a t e o f t h e d i f f e r e n t r e g i o n s . T h e p e r s i s t e n c e c h a r a c t e r i s t i c s s u m m a r i z e d o v e r t h e e n t i r e p e r i o d a r e t e r m e d ‘ t o t a l p e r s i s t e n c e ’ i n t h i s s t u d y . F o l l o w i n g H u t h ( 1 9 9 7 ) , t h r e e m a i n p a r a m e t e r s w e r e t h e f o c u s o f t h e a n a l y s i s o f t h e t o t a l p e r s i s t e n c e c h a r a c t e r i s t i c s f o r e v e r y s u p e r t y p e : a ) t h e n u m b e r o f 1 - d a y , o r t r a n s i t i o n a l , e v e n t s ; b ) t h e p e r c e n t a g e o f d a y s i n c l u d e d i n e v e n t s l a s t i n g 4 d a y s o r l o n g e r ; a n d c ) t h e a v e r a g e e v e n t l e n g t h i n d a y s . A n ‘ e v e n t ’ w a s c o n s i d e r e d t o b e t h e u n i n t e r r u p t e d s e q u e n c e o f d a y s c l a s s i fi e d w i t h t h e s a m e s u p e r t y p e . T h e p e r c e n t a g e o f d a y s i n c l u d e d i n e v e n t s l a s t i n g 4 d a y s o r m o r e w a s c a l c u l a t e d a s t h e r a t i o o f t h e n u m b e r o f d a y s w i t h i n 4 9 e v e n t s l a s t i n g 4 o r m o r e d a y s f o r a c e r t a i n s u p e r t y p e t o t h e t o t a l n u m b e r o f d a y s c l a s s i fi e d w i t h t h e s a m e s u p e r t y p e . T h e a v e r a g e e v e n t l e n g t h w a s c a l c u l a t e d b y d i v i d i n g t h e t o t a l n u m b e r o f d a y s c l a s s i fi e d w i t h a g i v e n s u p e r t y p e b y t h e t o t a l n u m b e r o f e v e n t s o f a n y l e n g t h f o r t h i s s u p e r t y p e . T h e M a n n - K e n d a l l t e s t f o r t h e e x i s t e n c e o f ‘ t r e n d s w a s u s e d t o s t u d y t h e i n t e r a n n u a l c h a n g e s i n t h e p e r s i s t e n c e o f t h e f o l l o w i n g p a r a m e t e r s : a ) t h e a v e r a g e l e n g t h o f a l l e v e n t s p e r s u p e r t y p e ; b ) t h e n u m b e r o f t r a n s i t i o n a l ( 1 - d a y ) e v e n t s , b y p e n t a d s ( n o n - o v e r l a p p i n g fi v e y e a r p e r i o d s s t a r t i n g i n 1 9 5 1 ) ; c ) t h e f r e q u e n c y o f e v e n t s l a s t i n g 2 - 4 d a y s , b y p e n t a d s ; d ) t h e f r e q u e n c y o f e v e n t s l a s t i n g m o r e t h a n 4 d a y s , b y p e n t a d s ; e ) t h e a v e r a g e l e n g t h o f t h e e v e n t s l a s t i n g m o r e t h a n 4 d a y s , b y p e n t a d s ; a n d f ) t h e t o t a l n u m b e r o f d a y s i n e v e n t s l a s t i n g m o r e t h a n 4 d a y s , b y p e n t a d s . P e n t a d a l v a l u e s w e r e u s e d i n s t e a d o f t h e a n n u a l v a l u e s s i n c e o n e o f t h e r e q u i r e m e n t s o f t h e M a n n - K e n d a l l t e s t f o r e x i s t e n c e o f t r e n d i s t h a t a t l e a s t o n e v a l u e p e r t i m e p e r i o d ( d a y , m o n t h , o r y e a r ) s h o u l d b e o b s e r v e d i n o r d e r f o r t h i s t e s t t o b e v a l i d . S o m e o f t h e p e r s i s t e n c e c h a r a c t e r i s t i c s w e r e n o t a v a i l a b l e f o r e v e r y y e a r , b e c a u s e t h e y w e r e b a s e d o n t r u n c a t e d s e r i e s , i n c l u d i n g o n l y t h e d a t a v a l u e s f o r e v e n t s l a s t i n g 4 d a y s o r l o n g e r . I n t h e s e c a s e s , t h e t o t a l s o r a v e r a g e s b y p e n t a d s w e r e u s e d f o l l o w i n g C h a n g n o n a n d C h a n g n o n ( 1 9 9 2 ) 3 . 3 . 1 . B r e a k p o i n t t e s t s T h e i n t e r a n n u a l c h a n g e s i n t h e s e a s o n a l f r e q u e n c y o f t h e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s w e r e a s s e s s e d u s i n g b r e a k p o i n t t e s t s a n d n o n p a r a m e t r i c t r e n d a n a l y s i s 5 0 t e s t s . T h e n o n p a r a m e t r i c P e t t i t t e s t ( P e t t i t , 1 9 7 9 ) a n d t h e S t a n d a r d N o r m a l H o m o g e n e i t y T e s t f o r a s i n g l e b r e a k ( S N H T , A l e x a n d e r s s o n , 1 9 8 6 ) w e r e u s e d t o i d e n t i f y c h a n g e p o i n t s o r s t e p c h a n g e s i n s e r i e s o f i n t e r e s t . T h e S N H T a s s u m e s t h a t t h e v a l u e s o f t h e s e r i e s o f i n t e r e s t a r e n o r m a l l y d i s t r i b u t e d , w h i l e t h e P e t t i t t e s t d o e s n o t m a k e t h i s a s s u m p t i o n . T h e P e t t i t t e s t i s l e s s s e n s i t i v e t o o u t l i e r s c o m p a r e d t o t h e S N H T , s i n c e i t i s b a s e d o n r a n k s r a t h e r t h a n a c t u a l v a l u e s o f t h e s e r i e s . T h e S N H T i s m o r e s e n s i t i v e t o b r e a k s i n t h e b e g i n n i n g a n d e n d o f t h e s e r i e s . I n c o n t r a s t , t h e P e t t i t t e s t i s s e n s i t i v e t o b r e a k s i n t h e m i d d l e o f t h e t e s t e d p e r i o d . T h i s t e s t i s a f f e c t e d a l s o b y e x i s t e n c e o f t r e n d s i n t h e s e r i e s , w h i c h l e a d s t o f r e q u e n t r e j e c t i o n o f t h e n u l l h y p o t h e s i s ( B u s u i o c a n d v o n S t o r c h , 1 9 9 6 ) . I n t h i s s t u d y , f o l l o w i n g B u s u i o c a n d v o n S t o r c h ( 1 9 9 6 ) , t h e S N H T w a s e m p l o y e d t o g e t h e r w i t h t h e P e t t i t t e s t . T o b e c o n s i d e r e d a b r e a k p o i n t , b o t h t e s t s h a v e t o i n d i c a t e a s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t c h a n g e p o i n t i n t h e s a m e y e a r o r q u i t e c l o s e t o t h e s a m e y e a r ( w i t h i n a 2 - 3 y e a r s d i f f e r e n c e ) . T h e n u l l h y p o t h e s i s f o r t h i s a n a l y s i s i s t h a t t h e r e a r e n o c h a n g e s o r b r e a k s i n t h e s e r i e s . T h e a l t e r n a t i v e h y p o t h e s i s s t a t e s t h a t a s t e p - l i k e s h i f t e x i s t s i n t h e s e r i e s o f i n t e r e s t . T h e t e s t s w e r e a p p l i e d i n i t i a l l y t o t h e e n t i r e 1 9 5 1 — 2 0 0 4 p e r i o d . I f a b r e a k p o i n t w a s d e t e c t e d b y t h e t e s t s , f o l l o w i n g K y s e l y a n d D o m o n k o s ( 2 0 0 6 ) , o n l y t h e s u b - p e r i o d s l a r g e r t h a n 2 0 y e a r s d e t e r m i n e d b y t h i s b r e a k p o i n t w e r e t e s t e d i n t u r n f o r b r e a k s . 3 . 3 . 1 . 2 . D e t a i l s o f t h e P e t t i t t e s t I f Y 1 , Y 2 , Y n i s t h e s e r i e s o f i n t e r e s t , a n d r 1 , r 2 , r n a r e t h e r a n k s o f t h e v a l u e s , w e c a n c a l c u l a t e t h e s t a t i s t i c : 5 1 a n d n i s T h e m a o r i g i n a l e x c e e d . s i g n i fi c e 3 . 3 . 1 . b . t h e fi r s t s t a t i s t i c Y . » a r e u , a n d s i s m a x i m “ D ‘ O i i e d . X , = 2 2 1 “ . — 1 r ( n + 1 ) I , w h e r e k = 1 , . . . , n , i = 1 a n d n i s t h e t o t a l n u m b e r o f y e a r s . X k i s p l o t t e d a g a i n s t t h e y e a r s o f t h e p e r i o d . T h e m a x i m u m o r m i n i m u m o f t h e c a l c u l a t e d X k v a l u e s s i g n i f y a b r e a k i n t h e o r i g i n a l s e r i e s i f a c r i t i c a l v a l u e f o r a g i v e n l e n g t h o f t h e o r i g i n a l s e r i e s i s e x c e e d e d a t p r e - s p e c i fi e d s i g n i fi c a n c e l e v e l . T h e c r i t i c a l v a l u e s f o r g i v e n l e v e l s o f s i g n i fi c a n c e a r e g i v e n i n P e t t i t ( 1 9 7 9 ) . 3 . 3 . 1 . b . D e t a i l s o f t h e S N H T T h e T ( k ) s t a t i s t i c o f t h e S N H T a l l o w s f o r t h e c o m p a r i s o n o f t h e m e a n f o r t h e fi r s t k y e a r s o f t h e p e r i o d t o t h e m e a n f o r t h e n - k y e a r s o f t h e p e r i o d . T h e T ( k ) s t a t i s t i c i s c a l c u l a t e d a s f o l l o w s : — 2 — 2 T ( k ) : k Z l + ( 1 7 ‘ 1 0 2 2 . k = 1 , . . . , n w h e r e 1 k _ 1 n _ — = — Y — Y / - = Y — / Z ‘ I f ? ) 5 a n d Z ’ 1 2 % ; . “ Y ) S Y , - a r e t h e v a l u e s f r o m t h e s e r i e s o f i n t e r e s t , Y i s t h e m e a n o f t h e o r i g i n a l s e r i e s , a n d s i s t h e s t a n d a r d d e v i a t i o n . I f a b r e a k e x i s t s i n a g i v e n y e a r , T ( k ) h a s a m a x i m u m v a l u e n e a r t h a t y e a r . F o r c o n v e n i e n c e a n d b e t t e r v i s u a l i z a t i o n , T ( k ) i s p l o t t e d a g a i n s t y e a r . T h e t e s t s t a t i s t i c T o i s f o u n d f r o m : T h e n i m e p e 2 0 0 3 ) . 3 u l £ i n o n p a r 2 0 0 4 p . 1 1 2 3 r m e s m g v m u e s f l e n g t h C S t a t i s t i c G i l b e r t ( a T h e n u l l h y p o t h e s i s i s r e j e c t e d i f T o i s a b o v e t h e c r i t i c a l v a l u e f o r c e r t a i n l e n g t h o f t h e p e r i o d a t a p r e - s e l e c t e d s i g n i fi c a n c e l e v e l ( s e e T a b l e I I I , W i j n g a a r d e t a l . , 2 0 0 3 i 3 . 3 . 2 . N o n p a r a m e t r i c t r e n d t e s t s T h e M a n n K e n d a l l t r e n d t e s t f o r e x i s t e n c e o f t r e n d s a n d t h e S e n ’ s n o n p a r a m e t r i c e s t i m a t e o f s l o p e ( G i l b e r t , 1 9 8 7 ) w e r e a p p l i e d t o t h e e n t i r e 1 9 5 1 - 2 0 0 4 p e r i o d , a s w e l l a s t o t h e s u b p e r i o d s d e t e r m i n e d b y t h e b r e a k p o i n t s t e s t s . 3 . 3 . 2 . 3 . M a n n K e n d a l l n o n p a r a m e t r i c t e s t f o r e x i s t e n c e o f t r e n d T h e M a n n K e n d a l l n o n p a r a m e t r i c t r e n d t e s t a l l o w s f o r t h e e x i s t e n c e o f m i s s i n g d a t a i n t h e s e r i e s a n d d o e s n o t a s s u m e a s p e c i fi c d i s t r i b u t i o n o f t h e v a l u e s f o r t h e p e r i o d o f i n t e r e s t . T h e t e s t v a r i e s s o m e w h a t d e p e n d i n g o n t h e l e n g t h o f t h e s e r i e s . I f t h e p e r i o d o f i n t e r e s t c o m p r i s e s 4 0 v a l u e s o r l e s s t h e n t h e s t a t i s t i c S i s c o m p u t e d u s i n g t h e f o l l o w i n g p r o c e d u r e , d e s c r i b e d i n f u l l d e t a i l i n G i l b e r t ( 1 9 8 7 , p . 2 0 9 ) : a ) l i s t t h e d a t a i n t h e o r d e r t h e y w e r e o b t a i n e d o v e r t i m e , L e . x 7 , x 2 , X " , w h e r e x i s t h e d a t a v a l u e a n d i = 7 , . . . n i s t h e t i m e . b ) d e t e r m i n e t h e s i g n o f a l l n ( n — 7 ) / 2 p o s s i b l e d i f f e r e n c e s o f X j - x k , w h e r e j > k . c ) i i j - x k > O t h e n s g n ( x j — x k ) = 1 , i i j - x k < O t h e n s g n ( X j - X k ) = - 1 , i f X ) : x k t h e n s g n ( x j — x k ) = 0 , w h e r e s g n i n d i c a t e s w h i c h v a l u e 5 3 T t e s t e d a w h e n 8 9 . 2 7 2 ) c S i g n i fi c a a d o w n v t h e a b s c S p e c i fi e c E x c e l a n W p e r i o d 1 5 a p r O X i r r a p p r o x i D r e s e n c a b o v e . w a s a s s i g n e d t o t h e X ] — x k d i f f e r e n c e i n t h e c a s e s w h e n t h e d i f f e r e n c e i s n e g a t i v e , p o s i t i v e o r e q u a l t o z e r o . d ) c o m p u t e t h e S s t a t i s t i c u s i n g t h e f o r m u l a n — l n S = Z s g n ( ) r j — X k ) k = l j = k + l T h e n u l l h y p o t h e s i s s t a t e s t h a t t h e r e i s n o t r e n d i n t h e s e r i e s . I f t h e n u l l i s t e s t e d a g a i n s t t h e a l t e r n a t i v e h y p o t h e s i s o f a n u p w a r d t r e n d , t h e n u l l i s r e j e c t e d w h e n S i s p o s i t i v e a n d t h e p r o b a b i l i t y v a l u e i n t a b l e A 1 8 ( s e e G i l b e r t , 1 9 8 7 , p . 2 7 2 ) c o r r e s p o n d i n g t o t h e c o m p u t e d S i s l e s s t h a n a n a p r i o r i s p e c i fi e d s i g n i fi c a n c e l e v e l a . W h e n t h e n u l l i s t e s t e d a g a i n s t a n a l t e r n a t i v e h y p o t h e s i s f o r a d o w n w a r d t r e n d , t h e n u l l i s r e j e c t e d i f S i s n e g a t i v e a n d t h e p r o b a b i l i t y v a l u e f o r t h e a b s o l u t e v a l u e o f S f r o m t a b l e A 1 8 ( G i l b e r t , 1 9 8 7 ) i s l e s s t h a n t h e b e f o r e h a n d s p e c i fi e d s i g n i fi c a n c e l e v e l a . T h e c a l c u l a t i o n s o f t h e S s t a t i s t i c s w e r e d o n e i n E x c e l a n d a l s o u s i n g t h e p r o g r a m o f H e l s e l , M u e l l e r a n d S l a c k ( 2 0 0 6 ) . W h e n t h e d a t a s e r i e s c o n t a i n s m o r e t h a n 4 0 v a l u e s , ( f o r t h i s s t u d y t h e p e r i o d 1 9 5 1 - 2 0 0 4 c o n s i s t i n g o f 5 4 d a t a v a l u e s w a s u s e d ) , t h e n o r m a l a p p r o x i m a t i o n t e s t c a n b e a p p l i e d ( G i l b e r t , 1 9 8 7 , p . 2 1 1 ) . T h e n o r m a l a p p r o x i m a t i o n t e s t t a k e s i n t o a c c o u n t t h e v a r i a n c e o f t h e S s t a t i s t i c a n d t h e p r e s e n c e o f t i e s ( e q u a l v a l u e s ) i n t h e s e r i e s . T h e S s t a t i s t i c i s c o m p u t e d a s a b o v e . T h e v a r i a n c e o f S i s c a l c u l a t e d u s i n g t h e f o r m u l a : 5 4 3.3.2. b, w h e r e . g r o u p . A p o s i t i a l t e m a t a l t e m a t a n d i t s i u s e d t o ( 1 9 5 0 ) : g r O S S d a m m ) = % n ( n — 1 ) ( 2 1 7 + 5 ) { 1 1 1 , 0 } , — 1 ) ( 2 r p + 5 ) p = l w h e r e q i s t h e n u m b e r o f t i e d g r o u p s , t p i s t h e n u m b e r o f d a t a v a l u e s i n t h e p t h g r o u p . S u b s e q u e n t l y S a n d V A R ( S ) a r e u s e d t o c a l c u l a t e t h e t e s t s t a t i s t i c Z : = ( S - 1 ) / [ V A R ( S ) ] ' / ’ i f s > 0 , Z = 0 i f S = O z : ( s + 1 ) / [ V A R ( S ) ] ' / ’ i f s < o . A p o s i t i v e ( n e g a t i v e ) v a l u e o f 2 i n d i c a t e s a p o s i t i v e ( n e g a t i v e ) t r e n d . I f t h e a l t e r n a t i v e h y p o t h e s i s i s f o r a n u p w a r d t r e n d , t h e n u l l i s r e j e c t e d i f Z > 2 1 . 0 . I f t h e a l t e r n a t i v e h y p o t h e s i s i s f o r a d o w n w a r d t r e n d , t h e n u l l i s r e j e c t e d i f Z i s n e g a t i v e a n d i t s a b s o l u t e v a l u e i s g r e a t e r t h a n 2 1 . 0 / 2 . T h e s t a n d a r d n o r m a l t a b l e s c a n b e u s e d t o a s s e s s t h e s t a t i s t i c a l s i g n i fi c a n c e o f t h e Z s t a t i s t i c . 3 . 3 . 2 . b . S e n ’ 5 n o n p a r a m e t r i c e s t i m a t o r o f s l o p e S e n ’ s ( 1 9 6 8 ) m e t h o d f o r c a l c u l a t i o n o f t h e s l o p e b u i l d s o n a t e s t b y T h e i l ( 1 9 5 0 ) . S e n ’ s t e s t i s n o t a f f e c t e d b y t h e e x i s t e n c e o f m i s s i n g v a l u e s , o u t l i e r s o r g r o s s d a t a e r r o r s . T h e s l o p e e s t i m a t e s a r e c a l c u l a t e d u s i n g t h e f o r m u l a : X Q z — X — — — 1 — 1 5 5 w h e r e n u m b o f s l o l 4 . } ? 6 n a m i r p r e s s i L o w " 5 a i ~ e H C o n v e l a b e l s T h e h i D a m e n 4 . 1 , C 1 1 1 . 1 . 4 . 1 . 1 . . i d e n i m r e D r e S t w o l a r D o n n a , a n a l - , 3 , w h e r e x , » a n d x , - a r e t h e v a l u e s d u r i n g t i m e s i ’ a n d i , a n d i ’ > i . I f t h e N ’ i s t h e n u m b e r o f d a t a p a i r s f o r w h i c h i ’ > i , t h e m e d i a n o f t h e N ’ v a l u e s i s t h e e s t i m a t o r o f s l o p e . 4 . R e s u l t s I n o r d e r t o m a i n t a i n c o n s i s t e n c y b e t w e e n t h e d i f f e r e n t s e a s o n s , t h e n a m i n g o f t h e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s w a s b a s e d o n t h e m o s t p r o m i n e n t s e a l e v e l p r e s s u r e a n o m a l y c e n t e r s . F o r e x a m p l e , t h e “ S c a n d i n a v i a n H i g h - M e d i t e r r a n e a n L o w ” p a t t e r n f e a t u r e s a s t r o n g p o s i t i v e S L P a n o m a l y a r e a o v e r S c a n d i n a v i a a n d a w e l l d e v e l o p e d n e g a t i v e a n o m a l y o v e r t h e M e d i t e r r a n e a n . T h i s n a m i n g c o n v e n t i o n a l l o w s f o r a n i m m e d i a t e a s s o c i a t i o n t o b e m a d e b e t w e e n t h e p a t t e r n l a b e l s a n d t h e p r e s s u r e c o n fi g u r a t i o n s o v e r t h e c o n t i n e n t a n d t h e N o r t h A t l a n t i c . T h e t w o m a p s p r e s e n t e d f o r e a c h c i r c u l a t i o n p a t t e r n i n c l u d e t h e c o m p o s i t e p a t t e r n a n d t h e c o m p o s i t e a n o m a l y p a t t e r n . 4 . 1 . C i r c u l a t i o n c a t a l o g 4 . 1 . 1 . W i n t e r t i m e c i r c u l a t i o n 4 . 1 . ] . a . W i n t e r S L P s u p e r t y p e s F i v e m a i n s e a - l e v e l c i r c u l a t i o n p a t t e r n s , r e f e r r e d t o a s “ s u p e r t y p e s ” , w e r e i d e n t i fi e d f o r w i n t e r . E a c h s u p e r t y p e i s c h a r a c t e r i z e d b y o n e o r m o r e c e n t e r s r e p r e s e n t e d b y p o s i t i v e o r n e g a t i v e S L P a n o m a l i e s . T h e fi r s t s u p e r t y p e f e a t u r e s t w o l a r g e a n o m a l y a r e a s ( F i g u r e 2 - 7 ) . A l a r g e n e g a t i v e a n o m a l y , i n d i c a t i n g b e l o w n o r m a l S L P v a l u e s , i s l o c a t e d o v e r t h e n o r t h e r n a n d n o r t h e a s t e r n p o r t i o n o f t h e a n a l y s i s d o m a i n , p a r t i c u l a r l y o v e r t h e a r c t i c r e g i o n s o f S c a n d i n a v i a . H i g h e r t h a n 5 6 n o r m a w i t h t h M e d i t e ‘ V o e i k r I o c a t i o r p a t t e r n a b b r e v s h o n g e s t r o n g I h i g h e r t n o r m a l s u p e n y l M L w i n ) _ n e g a t i v e 9 8 8 M 3 r M e d i t e n C i r C U l a t i r T f o r t h e n H i g h ( M t ' a n t i c w . n o r m a l S L P v a l u e s a r e f o u n d o v e r t h e s o u t h e r n p o r t i o n o f t h e a n a l y s i s d o m a i n w i t h t h e l a r g e s t p o s i t i v e a n o m a l i e s s e e n o v e r n o r t h e r n A f r i c a a n d t h e M e d i t e r r a n e a n . T h i s e x t e n d e d a r e a o f g e n e r a l l y h i g h e r p r e s s u r e r e s e m b l e s t h e “ V o e i k o v a x i s " , e a r l i e r d e s c r i b e d b y G i l e s a n d B a l a f o u t i s ( 1 9 9 2 ) . B a s e d o n t h e l o c a t i o n a n d r e l a t i v e m a g n i t u d e o f t h e t w o a n o m a l y c e n t e r s , t h i s c i r c u l a t i o n p a t t e r n i s l a b e l e d t h e A r c t i c L o w - V o e i k o v B e l t 3 ( A L - V B w i n ) s u p e r t y p e ( t h e a b b r e v i a t i o n s o f t h e s u p e r t y p e s n a m e s a r e p r e s e n t e d i n T a b l e 2 - 9 ) . T h e s t r o n g e s t p r e s s u r e g r a d i e n t s a r e f o u n d b e t w e e n 4 5 ° a n d 5 5 ° N r e s u l t i n g i n a s t r o n g l o w - l e v e l z o n a l fl o w o v e r t h e B r i t i s h I s l e s a n d n o r t h e r n E u r o p e . T h e s e c o n d s u p e r t y p e i s a p p r o x i m a t e l y t h e m i r r o r i m a g e o f t h e fi r s t , w i t h h i g h e r t h a n n o r m a l S L P o v e r t h e a r c t i c r e g i o n s o f S c a n d i n a v i a a n d l o w e r t h a n n o r m a l S L P o v e r t h e M e d i t e r r a n e a n a n d n o r t h e r n A f r i c a . T h i s c i r c u l a t i o n s u p e r t y p e i s r e f e r r e d t o a s t h e S c a n d i n a v i a n H i g h - M e d i t e r r a n e a n L o w ( S H - M L w i n ) . T h e p o s i t i v e a n o m a l y o v e r S c a n d i n a v i a i s s t r o n g e r c o m p a r e d t o t h e n e g a t i v e a n o m a l y o v e r t h e M e d i t e r r a n e a n a n d N o r t h A f r i c a , a n d e x t e n d s e a s t w a r d t o w a r d s S i b e r i a . T h i s p a t t e r n e m p h a s i z e s t h e i n fl u e n c e o f t h e M e d i t e r r a n e a n c y c l o n e s a n d t h e S i b e r i a n a n t i c y c l o n e o n t h e w i n t e r t i m e c i r c u l a t i o n o v e r E u r o p e . T h e M e d i t e r r a n e a n L o w i s a l s o p r e s e n t i n t h e c o m p o s i t e a n o m a l y a n a l y s i s f o r t h e n e x t s u p e r t y p e , r e f e r r e d t o a s t h e M e d i t e r r a n e a n L o w - N o r t h A t l a n t i c H i g h ( M L - N A H w i n ) . H e r e t h e n e g a t i v e a n o m a l y c e n t e r o v e r N o r t h A f r i c a a n d t h e 3 T h e n a m e “ V o e i k o v B e l t ” w a s i n fl u e n c e d b y a 1 9 9 2 a r t i c l e o f G i l e s a n d B a l a f o u t i s , w h e r e t h e e x t e n s i o n o f t h e S i b e r i a n A n t i c y c l o n e w e s t w a r d t o c o n n e c t w i t h a n a n t i c y c l o n e o v e r t h e e a s t e r n A t l a n t i c w a s r e f e r r e d t o a s t h e V o e i k o v a x i s . T h i s f e a t u r e h a s b e e n t e r m e d a l s o ' d e r A x e d e s K o n t i n e n t s ’ b y v a n B e b b e r a n d K o p p e n ( 1 8 8 5 ) . 5 7 M e d i t e r r a r e a o f ' a r o m a i i p o s i t i v e N A H w i r c y c l o g e T T h e s u p h i g h e r - t i a r i d g e ( i n t o S c a e a s t e r n I l a r g e n e g A t l a n t i c . l a r g e n e g p i e S S u r e W e s t e r n t h e i b E r i e M e d i t e r r a n e a n i s c o n s i d e r a b l y l a r g e r i n e x t e n t c o m p a r e d t o t h e n e g a t i v e a n o m a l y a r e a o f t h e p r e v i o u s S H - M L w i n s u p e r t y p e . A l s o , t h e n o r t h e r n a r e a o f p o s i t i v e a n o m a l i e s i s d i s p l a c e d s o u t h w e s t w a r d o v e r t h e B r i t i s h I s l e s , a n d t h e a v e r a g e p o s i t i v e a n o m a l i e s a r e n o t a s l a r g e a s f o r t h e S H - M L w i n s u p e r t y p e . T h e M L - N A H w i n c o n fi g u r a t i o n r e fl e c t s t h e i m p o r t a n c e o f t h e G u l f o f G e n o a a r e a o f c y c l o g e n e s i s d u r i n g w i n t e r . T h e n e x t t w o s u p e r t y p e s a r e c h a r a c t e r i z e d b y s i n g l e a n o m a l y c e n t e r s . T h e s u p e r t y p e r e f e r r e d t o a s t h e E u r o p e a n H i g h ( E H w i n ) i s c h a r a c t e r i z e d b y h i g h e r - t h a n - n o r m a l S L P v a l u e s a c r o s s m o s t o f t h e a n a l y s i s d o m a i n . I n p a r t i c u l a r , a r i d g e o f h i g h e r p r e s s u r e e x t e n d s f r o m N o r t h A f r i c a n o r t h a n d n o r t h e a s t w a r d i n t o S c a n d i n a v i a . T h i s p a t t e r n i s c o n d u c i v e t o m e r i d i o n a l c i r c u l a t i o n i n t h e e a s t e r n p o r t i o n s o f t h e a n a l y s i s r e g i o n . T h e l a s t s u p e r t y p e i s c h a r a c t e r i z e d b y a l a r g e n e g a t i v e a n o m a l y s i t u a t e d o v e r t h e B r i t i s h I s l e s a n d t h e n o r t h e a s t e r n A t l a n t i c . T h i s s u p e r t y p e i s n a m e d t h e I c e l a n d i c L o w ( l e i n ) , e v e n t h o u g h t h e l a r g e n e g a t i v e a n o m a l y i s d i s p l a c e d s o m e w h a t e a s t w a r d f r o m I c e l a n d . S t r o n g p r e s s u r e g r a d i e n t s a r e s e e n o v e r m u c h o f E u r o p e b u t p a r t i c u l a r l y i n e x t r e m e W e s t e r n E u r o p e . L o w - l e v e l a i r fl o w o v e r m u c h o f E u r o p e , w i t h t h e e x c e p t i o n o f t h e I b e r i a n P e n i n s u l a , w o u l d h a v e o n a v e r a g e a s o u t h e r l y c o m p o n e n t . 5 8 T a b l e 2 - 9 T a b l e o f a b b r e v i a t i o n s o f t h e s u p e r t y p e s A b b r e v i a t i o n M e a n i n g V B V o e i k o v B e l t A L A r c t i c L o w A H A z o r e s H i g h E L E u r o p e a n L o w E H E u r o p e a n H i g h M L M e d i t e r r a n e a n L o w A S R A z o r e s - S c a n d i n a v i a n R i d g e I L I c e l a n d i c L o w P G L P e r s i a n G u l f L o w N A H N o r t h A t l a n t i c H i g h S H S c a n d i n a v i a n H i g h W P G L W e a k P e r s i a n G u l f L o w 5 9 A L - V B w i n 7 0 1 4 ? ; 1 0 0 4 0 N « i f k , 7 0 N Q 7 4 9 3 ” 1 0 0 1 0 0 8 6 0 N ~ 1 0 1 6 , 5 0 N ‘ T L C ” fi g fi i 4 0 N - J O N ‘ J \ . C 3 0 N ‘ 1 0 3 K , 2 0 N s r . A . 2 N . 1 . ‘ . 1 3 4 0 w 2 0 w 0 2 0 E 4 0 E 4 0 w 2 0 w 0 2 0 5 4 0 E S H - M L w i n . 7 0 N 6 0 N 5 0 N 1 ‘ 4 0 N - 3 0 N < 2 0 N . 4 % 4 0 w 2 0 w 0 2 0 E 4 0 E M L - N A H w i n . . z ~ . 7 0 N S O N - fi g ( ‘ * ' ' ‘ ” _ 4 0 N - 1 0 . 1 Q 3 0 N - N . . . . ‘ . L 0 N . . . . 4 0 w 2 0 w 0 2 0 E 4 0 E 4 r w 2 0 w 0 2 0 5 4 0 E F i g u r e 2 - 1 S u p e r t y p e c o m p o s i t e s f o r w i n t e r - p r e s s u r e p a t t e r n s ( l e f t c o l u m n ) a n d s t a n d a r d i z e d a n o m a l y p a t t e r n s ( r i g h t c o l u m n ) 6 0 S O N - 4 O N . _ “ » \ - ’ " ‘ \ 1 0 1 6 r " - 3 & 1 9 1 6 “ b y S O N - i . \ ‘ v ‘ x ' r 1 0 1 6 j g ” 5 2 0 M ’ - ’ / \ ' \ . 0 N 4 ( w 2 0 w 0 2 0 E 4 0 5 4 ( W F i g u r e 2 - 7 c o n t i n u e d 4 . 1 . ] . b . R e l a t i o n s h i p s b e t w e e n w i n t e r t i m e s u p e r t y p e s a n d t y p e s T h e n a m e d e s i g n a t i o n f o r t h e c i r c u l a t i o n t y p e s t h a t o v e r l a p w i t h a g i v e n s u p e r t y p e o n o v e r 4 9 % o f t h e d a y s o f o c c u r r e n c e i s m a d e u p o f t h e s u p e r t y p e a b b r e v i a t i o n , a s e q u e n t i a l n u m b e r f o r t h e t y p e , a n d a t h r e e - l e t t e r a b b r e v i a t i o n f o r t h e s e a s o n ( f o r e x a m p l e , A L - V B 1 w i n , T a b l e 2 - 1 0 ) . T h e s e q u e n t i a l p l a c e m e n t o f t h e t y p e d e p e n d s o n t h e p e r c e n t a g e d a y s i n c o m m o n w i t h t h e s u p e r t y p e , i . e . , t h e t y p e h a v i n g t h e h i g h e s t o v e r l a p w i t h t h e s u p e r t y p e i s l a b e l e d “ 1 ” . F o r t y p e s 6 1 o v e n a p r a b b r e v i e E H r h l L - I M e d i t e r r ‘ m i x e d ' ‘ T t y p e s ( F i s u p e r t y p c h a r a c t e 9 1 % d a y ( 6 1 % o v r 3 ' 8 0 e x h i c o r i i i g u r e B e l t . F Q r i s m O r e i i I n C o n t r a a n d t h e , t e r m s o f L O W W e e t o t h e V E o v e r l a p p i n g w i t h t w o o r m o r e s u p e r t y p e s , t h e n a m e i s r e p r e s e n t e d b y t h e a b b r e v i a t i o n s o f t h e s u p e r t y p e s t o w h i c h t h e p a t t e r n i s r e l a t e d ( f o r e x a m p l e , E H / M L - N A H i s a p a t t e r n h a v i n g d a y s i n c o m m o n w i t h t h e E u r o p e a n H i g h a n d t h e M e d i t e r r a n e a n L o w — N o r t h A t l a n t i c H i g h s u p e r t y p e s ) . T h e s e t y p e s a r e t e r m e d “ m i x e d ” t y p e s i n t h i s s t u d y . T h e c o m p o s i t e m a p s o f t h e s t a n d a r d i z e d a n o m a l i e s f o r t h e c i r c u l a t i o n t y p e s ( F i g u r e 2 - 8 ) , i n d i c a t e t h a t m o s t o f t h e c i r c u l a t i o n t y p e s d e v i a t e f r o m t h e s u p e r t y p e c o n fi g u r a t i o n s i n t e r m s o f t h e i n t e n s i t y o r t h e l o c a t i o n o f t h e c h a r a c t e r i s t i c a n o m a l y f e a t u r e s . A l t h o u g h t h e m a p s f o r t y p e s A L - V B 1 w i n ( w i t h 9 1 % d a y s i n c o m m o n ) , A L - V B 2 w i n ( h a v i n g 7 8 % d a y s o v e r l a p ) , a n d A L - V B 3 w i n ( 6 1 % o v e r l a p ) c l e a r l y a r e s i m i l a r t o t h e A r c t i c L o w - V o e i k o v B e l t s u p e r t y p e , t h e y a l s o e x h i b i t s o m e d i f f e r e n c e s . T h e c o m p o s i t e s d i f f e r f r o m t h e s u p e r t y p e c o n fi g u r a t i o n i n t e r m s o f t h e i n t e n s i t y a n d p o s i t i o n o f t h e A r c t i c L o w a n d V o e i k o v B e l t . F o r A L - V B 1 w i n , t h e p o s i t i v e a n o m a l y i n t h e s o u t h e r n p o r t i o n s o f t h e d o m a i n i s m o r e i n t e n s e a n d e x t e n d s s o m e w h a t f u r t h e r n o r t h w a r d o v e r w e s t e r n E u r o p e . I n c o n t r a s t , t h e V o e i k o v B e l t p o s i t i v e a n o m a l y i s m u c h w e a k e r f o r A L - V B 2 w i n a n d t h e n e g a t i v e a n o m a l y i n t h e A r c t i c i s s t r o n g e r . T y p e A L - V B 3 w i n d i f f e r s i n t e r m s o f b o t h p o s i t i o n i n g a n d i n t e n s i t y o f t h e a n o m a l y c e n t e r s , w i t h t h e A r c t i c L o w w e a k e r a n d d i s p l a c e d s o u t h w a r d a n d t h e V o e i k o v B e l t s t r o n g e r b u t l i m i t e d t o t h e v e r y s o u t h e r n a r e a s . 6 2 I -. , \ i m g a r e ' O V G I p a t t i stror T a b l e 2 - 1 0 C l a s s i fi c a t i o n o f t h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n o v e r E u r o p e - A s s o c i a t i o n b e t w e e n t h e s u p e r t y p e s a n d c i r c u l a t i o n t y p e s f o r w i n t e r ‘ M i x e d t y p e s h a v e l e s s t h a n 5 0 % d a y s o v e r l a p w i t h a n y o n e s u p e r t y p e . T y p e O v e r l a p w i t h a b b r e v i a t i o n A s s o c i a t e d s u p e r t y p e s u p e r t / y p e ( s ) O O A L - V B 1 w i n 9 1 % . A r c t i c L o w - V o e i k o v B e l t 0 A L - V B 2 w r n ( A L - V B w i n ) 7 8 / o A L - V B 3 w i n 6 1 % M L - N A H 1 w i n M e d i t e r r a n e a n L o w - N o r t h A t l a n t i c H i g h 9 0 % ( M L - N A H w i n ) M L - N A H 2 w i n 6 3 % ‘ 0 E H 1 w r n E u r o p e a n H i g h 9 8 / o E H 2 w i n ( E H W ' n ) 5 8 % S H - M L 1 w i n 9 0 % . S c a n d i n a v i a n H i g h - M e d i t e r r a n e a n L o w 0 S H - M L 2 w r n ( S H - M L w i n ) 8 0 / o S H - M L 3 w i n 5 0 % l L 1 w i n I c e l a n d i c L o w 9 5 % ( I L w i n ) l L 2 w i n 6 3 % M i x e d * M L - N A H / S H - b e t w e e n M L - N A H w i n a n d o o M L w i n S H - M L w i n 4 9 M 3 9 / " . M i x e d o o M L ' N A H / E H W ' " b e t w e e n M L - N A H w i n a n d E H w i n 4 3 M 4 3 4 ’ C l o s e l y r e l a t e d t o t h e M e d i t e r r a n e a n L o w - N o r t h A t l a n t i c H i g h s u p e r t y p e a r e t y p e s M L - N A H 1 w i n ( 9 0 % d a y s i n c o m m o n ) a n d M L - N A H 2 w i n ( 6 3 % d a y s o v e r l a p ) . T h e c o m p o s i t e f o r t y p e M L - N A H 1 w i n d e v i a t e s f r o m t h e s u p e r t y p e p a t t e r n b y t h e l e s s i n t e n s e p o s i t i v e a n o m a l y s h i f t e d t o t h e s o u t h w e s t a n d b y t h e s t r o n g e r n e g a t i v e a n o m a l y . F o r t y p e M L - N A H 2 w i n , t h e n e g a t i v e a n o m a l y 6 3 e x t e n d s o v e r m o s t o f e a s t e r n E u r o p e a n d S c a n d i n a v i a , a n d t h e s t r o n g p o s i t i v e a n o m a l y i s s h i f t e d n o r t h w e s t o v e r I c e l a n d a n d i s m o r e i n t e n s e . T h e E u r o p e a n H i g h s u p e r t y p e h a s d a y s o f o v e r l a p w i t h t y p e s E H 1 w i n ( 9 8 % d a y s i n c o m m o n ) a n d E H 2 w i n ( 5 8 % o v e r l a p ) . F o r t y p e E H 1 w i n , t h e i n t e n s i t y o f t h e a n o m a l y a r e a s i s h i g h e r a n d a s e c o n d c e n t e r o f h i g h e r t h a n n o r m a l S L P e x i s t s o v e r S c a n d i n a v i a . A s p a t i a l l y l i m i t e d , c l o s e d p o s i t i v e a n o m a l y a r e a i s f o u n d o v e r c e n t r a l a n d w e s t e r n E u r o p e f o r t y p e E H 2 w i n . C l o s e s t t o t h e S c a n d i n a v i a n H i g h - M e d i t e r r a n e a n L o w s u p e r t y p e a r e t y p e s S H - M L 1 w i n ( 9 0 % o v e r l a p ) , S H - M L 2 w i n ( 8 0 % o f d a y s i n c o m m o n ) , a n d S H - M L 3 w i n ( 5 0 % o f d a y s i n c o m m o n ) . T h e s e t y p e s d i f f e r f r o m t h e s u p e r t y p e b y : a ) a m o r e i n t e n s e p o s i t i v e a n o m a l y a n d a s h i f t o f t h e n e g a t i v e a n o m a l y n o r t h w e s t w a r d t o w a r d s I c e l a n d ( S H - M L 1 w i n ) ; b ) a s t r o n g e r n e g a t i v e a n o m a l y a n d l e s s i n t e n s e p o s i t i v e a n o m a l y s h i f t e d w e s t w a r d o v e r I c e l a n d ( S H - M L 2 w i n ) ; a n d c ) a m u c h s t r o n g e r n e g a t i v e a n o m a l y s h i f t e d t o t h e w e s t o v e r t h e A t l a n t i c o c e a n ( S H - M L 3 w i n ) . 6 4 S O N S O N A L - V B 1 w i n 7 0 N 6 0 N J 5 O N 1 4 0 M . , 4 0 N . - , J 3 0 N \ ( “ 3 0 N 1 A Z O N I I T r 5 2 0 N r I l 1 4 0 2 0 W 0 2 0 E 4 0 E 4 0 W 2 0 W 0 2 0 E 4 0 E A L - V B 2 w i n , 7 0 N 6 0 N - 5 0 N - 4 O N - 3 0 N - r u . 2 0 M 4 ( W 2 0 W 0 2 0 E 4 0 E A L - V B 3 w i n 7 O N % : 5 / 7 0 N ~ _ / . . 1 0 0 1 3 ) / , 6 0 H ‘ S O N J 5 0 N ‘ S O N ‘ ( f 4 0 N " . ‘ 4 0 N 1 3 O N ‘ 1 ‘ 3 O N ‘ i 2 0 N fi r - I l l 2 0 N T l I 4 0 W 2 0 W 0 2 0 E 4 0 E 4 0 W 0 2 0 E 4 0 E F i g u r e 2 - 8 W i n t e r t y p e s c o m p o s i t e s - p r e s s u r e p a t t e r n s a n d s t a n d a r d i z e d a n o m a l i e s s t a n d a r d i z e d a n o m a l y p a t t e r n s 6 5 T h e l e f t c o l u m n p r e s e n t s t h e S L P p a t t e r n s , w h i l e t h e r i g h t c o l u m n d i s p l a y s t h e M L - N A H 1 w i n 7 0 1 1 , 7 7 1 o g p é 0 ” 6 0 N 1 0 1 5 0 1 1 4 0 1 1 1 0 1 5 3 0 N 2 0 " l l I I I 2 0 N ' I 1 Y 4 0 w 2 0 w 0 2 0 5 4 0 1 - : 4 0 w 2 0 w 0 2 0 5 4 0 5 E H 1 w i n 7 0 N S O N - S O N - 4 O N ~ ' J O N - ' I k l O N I ‘ l I 4 0 W 2 0 W 0 2 0 E 4 0 E 4 0 W 2 0 W 0 2 0 E 4 0 E F i g u r e 2 - 8 c o n t i n u e d 6 6 E H 2 w i n 4 6 w 2 0 w 0 2 0 : 4 0 5 4 0 w 2 0 w 0 2 0 5 4 0 5 ‘ S O N - 4 O N ~ N ‘ - . . 3 0 l . 4 2 0 N 4 o ' . 7 ' 4 0 5 F i g u r e 2 - 8 c o n t i n u e d 6 7 S H - M L 3 w i n . 2 0 N 4 0 E 4 0 w | L 2 w i n 7 0 N 9 8 4 . - 7 0 N / ‘ 7 6 0 M - @ , 6 0 N 1 § 9 8 4 ' , \ 9 9 1 — \ 5 ° N ' F 1 0 3 1 3 m 5 0 N « “ p p / 1 0 4 1 / 5 0 1 1 - _ / , 1 0 2 4 \ \ N 1 0 2 4 ' 1 / 2 0 M 1 ‘ . . i i . 2 0 1 1 . . . 1 4 1 w 2 0 w 0 2 0 E 4 0 E 4 0 w 2 0 w 0 2 0 E 4 0 1 : 1 0 1 6 q 3 0 N F i g u r e 2 - 8 c o n t i n u e d 6 8 M L - N A H / S H - M L w i n . 7 7 0 N 6 0 N . S O N — 4 O N — 3 O N - 2 0 N , _ 7 0 N 6 0 N - _ 5 0 1 1 — 1 ‘ 4 0 N - " 3 0 N - ‘ Z O N 1 . ’ 4 0 w 2 0 w 0 F i g u r e 2 - 8 c o n t i n u e d T w o t y p e s a r e h i g h l y a s s o c i a t e d w i t h t h e I c e l a n d i c L o w s u p e r t y p e : I L 1 w i n ( 9 5 % d a y s i n c o m m o n ) a n d t h e l L 2 w i n ( 6 3 % o v e r l a p ) t y p e s . T h e c o m p o s i t e s f o r t h e t y p e s v a r y f r o m t h e s u p e r t y p e b y t h e i n t e n s i t y o f t h e n e g a t i v e a n o m a l y a r e a ( m o r e i n t e n s e i n b o t h c a s e s a n d s h i f t e d t o t h e n o r t h w e s t b e t w e e n I c e l a n d a n d t h e B r i t i s h I s l e s f o r | L 2 w i n ) , S o m e t y p e s a r e n o t c l e a r l y i d e n t i fi e d w i t h o n l y o n e p a r t i c u l a r s u p e r t y p e . T w o m i x e d t y p e s e x i s t i n w i n t e r . T y p e M L — N A H / S H - M L w i n i s i n t e r m e d i a t e b e t w e e n t h e M e d i t e r r a n e a n L o w - N o r t h A t l a n t i c H i g h ( 4 9 % o v e r l a p ) a n d t h e 6 9 S c a n d i n a v i a n H i g h - M e d i t e r r a n e a n L o w ( 3 9 % d a y s i n c o m m o n ) . T h e t y p e s h a r e s w i t h b o t h s u p e r t y p e s t h e p o s i t i v e a n o m a l y i n t h e n o r t h e r n p o r t i o n a n d t h e n e g a t i v e a n o m a l y i n t h e s o u t h e r n p o r t i o n o f t h e s t u d y d o m a i n . I t d i f f e r s f r o m b o t h s u p e r t y p e s b y t h e m o r e i n t e n s e n e g a t i v e a n o m a l y t o t h e s o u t h . I n a d d i t i o n , t h e t y p e v a r i e s f r o m t h e S H - M L w i n s u p e r t y p e b y t h e l e s s i n t e n s e p o s i t i v e a n o m a l y o v e r S c a n d i n a v i a . T y p e M L - N A H / E H w i n i s c l a s s i fi e d a s a c o m b i n a t i o n o f t h e M e d i t e r r a n e a n L o w - N o r t h A t l a n t i c H i g h ( 4 3 % d a y s i n c o m m o n ) , a n d t h e E u r o p e a n H i g h ( 4 3 % ) s u p e r t y p e s . C l e a r l y a t r a n s i t i o n b e t w e e n t h e s e t w o s u p e r t y p e s , t h e t y p e h a s i n c o m m o n w i t h b o t h s u p e r t y p e s t h e p o s i t i v e a n o m a l y , w h i c h i n t h e t y p e c o m p o s i t e i s l o c a t e d b e t w e e n t h e B r i t i s h I s l e s a n d s o u t h e r n S c a n d i n a v i a . T h e t y p e d i f f e r s f r o m b o t h s u p e r t y p e s b y t h e h i g h e r i n t e n s i t y o f t h e a n o m a l y . I n a d d i t i o n , t h e t y p e d o e s n o t d i s p l a y a n e g a t i v e a n o m a l y a s t h e M L - N A H w i n s u p e r t y p e . 4 . 1 . 1 . c . F r e q u e n c y o f t h e w i n t e r s u p e r t y p e s A l t h o u g h t h e s u p e r t y p e s e x h i b i t r e l a t i v e l y s i m i l a r f r e q u e n c i e s d u r i n g t h e w i n t e r s e a s o n , t h e E H w i n s u p e r t y p e i s p r e s e n t o n t h e l a r g e s t n u m b e r o f w i n t e r d a y s ( 2 2 . 5 % , F i g u r e 2 - 9 ) . T h e M L - N A H w i n a n d t h e A L - V B w i n s u p e r t y p e s a r e t h e n e x t m o s t f r e q u e n t p a t t e r n s w i t h f r e q u e n c i e s o f 2 1 . 0 % a n d 2 0 . 8 % , r e s p e c t i v e l y . T h e S H - M L w i n a n d t h e I L w i n s u p e r t y p e s a r e l e a s t f r e q u e n t , b o t h w i t h s e a s o n a l f r e q u e n c i e s o f 1 7 . 9 % . 7 0 F i g u r M k h e d u h n g O c c u r i w h 1 2 o fl e n j V B w i O i h e r ( M L - h D r e w m e < z S U p E . % y c n e u q e r F e v i t a l e R R e l a t i v e f r e q u e n c y f o r w i n t e r , S L P 1 9 5 1 - 2 0 0 4 2 5 . 0 2 0 . 0 1 5 . 0 1 0 . 0 5 . 0 0 . 0 A L - V B M L - N A H E H S H - M L I L S u p e r t y p e s F i g u r e 2 - 9 R e l a t i v e f r e q u e n c y o f t h e w i n t e r s u p e r t y p e s c o m p a r e d t o t h e t o t a l n u m b e r o f w i n t e r d a y s i n t h e p e r i o d ( % ) T h e m o n t h l y d i s t r i b u t i o n s o f t h e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s a r e o f p a r t i c u l a r i n t e r e s t s i n c e t h e y r e v e a l t h e i n t r a - s e a s o n a l e v o l u t i o n o f t h e c i r c u l a t i o n c o n d i t i o n s d u r i n g w i n t e r . T y p i c a l o f D e c e m b e r a r e t h e A L - V B w i n s u p e r t y p e w i t h 2 3 . 2 % o c c u r r e n c e , t h e E H w i n s u p e r t y p e w i t h 2 2 . 7 % , a n d t h e M L - N A H w i n s u p e r t y p e w i t h 2 2 . 0 % o c c u r r e n c e ( F i g u r e 2 - 1 0 ) . T h e S H - M L w i n s u p e r t y p e o c c u r s l e a s t o f t e n ( 1 3 . 8 % ) i n D e c e m b e r c o m p a r e d t o t h e o t h e r s u p e r t y p e s . I n J a n u a r y , t h e E H w i n s u p e r t y p e o c c u r s m o s t o f t e n ( 2 6 . 3 % ) . T h e A L - V B w i n s u p e r t y p e i s a l s o f r e q u e n t , o c c u r r i n g o n 2 2 . 3 % o f a l l J a n u a r y d a y s . T h e o t h e r s u p e r t y p e s a r e l e s s f r e q u e n t d u r i n g t h i s m o n t h , o c c u r r i n g d u r i n g 1 6 . 8 % ( M L - N A H w i n ) t o 1 7 . 5 % ( S H - M L w i n ) o f t h e w i n t e r d a y s . T h e a m p l i fi c a t i o n o f t h e l a n d - s e a c o n t r a s t s i n F e b r u a r y , c o m p a r e d t o t h e p r e v i o u s m o n t h s , i s e v i d e n t i n t h e p r e d o m i n a n c e o f t h e M L - N A H w i n ( 2 4 . 6 % ) a n d t h e S H - M L w i n s u p e r t y p e s ( 2 2 . 8 % ) . T h e z o n a l fl o w c h a r a c t e r i z i n g t h e A L - V B w i n s u p e r t y p e i s l e a s t i m p o r t a n t d u r i n g F e b r u a r y w i t h o n l y a 1 6 . 5 % f r e q u e n c y . 7 1 R e l a t i v e f r e q u e n c y o f t h e w i n t e r S L P s u p e r t y p e s b y m o n t h , 1 9 5 1 - 2 0 0 4 3 0 . 0 2 5 . 0 2 0 . 0 1 5 . 0 1 0 . 0 5 . 0 0 . 0 R e l a t i v e f r e q u e n c y ( % ) D E C J A N F E B l 1 , 0 . F i g u r e 2 - 1 0 R e l a t i v e f r e q u e n c i e s o f t h e w i n t e r s u p e r t y p e s c o m p a r e d t o t h e t o t a l n u m b e r o f d a y s i n e a c h m o n t h f o r t h e o v e r a l l p e r i o d ( % ) 4 . 1 . 1 . d . S e a s o n a l a n d m o n t h l y d i s t r i b u t i o n s o f t h e w i n t e r c i r c u l a t i o n t y p e s T h e f r e q u e n c y o f t h e c i r c u l a t i o n t y p e s d u r i n g w i n t e r r a n g e s f r o m 4 . 9 % t o 9 . 3 % ( T a b l e 2 - 1 1 ) . T h e t y p e s h i g h l y a s s o c i a t e d w i t h t h e m o s t f r e q u e n t w i n t e r s u p e r t y p e , E H w i n , a l t h o u g h q u i t e f r e q u e n t a r e n o t p r e v a l e n t . F o r e x a m p l e , E H 1 w i n o c c u r r e d o n 7 . 9 % o f t h e w i n t e r d a y s a n d E H 2 w i n o n 7 . 0 % o f t h e w i n t e r d a y s . T h e m i x e d t y p e M L - N A H / E H w i n , h o w e v e r , w h i c h h a s h i g h p e r c e n t a g e o f o v e r l a p w i t h t h e E H w i n s u p e r t y p e ( 4 3 % ) , i s t h e m o s t r e c u r r e n t ( 9 . 3 % ) i n w i n t e r . H e n c e , t h e m i x e d t y p e c o n t r i b u t e s s i g n i fi c a n t l y t o t h e o v e r a l l m a x i m u m w i n t e r f r e q u e n c y o f t h e E H w i n s u p e r t y p e . T h e S H - M L 2 w i n ( 4 . 9 % ) a n d S H - M L 3 w i n ( 5 . 1 % ) t y p e s a r e l e a s t f r e q u e n t i n w i n t e r s i m i l a r t o t h e s u p e r t y p e t o w h i c h t h e y a r e r e l a t e d , S H - M L w i n . 7 2 T a b l e 2 - 1 1 R e l a t i v e f r e q u e n c y o f t h e w i n t e r t y p e s c o m p a r e d t o t h e t o t a l n u m b e r o f w i n t e r d a y s i n t h e p e r i o d ( % ) T y p e l L 1 S H - M L Z M L - N A H 2 A L - V B 2 M L — N A H l | L 2 M L - N A H / E H S e a s o n a l 7 . 3 4 . 9 7 . 5 5 . 9 5 . 7 8 . 4 9 . 3 f r e q u e n c y T y p e S H - M L 1 E H 1 A L - V B 3 E H 2 A L - V B 1 M L - N A H / S H - M L S H - M L 3 S e a s o n a l 8 . 4 7 . 9 8 . 3 7 . 0 7 . 4 6 . 8 5 . 1 f r e q u e n c y T h e c i r c u l a t i o n t y p e s a r e f a i r l y e v e n l y d i s t r i b u t e d t h r o u g h o u t t h e w i n t e r m o n t h s , w i t h m o s t o f t h e t y p e s o c c u r r i n g o n 3 . 2 % t o 1 0 . 8 % o f t h e d a y s i n a m o n t h ( T a b l e 2 — 1 2 ) . T h e m o s t r e c u r r e n t t y p e s , M L - N A H / E H w i n ( 1 0 . 8 % i n F e b r u a r y ) , E H 1 w i n ( 1 0 . 6 % i n J a n u a r y ) a n d M L - N A H / S H - M L w i n ( 1 0 . 6 % i n F e b r u a r y ) , f o l l o w t h e m o n t h l y d i s t r i b u t i o n o f t h e s u p e r t y p e s w i t h w h i c h t h e y a r e a s s o c i a t e d . T h e s e t y p e s h a v e m a x i m u m i n c i d e n c e i n t h e s a m e m o n t h s i n w h i c h t h e r e s p e c t i v e s u p e r t y p e s w i t h w h i c h t h e y a r e a s s o c i a t e d h a v e t h e i r m a x i m u m . T h i s c o r r e s p o n d e n c e b e t w e e n t h e m o n t h l y f r e q u e n c i e s o f t h e s u p e r t y p e s a n d t h e r e l a t e d t y p e s h o l d s t r u e f o r t h e r e s t o f t h e t y p e s a s w e l l . 7 3 — r \ ' d . r l l T a b l e 2 - 1 2 R e l a t i v e f r e q u e n c i e s o f t h e w i n t e r t y p e s c o m p a r e d t o t h e p e r i o d n u m b e r o f d a y s f o r e a c h m o n t h ( % ) M o n t h / T y p e l L 1 S H - M L 2 M L - N A H 2 A L - V B Z M L - N A H 1 | L 2 M L - N A H / E H D E C 6 . 7 3 . 2 9 . 0 7 . 0 6 . 5 9 . 6 8 . 0 J A N 6 . 5 5 . 0 6 . 2 6 . 0 4 . 4 8 . 4 9 . 3 F E B 9 . 1 6 . 5 7 . 3 4 . 7 6 . 3 7 . 2 1 0 . 8 M o n t h / T y p e S H - M L 1 E H 1 A L - V B 3 E H 2 A L - V B 1 M L - N A H / S H - M L S H - M L 3 D E C 8 . 5 8 . 0 9 . 3 9 . 0 7 . 4 4 . 3 3 . 6 J A N 7 . 2 1 0 . 6 9 . 7 6 . 0 8 . 7 6 . 0 6 . 0 F E B 9 . 6 4 . 9 5 . 8 5 . 8 5 . 8 1 0 . 6 5 . 6 4 . 1 . 1 . e . W i n t e r Z 5 0 0 c o m p o s i t e s c h a r a c t e r i s t i c s T h e 2 5 0 0 c o m p o s i t e m a p s c r e a t e d f o r t h e s u p e r t y p e s s h o w a c l e a r c o r r e s p o n d e n c e t o t h e r e s p e c t i v e S L P p a t t e r n s . A l o w a m p l i t u d e r i d g e a n d t r o u g h i n t h e s o u t h e r n p o r t i o n o f t h e E u r o p e a n / N o r t h A t l a n t i c r e g i o n , a w e l l - d e fi n e d z o n a l fl o w t o t h e n o r t h , a n d w e a k t r o u g h i n g o v e r n o r t h e r n S c a n d i n a v i a , a r e e v i d e n t o n t h e c o m p o s i t e c r e a t e d f r o m a v e r a g i n g t h e 2 5 0 0 d a i l y p a t t e r n s f o r t h e d a t e s c l a s s i fi e d a s h a v i n g t h e A r c t i c L o w - V o e i k o v B e l t s u p e r t y p e ( F i g u r e 2 - 1 1 ) . A n i n t e n s e 2 5 0 0 g r a d i e n t , a n d a s p l i t fl o w c h a r a c t e r i z e t h e 2 5 0 0 c o m p o s i t e f o r t h e M e d i t e r r a n e a n L o w - N o r t h A t l a n t i c H i g h s u p e r t y p e . T h e s p l i t fl o w f e a t u r e s a r i d g e o v e r t h e A t l a n t i c a n d a t r o u g h o v e r t h e c o n t i n e n t i n t h e n o r t h , a n d a r i d g e a n d a t r o u g h w i t h m u c h h i g h e r a m p l i t u d e i n t h e s o u t h . A p r o m i n e n t m i d - t r o p o s p h e r i c r i d g e o v e r w e s t e r n , c e n t r a l a n d n o r t h e r n E u r o p e a n d a t r o u g h o v e r e a s t e r n E u r o p e , a r e a s s o c i a t e d w i t h t h e E u r o p e a n H i g h s u p e r t y p e . S p l i t fl o w , m a n i f e s t e d b y m o s t l y z o n a l c i r c u l a t i o n i n t h e s o u t h e r n p a r t s o f t h e 7 4 r e g i o n w i t h w e a k t r o u g h i n g o v e r t h e M e d i t e r r a n e a n , a n d a d i s t i n c t t r o u g h t o t h e w e s t o f I c e l a n d a n d a p r o m i n e n t r i d g e o v e r n o r t h e r n E u r o p e i n t h e n o r t h e r n fl o w , i s a s s o c i a t e d w i t h t h e S c a n d i n a v i a n H i g h — M e d i t e r r a n e a n L o w S L P p a t t e r n . T h e I c e l a n d i c L o w Z 5 0 0 c o m p o s i t e i s c h a r a c t e r i z e d b y a c o m b i n a t i o n o f a r i d g e t o t h e s o u t h a n d t r o u g h a t t h e n o r t h e r n p o r t i o n s o f t h e A t l a n t i c a n d m o s t l y z o n a l fl o w o v e r t h e c o n t i n e n t . A l l o f t h e 2 5 0 0 c o m p o s i t e s r e p r e s e n t u p p e r - a i r c o n fi g u r a t i o n s t h a t r e l a t e s t r o n g l y t o t h e S L P f e a t u r e s o f t h e s u p e r t y p e s . A L - V B w i n M L - N A H w i n 7 0 N 6 0 N 1 S O N - 4 0 N ‘ J O N - S H - M L w i n N fl | I I I 2 0 N 1 7 I l 4 0 W 2 0 W 0 2 0 E 4 0 E 4 ( W 2 0 W 0 2 0 E 4 0 E F i g u r e 2 - 1 1 2 5 0 0 s u p e r t y p e s c o m p o s i t e s , W i n t e r 7 5 6 0 N < 5 0 1 1 - T ‘ . _ . f : 5 5 2 0 \ x 5 5 2 0 ~ — H ¢ ” — 4 5 5 2 0 0 4 O N - r 5 6 4 0 , S O N - 2 O N . ' . . . 4 0 w 2 0 w 0 2 0 5 4 0 5 F i g u r e 2 - 1 1 C o n t i n u e d 4 . 1 . 2 . S p r i n g t i m e c i r c u l a t i o n 4 . 1 . 2 . a . S p r i n g s u p e r t y p e p a t t e r n s S e v e r a l s u p e r t y p e s i d e n t i fi e d f o r w i n t e r a r e a l s o p r e s e n t i n s p r i n g a l t h o u g h s l i g h t l y m o d i fi e d . S i m i l a r t o t h e i r w i n t e r c o u n t e r p a r t s , t h e s p r i n g A r c t i c L o w - V o e i k o v B e l t ‘ ( A L - V B s p r ) a n d S c a n d i n a v i a n H i g h - M e d i t e r r a n e a n L o w ( S H - M L s p r ) s u p e r t y p e s f e a t u r e t w o a n o m a l y c e n t e r s o f o p p o s i t e s i g n o v e r t h e n o r t h e r n a n d t h e s o u t h e r n a r e a s o f t h e s t u d y d o m a i n ( F i g u r e 2 - 1 2 ) . A l t h o u g h t h e a n o m a l y c e n t e r s f o r A L - V B s p r a r e s i m i l a r i n i n t e n s i t y t o t h o s e i n t h e w i n t e r s u p e r t y p e w i t h t h e s a m e n a m e , t h e a r e a w i t h h i g h e r t h a n n o r m a l p r e s s u r e i s s h i f t e d t o t h e n o r t h a n d i s l o c a t e d o v e r c e n t r a l E u r o p e . T h i s s u p e r t y p e , i n g e n e r a l , p r o d u c e s m o s t l y w e s t e r l y ( z o n a l ) s u r f a c e fl o w o v e r w e s t e r n a n d n o r t h e r n E u r o p e a n d n o r t h w e s t e r l y fl o w o v e r e a s t e r n a n d s o u t h e a s t e r n E u r o p e . S o u t h w e s t e r n E u r o p e i s c h a r a c t e r i z e d b y a n t i c y c l o n i c c o n d i t i o n s . ‘ T h e s u p e r t y p e s h a v e t h e s a m e n a m e s i n t w o s e a s o n s , i f t h e l o c a t i o n a n d t h e s i g n o f t h e a n o m a l i e s t h e y f e a t u r e a r e s i m i l a r . 7 6 T h e m i r r o r i m a g e t o t h e A L - V B s p r a n o m a l y p a t t e r n , i s t h e S H - M L s p r a n o m a l y p a t t e r n . I t f e a t u r e s a s t r o n g p o s i t i v e a n o m a l y o v e r S c a n d i n a v i a a n d a l e s s i n t e n s e , c o m p a r e d t o w i n t e r , n e g a t i v e a n o m a l y c e n t e r e d o v e r S p a i n . T h e s p r i n g s u p e r t y p e i s s i m i l a r t o t h e w i n t e r s u p e r t y p e w i t h t h e s a m e n a m e , w i t h t h e e x c e p t i o n t h a t t h e a n o m a l i e s a r e w e a k e r . T h e l o w - l e v e l a i r fl o w i s p r e d o m i n a n t l y e a s t e r l y - n o r t h e a s t e r l y o v e r m o s t o f E u r o p e . T h e m a i n f e a t u r e o f t h e c o m p o s i t e f o r t h e I c e l a n d i c L o w ( l L s p r ) s u p e r t y p e , l i k e t h e l e i n s u p e r t y p e , i s t h e w e l l d e v e l o p e d n e g a t i v e a n o m a l y o v e r I r e l a n d . I n a d d i t i o n , h o w e v e r , a n a r e a o f h i g h e r t h a n n o r m a l S L P i s e v i d e n t o v e r t h e M e d i t e r r a n e a n a n d t h e s o u t h e a s t e r n p o r t i o n s o f t h e s t u d y d o m a i n , w i t h t h e l a r g e s t p o s i t i v e a n o m a l y l o c a t e d s o u t h o f I t a l y . M o s t o f E u r o p e i s a f f e c t e d b y s o u t h e r l y a i r fl o w u n d e r t h i s s u p e r t y p e . A n o t h e r s u p e r t y p e i n s p r i n g w h i c h f e a t u r e s t w o a n o m a l y c e n t e r s i s t h e E u r o p e a n L o w ( E L s p r ) , w h i c h , i n c o n t r a s t t o t h e a b o v e c o n fi g u r a t i o n s , d o e s n o t h a v e a w i n t e r c o u n t e r p a r t . T h i s p a t t e r n i s c h a r a c t e r i z e d b y a n e x t e n s i v e n e g a t i v e a n o m a l y l o c a t e d o v e r c e n t r a l E u r o p e , a f f e c t i n g t h e e n t i r e c o n t i n e n t . A w e a k p o s i t i v e a n o m a l y i s c e n t e r e d s o u t h o f I c e l a n d . T h e E u r o p e a n L o w c o n fi g u r a t i o n i s c l e a r l y c o n d u c i v e t o m e r i d i o n a l l o w - l e v e l c i r c u l a t i o n : f r o m t h e n o r t h - n o r t h w e s t o v e r w e s t e r n E u r o p e a n d f r o m t h e s o u t h o v e r s o u t h e a s t e r n a n d c e n t r a l E u r o p e . T h e o n l y s u p e r t y p e d o m i n a t e d b y a s i n g l e a n o m a l y c e n t e r i s t h e A z o r e s - S c a n d i n a v i a n R i d g e ( A S R s p r ) , w h i c h i s a l s o a s p r i n g t i m e p a t t e r n w i t h o u t a w i n t e r c o u n t e r p a r t . T h i s s u p e r t y p e i s d o m i n a t e d b y a n e l o n g a t e d a r e a o f h i g h e r t h a n n o r m a l S L P e x t e n d i n g i n a n o r t h e a s t e r l y d i r e c t i o n f r o m t h e t r o p i c a l l a t i t u d e s 7 7 o f t h e A t l a n t i c t o w a r d s t h e B r i t i s h I s l e s a n d S c a n d i n a v i a . T h e l a r g e s t p o s i t i v e a n o m a l y i s c e n t e r e d o v e r D e n m a r k . T h e s t r o n g e s t p r e s s u r e g r a d i e n t i s s e e n o v e r I c e l a n d . M o s t o f t h e c o n t i n e n t i s d o m i n a t e d b y a n t i c y c l o n i c c o n d i t i o n s u n d e r t h i s s u p e r t y p e . A L - V B s p r 7 0 N 6 0 N - S O N - 4 0 1 1 ‘ X _ 4 0 N - 3 0 N - . 3 0 N ‘ ' 5 ‘ I 2 0 N I i I r I f 4 0 W 2 0 W _ O 2 0 E 4 0 E 4 0 W 2 0 W 0 2 0 E 4 0 E S H — M L s p r 7 0 N 6 0 N 5 0 N 1 q , 1 0 1 6 , ~ ~ ’ / , ~ ; \ S ‘ ; , 7 { , 0 \ 4 0 N 1 1 0 2 ' U 1 ‘ 5 ’ 1 2 } ? 4 0 N ‘ _ w , v 3 0 N 1 2 0 N . 4 0 W 2 0 W 0 2 0 E F i g u r e 2 - 1 2 S u p e r t y p e s c o m p o s i t e s f o r s p r i n g - p r e s s u r e p a t t e r n s ( l e f t c o l u m n ) a n d s t a n d a r d i z e d a n o m a l y p a t t e r n s ( r i g h t c o l u m n ) 7 8 5 0 N - ‘ 4 0 N - 3 0 N - 1 i r I 1 2 0 N 1 ’ T I r 4 1 W 2 0 W 0 2 0 E 4 0 E 4 0 W 2 0 W 0 2 0 E 4 0 E 7 0 N . , 7 0 N S O N - 4 0 M 1 3 0 N - 2 0 N . - . . 4 ( W 2 0 W 0 2 0 E 4 0 E A S R s p r , 7 0 N 6 0 N 4 S O N J . 4 0 N 1 ‘ 1 0 1 6 . ‘ 3 0 N ~ 1 : 1 2 \ J 3 0 M - 2 0 M ; / 1 ° 1 2 2 0 N 4 1 w 2 0 w 2 0 E 4 0 5 4 1 F i g u r e 2 - 1 2 c o n t i n u e d 7 9 4 . 1 . 2 . b . R e l a t i o n s h i p s b e t w e e n t h e s u p e r t y p e s a n d t h e c i r c u l a t i o n t y p e s f o r s p r i n g " T h e S c a n d i n a v i a n H i g h — M e d i t e r r a n e a n L o w s u p e r t y p e h a s t h e s t r o n g e s t a s s o c i a t i o n w i t h t y p e s S H - M L 1 s p r ( 9 0 % o f d a y s i n c o m m o n ) , S H - M L Z S p r ( 7 0 % o v e r l a p ) , a n d S H - M L B S p r ( 5 9 % o v e r l a p , T a b l e 2 - 1 3 ) . T h e c o m p o s i t e m a p s f o r t y p e s S H - M L 1 s p r a n d S H - M L Z S p r d i f f e r f r o m t h a t o f t h e s u p e r t y p e b y t h e i n t e n s i t y o f t h e n e g a t i v e a n o m a l y ( h i g h e r i n b o t h c a s e s ) a n d b y t h e d i s p l a c e m e n t o f t h e p o s i t i v e a n o m a l y t o t h e s o u t h f o r S H - M L 1 s p r a n d o f t h e n e g a t i v e a n o m a l y t o t h e n o r t h w e s t f o r S H - M L Z S p r . F o r t y p e S H - M L 3 s p r , t h e n e g a t i v e a n o m a l y i s s t r o n g e r a n d s h i f t e d t o t h e e a s t , a n d t h e p o s i t i v e a n o m a l y i s w e a k e r a n d d i s p l a c e d t o t h e w e s t ( F i g u r e 2 - 1 3 ) . S e v e r a l t y p e s a r e s t r o n g l y a s s o c i a t e d w i t h t h e A r c t i c L o w - V o e i k o v B e l t s u p e r t y p e . T h e y a r e t y p e A L — V B 1 s p r ( 9 9 % d a y s i n c o m m o n ) , t y p e A L - V B Z s p r ( 8 3 % ) , t y p e A L - V B B S p r ( 7 7 % ) , a n d t y p e A L - V B 4 s p r ( 6 9 % ) . T h e c o m p o s i t e S L P p a t t e r n f o r A L - V B 1 s p r s h o w s m o r e i n t e n s e a n o m a l y c e n t e r s i n c o m p a r i s o n t o t h e s u p e r t y p e p a t t e r n . T h e A L - V B Z S p r t y p e f e a t u r e s l e s s I n t e n s e a n o m a l i e s a n d , i n a d d i t i o n , a s e c o n d p o s i t i v e a n o m a l y c e n t e r s o u t h w e s t o f I c e l a n d . T h e c o m p o s i t e f o r A L - V B B s p r i l l u s t r a t e s a m o r e i n t e n s e a r e a o f h i g h e r S L P o v e r t h e c o n t i n e n t c o m p a r e d t o t h e s u p e r t y p e , a n d a n e g a t i v e a n o m a l y s h i f t e d w e s t w a r d o v e r t h e A t l a n t i c . A L — V B 4 s p r p o r t r a y s a m o r e i n t e n s e n e g a t i v e a n o m a l y s h i f t e d s o m e w h a t t o t h e s o u t h a n d a n e l o n g a t e d l e s s i n t e n s e p o s i t i v e a n o m a l y e x t e n d i n g i n t o t h e s o u t h w e s t e r n p o r t i o n o f t h e s t u d y d o m a i n . 5 T h e t y p e s c o m p o s i t e m a p s a r e a r r a n g e d a c c o r d i n g t o t h e s e q u e n c e i n w h i c h t h e y a r e a d d r e s s e d i n t h e t e x t . 8 0 T a b l e 2 - 1 3 C l a s s i fi c a t i o n o f t h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n o v e r E u r o p e - S p r i n g t y p e s A s s o c i a t i o n b e t w e e n t h e t y p e s a n d s u p e r t y p e s * M i x e d t y p e s h a v e l e s s t h a n 5 0 % d a y s o v e r l a p w i t h a n y o n e s u p e r t y p e . T y p e O v e r l a p w i t h a b b r e v i a t i o n A s s o c i a t e d s u p e r t y p e s u p e z t y p q s ) 0 0 S H - M L 1 s p r 9 0 4 ’ S c a n d i n a v i a n H i g h - M e d i t e r r a n e a n L o w 7 0 % S H - M L Z S p r ( S H - M L s p r ) O S H - M L S S p r 5 9 / " 0 A L - V B 1 s p r 9 9 4 ’ 8 3 % A L — V B Z s p r A r c t i c L o w - V o e i k o v B e l t - O A L - V B 3 s p r ( A L V B s p r ) 7 7 / o A L — V B 4 5 p r 6 9 % A S R 1 s p r 8 4 % A z o r e s - S c a n d i n a v i a n R i d g e 6 4 % A S R Z S p r ( A S R s p r ) O A S R 3 $ p r 6 1 / ° 9 0 % E L 1 s p r E u r o p e a n L o w E L 2 3 p r ( E L s p r ) 8 5 % O " ' 1 3 ” I c e l a n d i c L o w 8 7 / ° 1 L 2 s p r “ L 5 8 9 5 5 % A L - V B / E L s p r M i x e d b e t w e e n A L - V B s p r a n d E L s p r 4 8 % I 3 1 % E L / l L s p r M i x e d b e t w e e n E L s p r a n d l L s p r 4 9 % / 4 4 % l L / E L s p r M i x e d b e t w e e n l L s p r a n d E L s p r 4 8 % 0 7 % l U A S R s p r M i x e d b e t w e e n l L s p r a n d A S R s p r 4 3 % I 3 2 % T h e A z o r e s - S c a n d i n a v i a n R i d g e s u p e r t y p e i s r e l a t e d t o s e v e r a l t y p e s . T y p e A S R 1 s p r ( 8 4 % d a y s i n c o m m o n ) i s d o m i n a t e d b y a l a r g e a n d m o r e i n t e n s e 8 1 p o s i t i v e a n o m a l y o v e r t h e B r i t i s h I s l e s c o m p a r e d t o t h e s u p e r t y p e . A n a d d i t i o n a l n e g a t i v e a n o m a l y i s e v i d e n t t o t h e s o u t h w e s t o f S p a i n . T y p e A S R 2 $ p r , w i t h 6 4 % o f d a y s o f o v e r l a p w i t h t h e s u p e r t y p e p a t t e r n , d i f f e r s f r o m i t b y a m o r e i n t e n s e p o s i t i v e a n o m a l y t h a t i s s h i f t e d n o r t h e a s t w a r d . A n a d d i t i o n a l p o s i t i v e a n o m a l y c e n t e r , n o t p r e s e n t i n t h e s u p e r t y p e c o m p o s i t e , i s s e e n i n t h e s o u t h w e s t e r n p o r t i o n o f t h e s t u d y d o m a i n , a n d t h e n e g a t i v e a n o m a l y o v e r G r e e n l a n d e x t e n d s t o t h e s o u t h e a s t . A S R 3 s p r h a s 6 1 % d a y s i n c o m m o n w i t h t h e s u p e r t y p e a n d f e a t u r e s a s t r o n g e r n e g a t i v e a n o m a l y o v e r I c e l a n d , a n d a z o n e o f l e s s i n t e n s e p o s i t i v e a n o m a l i e s l o c a t e d t o t h e s o u t h o f t h e p o s i t i v e a n o m a l y i n t h e s u p e r t y p e . S H - M L 1 s p r 7 0 N 6 0 N - S O N - 4 O N - 4 O N - 3 0 N - - . _ 7 ' S O N - . ' . . D r I ‘ m i l 4 . . “ I “ w 2 0 w 0 2 0 E 4 0 E 4 0 w 2 0 w 0 2 0 E 4 0 E 2 0 N 4 ( F i g u r e 2 - 1 3 S p r i n g t y p e s c o m p o s i t e s - p r e s s u r e p a t t e r n s a n d s t a n d a r d i z e d a n o m a l i e s T h e l e f t c o l u m n p r e s e n t s t h e S L P p a t t e r n s , w h i l e t h e r i g h t c o l u m n d i s p l a y s t h e s t a n d a r d i z e d a n o m a l y p a t t e r n s 8 2 S H - M L Z S p r 7 0 N v 7 0 N 6 0 N - S O N - S O N - , 4 0 N ~ _ 4 O N — 3 0 N - S O N 1 2 0 N . " 2 0 N A . ~ . . . 4 r 2 0 E 4 0 w 2 0 w 0 2 0 E 4 0 E S H - M L 3 s p r 7 0 N 7 0 N 5 0 " ' 6 0 N « 5 0 N ‘ i S O N _ 4 0 N 1 , ‘ 4 0 N . i . . 3 0 M - 3 0 N - > 2 0 " ' ' ' ' Z O N I I I 0 « 1 w 2 0 w 0 2 0 E 4 0 E 4 0 w 2 0 w 0 2 0 E 4 0 E 4 0 F i g u r e 2 - 1 3 c o n t i n u e d 8 3 A L — V B Z s p r 7 0 N — 7 7 0 N . / 0 : : : : , ( ’ ‘ . 1 0 0 0 : ? ' 5 S U N - 1 0 0 8 , 7 - < > S > S O N a } 1 5 ; _ : : ; — 4 o 1 6 ~ ” " 5 0 N ~ 1 . 9 - S O N - 4 0 N 1 4 0 N - 3 0 N - 3 0 N 2 0 N 2 0 N . s . . 4 0 w 4 0 w 2 0 w 0 2 0 5 4 0 E A L - V B 3 s p r , 7 0 N _ 6 0 N - v ~ S O N - ‘ 4 0 N - ~ S O N 1 2 0 N F i g u r e 2 - 1 3 c o n t i n u e d 8 4 A S R 1 s p r 1 0 1 2 \ 3 1 2 0 E 4 0 E 7 0 N C \ f . \ A ' 4 0 E F i g u r e 2 - 1 3 c o n t i n u e d . 8 5 E L 1 s p r , 7 0 N 6 0 N - 5 0 N - 4 0 N - 3 0 N - 2 O h i o w 2 0 w 0 2 0 5 4 0 5 E L 2 $ p r 7 0 N ‘ 7 0 N 6 0 N - 6 0 N - 5 0 N - S O N - - 4 0 N - 4 0 M - 3 0 M - - 3 0 N - 2 O N 4 < 2 0 N 7 0 N 6 0 N - 5 0 H - 4 o n 5 S O N - 2 ° I i w F i g u r e 2 - 1 3 c o n t i n u e d 8 6 7 0 1 1 - . 7 ‘ - 7 0 1 1 e o N - p ' 5 0 N - 5 ' “ . 4 O N - 2 3 3 4 u . , 4 , 1 0 1 6 5 - 5 5 4 1 3 0 N ‘ - 2 0 N 7 0 N 6 0 N - 5 0 N - W J h y t fi . 1 0 1 6 5 ‘ 5 J . J ‘ 1 0 2 0 : 5 2 “ w t “ “ 5 . 0 . ; 1 2 , - r ' 7 0 1 \ \ m ‘ ” / 0 3 O N ‘ / J 1 0 1 2 \ x “ 2 0 N ” 2 0 . . 5 ’ . c N . . I « M 2 0 w 0 2 0 E 4 0 E 4 0 w 2 0 w 0 2 0 E 4 0 E S O N - - / \ ' 4 O N - ( \ J O N - 1 0 1 ' ) 4 0 w 2 6 w 0 2 0 5 « i t 4 0 w F i g u r e 2 - 1 3 c o n t i n u e d 8 7 - | L / E L s p r 7 0 N 6 0 N ‘ S O N - 4 O N ‘ 3 0 N 2 O N 4 C . 0 N ' . 1 2 0 5 4 0 E 2 0 w F i g u r e 2 - 1 3 c o n t i n u e d T h e c o m p o s i t e m a p s f o r t y p e E L 1 s p r ( 9 0 % d a y s i n c o m m o n ) a n d t y p e E L 2 s p r ( 8 5 % o v e r l a p ) a r e q u i t e s i m i l a r t o t h e E u r o p e a n L o w s u p e r t y p e , e x c e p t f o r t h e h i g h e r i n t e n s i t y o f b o t h a n o m a l y c e n t e r s f o r t h e f o r m e r a n d t h e s t r o n g e r p o s i t i v e a n o m a l y s o m e w h a t d i s p l a c e d t o t h e s o u t h w e s t f o r t h e l a t t e r . T y p e s I L 1 s p r ( 8 7 % d a y s o f o v e r l a p ) a n d l L 2 $ p r ( 5 5 % o v e r l a p ) a r e h i g h l y a s s o c i a t e d w i t h t h e I c e l a n d i c L o w s u p e r t y p e . T h e p a t t e r n s d e v i a t e f r o m t h e 8 8 s u p e r t y p e b y t h e i n t e n s i t y o f t h e a n o m a l y c e n t e r s , w i t h t y p e l L 1 s p r h a v i n g a w e a k e r n e g a t i v e a n o m a l y a n d t y p e l L 2 3 p r f e a t u r i n g a s t r o n g e r n e g a t i v e a n o m a l y , c o m p a r e d t o t h e s u p e r t y p e . I n a d d i t i o n , t h e p o s i t i v e a n o m a l y f o r t y p e l L 2 $ p r i s s h i f t e d t o t h e w e s t o f t h e l o c a t i o n f o r t h e s u p e r t y p e . F o u r t y p e s a r e m i x e d , i . e . r e l a t e d t o m o r e t h a n o n e s u p e r t y p e . A l t h o u g h h a v i n g 4 8 % d a y s i n c o m m o n w i t h t h e A r c t i c L o w - V o e i k o v B e l t s u p e r t y p e , t y p e A L - V B / E L s p r i s a l s o r e l a t e d t o t h e E u r o p e a n L o w s u p e r t y p e ( 3 1 % ) . T h i s t y p e , b e i n g a n i n t e r m e d i a t e b e t w e e n t h e a b o v e s u p e r t y p e s , f e a t u r e s a s t r o n g e r p o s i t i v e a n o m a l y ( c o m p a r e d t o b o t h A L - V B s p r a n d E L s p r ) t h a t i s s h i f t e d t o t h e n o r t h w e s t o v e r I c e l a n d c o m p a r e d t o t h e A L - V B s p r . I n a d d i t i o n , t h e t y p e i s c h a r a c t e r i z e d b y w e a k e r n e g a t i v e a n o m a l i e s o v e r t h e R u s s i a n P l a i n / S c a n d i n a v i a a n d N o r t h A f r i c a , c o m p a r e d t o b o t h s u p e r t y p e s . T y p e E L l l L s p r i s a n i n t e r m e d i a t e t y p e b e t w e e n t h e E u r o p e a n L o w ( 4 9 % o f d a y s i n c o m m o n ) a n d t h e I c e l a n d i c L o w ( 4 4 % o v e r i a p ) . I t i s d o m i n a t e d b y a l a r g e a n d m o r e i n t e n s e ( c o m p a r e d t o b o t h s u p e r t y p e s ) n e g a t i v e a n o m a l y c e n t e r e d o v e r B e l g i u m a n d f e a t u r e s a s t r o n g e r p o s i t i v e a n o m a l y t h a t i s d i s p l a c e d s o u t h w e s t o f I c e l a n d c o m p a r e d t o t h e l o c a t i o n o n t h e c o m p o s i t e m a p o f t h e E L s p r s u p e r t y p e . T h e c o m p o s i t e p a t t e r n f o r t y p e l U E L s p r i s r e l a t e d t o a g r e a t e r e x t e n t t o t h e I c e l a n d i c L o w s u p e r t y p e ( 4 8 % d a y s i n c o m m o n ) . T h e t y p e c o m p o s i t e f e a t u r e s a s t r o n g e r n e g a t i v e a n o m a l y , d i s p l a c e d t o t h e s o u t h w e s t , c o m p a r e d t o b o t h s u p e r t y p e s . 8 9 % y c n e u q e r F e v i 1 0 t . 0 a l e R T y p e I L / A S R s p r i s d i v i d e d b e t w e e n t h e I c e l a n d i c L o w ( 4 3 % d a y s i n c o m m o n ) a n d t h e A z o r e s - S c a n d i n a v i a n R i d g e s u p e r t y p e s ( 3 2 % o v e r l a p ) . I t d e v i a t e s f r o m t h e I c e l a n d i c L o w b y t h e i n t e n s i t y ( s t r o n g e r ) , a n d p o s i t i o n ( d i s p l a c e d i n t r o p i c a l A t l a n t i c a n d e x t e n d i n g t o I c e l a n d ) o f t h e n e g a t i v e a n o m a l y , a n d f r o m t h e A z o r e s - S c a n d i n a v i a n R i d g e b y t h e p o s i t i o n ( s h i f t e d o v e r c e n t r a l E u r o p e ) o f t h e p o s i t i v e a n o m a l y . 4 . 1 . 2 . c . F r e q u e n c y o f t h e s p r i n g s u p e r t y p e s I n g e n e r a l , t h e s u p e r t y p e s i d e n t i fi e d f o r s p r i n g a r e e q u a l l y f r e q u e n t , a l t h o u g h t h e S H - M L s p r s u p e r t y p e o c c u r s o n s l i g h t l y m o r e s p r i n g d a y s ( 2 1 . 3 % ) t h a n t h e o t h e r s u p e r t y p e s ( F i g u r e 2 - 1 4 ) . L e a s t f r e q u e n t i s t h e I c e l a n d i c L o w s u p e r t y p e ( 1 8 . 6 % ) . T h e f r e q u e n c y o f t h e r e s t o f t h e s u p e r t y p e s i s a p p r o x i m a t e l y 2 0 % ( 1 9 . 5 % f o r A S R s p r , 2 0 . 0 % f o r E L s p r , a n d 2 0 . 7 % f o r A L - V B s p r ) . I 0 . _ . - . - . - . 7 . A . . A . i A i f i - - R e l a t i v e f r e q u e n c y o f t h e s p r i n g s u p e r t y p e s 1 S L P 1 9 5 1 - 2 0 0 4 2 5 . 0 2 0 . 0 1 5 . 0 1 0 . 0 . 0 o S H - M L A L - V B A S R E L I L ; S u p e r t y p e s 1 F i g u r e 2 - 1 4 R e l a t i v e f r e q u e n c y o f t h e s p r i n g s u p e r t y p e s c o m p a r e d t o t h e t o t a l n u m b e r o f s p r i n g d a y s i n t h e p e r i o d ( % ) 9 0 R e g a r d i n g i n t r a - s e a s o n a l v a r i a t i o n s , M a r c h i s d o m i n a t e d b y a s u p e r t y p e c h a r a c t e r i z e d b y a s t r o n g p o s i t i v e a n o m a l y o v e r m o s t o f t h e c o n t i n e n t . T h e A L - V B s p r i s m o s t f r e q u e n t i n M a r c h , w i t h f r e q u e n c y o f 2 6 . 3 % ( F i g u r e 2 - 1 5 ) . L e a s t r e c u r r e n t i n M a r c h i s t h e S H - M L s p r c o n fi g u r a t i o n w i t h 1 3 . 9 % o c c u r r e n c e . A p r i l i s c h a r a c t e r i z e d b y a n i n c r e a s e d f r e q u e n c y ( 2 3 . 4 % ) o f t h e E L s p r s u p e r t y p e . T h e r e s t o f t h e s u p e r t y p e s e x h i b i t s i m i l a r o c c u r r e n c e r a t e s i n A p r i l , v a r y i n g b e t w e e n o n l y 1 8 . 8 % a n d 1 9 . 9 % . M a y i s d o m i n a t e d b y t h e S H - M L s p r s u p e r t y p e , w h i c h a t 3 0 . 8 % i s m o r e f r e q u e n t i n M a y t h a n i n a n y o t h e r s p r i n g m o n t h . C o n v e r s e l y , t h e o t h e r s u p e r t y p e s a r e l e a s t f r e q u e n t i n M a y . R e l a t i v e f r e q u e n c y f o r s p r i n g s u p e r t y p e s b y m o n t h S L P 1 9 5 1 - 2 0 0 4 . 5 7 J E E I S H - M L g E A L - V B i g . I I A S R L l . 1 1 ; I Z E L 1 z I I L I I I ‘ a ‘ n : j M A R A P R M A Y 1 M o n t h s F i g u r e 2 - 1 5 R e l a t i v e f r e q u e n c i e s o f t h e s p r i n g s u p e r t y p e s c o m p a r e d t o t h e p e r i o d n u m b e r o f d a y s f o r e a c h m o n t h ( % ) 4 . 1 . 2 . ( 1 . S e a s o n a l a n d m o n t h l y d i s t r i b u t i o n o f t h e s p r i n g t y p e s A l t h o u g h t h e s e a s o n a l f r e q u e n c i e s o f t h e s u p e r t y p e s a r e q u i t e s i m i l a r ( F i g u r e 2 — 1 4 ) , t h e s e a s o n a l d i s t r i b u t i o n o f t h e c i r c u l a t i o n t y p e s i s m o r e v a r i a b l e . 9 1 T h e A L - V B / E L s p r m i x e d t y p e e x h i b i t s t h e h i g h e s t f r e q u e n c y ( 9 . 1 % ) f o r s p r i n g ( T a b l e 2 - 1 4 ) . S e c o n d m o s t f r e q u e n t i s t h e l L l s p r w i t h 7 . 5 % o f a l l t h e s p r i n g d a y s . S e v e r a l t y p e s d i s p l a y l o w r e c u r r e n c e r a t e s f o r t h e s e a s o n . T y p e s A L - V B 4 s p r ( 3 . 4 % ) a n d A L - V B 1 s p r ( 2 . 3 % ) a r e l e a s t f r e q u e n t . T a b l e 2 - 1 4 R e l a t i v e f r e q u e n c y o f t h e s p r i n g t y p e s c o m p a r e d t o t h e t o t a l n u m b e r o f s p r i n g d a y s i n t h e p e r i o d ( % ) T y p e l L / E L S H - M L 2 l L 1 E L I I L A L - V B / E L A L - V B 2 E L 2 S e a s o n a l 4 . 6 7 . 0 7 . 5 4 . 9 9 . 1 5 . 9 5 . 1 f r e q u e n g y T y p e A l - V B 4 S H - M L 1 A S R 3 A L - V B 1 E L 1 S H - M L 3 A L - V 8 3 S e a s o n a l 3 . 4 6 . 3 6 . 6 2 . 3 4 . 3 7 . 2 4 . 9 f r e q u e n c y T y p e 1 L 2 l L / A S R A S R 1 A S R 2 S e a s o n a l 4 . 0 3 . 9 7 . 2 5 . 8 f r e q u e n c y M a r c h i s c h a r a c t e r i z e d b y l i t t l e v a r i a t i o n o f t h e I n c i d e n c e r a t e s f o r t h e d i f f e r e n t t y p e s . E x c e p t f o r A L - V B S s p r ( 8 . 9 % ) a n d A S R 2 5 p r ( 9 . 0 % ) , a l l t h e o t h e r t y p e s o c c u r o n 3 . 5 % t o 6 . 9 % o f t h e d a y s i n M a r c h ( T a b l e 2 - 1 5 ) . D u r i n g A p r i l , t h e c o m b i n e d h i g h r a t e o f o c c u r r e n c e o f t h e m i x e d A L - V B / E L s p r ( 1 0 . 0 % ) , E L 1 s p r ( 5 . 6 % ) a n d E L 2 $ p r ( 6 . 8 % ) t y p e s , r e s u l t s i n t h e o v e r a l l g r e a t e s t r e c u r r e n c e f o r t h e a s s o c i a t e d s u p e r t y p e , E L s p r ( 2 3 . 4 % , F i g u r e 2 - 1 5 ) . L e a s t r e c u r r e n t i s t h e A L - V B 1 s p r w i t h 0 . 7 % , r e fl e c t i n g t h e A L - V B s p r s u p e r t y p e m i n i m u m o f 1 8 . 8 % f o r A p r i l ( F i g u r e 2 - 1 5 ) . 9 2 T a b l e 2 - 1 5 R e l a t i v e f r e q u e n c i e s o f t h e s p r i n g t y p e s c o m p a r e d t o t h e p e r i o d n u m b e r o f d a y s f o r e a c h m o n t h ( % ) T y p e l L / E L S H - M L 2 l L 1 E U I L A L - V B / E L A L - V B Z E L 2 M A R 6 . 9 4 . 2 3 . 5 5 . 7 5 . 1 4 . 1 4 . 4 A P R 5 . 1 5 . 0 7 . 0 5 . 5 1 0 . 0 7 . 0 6 . 8 M A Y 2 . 0 1 1 . 8 1 1 . 9 3 . 6 1 2 . 3 6 . 7 4 . 3 T y p e A l - V B 4 S H - M L 1 A S R 3 A L - V B 1 E L 1 S H - M L 3 A L - V B 3 M A R 6 . 2 3 . 6 6 . 6 5 . 8 4 . 4 4 . 3 8 . 9 A P R 3 . 0 5 . 6 7 . 3 0 . 7 5 . 6 7 . 9 3 . 4 M A Y 0 . 8 9 . 6 5 . 9 0 . 2 3 . 0 9 . 3 2 . 4 T y p e 1 L 2 I U A S R A S R 1 A S R 2 M A R 6 . 9 4 . 7 ' 5 . 8 9 . 0 A P R 3 . 5 4 . 0 8 . 2 4 . 4 M A Y 1 . 5 2 . 9 7 . 8 3 . 9 M a y d i s p l a y s e v e n l a r g e r d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e o c c u r r e n c e r a t e s f o r t h e d i f f e r e n t t y p e s . W h i l e t h e A L - V B / E L s p r t y p e o c c u r s o n 1 2 . 3 % o f a l l d a y s , t h e A L — V B 1 s p r a n d A L - V B 4 s p r t y p e s o c c u r o n l e s s t h a n 1 % o f M a y d a y s . 4 . I . 2 . e . S p r i n g Z 5 0 0 c o m p o s i t e s c h a r a c t e r i s t i c s T h e 2 5 0 0 c o m p o s i t e f o r t h e S H - M L s p r s u p e r t y p e d i s p l a y s a s p l i t fl o w w i t h a h i g h a m p l i t u d e t r o u g h / r i d g e w a v e o v e r t h e n o r t h e r n p o r t i o n o f t h e r e g i o n c o r r e s p o n d i n g t o t h e I c e l a n d i c L o w a n d t h e S c a n d i n a v i a n h i g h p r e s s u r e c e n t e r o n t h e S L P c o m p o s i t e m a p . W i t h i n t h e s o u t h e r n a i r s t r e a m a m u c h l e s s 9 3 p r o n o u n c e d r i d g i n g o v e r t h e s o u t h e r n A t l a n t i c ( r e l a t e d t o t h e S L P A z o r e s H i g h ) i s a c c o m p a n i e d b y w e a k t r o u g h i n g o v e r t h e M e d i t e r r a n e a n ( F i g u r e 2 - 1 6 ) . T h e 2 5 0 0 c o m p o s i t e f o r t h e A L - V B s p r s u p e r t y p e a l s o s h o w s a s p l i t fl o w p a t t e r n . T h e n o r t h e r n r i d g e , h o w e v e r , i s d i s p l a c e d w e s t w a r d o v e r t h e A t l a n t i c , c o m p a r e d t o t h e 2 5 0 0 c o n fi g u r a t i o n f o r t h e S H - M L s u p e r t y p e , a n d n o r t h e r n a n d e a s t e r n E u r o p e a r e i n fl u e n c e d b y t r o u g h s . T h e 2 5 0 0 c o m p o s i t e f o r t h e A S R s p r s u p e r t y p e s h o w s a h i g h a m p l i t u d e r i d g e - t r o u g h p a t t e r n . R i d g i n g i s a f f e c t i n g t h e e a s t e r n A t l a n t i c a n d W e s t e r n E u r o p e r e s u l t i n g i n t h e e x t e n d e d S L P r i d g e a t t h e s u r f a c e . T r o u g h i n g c h a r a c t e r i z e s t h e a r e a s t o t h e w e s t o f I c e l a n d a n d E a s t e r n E u r o p e . T h e s a m e c o n fi g u r a t i o n , a l t h o u g h d i s p l a c e d t o t h e w e s t a n d f e a t u r i n g a m o r e i n t e n s e h e i g h t g r a d i e n t , i s e v i d e n t o n t h e 2 5 0 0 c o m p o s i t e f o r t h e s p r i n g E L s p r s u p e r t y p e . T h e 2 5 0 0 m a p f o r t h e l L s p r s u p e r t y p e i s c h a r a c t e r i z e d b y a s p l i t fl o w w i t h a t r o u g h o v e r n o r t h e r n A t l a n t i c ( c o r r e s p o n d i n g t o t h e l a r g e a r e a I c e l a n d i c L o w ) i n t h e n o r t h e r n a i r s t r e a m . S l i g h t r i d g i n g o v e r t h e M e d i t e r r a n e a n a n d t r o u g h i n g o v e r t h e B l a c k a n d t h e R e d s e a s i s e v i d e n t i n t h e s o u t h e r n a i r s t r e a m . 9 4 S H - M L s p r A L - V B s p r , — - — — - ; ‘ 4 1 1 5 7 § p r ” i s o w - N 5 1 4 0 w 2 0 w 6 2 0 E 4 0 5 A S R s p r , 7 0 N 6 0 N 1 5 0 N - ‘ 4 0 N 1 ~ . 3 0 N - N l r I ' ‘ T Z O N 4 0 W 2 0 W O 2 0 E 4 0 E 4 0 w 2 0 w 0 2 0 E 4 0 5 F i g u r e 2 - 1 6 2 5 0 0 s u p e r t y p e s c o m p o s i t e s , S p r i n g 9 5 4 . 1 . 3 . S u m m e r t i m e c i r c u l a t i o n 4 . 1 . 3 . 3 . S u m m e r s u p e r t y p e p a t t e r n s S u m m e r c i r c u l a t i o n p a t t e r n s a r e m u c h l e s s p r o n o u n c e d i n c o m p a r i s o n t o t h e p a t t e r n s d u r i n g t h e r e s t o f t h e y e a r . T h e i n c r e a s e d r a d i a t i v e a n d h e a t b a l a n c e o f t h e N o r t h e r n H e m i s p h e r e , t h e d e c r e a s e o f t h e l a t i t u d i n a l c o n t r a s t s b e t w e e n t h e p o l a r a n d t h e t r o p i c a l r e g i o n s l e a d t o m u c h l o w e r m e r i d i o n a l p r e s s u r e g r a d i e n t s a n d a s a c o n s e q u e n c e l e s s v i g o r o u s , m o r e s t a g n a n t a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n d u r i n g t h i s s e a s o n . T h r e e s u p e r t y p e s w e r e s u g g e s t e d b y t h e s y n o p t i c t y p i n g f o r t h e s u m m e r s e a s o n ( F i g u r e 2 - 1 7 ) . A l l o f t h e s u p e r t y p e s i n d i c a t e t h e i m p o r t a n c e o f t h e A z o r e s H i g h i n s u m m e r , d e p i c t i n g i t s a u g m e n t e d a r e a l c o v e r a g e a n d i n c r e a s e d i n t e n s i t y . T h e c i r c u l a t i o n c e n t e r s o f a c t i o n s h i f t t o t h e n o r t h i n s u m m e r , a n d t h e n o r t h e r n d i s p l a c e m e n t o f t h e A z o r e s H i g h i s w e l l e v i d e n t i n a l l t h e s u p e r t y p e c o m p o s i t e s . I n a d d i t i o n t o t h e A z o r e s H i g h , 3 t h e r m a l c y c l o n e o v e r t h e A r a b i a n P e n i n s u l a a n d t h e P e r s i a n G u l f i s a p p a r e n t f o r a l l t h e s u m m e r t i m e s u p e r t y p e s . T h i s t h e r m a l l o w , r e f e r r e d t o h e r e a s t h e P e r s i a n G u l f L o w , r e fl e c t s t h e i n c r e a s e d h e a t i n g o f t h e c o n t i n e n t a l a r e a s i n s u m m e r . T w o o f t h e s u p e r t y p e s a r e a l s o c h a r a c t e r i z e d b y a n o m a l y c e n t e r s l o c a t e d o v e r S c a n d i n a v i a . T h e A z o r e s - S c a n d i n a v i a n R i d g e ( A S R s u m ) s u p e r t y p e , s i m i l a r l y t o i t s s p r i n g c o u n t e r p a r t , f e a t u r e s a s t r o n g a r e a o f h i g h e r t h a n n o r m a l S L P o v e r S c a n d i n a v i a . T h e d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e s p r i n g a n d s u m m e r s u p e r t y p e s , h o w e v e r , r e fl e c t t h e l o w e r c i r c u l a t i o n i n t e n s i t y i n s u m m e r . T h e p o s i t i v e a n o m a l y i s s m a l l e r i n e x t e n t a n d t h e a n o m a l y g r a d i e n t o v e r I c e l a n d i s m u c h w e a k e r i n s u m m e r . W h i l e m o s t o f w e s t e r n a n d n o r t h e r n E u r o p e 9 6 I s d o m i n a t e d b y a n t i c y c l o n i c c o n d i t i o n s , t h e e a s t e r n p o r t i o n s o f t h e c o n t i n e n t a r e a f f e c t e d b y n o r t h e r l y - n o r t h e a s t e r l y l o w - l e v e l a i r fl o w . T h e a n o m a l y c e n t e r o v e r S c a n d i n a v i a i s o f o p p o s i t e s i g n , i n d i c a t i n g l o w e r t h a n n o r m a l S L P , f o r t h e A r c t i c L o w - P e r s i a n G u l f L o w ( A L - P G L s u m ) s u p e r t y p e . T h i s s u p e r t y p e i s a l s o c h a r a c t e r i z e d b y a s t r o n g e r P e r s i a n G u l f n e g a t i v e a n o m a l y c o m p a r e d t o t h e A S R s u m s u p e r t y p e . W h i l e w e s t e r n a n d n o r t h e r n E u r o p e a r e a f f e c t e d b y a s o u t h e r l y s u r f a c e fl o w , m o s t o f c e n t r a l a n d e a s t e r n E u r o p e i s c h a r a c t e r i z e d b y w e a k p r e s s u r e g r a d i e n t s . T h e A L - P G L s u m s u p e r t y p e d o e s n o t h a v e a c o u n t e r p a r t i n t h e o t h e r s e a s o n s . T h e W e a k P e r s i a n G u l f L o w ( W P G L s u m ) s u p e r t y p e a l s o i s o n l y p r e s e n t i n s u m m e r . I t i s d o m i n a t e d b y a s i n g l e , s t r o n g p o s i t i v e a n o m a l y c e n t e r , l o c a t e d o v e r t h e A r a b i a n P e n i n s u l a a n d t h e P e r s i a n G u l f . T h i s p o s i t i v e a n o m a l y i s r e fl e c t e d i n t h e o c c u r r e n c e o f a w e a k e r t h a n i n t h e o t h e r s u p e r t y p e s t h e r m a l c y c l o n e o n t h e s u r f a c e S L P c o m p o s i t e m a p . T h e m a j o r i t y o f w e s t e r n E u r o p e i s i n fl u e n c e d b y a w e s t e r l y / s o u t h w e s t e r l y a i r fl o w , w h i l e t h e e a s t e r n a n d s o u t h e a s t e r n p o r t i o n s o f t h e c o n t i n e n t e x p e r i e n c e w e s t e r l y / n o r t h w e s t e r l y a i r fl o w . 9 7 A S R s u m 7 0 N 6 0 N ~ S O N - 4 0 N ‘ 3 0 N ‘ 2 0 N S O N - 1 4 0 N - « 3 0 N - 4 0 W 2 0 N 4 0 W 2 0 w 0 W - 1 0 1 2 w ‘ \ _ . / _ - ) . \ ) 1 0 0 ~ 2 5 ” \ é ‘ fi 2 5 3 , 9 } . 1 0 1 2 7 ‘ . / / \ ‘ L j fi ‘ 8 7 - I . . 2 0 M ’ 4 ‘ . ' 5 . o 2 0 E 4 0 E 4 0 w 2 0 w 0 2 0 E 4 E W P G L s u m 5 , 2 , 7 0 N R G O N - 5 0 N - 0 ' 4 0 N - J O N - 2 0 N 4 0 W 4 0 E 2 0 w 0 2 0 E F i g u r e 2 - 1 7 S u p e r t y p e s c o m p o s i t e s f o r s u m m e r — p r e s s u r e p a t t e r n s ( l e f t c o l u m n ) a n d s t a n d a r d i z e d a n o m a l y p a t t e r n s ( r i g h t c o l u m n ) 9 8 4 . 1 . 3 . b . R e l a t i o n s h i p s b e t w e e n t h e s u p e r t y p e s a n d t h e t y p e s f o r s u m m e r " T h e t y p e s a s s o c i a t e d w i t h t h e W P G L s u m s u p e r t y p e a r e W P G L 1 s u m ( 1 0 0 % o f d a y s i n c o m m o n ) , W P G L 2 3 u m ( 9 6 % ) , W P G L 3 s u m ( 9 1 % ) , W P G L 4 s u m ( 9 0 % ) , W P G L 5 s u m ( 7 6 % ) , a n d W P G L 6 s u m ( 7 4 % ) ( T a b l e 2 - 1 6 ) . W P G L 1 s u m d i f f e r s s l i g h t l y f r o m t h e s u p e r t y p e i n t h a t d i s p l a y s a s t r o n g e r p o s i t i v e a n o m a l y o v e r t h e P e r s i a n G u l f . T y p e W P G L Z S u m c o n fi g u r a t i o n f e a t u r e s a n a d d i t i o n a l w e l l d e fi n e d n e g a t i v e a n o m a l y o v e r t h e n o r t h e r n A t l a n t i c a n d S c a n d i n a v i a . T h e c o m p o s i t e f o r t y p e W P G L 3 s u m d i f f e r s f r o m t h e s u p e r t y p e m a p i n t e r m s o f a n a d d i t i o n a l n e g a t i v e a n o m a l y o v e r t h e c e n t r a l M e d i t e r r a n e a n a n d p o s i t i v e a n o m a l i e s o v e r t h e m i d - A t l a n t i c a n d S c a n d i n a v i a . T h e W P G L 4 s u m t y p e f e a t u r e s l o w e r t h a n n o r m a l S L P o v e r m o s t o f t h e m i d - c o n t i n e n t a n d a w e l l - d e fi n e d p o s i t i v e a n o m a l y o v e r I c e l a n d . W P G L S S u m d i v e r g e s f r o m t h e s u p e r t y p e b y t h e e x t e n s i o n o f t h e p o s i t i v e a n o m a l y f r o m t h e P e r s i a n G u l f o v e r a l m o s t t h e e n t i r e c o n t i n e n t a n d n o r t h e r n A f r i c a . N e g a t i v e a n o m a l i e s a r e s e e n i n t h e n o r t h e r n p o r t i o n s o f t h e s t u d y d o m a i n . T h e l a s t t y p e ( W P G L 6 s u m ) d i s p l a y s a m o r e i n t e n s e a n d e x t e n s i v e p o s i t i v e a n o m a l y f r o m t h e P e r s i a n G u l f a r e a t o t h e w e s t e r n M e d i t e r r a n e a n c o m p a r e d t o t h e s u p e r t y p e . A w e a k n e g a t i v e a n o m a l y o v e r t h e R u s s i a n P l a i n i s a l s o s e e n . T h e s i x t y p e s a s s o c i a t e d w i t h t h e A S R s u p e r t y p e a n d t h e p e r c e n t a g e o f d a y s i n c o m m o n a r e : A S R 1 s u m ( 9 3 % ) , A S R 2 $ u m ( 8 6 % ) , A S R 3 s u m ( 8 4 % ) , A S R 4 s u m ( 7 2 % ) , A S R 5 s u m ( 5 9 % ) , a n d A S R 6 s u m ( 5 5 % ) . T h e t y p e s c a n b e d i v i d e d i n t o t w o g r o u p s d e p e n d i n g o n t h e i r d i f f e r e n c e s f r o m t h e s u p e r t y p e . T h e 6 T h e t y p e s c o m p o s i t e m a p s a r e a r r a n g e d a c c o r d i n g t o t h e s e q u e n c e i n w h i c h t h e y a r e a d d r e s s e d i n t h e t e x t . 9 9 fi r s t g r o u p i n c l u d e s A S R 1 s u m , A S R 3 s u m , A S R 4 s u m a n d A S R 5 $ u m . A l l f o u r t y p e s d i s p l a y e i t h e r a s i m i l a r o r s t r o n g e r p o s i t i v e a n o m a l i e s i n t h e n o r t h e r n p o r t i o n s o f t h e m a p d o m a i n . F o r A S R B S u m , t h e l o c a t i o n o f t h e p o s i t i v e a n o m a l y i s s i m i l a r , w h e r e a s f o r A S R 4 s u m t h e l a r g e s t p o s i t i v e d e v i a t i o n s a r e l o c a t e d s o m e w h a t f u r t h e r n o r t h o v e r t h e N o r t h A t l a n t i c . F o r A S R 1 s u m , t h e a r e a o f p o s i t i v e a n o m a l i e s e x t e n d s f a r t h e r s o u t h i n t o M e d i t e r r a n e a n a n d N o r t h A f r i c a , w h i l e t h e p o s i t i v e a n o m a l i e s e x t e n d e a s t w a r d f o r A S R S S u m . T h e o t h e r t w o t y p e s e x h i b i t e i t h e r a w e a k e r p o s i t i v e a n o m a l y w i t h a m o r e i n t e n s e P e r s i a n G u l f a n o m a l o u s a r e a ( A S R 2 9 u m ) , o r w i t h o u t P e r s i a n G u l f a n o m a l y e v i d e n t ( A S R G S u m ) . A l l o f t h e s e t y p e s a l s o f e a t u r e a d d i t i o n a l s t r o n g n e g a t i v e a n o m a l i e s i n t h e n o r t h e r n c o r n e r s o f t h e d o m a i n o r o v e r t h e m i d - l a t i t u d e A t l a n t i c . 1 0 0 T a b l e 2 - 1 6 C l a s s i fi c a t i o n o f t h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n o v e r E u r o p e - S u m m e r t y p e s A s s o c i a t i o n b e t w e e n t h e t y p e s a n d s u p e r t y p e s * M i x e d t y p e s h a v e l e s s t h a n 5 0 % d a y s o v e r l a p w i t h a n y o n e s u p e r t y p e . T y p e O v e r l a p w i t h a b b r e v i a t i o n A s s o c i a t e d s u p e r t y p e s u p e r ; t / y p e ( s ) 0 W P G L 1 s u m 1 0 0 % W P G L 2 s u m 9 6 % W P G L 3 s u m 9 1 0 / W e a k P e r s i a n G u l f L o w ° W P G L 4 s u m ( W P G L s u m ) 9 0 % W P G L 5 s u m 7 6 % W P G L 6 s u m 7 4 % A S R 1 s u m 9 3 % O A S R 2 5 u m 8 6 / ° 8 4 % A S R 3 s u m A z o r e s - S c a n d i n a v i a n R i d g e 0 A S R 4 s u m ( A S R s u m ) 7 2 A ) A S R S S u m 5 9 % 0 A S R S S u m 5 5 / ° 0 A L - P G L 1 s u m 1 0 ° 4 ’ A L - P G L Z S u m 9 6 % 8 4 % A L - P G L B S u m A r c t i c L o w - P e r s i a n G u l f L o w . . 0 A L - P G L 4 s u m ( A L P G L s u m ) 7 0 / o O A L - P G L 5 3 u m 6 8 / " A L - P G L G S u m 5 6 % * M i x e d A L - P G L / A S R I W P G L s u m b e t w e e n A L ’ S V E ' E ’ E Q E A S R S U ' " a n d 3 7 % / 3 6 % / 2 8 % 1 0 1 W P G L 1 s u m 7 0 N 6 0 N ‘ 5 0 1 1 ‘ - 4 0 1 1 - 3 0 1 1 - 7 0 N 6 0 N 1 5 0 1 1 5 4 0 N - 1 : ? r . 3 0 1 1 - J $ 5 0 1 1 - ‘ 5 2 ( ” 1 1 1 w 2 0 w 0 2 0 E i 0 1 5 2 0 N 4 0 w W P G L 3 s u m 7 0 N . 7 0 N 6 0 N - 6 0 N { . 2 . 2 5 0 N - 5 0 N - 4 0 N - 5 4 0 N - 3 0 N 5 ~ 3 O N - 2 0 N 4 0 W 2 0 w ' A 2 0 6 4 0 1 : Z O N 4 0 w F i g u r e 2 4 8 S u m m e r t y p e s c o m p o s i t e s - p r e s s u r e p a t t e r n s a n d s t a n d a r d i z e d a n o m a l i e s T h e l e f t c o l u m n p r e s e n t s t h e S L P p a t t e r n s , w h i l e t h e r i g h t c o l u m n d i s p l a y s t h e s t a n d a r d i z e d a n o m a l y p a t t e r n s 1 0 2 W P G L 4 s u m 7 0 N 7 0 N 6 0 N 1 S O N — ’ 1 4 S O N - S O N - : 4 0 N 5 1 L 4 O N - r ' / ‘ 3 0 N - 3 O N - } 2 0 N ‘ . 0 N r . . 4 1 4 0 5 4 0 w 2 0 w 0 2 0 E 4 0 E W P G L 5 5 u m 7 ° ” 5 2 : 1 0 0 4 1 0 0 8 / g f , § x < a . 5 g i / r 5 0 N - — - 1 0 1 6 4 O N ‘ J O N - 2 0 N : 9 1 1 0 1 6 } 4 ! 1 0 1 2 , , ” 7 1 / 5 4 i 2 0 E 4 0 5 O N 1 a . 4 0 W 2 0 W 0 2 0 E 4 W P G L S S u m 0 E _ 7 O N 5 ) 6 0 N ' l ' - S O N ‘ 4 O N - S O N - 0 2 0 5 4 0 E 2 0 N 4 0 w 2 0 w 0 2 0 1 : 4 F i g u r e 2 - 1 8 c o n t i n u e d 1 0 3 I b e A S R 1 s u m 7 0 N 6 0 N 1 - S O N - 4 0 N — S O N - 4 0 w 2 0 w 0 2 0 E 4 0 5 7 0 N 6 0 N ‘ D S O N - 4 0 N 1 ' S O N - 2 0 M 4 1 7 0 N 6 0 N - ~ ; 5 0 N - 4 O N - 3 0 N - , - F i g u r e 2 - 1 8 c o n t i n u e d 1 0 4 A S R 4 s u m 7 0 N J / M \ ) / R f 7 0 N . . , 1 0 1 6 5 / 1 0 2 0 ' 5 ° ” ‘ C 2 4 9 : 6 0 N - 5 ° " ' R O S E / H 5 0 N - \ 4 0 N ‘ f " . . 5 i ‘ 4 O N _ 1 / L J O N ‘ " , / 1 0 0 1 - 1 3 2 2 S O N - - / 2 0 " I I / I I I Z O N 1 I ) r ' 4 0 w 2 0 w 0 2 0 5 4 0 E 4 0 w 2 0 w 0 2 0 E 4 0 E A S R 5 s u m . 3 2 7 0 N . 4 0 1 1 — f . . 1 4 O N - / _ / ~ " ’ Z \ _ \ V O 3 0 1 1 - / . 2 0 0 3 , 1 0 1 2 . $ 3 0 M Q ‘ 2 0 N . . k A , 1 A 2 0 N I . I . , . 4 0 w 2 0 w 0 2 0 E 4 0 E 4 0 w 2 0 w 0 2 0 E 4 0 E A S R G S u m 7 0 N 6 0 N - 5 0 N - 4 0 N ‘ 3 0 M 2 0 M - - fl r 0 N - . ‘ . 4 1 w 2 0 w 0 2 0 E 4 0 E 4 0 w 2 0 w 0 2 0 E 4 0 E F i g u r e 2 - 1 8 c o n t i n u e d 1 0 5 a } . 2 , . m y 3 2 0 , , 8 , , p . 7 0 N A L - P G L 1 s u m G O N fi S O N ‘ 4 0 M - * 3 0 M - 3 } ? “ ‘ ‘ m 2 0 N % 2 0 N , , ‘ 4 ( 4 0 5 4 0 w 2 0 w 0 2 0 E 4 0 E A L - P G L Z s u m 7 0 N . r 7 0 N g / i ‘ f ’ g g 7 / 7 ‘ 3 ‘ H * 6 0 N - 1 1 2 K J " 6 0 N ~ 1 3 9 % ) ” S U N 3 1 0 S O N - . 4 0 N - 4 O N - 3 0 N - S O N - 2 0 N r . . 2 0 N ' 4 0 w 2 0 w 2 0 E 4 0 E 4 0 w A L - P G L S S u m 7 0 N 6 0 N 4 S O N - , / 4 O N - , _ , \ \ 3 O N - 2 I r 2 0 N O E 4 0 E 4 0 W F i g u r e 2 - 1 8 c o n t i n u e d 1 0 6 % w 5 2 6 E 4 6 E A L - P G L 4 s u m 7 0 N 1 6 0 N 4 S O N 4 [ 1 , “ \ f ‘ ’ 0 0 8 . 1 0 1 2 6 2 6 5 ‘ A A I ’ V I ‘ 7 0 N 5 0 " “ 6 0 N - . s o w s o n - - 4 0 ' “ \ 4 0 w 3 0 ' “ W 3 0 M - 2 v " v I I 2 0 N I ~ " X I 4 ( 4 0 E 4 0 w 2 0 w 0 2 0 5 4 0 5 A L - P G L S S u m 7 0 N \ \ , fl 7 0 N s o w / 1 0 1 s A ' f o v 5 6 0 M 1 0 0 ‘ ‘ 4 s o m / 2 ‘ : 7 5 0 N 4 o 4 ~ \ 3 4 0 N . / n g , 4 o n ~ 1 0 1 4 6 z e n - 9 2 4 . . f \ 3 0 N - - , 1 0 0 8 1 0 1 2 . 0 2 0 N . / 1 & 4 , , 2 0 N . ( \ - ‘ . 4 0 w 2 0 w 0 2 0 5 4 0 5 4 0 w 2 0 w 0 2 0 E 4 o z F i g u r e 2 - 1 8 c o n t i n u e d 1 0 7 A L - P G L / A S R N V P G L s u m 7 0 N 7 0 N 6 0 N - S O N . S O N 4 0 N — ‘ _ 4 O N — 3 0 N ‘ 3 O N 1 , 1 " 2 0 N . ' . r E 2 0 N . ' 4 0 w 4 0 E 4 0 w 2 0 w F i g u r e 2 - 1 8 c o n t i n u e d T h e n e x t g r o u p o f s i x t y p e s i s a s s o c i a t e d w i t h t h e A L - P G L s u m s u p e r t y p e . A l l o f t h e t y p e s f e a t u r e s t r o n g e r t h a n t h e s u p e r t y p e n e g a t i v e a n o m a l y i n t h e n o r t h e r n p o r t i o n s o f t h e s t u d y d o m a i n e x c e p t f o r t h e A L - P G L Z S u m t y p e ( 9 6 % d a y s i n c o m m o n w i t h t h e s u p e r t y p e ) w h i c h i s c h a r a c t e r i z e d a l s o b y a v e r y s t r o n g P e r s i a n G u l f n e g a t i v e a n o m a l y . T h r e e o f t h e t y p e s d i s p l a y a s h i f t o f t h e A r c t i c n e g a t i v e a n o m a l y . T h i s a n o m a l y i s : a ) d i s p l a c e d t o t h e s o u t h w e s t f o r A L - P G L 3 s u m ( 8 4 % ) ; b ) s h i f t e d t o t h e s o u t h o v e r t h e E u r o p e a n c o n t i n e n t f o r A L - P G L 5 $ u m ( 6 8 % o v e r l a p ) ; o r c ) d i s p l a c e d t o t h e e a s t f o r A L - P G L 6 3 u m ( 6 6 % o v e r l a p ) . i n c o m b i n a t i o n w i t h t h e d i s p l a c e m e n t o f t h e n e g a t i v e A r c t i c a n o m a l y , t h e a b o v e t y p e s f e a t u r e a w e a k P e r s i a n G u l f a n o m a l y ( A L - P G L 3 s u m , A L - P G L S S u m , A L - P G L G S u m ) o r a l a c k o f s u c h a n a n o m a l y ( A L - P G L 4 s u m ) . T h r e e t y p e s d i s p l a y a d d i t i o n a l p o s i t i v e a n o m a l i e s l o c a t e d e i t h e r o v e r t h e c o n t i n e n t ( A L - P G L 3 s u m a n d A L - P G L 4 s u m ) o r e x t e n d i n g f r o m I c e l a n d t o t h e s o u t h w e s t o f E u r o p e ( A L - P G L fi s u m ) . 1 0 8 I n s u m m e r , o n e t y p e i s m i x e d , i . e . , r e l a t e d t o m o r e t h a n o n e s u p e r t y p e . D e s p i t e h a v i n g 3 7 % d a y s i n c o m m o n w i t h t h e A r c t i c L o w - P e r s i a n G u l f L o w s u p e r t y p e , t y p e A L - P G L / A S R / W P G L s u m i s a l s o a s s o c i a t e d w i t h t h e A z o r e s - S c a n d i n a v i a n R i d g e ( 3 6 % ) , a n d t h e W e a k P e r s i a n G u l f L o w ( 2 8 % ) s u p e r t y p e s . T h e s i m i l a r i t i e s b e t w e e n t h i s m i x e d t y p e a n d t h e t h r e e s u p e r t y p e s a r e : a ) a s t r o n g n e g a t i v e a n o m a l y l o c a t e d o v e r I t a l y a n d a f f e c t i n g c e n t r a l a n d s o u t h e r n E u r o p e , s o m e w h a t s i m i l a r t o A L - P G L s u m ; b ) p o s i t i v e a n o m a l i e s o v e r n o r t h e r n E u r o p e , t h e R u s s i a n P l a i n a n d t h e e a s t e r n A t l a n t i c , s i m i l a r t o t h e A S R s u m s u p e r t y p e ; a n d c ) a p o s i t i v e P e r s i a n G u l f a n o m a l y , a s i n t h e W P G L s u m p a t t e r n . 4 . 1 . 3 . c . F r e q u e n c y o f t h e s u m m e r s u p e r t y p e s T h e s u p e r t y p e s a r e a p p r o x i m a t e l y e q u a l l y f r e q u e n t i n s u m m e r . T h e s e a s o n a l f r e q u e n c y v a r i e s b e t w e e n 3 1 . 7 % f o r t h e W P G L s u m s u p e r t y p e a n d 3 5 . 1 % f o r t h e A L - P G L s u m s u p e r t y p e ( F i g u r e 2 - 1 9 ) . R e l a t i v e f r e q u e n c y f o r s u m m e r s u p e r t y p e s S L P 1 9 5 1 - 2 0 0 4 A _ O O c o . 0 0 R e l a t i v e F r e q u e n c y % — I N O O ' o o P o W P G L A S R A L - P G L S u p e r t y p e s F i g u r e 2 - 1 9 R e l a t i v e f r e q u e n c y o f t h e s u m m e r s u p e r t y p e s c o m p a r e d t o t h e t o t a l n u m b e r o f s u m m e r d a y s i n t h e p e r i o d ( % ) 1 0 9 r e fl a n c C O l a m d e e a n : C O l a p J u n e i s s t r o n g l y d o m i n a t e d b y t h e W P G L s u m s u p e r t y p e ( 5 6 . 2 % , F i g u r e 2 - 2 0 ) , w h i c h o c c u r s t w i c e a s f r e q u e n t l y a s t h e o t h e r t w o s u p e r t y p e s . T h i s fi n d i n g r e fl e c t s t h e e v o l u t i o n o f t h e t h e r m a l c o n d i t i o n s i n t h e b e g i n n i n g o f t h e s u m m e r , a n d i n p a r t i c u l a r t h e g r a d u a l w a r m i n g o f t h e c o n t i n e n t s , i n t h i s c a s e t h e A s i a n c o n t i n e n t , w h i c h s u b s e q u e n t l y l e a d s t o t h e d e v e l o p m e n t o f t h e s t r o n g P e r s i a n G u l f t h e r m a l l o w . T h e o t h e r s u p e r t y p e s o c c u r o n 1 9 . 4 % ( A L - P G L ) a n d 2 4 . 3 % ( A S R s u m ) o f t h e J u n e d a y s f o r t h e p e r i o d . I n t h e m i d d l e o f s u m m e r t h e m o s t f r e q u e n t s u p e r t y p e i s t h e A L - P G L s u m s u p e r t y p e , o c c u r r i n g o n 5 0 . 0 % o f t h e J u l y d a y s f o r t h e p e r i o d . W i t h t h e c o n t i n e n t s h a v i n g a c c u m u l a t e d a l r e a d y v a s t a m o u n t s o f h e a t d u r i n g t h e s u m m e r m o n t h s , t h e P e r s i a n G u l f t h e r m a l l o w d e e p e n s , a n d t h e W e a k P e r s i a n G u l f s u p e r t y p e , c h a r a c t e r i z e d b y a p o s i t i v e a n o m a l y o v e r t h e A r a b i c P e n i n s u l a , i s c o n s i d e r a b l y l e s s f r e q u e n t i n J u l y c o m p a r e d t o J u n e ( 1 2 . 8 % o f t h e J u l y d a y s f o r t h e p e r i o d ) . T h e s u p e r t y p e s a r e a p p r o x i m a t e l y e q u a l l y f r e q u e n t i n A u g u s t . R e l a t i v e f r e q u e n c y f o r s u m m e r b y m o n t h S L P 1 9 5 1 - 2 0 0 4 . 3 I O r . E # . i E I W P G L g l I J A S R E E A L - P G L 2 i i i 2 M o n t h s F i g u r e 2 - 2 0 R e l a t i v e f r e q u e n c i e s o f t h e s u m m e r s u p e r t y p e s c o m p a r e d t o t h e p e r i o d n u m b e r o f d a y s f o r e a c h m o n t h ( % ) 1 1 0 4 . 1 . 3 . ( 1 . S e a s o n a l a n d m o n t h l y d i s t r i b u t i o n o f t h e s u m m e r t y p e s T h e t y p e s a r e a p p r o x i m a t e l y e q u a l l y f r e q u e n t i n s u m m e r ( T a b l e 2 - 1 7 ) . M o s t o f t e n , e x c l u d i n g t h e A L - P G L 5 s u p e r t y p e , h i g h e s t f r e q u e n c y ( b e t w e e n 5 . 0 % a n d 6 . 6 % ) e x h i b i t t h e t y p e s a s s o c i a t e d w i t h t h e m o s t f r e q u e n t s u m m e r s u p e r t y p e , i . e . A L - P G L s u m . S o m e o f t h e t y p e s , r e l a t e d t o t h e l e a s t f r e q u e n t s u p e r t y p e i n s u m m e r ( W P G L s u m ) , e x h i b i t t h e l o w e s t f r e q u e n c y ( W P G L 1 s u m , W P G L 3 s u m a n d W P G L 4 s u m ) . T a b l e 2 - 1 7 R e l a t i v e f r e q u e n c y o f t h e s u m m e r t y p e s c o m p a r e d t o t h e t o t a l n u m b e r o f s u m m e r d a y s i n t h e p e r i o d ( % ) T y p e A L - P G L 1 A L - P G U A S R 2 A S R 4 W P G L 4 W P G L 6 A S R 6 A S R N V P G L S e a s o n a l 5 . 7 5 . 8 5 . 6 5 . 3 4 . 6 5 . 7 4 . 2 f r e c m e n c y T y p e A l - P G L 2 A L - P G L 5 A L - P G L 3 A S R 5 W P G L 3 A S R 1 A L - P G L 6 S e a s o n a l 5 . 0 3 . 8 6 . 0 6 . 0 3 . 9 5 . 9 6 . 1 f r e q u e n c y T y p e W P G L 5 A S R 3 W P G L 2 W P G L 1 A L - P G L 4 S e a s o n a l 5 . 7 6 . 1 5 . 6 2 . 7 6 . 6 f r e q u e n c y I n m o s t o f t h e c a s e s , a s d u r i n g t h e o t h e r s e a s o n s , t h e m o n t h l y r a t e s o f o c c u r r e n c e o f t h e c i r c u l a t i o n t y p e s r e s e m b l e t h e i n t r a - s e a s o n a l d i s t r i b u t i o n o f t h e s u p e r t y p e s ( T a b l e 2 - 1 8 ) . I n J u n e , h i g h e s t r a t e o f o c c u r r e n c e e x h i b i t t h e t y p e s a s s o c i a t e d w i t h t h e W P G L s u m s u p e r t y p e . I n J u l y , i n a d d i t i o n t o t h e h i g h l y r e c u r r e n t t y p e s r e l a t e d t o t h e A L - P G L s u m s u p e r t y p e , s o m e t y p e s a s s o c i a t e d w i t h 1 1 1 t h e A S R s u m s u p e r t y p e ( A S R 1 s u m , A S R 4 s u m a n d A S R S S u m ) a r e a l s o q u i t e f r e q u e n t . I n A u g u s t , t h e t y p e s r e l a t e d t o t h e W P G L s u m s u p e r t y p e a r e g e n e r a l l y l e s s f r e q u e n t . T a b l e 2 - 1 8 R e l a t i v e f r e q u e n c i e s o f t h e s u m m e r t y p e s c o m p a r e d t o t h e p e r i o d n u m b e r o f d a y s f o r e a c h m o n t h ( % ) 4 . 1 . 3 . 8 . S u m m e r Z 5 0 0 c o m p o s i t e s c h a r a c t e r i s t i c s T y p e A L - P G L 1 A L - P G L / A S R 2 A S R 4 W P G L 4 W P G L 6 A S R 6 A S R / W P G L J U N 2 . 1 5 . 4 2 . 7 2 . 5 8 . 9 8 . 4 7 . 2 J U L 8 . 2 4 . 9 5 . 6 7 . 8 1 . 1 5 . 1 2 . 4 A U G 6 . 6 7 . 0 8 . 5 5 . 6 3 . 8 3 . 6 3 . 2 T y p e A I - P G L 2 A L - P G L 5 A L - P G L 3 A S R 5 W P G L 3 A S R 1 A L - P G L 6 J U N 1 . 2 3 . 0 3 . 5 2 . 5 8 . 7 3 . 9 4 . 2 J U L 9 . 6 3 . 2 8 . 2 9 . 7 0 . 6 8 . 4 8 . 1 A U G 4 . 0 5 . 1 6 . 3 5 . 7 2 . 6 5 . 3 5 . 9 T y p e W P G L 5 A S R 3 W P G L 2 W P G L 1 A L - P G L 4 J U N 8 . 7 5 . 6 8 . 7 7 . 6 5 . 4 J U L 2 . 4 4 . 8 2 . 4 0 . 1 7 . 4 A U G 5 . 9 7 . 8 5 . 7 0 . 5 7 . 0 A s e x p e c t e d , g i v e n t h e s m a l l d i f f e r e n c e s i n t h e s u m m e r t i m e s u p e r t y p e s , t h e 2 5 0 0 c o m p o s i t e p a t t e r n s a r e q u i t e s i m i l a r t o o n e a n o t h e r . A l l d i s p l a y a s l i g h t r i d g e o v e r t h e t r o p i c a l A t l a n t i c , a p r o m i n e n t c l o s e d b l o c k i n g h i g h o v e r A f r i c a a n d a n i n c o n s p i c u o u s t r o u g h o v e r t h e B l a c k S e a ( F i g u r e 2 - 2 1 ) . T h e 2 5 0 0 c o m p o s i t e s c o r r e s p o n d i n g t o t h e A S R s u m a n d A L - P G L s u m s u p e r t y p e s d i s p l a y a s p l i t fl o w w i t h a r i d g e o v e r n o r t h e r n E u r o p e f o r t h e f o r m e r a n d a t r o u g h b e t w e e n I c e l a n d 1 1 2 a n d S c a n d i n a v i a f o r t h e l a t t e r . T h e a i r fl o w i s m o s t l y z o n a l o v e r w e s t e r n E u r o p e o n t h e 2 5 0 0 c o m p o s i t e f o r t h e W P G L s u m s u p e r t y p e . W P G L s u m A S R s u m , . . - — — — ~ 5 7 o o x ’ - — — — 5 7 o o / " S O N « # 5 7 6 0 W ” e g g / g - — 5 8 2 0 9 \ N { 5 5 7 6 0 - 4 0 M \ ‘ 3 7 5 8 2 0 \ 4 O N « ( 1 M 5 8 8 0 2 : 5 8 2 0 K \ \ 2 0 N l ' “ \ L l 2 0 N I 2 I I 4 0 W 2 0 W 0 2 0 E 4 0 E 4 0 W 2 0 W 0 2 0 E 4 0 E 4 0 N - J O N - 2 0 N . ‘ . . ‘ 4 0 w 2 0 w 0 2 0 5 4 0 5 F i g u r e 2 - 2 1 Z 5 0 0 s u p e r t y p e s c o m p o s i t e s , S u m m e r 1 1 3 4 . 1 . 4 . F a l l t i m e c i r c u l a t i o n 4 . 1 . 4 . a . F a l l s u p e r t y p e p a t t e r n s T h e f a l l s e a s o n i s a p e r i o d o f t r a n s i t i o n b e t w e e n t h e w e a k e r s u m m e r c i r c u l a t i o n a n d t h e r o b u s t w i n t e r s t a t e o f t h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n . A l t h o u g h t h e c h a n g e s i n f a l l a r e i n t h e o p p o s i t e d i r e c t i o n ( t o w a r d s a d e c r e a s e o f t h e h e a t a c c u m u l a t i o n , e s p e c i a l l y n o r t h o f t h e t r o p i c a l l a t i t u d e s , a n d a n i n c r e a s e o f t h e n o r t h - s o u t h t h e r m a l , a n d s u b s e q u e n t l y p r e s s u r e g r a d i e n t ) c o m p a r e d t o s p r i n g , t h e o t h e r t r a n s i t i o n a l s e a s o n , s o m e s i m i l a r i t i e s i n t h e i r c h a r a c t e r i s t i c s u p e r t y p e s e x i s t . T h r e e o f t h e s u p e r t y p e s f o r f a l l c o r r e s p o n d t o s u p e r t y p e s f r o m t h e o t h e r s e a s o n s . T w o o f t h e s e s u p e r t y p e s a r e c h a r a c t e r i z e d b y t w o a n o m a l y c e n t e r s . T h e A r c t i c L o w N o e i k o v B e l t ( A L - V B f a l ) s u p e r t y p e i s s o m e w h a t s i m i l a r t o t h e w i n t e r a n d s p r i n g s u p e r t y p e s w i t h t h e s a m e n a m e . T h e f a l l s u p e r t y p e , h o w e v e r , d i f f e r s f r o m t h e A L - V B s u p e r t y p e s i n w i n t e r a n d s p r i n g i n t e r m s o f a l e s s i n t e n s e n e g a t i v e a n o m a l y a r e a i n t h e n o r t h e r n p o r t i o n s o f t h e d o m a i n t h a t i s m o r e l i m i t e d i n e x t e n t c o m p a r e d t o t h e o t h e r s e a s o n s a n d s h i f t e d e a s t w a r d . I n a d d i t i o n , t h e p o s i t i v e a n o m a l y i n t h e s o u t h e r n p o r t i o n s o f t h e d o m a i n e x p a n d s o v e r m o s t o f E u r o p e a n d f e a t u r e s t w o c l o s e d c e n t e r s o f h i g h e r t h a n n o r m a l S L P , o n e o v e r F r a n c e a n d a l a r g e r a n d m o r e i n t e n s e a n o m a l y o v e r E g y p t . T h e s u r f a c e g r a d i e n t i s s t r o n g e s t o v e r S c a n d i n a v i a a n d t h e R u s s i a n P l a i n . T h i s s u p e r t y p e i n d u c e s m o s t l y z o n a l fl o w o v e r n o r t h e r n E u r o p e , w h i l e t h e r e s t o f t h e c o n t i n e n t i s d o m i n a t e d b y a n t i c y c l o n i c c o n d i t i o n s . 1 1 4 A L - V B f a l 7 0 N 7 0 N 6 0 N - ’ * 1 6 0 N - 5 0 N - 5 0 N - 4 0 N - ‘ 4 0 m . 1 ' ? 3 0 N - 1 9 1 9 3 0 » : - fl _ / \ 2 0 N I ( I 1 n 1 I R ‘ I 2 0 N 4 0 w 2 0 w 0 2 0 5 4 0 5 4 c S H - M L f a I 7 0 N / 6 0 N ’ S O N ) 4 0 N l 3 0 N - I t . . . . 2 0 N 4 0 w 2 0 w 0 2 0 5 4 0 5 4 0 w l L f a l 7 0 N o o 6 0 N e S O N 1 6 4 0 M \ ‘ 5 2 5 ; 2 3 0 M ’ / \ 2 0 N . . 1 T 2 0 N . . 4 0 w 4 0 5 2 0 5 F i g u r e 2 - 2 2 S u p e r t y p e s c o m p o s i t e s f o r f a l l - p r e s s u r e p a t t e r n s ( l e f t c o l u m n ) a n d s t a n d a r d i z e d a n o m a l y p a t t e r n s ( r i g h t c o l u m n ) 1 1 5 P G L f a l 7 0 N S O N ~ S O N J ( \ ‘ 4 O N - 4 O N 1 3 0 N ~ N 3 0 N 2 0 N L 2 o 4 0 w 4 0 W F i g u r e 2 - 2 2 c o n t i n u e d T h e s e c o n d s u p e r t y p e f e a t u r i n g t w o a n o m a l y a r e a s i s t h e S c a n d i n a v i a n H i g h - M e d i t e r r a n e a n L o w ( S H - M L f a l ) . A l t h o u g h q u i t e s i m i l a r t o i t s s p r i n g c o u n t e r p a r t , t h i s s u p e r t y p e h a s a s t r o n g e r , b e t t e r d e fi n e d n e g a t i v e a n o m a l y c e n t e r e d o v e r I t a l y . C o m p a r e d t o t h e w i n t e r s u p e r t y p e w i t h t h e s a m e n a m e , t h e S H - M L f a l s u p e r t y p e f e a t u r e s l e s s i n t e n s e n e g a t i v e a n o m a l y . A s i n t h e o t h e r s e a s o n s , a s t r o n g p o s i t i v e a n o m a l y i s l o c a t e d o v e r S c a n d i n a v i a a n d n o r t h e r n E u r o p e . W h i l e n o r t h e a s t e r n E u r o p e i s c h a r a c t e r i z e d b y a n t i c y c l o n i c c o n d i t i o n s u n d e r t h i s s u p e r t y p e , t h e r e s t o f t h e c o n t i n e n t , e x c l u d i n g t h e B r i t i s h I s l e s a n d t h e I b e r i a n P e n i n s u l a , i s i n fl u e n c e d b y e a s t e r l y a i r fl o w . S o u t h w e s t e r l y a i r fl o w i s p r e s e n t o v e r t h e B r i t i s h I s l e s . A n o t h e r f a l l s e a s o n s u p e r t y p e t h a t i s a l s o s e e n i n o t h e r s e a s o n s i s t h e I c e l a n d i c L o w ( l L f a l ) . T h i s s u p e r t y p e i s d o m i n a t e d b y a s i n g l e l a r g e a r e a o f l o w e r t h a n n o r m a l S L P c e n t e r e d o v e r t h e n o r t h e r n p o r t i o n s o f t h e B r i t i s h I s l e s , s i m i l a r t o t h e I L s u p e r t y p e s f o r w i n t e r a n d s p r i n g . T h e f a l l I L s u p e r t y p e d i f f e r s 1 1 6 f r o m i t s s p r i n g c o u n t e r p a r t b y t h e m o r e l i m i t e d a r e a o f h i g h e r t h a n n o r m a l p r e s s u r e a l o n g t h e e a s t e r n a n d s o u t h e r n b o u n d a r i e s o f t h e s t u d y d o m a i n . M o s t o f t h e c o n t i n e n t i n f a l l i s i n fl u e n c e d b y a s o u t h e r l y , s o u t h e a s t e r l y o r e a s t e r l y l o w l e v e l fl o w . T h e l a s t s u p e r t y p e , t h e P e r s i a n G u l f L o w ( P G L f a l ) , i s t h e o n l y s u p e r t y p e t h a t d o e s n o t h a v e a c o u n t e r p a r t i n a n y o t h e r s e a s o n . L i k e t h e l L f a l I s u p e r t y p e , o n l y o n e a n o m a l y a r e a i s e v i d e n t f o r t h e P G L f a I l s u p e r t y p e . T h e P G L f a l l i s c l e a r l y a t r a n s i t i o n a l c i r c u l a t i o n b e t w e e n t h e s u m m e r a n d t h e f a l l m o n t h s a s i t i s d o m i n a t e d b y t h e s t r o n g n e g a t i v e a n o m a l y l o c a t e d o v e r t h e A r a b i a n P e n i n s u l a a n d t h e P e r s i a n G u l f , w h i c h i s c h a r a c t e r i s t i c o f t h e s u m m e r s e a s o n . T h e t r a n s p o r t o f a i r o v e r m o s t o f t h e c o n t i n e n t i s f r o m t h e w e s t . 4 . 1 . 4 . b . R e l a a ' o n s h i p s b e t w e e n t h e s u p e r t y p e s a n d t y p e s f o r f a t / 7 S e v e r a l t y p e s h a v e o v e r l a p d a y s w i t h t h e P e r s i a n G u l f L o w f a l l s u p e r t y p e ( T a b l e 2 — 1 9 ) . D e s p i t e t h e v a r i e t y o f t h e t y p e s a s s o c i a t e d w i t h t h e P G L f a l s u p e r t y p e , a l l o f t h e m h a v e i n c o m m o n t h e i n t e n s e a r e a o f l o w e r t h a n n o r m a l s e a - l e v e l p r e s s u r e o v e r t h e P e r s i a n G u l f / A r a b i a n P e n i n s u l a . T h e p a t t e r n c l o s e s t t o t h e s u p e r t y p e i s P G L 1 f a l ( 1 0 0 % o v e r l a p ) f e a t u r i n g a m o r e i n t e n s e n e g a t i v e a n o m a l y o v e r t h e P e r s i a n G u l f / A r a b i a n P e n i n s u l a ( F i g u r e 2 - 2 3 ) . P G L 2 f a I ( 8 2 % ) a l s o d i s p l a y s a s t r o n g e r P e r s i a n G u l f / A r a b i a n P e n i n s u l a a n o m a l y . I n a d d i t i o n , i t f e a t u r e s a p o s i t i v e a n o m a l y o v e r S c a n d i n a v i a , n o t p r e s e n t o n t h e s u p e r t y p e c o m p o s i t e . T h e r e s t o f t h e t y p e s a s s o c i a t e d w i t h t h e P G L f a I I s u p e r t y p e e x h i b i t 7 T h e t y p e s c o m p o s i t e m a p s a r e a r r a n g e d a c c o r d i n g t o t h e s e q u e n c e i n w h i c h t h e y a r e a d d r e s s e d i n t h e t e x t . 1 1 7 l e s s i n t e n s e n e g a t i v e a n o m a l i e s o v e r t h e P e r s i a n G u l f / A r a b i a n P e n i n s u l a c o m p a r e d t o t h e s u p e r t y p e . T h e s e t y p e s a l s o d e v i a t e f r o m t h e s u p e r t y p e b y : a ) t h e e x i s t e n c e o f a s t r o n g p o s i t i v e a n o m a l y o v e r C e n t r a l a n d W e s t e r n E u r o p e a n d n e g a t i v e a n o m a l y o v e r t h e n o r t h e r n p o r t i o n o f t h e m a p d o m a i n ( P G L 3 f a l a n d P G L 6 f a l ) ; b ) a s t r o n g n e g a t i v e c e n t e r o v e r t h e B r i t i s h I s l e s ( P G L 4 f a l ) ; o r c ) a l a r g e p o s i t i v e a n o m a l y o v e r t h e B r i t i s h I s l e s a n d a n e g a t i v e a n o m a l y o v e r S c a n d i n a v i a ( P G L 5 f a I ) . T h e A L - V B f a l s u p e r t y p e i s r e l a t e d t o t y p e s A L - V B 1 f a I ( 9 7 % i n c o m m o n ) , A L — V B Z f a I ( 7 2 % d a y s i n c o m m o n ) , a n d A L - V B 3 f a l ( 5 1 % ) . A l t h o u g h t y p e A L - V B 1 f a l i s c l o s e s t t o t h e s u p e r t y p e , i t d i s p l a y s m o r e i n t e n s e n e g a t i v e a n d p o s i t i v e a n o m a l y a r e a s c o m p a r e d t o t h e s u p e r t y p e . A L - V B B f a I a l s o f e a t u r e s a m o r e i n t e n s e p o s i t i v e a n o m a l y c e n t e r e d b e t w e e n t h e B r i t i s h I s l e s a n d S c a n d i n a v i a . I n a d d i t i o n , t h i s t y p e d i s p l a y s a p o s i t i v e a n o m a l y o v e r t h e t r o p i c a l A t l a n t i c . T y p e A L - V B Z f a l d i f f e r s f r o m t h e s u p e r t y p e b y t h e e x i s t e n c e o f t w o p o s i t i v e a n o m a l y a r e a s ( o v e r t h e P e r s i a n G u l f a n d w e s t o f I r e l a n d ) a n d o f a w e l l d e f i n e d a r e a o f l o w e r t h a n n o r m a l p r e s s u r e o v e r I t a l y . T h e S H - M L f a l s u p e r t y p e i s v e r y w e l l d e p i c t e d b y t y p e S H - M L l f a l ( 1 0 0 % d a y s i n c o m m o n ) . T h e o n l y d e v i a t i o n o f t h e t y p e f r o m t h e s u p e r t y p e i s t h e h i g h e r i n t e n s i t y o f t h e a n o m a l y a r e a s o v e r S c a n d i n a v i a a n d t h e M e d i t e r r a n e a n . T h e c o m p o s i t e f o r t y p e S H - M L 2 f a I ( 7 1 % i n c o m m o n w i t h t h e s u p e r t y p e ) i s c h a r a c t e r i z e d b y a d i s p l a c e m e n t o f t h e S c a n d i n a v i a n p o s i t i v e a n o m a l y t o t h e s o u t h w e s t a n d a w e s t w a r d s h i f t o f t h e n e g a t i v e a n o m a l y o v e r t h e M e d i t e r r a n e a n c o m p a r e d t o t h e c o m p o s i t e f o r t h e s u p e r t y p e . T y p e S H - M L 3 f a I ( w i t h o n l y 5 6 % 1 1 8 o v e r l a p d a y s w i t h t h e s u p e r t y p e ) f e a t u r e s a v e r y s t r o n g n e g a t i v e a n o m a l y o v e r I t a l y , s u r r o u n d e d b y w e a k p o s i t i v e a n o m a l i e s t o t h e w e s t , n o r t h a n d e a s t . T a b l e 2 4 9 C l a s s i fi c a t i o n o f t h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n o v e r E u r o p e - F a l l T y p e s A s s o c i a t i o n b e t w e e n t h e t y p e s a n d s u p e r t y p e s * M i x e d t y p e s h a v e l e s s t h a n 5 0 % d a y s o v e r l a p w i t h a n y o n e s u p e r t y p e . T y p e A s s o c i a t e d s u p e r t y p e O v e r l a p w i t h a b b r e v i a t i o n s u p e r t y p e ( s ) % P G L l f a l P e r s i a n G u l f L o w 1 0 0 % ( P G L f a I ) P G L 2 f a I 8 2 % P G L 3 f a I 7 8 % P G L 4 f a I 5 9 % P G L 5 f a l 5 8 % P G L 6 f a I 5 5 % A L - V B 1 f a l A r c t i c L o w - V o e i k o v B e l t 9 7 % ( A L - V B f a l ) A L - V B Z f a I 7 2 % A L - V B 3 f a l 5 1 % S H - M L 1 f a l S c a n d i n a v i a n H i g h - M e d i t e r r a n e a n 1 0 0 % L o w S H - M L 2 f a l ( S H - M L f a l ) 7 1 % S H - M L 3 f a l 5 6 % | L 1 f a l I c e l a n d i c L o w 9 1 % ( l L f a I ) I L 2 f a l 6 7 % l L 3 f a l 5 1 % S H - M L / l L f a l * M i x e d 4 9 % / 4 8 % b e t w e e n S H - M L a n d I L A L - V B / I L f a l M i x e d 4 6 % / 3 9 % b e t w e e n A L - V B a n d I L 1 1 9 P G L 1 f a | P G L 2 f a | . . \ 7 0 N / ‘ 1 0 2 0 1 ; ) ? ( ( 5 1 / y ) " 6 0 N - ‘ @ 1 5 2 0 " ? . r ' J « 5 0 N < ( / « 4 0 w S O N - O N I l l l 4 0 W 2 0 W 0 2 0 E 4 0 E - 7 0 N 6 0 N - - ' S O N - - 4 O N ‘ ( S O N - l I I Q ; 2 0 N I I I I I 4 0 2 0 W 0 2 0 E 4 0 E 4 0 W 2 0 W 0 2 0 E 4 0 E F i g u r e 2 - 2 3 F a l l t y p e s c o m p o s i t e s — p r e s s u r e p a t t e r n s a n d s t a n d a r d i z e d a n o m a l i e s 1 2 0 5 0 N ‘ 4 O N ~ S O N - 2 0 N fl I I A l N ‘ I ‘ l I I W 2 0 W 0 Z O E 4 0 E 4 0 W 2 0 W 0 2 0 E 4 0 E F i g u r e 2 - 2 3 c o n t i n u e d 1 2 1 A L - V B 1 f a l 7 0 N % 7 0 N _ 6 0 N - 6 0 5 1 . } . V . 5 0 N - 5 0 N - 4 O N - v L 4 O N - 3 0 N - 3 0 N - 2 ( ” £ 1 c h 2 5 w 0 2 6 E 4 6 5 2 0 N 4 0 w A L - V B Z f a l 7 0 N 7 0 N 6 0 N 6 0 N s o n S O N - x 4 0 M 6 ' 4 O N - i 3 0 M 1 0 1 6 1 - 1 3 0 N - 1 2 0 N . w . ' \ f j fi i } 2 0 N fl . 4 . 4 0 w 2 0 w 0 2 0 5 4 0 : 4 0 w 2 0 w 0 2 0 5 4 0 5 A L - V B 3 f a l 5 0 N ~ ' 4 0 N - 3 0 N 4 ‘ 2 0 N 4 0 W F i g u r e 2 - 2 3 c o n t i n u e d 1 2 2 2 6 w ( ' 3 S H - M L 1 f a I 7 0 N , 6 0 N - 4 0 N - 3 O N - ” 7 0 N 6 0 N - » . ’ S O N . ( ‘ I ’ J O N - f I I 2 0 N I i l I 4 0 2 0 W 0 2 0 E 4 0 E 4 0 W 2 0 W 0 2 0 E 4 0 E S H - M L 3 f a l , 7 0 N 6 0 N - 5 0 N - , r 4 O N - \ 3 O N - - . a . 2 0 N “ . 0 r 4 0 w 2 0 w 0 2 0 E 4 0 E 4 0 w 2 0 w 0 2 0 E 4 0 E F i g u r e 2 - 2 3 c o n t i n u e d 1 2 3 | L 1 f a | S O N - 4 O N - 3 0 N - \ f ‘ n 9 1 g 3 O N - Q < 2 0 N . l 1 / 0 1 5 / , \ 1 n 1 fi / 5 1 . 2 0 N , . , f 4 0 w 2 0 w 0 2 0 5 4 0 5 4 0 w 2 0 w 0 2 0 E 4 0 5 | L 2 f a l 2 0 N I I f I 0 r 1 ‘ f 4 0 W 2 0 W 0 2 0 E 4 0 E 4 0 W 2 0 W 0 2 0 E 4 0 E | L 3 f a i 7 0 “ / / " / . — E 2 - \ 5 * » G O N ‘ “ f ’ z ’ W / I / , V , . . . . . N - \ { I ‘ x . ’ S O N - \ \ F 4 O N - 3 0 N - / V 1 0 1 ? ? 3 O N - 1 0 1 6 j \ \ 2 0 N / : \ . A . 2 0 N fl . . ‘ 4 0 w 2 0 w 0 2 0 5 4 0 5 4 0 w 2 0 w 0 2 0 5 4 0 5 F i g u r e 2 - 2 3 c o n t i n u e d 1 2 4 S H - M L / l L f a l 7 0 N , _ S O N - . I f , / l ’ ' 1 , , / S O N + / ’ / , - ' f , / I ( ~ ‘ 4 O N - ' J O N — 2 0 N I i I I I 2 0 N I I I ' l — r 4 0 w 2 0 w 0 2 0 E 4 0 5 4 0 w 2 0 w 0 4 0 E A L - V B / I L f a l 4 6 E F i g u r e 2 - 2 3 c o n t i n u e d T h r e e c i r c u l a t i o n t y p e s a r e a s s o c i a t e d w i t h t h e I c e l a n d i c L o w f a l l s u p e r t y p e . l L 1 f a l , w i t h 9 1 % d a y s i n c o m m o n , i s t h e m o s t c l o s e l y r e l a t e d t o t h e s u p e r t y p e , a l t h o u g h t h e n e g a t i v e a n o m a l y o v e r t h e n o r t h e r n p o r t i o n o f t h e m a p d o m a i n i s m o r e i n t e n s e . F o r l L 2 f a | ( 6 7 % ) t h e n e g a t i v e a n o m a l y i s a l s o s t r o n g e r t h a n t h a t f o r t h e s u p e r t y p e , b u t i n a d d i t i o n t h e a n o m a l y i s s h i f t e d s o u t h w a r d o v e r w e s t e r n S p a i n . T h e c o m p o s i t e m a p f o r | L 3 f a l i s a l s o c h a r a c t e r i z e d b y a s t r o n g n e g a t i v e a n o m a l y i n t h e n o r t h w e s t o f t h e m a p d o m a i n . H o w e v e r , t h i s t y p e a l s o i s i n fl u e n c e d b y a s t r o n g p o s i t i v e a n o m a l y o v e r N o r t h A f r i c a . T h e o t h e r t w o t y p e s 1 2 5 a r e a l s o c h a r a c t e r i z e d b y p o s i t i v e a n o m a l y a r e a s o v e r t h e P e r s i a n G u l f a n d o v e r n o r t h w e s t A f r i c a ( l L 1 f a l ) , o r I c e l a n d ( | L 2 f a l ) . T w o m i x e d t y p e s w e r e d e t e r m i n e d i n f a l l . T y p e S H - M L / l L f a l i s q u i t e e q u a l l y d i v i d e d b e t w e e n t h e S c a n d i n a v i a n H i g h - M e d i t e r r a n e a n L o w ( 4 9 % i n c o m m o n ) a n d t h e I c e l a n d i c L o w ( 4 8 % ) s u p e r t y p e s . T h e t y p e i s c h a r a c t e r i z e d b y a s t r o n g e r p o s i t i v e a n o m a l y o v e r S c a n d i n a v i a a n d t h e l a c k o f M e d i t e r r a n e a n n e g a t i v e a n o m a l y , c o m p a r e d t o S H - M L f a l s u p e r t y p e . T h i s m i x e d t y p e a l s o f e a t u r e s a l e s s i n t e n s e n e g a t i v e a n o m a l y w h i c h i s s h i f t e d t o t h e w e s t o f I r e l a n d , c o m p a r e d t o t h e l L f a l s u p e r t y p e . T y p e A L - V B / l L f a l i s t r a n s i t i o n a l b e t w e e n t h e A r c t i c L o w - V o e i k o v B e l t ( 4 6 % o v e r l a p ) a n d t h e I c e l a n d i c L o w ( 3 9 % o v e r l a p ) s u p e r t y p e s . C o m p a r e d t o b o t h s u p e r t y p e s , i t f e a t u r e s a s t r o n g e r n e g a t i v e a n o m a l y l o c a t e d o v e r S c a n d i n a v i a t h a t i n fl u e n c e s m o s t o f t h e c o n t i n e n t , a n d v e r y w e a k p o s i t i v e a n o m a l i e s i n t h e s o u t h e r n a n d w e s t e r n p o r t i o n s o f t h e d o m a i n , c o m p a r e d t o t h e A L - V B f a l s u p e r t y p e . 4 . 1 . 4 . c . F r e q u e n c y o f t h e f a l l s u p e r t y p e s T h e s u p e r t y p e s a r e a l m o s t e q u a l l y f r e q u e n t d u r i n g t h e f a l l s e a s o n . A n e x c e p t i o n i s t h e P G L f a l s u p e r t y p e ( 3 6 . 2 % ) w h i c h o c c u r s o n a b o u t 1 5 % m o r e f a l l d a y s t h a n e a c h o f t h e o t h e r s u p e r t y p e s ( 2 2 . 4 % f o r A L - V B f a l , 2 1 . 3 % f o r S H - M L f a l a n d 2 0 . 1 % f o r I L f a l ) ( F i g u r e 2 - 2 4 ) . T h e b e g i n n i n g o f t h e f a l l s e a s o n i s g r e a t l y d o m i n a t e d b y t h e i n t e r m e d i a r y P G L f a I I p a t t e r n , o c c u r r i n g o n 8 2 % o f a l l S e p t e m b e r d a y s ( F i g u r e 2 - 2 5 ) . O c t o b e r i s c h a r a c t e r i z e d b y s i m i l a r r a t e s o f i n c i d e n c e f o r a l l t h e f o u r s u p e r t y p e s , v a r y i n g b e t w e e n 2 3 . 7 % a n d 2 5 . 9 % . T h e P e r s i a n G u l f L o w s u p e r t y p e i s v e r y i n f r e q u e n t i n N o v e m b e r w i t h o n l y a 0 . 7 % 1 2 6 r e c u r r e n c e . T h e o t h e r s u p e r t y p e s a r e m o r e f r e q u e n t i n N o v e m b e r c o m p a r e d t o S e p t e m b e r a n d O c t o b e r . T h e A L - V B f a l s u p e r t y p e ( 3 7 . 2 % ) s h o w s a s l i g h t p r e v a l e n c e o v e r t h e S H - M L f a l ( 3 1 . 1 % ) a n d t h e l L f a l ( 2 9 . 8 % ) s u p e r t y p e s . R e l a t i v e f r e q u e n c y f o r f a l l s u p e r t y p e s S L P 1 9 5 1 - 2 0 0 4 , \ ° 4 0 . 0 5 3 5 0 + - ~ — . a n , , - « w e - 5 3 0 . 0 4 — « » - — — — — — — — - — - - - — - — — ~ — — — — - g 2 5 . 0 4 - _ a “ n — - — - - , e - ~ E z o o l e “ — “ _ 1 L + * 1 ° 1 5 . 0 w r e — . . A . 5 1 0 0 — — - 2 _ - _ E 5 . 0 — - e » n - - 0 ‘ 3 0 . 0 r - - . P G L A L - V B S H - M L I L I S u m r t y p o s F i g u r e 2 - 2 4 R e l a t i v e f r e q u e n c y o f t h e f a l l s u p e r t y p e s c o m p a r e d t o t h e t o t a l n u m b e r o f f a l l d a y s i n t h e p e r i o d ( % ) R e l a t i v e f r e q u e n c y f o r f a l l b y m o n t h S L P 1 9 5 1 - 2 0 0 4 3 1 0 0 . 0 > 0 _ _ . _ _ _ _ _ _ _ . _ § 8 0 ' 0 B P G L a , 6 0 - 0 E A L - V B I : 4 0 . 0 I S H - M L Q . % 2 0 _ o L 2 0 . 0 S E P O C T N O V M o n t h s F i g u r e 2 - 2 5 R e l a t i v e f r e q u e n c i e s o f t h e f a l l s u p e r t y p e s c o m p a r e d t o t h e p e r i o d n u m b e r o f d a y s f o r e a c h m o n t h ( % ) 1 2 7 4 . 1 . 4 . ( 1 . S e a s o n a l a n d m o n t h l y d i s t r i b u t i o n o f t h e f a l l ( m e s T h e s e a s o n a l f r e q u e n c y o f t h e c i r c u l a t i o n t y p e s i s s i m i l a r t h a t o f t h e r e s p e c t i v e s u p e r t y p e s ( T a b l e 2 - 2 0 ) . T h e t y p e s r e l a t e d t o t h e P G L f a l s u p e r t y p e a r e t h e m o s t f r e q u e n t , o c c u r r i n g o n 5 . 9 % t o 1 0 . 4 % o f f a l l d a y s . T h e o t h e r t y p e s o c c u r o n 4 . 0 % t o 6 . 7 % o f f a l l d a y s . T a b l e 2 - 2 0 R e l a t i v e f r e q u e n c y o f t h e f a l l t y p e s c o m p a r e d t o t h e t o t a l n u m b e r o f f a l l d a y s i n t h e p e r i o d ( % ) T y p e P G L 3 l L 2 P G L 6 A L - V B 2 S H - M U I L A L - V B 1 | L 3 S e a s o n a l 7 . 4 4 . 8 6 . 7 4 . 1 5 . 0 5 . 6 4 . 2 f r e q u e n c y T y p e A L - V B / I L P G L 2 I L 1 S H - M L 2 S H - M L 1 A L - V B 3 S H - M L 3 S e a s o n a l 5 . 5 1 0 . 4 4 . 9 4 . 0 4 . 9 6 . 7 5 . 8 f r e q u e n c y T y p e P G L 1 P G L 4 P G L 5 S e a s o n a l 7 . 7 6 . 5 5 . 9 f r e q u e n c y A s i n t h e o t h e r s e a s o n s , t h e m o n t h l y f r e q u e n c y o f t h e t y p e s c o r r e s p o n d s t o t h e m o n t h l y o c c u r r e n c e o f t h e s u p e r t y p e s ( T a b l e 2 - 2 1 ) . S e p t e m b e r i s d o m i n a t e d b y t y p e s r e l a t e d t o t h e P G L f a l s u p e r t y p e . I n O c t o b e r , i n a c c o r d a n c e w i t h t h e a l m o s t e q u a l f r e q u e n c y o f t h e s u p e r t y p e s , a l l t h e t y p e s f e a t u r e s i m i l a r i n c i d e n c e s . I n N o v e m b e r , t h e r e c u r r e n c e o f t h e t y p e s a s s o c i a t e d w i t h t h e P G L f a l s u p e r t y p e i s l o w e s t , v a r y i n g b e t w e e n 0 . 0 % a n d 2 . 7 % . 1 2 8 T a b l e 2 - 2 1 R e l a t i v e f r e q u e n c i e s o f t h e f a l l t y p e s c o m p a r e d t o t h e p e r i o d n u m b e r o f d a y s f o r e a c h m o n t h ( % ) 4 . 1 . 4 . 9 . F a l l Z 5 0 0 c o m p o s i t e s c h a r a c t e r i s t i c s T h e 2 5 0 0 c o m p o s i t e m a p f o r t h e P G L f a l s u p e r t y p e d i s p l a y s s p l i t fl o w T y p e P G L 3 l L 2 P G L 6 A L - V B Z S H - M L / I L A L - V B 1 l L 3 S E P 1 4 . 8 0 . 4 6 . 2 0 . 0 1 . 2 0 . 1 0 . 1 O C T 6 . 8 5 . 7 1 0 . 9 1 . 6 7 . 0 4 . 9 4 . 7 N O V 0 . 7 8 . 3 2 . 7 1 0 . 7 6 . 9 1 1 . 9 7 . 6 T y p e A L - V B / l L P G L 2 I L 1 S H - M L 2 S H - M L 1 A L - V B 3 S H - M L 3 S E P 1 . 9 2 6 . 7 0 . 0 0 . 8 0 . 1 3 . 0 3 . 7 O C T 8 . 3 4 . 3 3 . 3 5 . 2 2 . 6 1 0 . 8 8 . 5 N O V 6 . 3 0 . 3 1 1 . 4 6 . 1 1 1 . 9 6 . 0 5 . 2 T y p e P G L 1 P G L 4 P G L 5 S E P 2 1 . 7 1 2 . 1 7 . 2 O C T 1 . 4 5 . 9 8 . 1 N O V 0 . 0 1 . 5 2 . 3 ( F i g u r e 2 - 2 6 ) . A n i n c o n s p i c u o u s t r o u g h o v e r t h e n o r t h A t l a n t i c a n d a n a l m o s t z o n a l fl o w o v e r E u r o p e c h a r a c t e r i z e t h e n o r t h e r n a i r fl o w . A r i d g e o v e r t h e t r o p i c a l A t l a n t i c a n d t r o u g h s s o u t h w e s t o f S p a i n a n d o v e r t h e e a s t e r n M e d i t e r r a n e a n a r e e v i d e n t i n t h e s o u t h e r n a i r fl o w . T h e 2 5 0 0 m a p f o r t h e A L - V B f a l S L P s u p e r t y p e a l s o s h o w s s p l i t fl o w . T h e s o u t h e r n a r e a s o f t h e a n a l y s i s d o m a i n a r e c h a r a c t e r i z e d b y t h e s a m e f e a t u r e s a s f o r t h e p r e v i o u s s u p e r t y p e , L e , a r i d g e o v e r t h e t r o p i c a l A t l a n t i c a n d t r o u g h s s o u t h w e s t o f S p a i n a n d o v e r t h e e a s t e r n M e d i t e r r a n e a n . T o t h e n o r t h , i n t e n s e r i d g i n g o v e r t h e A t l a n t i c a n d 1 2 9 t r o u g h i n g o v e r n o r t h e a s t e r n E u r o p e c o r r e l a t e w e l l w i t h t h e S L P c o n fi g u r a t i o n . A s t r o n g e r n o r t h - s o u t h g r a d i e n t i s a l s o e v i d e n t c o m p a r e d t o t h e Z 5 0 0 m a p f o r t h e p r e v i o u s s u p e r t y p e . T h e Z 5 0 0 c o m p o s i t e m a p f o r t h e S H - M L f a l S L P s u p e r t y p e i s d o m i n a t e d b y e v e n m o r e d i s t i n c t s p l i t fl o w . i t i s c h a r a c t e r i z e d a l s o b y w e l l - d e v e l o p e d r i d g e s o v e r t h e m i d - A t l a n t i c a n d S c a n d i n a v i a , a n d t r o u g h i n g a r e a s w e s t o f I c e l a n d a n d o v e r c e n t r a l E u r o p e . T h e c o m p o s i t e 2 5 0 0 m a p i s w e l l r e l a t e d t o t h e S L P l L f a l s u p e r t y p e , s h o w i n g a p r o n o u n c e d t r o u g h , w i t h a n a x i s e x t e n d i n g o v e r t h e e a s t e r n A t l a n t i c , a n d r i d g i n g o v e r t h e R u s s i a n P l a i n . P G L f a l A L - V B f a l : 7 O N 6 0 M 5 o n 4 0 w . 3 0 N « . . 2 0 N 4 . ) . 4 0 w 2 0 w 0 2 0 5 4 0 5 4 0 w 2 0 w 0 2 0 E 4 0 5 F i g u r e 2 - 2 6 2 5 0 0 s u p e r t y p e s c o m p o s i t e s , F a l l 1 3 0 4 . 2 . l n t e r a n n u a l v a r i a t i o n s o f t h e f r e q u e n c y o f t h e c i r c u l a t i o n s u p e r t y p e s I n o r d e r t o i n v e s t i g a t e t h e i n t e r a n n u a l v a r i a t i o n s i n t h e f r e q u e n c y o f t h e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s , p l o t s o f t h e s e a s o n a l r e l a t i v e f r e q u e n c i e s ( i n p e r c e n t ) o f t h e s u p e r t y p e s a g a i n s t t i m e w e r e c r e a t e d ( F i g u r e 2 - 2 7 t o F i g u r e 2 - 3 0 ) . V i s u a l i n s p e c t i o n o f t h e p l o t s r e v e a l e d i n t e r e s t i n g y e a r - t o - y e a r v a r i a t i o n s . T e s t s f o r t r e n d s w e r e e m p l o y e d i n o r d e r t o i n v e s t i g a t e t h e s t a t i s t i c a l s i g n i fi c a n c e o f t h e v i s u a l l y i d e n t i fi e d i n t e r a n n u a l c h a n g e s i n t h e f r e q u e n c i e s o f t h e s u p e r t y p e s . T h e t r e n d s f o r t h e 1 9 5 1 - 2 0 0 4 p e r i o d w e r e a s s e s s e d f o r e v e r y s u p e r t y p e . S u b s e q u e n t l y , t h e t i m e s e r i e s f o r e v e r y s u p e r t y p e w e r e e x a m i n e d f o r b r e a k p o i n t s w h i c h a r e i n d i c a t o r s o f a c h a n g e i n t h e s e r i e s . T e s t s f o r t r e n d w e r e t h e n a p p l i e d t o t h e s u b - p e r i o d s d e t e r m i n e d b y t h e b r e a k p o i n t s . T h e t i m e s e r i e s o f f r e q u e n c i e s o f t h e s u p e r t y p e s b y s e a s o n f o r t h e 1 9 5 1 - 2 0 0 4 p e r i o d w e r e t e s t e d f o r t r e n d s . T h e M a n n K e n d a l l t e s t f o r t e m p o r a l t r e n d a n d S e n ’ s n o n p a r a m e t r i c e s t i m a t o r o f t r e n d w e r e a p p l i e d ( T a b l e 2 - 2 2 ) . W h i l e s i g n i fi c a n t c h a n g e s i n t h e f r e q u e n c y o f t h e s u p e r t y p e s w e r e f o u n d i n w i n t e r , s u m m e r a n d f a l l , n o s i g n i fi c a n t t r e n d s w e r e e v i d e n t f o r s p r i n g . M o s t o f t h e s u p e r t y p e s d o m i n a t e d ( s p a t i a l l y ) b y a n t i c y c l o n i c f e a t u r e s o r p o s i t i v e a n o m a l i e s , m o r e s p e c i fi c a l l y A L - V B w i n , E H w i n , W P G L s u m , a n d A L - V B f a I , e x h i b i t p o s i t i v e ( i n c r e a s i n g w i t h t i m e ) t r e n d s f o r 1 9 5 1 - 2 0 0 4 ( F i g u r e 2 - 2 7 , F i g u r e 2 - 2 9 a n d F i g u r e 2 - 3 0 ) . S e v e r a l s u p e r t y p e s d o m i n a t e d b y c y c l o n i c f e a t u r e s , l e i n , A L - P G L s u m a n d P G L f a l , d i s p l a y s i g n i fi c a n t n e g a t i v e t r e n d s ( F i g u r e 2 - 2 7 , F i g u r e 2 - 2 9 a n d F i g u r e 2 - 3 0 ) . I t i s i n t e r e s t i n g t o c o m p a r e t h e t r e n d s o f S H - M L f a l a n d S H - M L w i n b e c a u s e t h e s e c o u n t e r p a r t s u p e r t y p e s a r e c h a r a c t e r i z e d b y o p p o s i t e i n s i g n 1 3 1 t r e n d s . W h i l e t h e f a l l s u p e r t y p e d i s p l a y s s i g n i fi c a n t p o s i t i v e t r e n d i n f r e q u e n c y , t h e w i n t e r s u p e r t y p e d i s p l a y s a n e g a t i v e t r e n d . B o t h s u p e r t y p e s , S H - M L f a l a n d S H - M L w i n , a r e c h a r a c t e r i z e d b y t w o S L P a n o m a l i e s , a p o s i t i v e a n o m a l y t o t h e n o r t h a n d n e g a t i v e a n o m a l y t o t h e s o u t h . F o r t h e S H - M L f a l s u p e r t y p e , h o w e v e r , t h e n e g a t i v e a n o m a l y o v e r t h e M e d i t e r r a n e a n h a s v e r y l i m i t e d s p a t i a l e x t e n t a n d t h e s u p e r t y p e i s d o m i n a t e d b y t h e p o s i t i v e a n o m a l y o v e r S c a n d i n a v i a . H e n c e , t h e t r e n d i n f a l l p r o b a b l y r e fl e c t s t h e d o m i n a n c e f o r t h i s s u p e r t y p e o f t h e S c a n d i n a v i a n h i g h . F o r t h e S H - M L w i n s u p e r t y p e b o t h a n o m a l i e s a r e l a r g e i n e x t e n t a n d a l m o s t o f e q u a l s i z e . M e d i t e r r a n e a n c y c l o n e s a r e m o r e f r e q u e n t i n w i n t e r t h a n i n f a l l ( T r i g o e t a l . , 1 9 9 9 ) , h e n c e t h e n e g a t i v e t r e n d o f t h e S H - M L w i n s u p e r t y p e p o s s i b l y r e fl e c t s a d e c r e a s e i n t h e f r e q u e n c y o f M e d i t e r r a n e a n c y c l o n e s . T h e P e t t i t a n d S N H t e s t s f o r b r e a k p o i n t s i n t h e 1 9 5 1 - 2 0 0 4 t i m e s e r i e s o f s u p e r t y p e f r e q u e n c y a g r e e f o r a l m o s t a l l o f t h e s u p e r t y p e / s e a s o n c o m b i n a t i o n s ( T a b l e 2 - 2 3 ) . O n l y f o r a f e w o c c a s i o n s d o t h e t e s t s s u g g e s t d i f f e r e n t y e a r s f o r t h e b r e a k p o i n t s o r o n l y o n e t e s t s h o w s a b r e a k p o i n t . T h e s e d i s c r e p a n c i e s c a n b e a t t r i b u t e d t o t h e f a c t t h a t t h e P e t t i t t e s t i s m o r e s e n s i t i v e t o b r e a k s i n t h e m i d d l e o f t h e p e r i o d , w h i l e t h e S N H T i s m o r e s e n s i t i v e t o b r e a k s i n t h e b e g i n n i n g a n d e n d o f t h e s e r i e s . 1 3 2 T a b l e 2 - 2 2 S u m m a r y o f t h e r e s u l t s f r o m t h e M a n n - K e n d a l l t e s t f o r t r e n d o f t h e f r e q u e n c y o f t h e s u p e r t y p e s a n d t h e S e n ’ s n o n p a r a m e t r i c e s t i m a t o r o f t r e n d ( d a y s c h a n g e / d e c a d e ) , 1 9 5 1 - 2 0 0 4 S e a s o n S u p e r t y p e E x i s t e n c e o f E x i s t e n c e o f D i r e c t i o n M a g n i t u d e o f T r e n d a t 0 : 0 0 5 T r e n d a t a = 0 . 0 1 o f T r e n d T r e n d W i n t e r A L — V B Y e s Y e s P o s i t i v e 2 . 7 / d e c a d e M L - N A H N o N o E H Y e s Y e s P o s i t i v e 2 . 5 / d e c a d e S H - M L Y e s Y e s N e g a t i v e - 2 . 5 I d e c a d e I L Y e s N o N e g a t i v e - 1 . 5 / d e c a d e S p r i n g S H - M L N o N o A L - V B N o N o A S R N o N o E L N o N o I L N o N o S u m m e r W P G L Y e s Y e s P o s i t i v e 3 . 3 / d e c a d e A S R N o N o A L - P G L Y e s Y e s N e g a t i v e - 3 . 5 / d e c a d e F a l l P G L Y e s Y e s N e g a t i v e - 3 . 7 / d e c a d e A L - V B Y e s Y e s P o s i t i v e 2 . 3 / d e c a d e S H - M L Y e s N o P o s i t i v e 1 . 4 / d e c a d e l L N o N o T h e t e s t s i n d i c a t e b r e a k s f o r a l l o f t h e s u p e r t y p e s i n w i n t e r ( F i g u r e 2 - 2 7 ) . O n e b r e a k p o i n t w a s d e t e r m i n e d f o r a l l s u p e r t y p e s , e x c e p t f o r l e i n f o r w h i c h t w o b r e a k p o i n t s w e r e i d e n t i fi e d , 1 9 6 6 a n d 1 9 7 9 . F o r t h e o t h e r s u p e r t y p e s , t h e t e s t s d e t e r m i n e d a s b r e a k p o i n t s 1 9 7 2 f o r A L - B N w i n , 1 9 7 6 f o r M L - N A H w i n , 1 9 8 1 f o r E H w i n a n d 1 9 8 5 f o r S H - M L w i n . I n c o n t r a s t , n o b r e a k p o i n t s w e r e f o u n d i n s p r i n g f o r f o u r o f t h e fi v e s u p e r t y p e s ( F i g u r e 2 - 2 8 ) . O n l y t h e l L s p r s u p e r t y p e i s 1 3 3 c h a r a c t e r i z e d b y a b r e a k p o i n t i n 1 9 6 6 . I n s u m m e r , t h e f r e q u e n c y t i m e s e r i e s o f t h e A S R s u m s u p e r t y p e d o e s n o t s h o w d i s c o n t i n u i t y , w h i l e t w o b r e a k p o i n t s w e r e d e t e r m i n e d f o r W P G L s u m , 1 9 6 6 a n d 1 9 7 5 , a n d o n e b r e a k p o i n t f o r A L - P G L s u m , 1 9 6 6 - 1 9 6 7 ( F i g u r e 2 - 2 9 ) . I n f a l l , a l l t h e s u p e r t y p e s e x c e p t f o r l L f a l h a v e b r e a k p o i n t s i n t h e i r f r e q u e n c y o f o c c u r r e n c e . T h e t e s t s i n d i c a t e d t w o b r e a k p o i n t s f o r P G L f a I , 1 9 6 6 a n d 1 9 7 5 , a n d o n l y o n e b r e a k p o i n t f o r A L - V B f a l , 1 9 6 8 , a n d S H - M L f a l , 1 9 7 1 . T h e r e a s o n w h y m o s t o f t h e b r e a k p o i n t s o c c u r i n t h e 1 9 6 0 3 a n d 1 9 7 0 3 m i g h t b e r e l a t e d t o t h e i n c r e a s e d a m o u n t o f s a t e l l i t e i n f o r m a t i o n i n c o r p o r a t e d i n t h e N C E P / N C A R r e a n a l y s i s d a t a s i n c e t h e n . T h i s h y p o t h e s i s , h o w e v e r , w a s n o t t e s t e d a n d t h e m e c h a n i s m s t h a t m i g h t b e i n v o l v e d a r e n o t c l e a r . 1 3 4 T a b l e 2 - 2 3 S u m m a r y o f t h e r e s u l t s o f t h e P e t t i t t e s t a n d t h e S N H T f o r b r e a k p o i n t s , 1 9 5 1 - 2 0 0 4 * * C r i t i c a l v a l u e s f o r t h e P e t t i t t e s t f o r n = 5 4 a r e 2 9 3 a t 0 : 0 0 1 a n d 2 3 5 a t 0 : 0 0 5 C r i t i c a l v a l u e s f o r t h e S N H T f o r n = 5 4 a r e 1 1 . 3 8 a t 0 : 0 0 1 a n d 8 . 4 5 a t q = 0 . 0 5 ( v a l u e s i n b o l d r e p r e s e n t s i g n i fi c a n t b r e a k s ) S e a s o n S u p e r t y p e P e t t i t T e s t Y e a r o f S N H T ( T o ) Y e a r o f ( X e ) d i s c o n t i n u i t y d i s c o n t i n u i t y W i n t e r A L — V B 4 2 6 1 9 7 2 1 5 . 3 1 9 7 2 M L - N A H 3 6 4 1 9 7 6 7 . 6 E H 3 8 1 1 9 8 1 1 5 . 5 1 9 8 1 S H - M L 4 5 2 1 9 8 6 1 2 . 2 1 9 8 6 I L 3 5 7 1 9 7 9 8 . 9 1 9 6 6 S p r i n g S H - M L 1 7 2 3 . 3 A L - V B 1 4 2 2 . 5 A S R 1 4 0 2 . 8 E L 2 1 1 3 . 1 I L 3 8 6 1 9 6 6 1 0 . 8 1 9 6 6 S u m m e r W P G L 4 4 7 1 9 7 5 1 7 . 6 1 9 6 6 A S R 1 7 7 3 . 3 A L - P G L 5 4 3 1 9 6 7 2 6 . 9 1 9 6 6 F a l l P G L 6 5 3 1 9 7 5 3 2 . 3 1 9 6 6 A L - V B 3 6 8 1 9 6 8 1 2 . 6 1 9 6 8 S H - M L 2 3 9 1 9 7 1 5 . 5 I L 1 6 3 2 . 9 1 3 5 A y : c E n e u 3 q 8 e r ; f 2 e v i 3 ‘ 2 t ‘ a l e R 0 4 1 l 1 . ' 1 8 3 2 5 9 6 0 y c 0 n e 0 0 u 5 q e 0 0 r - f e D 0 v U i 1 t 0 I a l e R 0 l 4 4 9 5 0 5 6 7 9 7 8 1 8 5 2 6 3 0 9 0 9 9 9 9 9 9 5 5 6 7 8 9 0 7 1 1 1 1 1 1 1 2 9 0 9 9 9 9 9 9 1 1 1 1 1 1 1 2 y c n e e 0 u q 0 m y c n e u q e e r f e v 0 0 i ' O t a l e O R ‘ l 8 5 2 9 6 3 0 1 5 5 6 7 7 8 9 0 9 0 9 9 9 9 9 9 1 1 1 1 1 1 1 2 r F e v i t a l e R l . i , l . y c 0 n 0 e u » q c O e r . 1 1 l 1 F O a e v * m O S i t g é E a ‘ l e R ‘ * T 1 2 8 5 9 6 3 0 5 7 5 6 7 8 9 0 9 9 0 9 9 9 9 9 1 1 1 1 1 1 1 2 1 3 6 s u p e r t y p e s n t s i n t h e s e r i e s a n d o v e r a l l t r e n d s i n r e l a t i F i g u r e 2 - 2 7 B r e a k p o i v e f r e q u e n c y o f t h e w i n t e r Y e a r s O O I — . - — — — — - 1 . 7 T T T l T l ‘ l T T T l l T W T T T T T T T T T I L Y e a r s N - h C D G ) 0 0 0 0 0 L 1 9 5 1 1 9 5 8 I g 1 9 6 5 ‘ 1 9 7 2 t 1 9 7 9 - I I 1 9 8 6 1 ' , 1 9 9 3 l 2 0 0 0 l I 1 l T ' l T T T T T I Y e a r s l l l l l l l l i l l T T E H S H - M L W W - T T T T T T T T T T T > Y e a r s 1 l l i l l T T T T l l l I l l l l Y e a r s l l l l l ‘ l l l i T i T l l A L - V B M L - N A H S H - M L . A L - V B v - C D t o N O ) t o C O 0 \ - C D t o N O ) ( D ( ' 0 O t o L 0 t o N N C O C D 8 L O I ! ) ( D N N 0 0 O ) O O ) C ) C D 0 ) O ) O ) O ) O ) O ) O ) O ) O ) O ) O ) O ‘ - 1 - ‘ - ‘ - ‘ — ‘ — ‘ - N x — x — \ — 1 - ‘ - v - ‘ - N Y e a r s Y e a r s A S R E L 8 0 6 0 . s z z , - _ — — ' ~ * . \ ° 4 0 1 * ~ ~ ~ ~ 5 - — — — » f - ~ 2 0 W W 0 T T l i l l ' T l l i l ‘ l l l T i T l T l T T i T T T T l i i T l l l l l l ‘ l V ‘ — 8 I n N O ) t o ( ' 0 O ‘ — O ) N I n C O ‘ — 0 ) I n ( D N N C O C ) O I ! ) t o ( D N Q 0 ) O 5 0 ) O ) O ) O ) O ) C D O ) O O ) O ) O ) O ) O ) O ) O ) ‘ - V - ‘ — V - ‘ - ‘ - ‘ - N ‘ — v - \ - 1 - ‘ - ‘ - ‘ — Y e a r s Y e a r s _ 4 — 4 — 1 . 4 . 1 _ ( . 1 . 4 . 4 . 4 F i g u r e 2 - 2 8 B r e a k p o i n t s i n t h e s e r i e s a n d o v e r a l l t r e n d s i n r e l a t i v e f r e q u e n c y o f t h e s p r i n g s u p e r t y p e s 1 3 7 - j 1 8 2 6 3 9 5 0 5 5 7 8 9 6 7 0 9 9 9 9 9 9 9 0 1 1 1 1 1 1 2 W P G L A S R F i g u r e 2 - 2 9 B r e a k p o i n t s i n t h e s e r i e s a n d o v e r a l l t r e n d s i n r e l a t i v e f r e q u e n c y o f t h e s u m m e r s u p e r t y p e s . T T ’ 7 " T " W T ” — T T T T P G L A L - V B 8 0 ‘ . 6 0 ~ - - ~ — ~ ~ — — * w 1 2 ” - “ - . \ o - 2 . _ _ A 1 z _ . ' ° : 3 V I l m fi v “ fl 1 , { W W I ‘ W V I 1 — 1 1 . r — r r T fi fl r r fi fi r r l r l i . P Q I D N C D C D C O O m e N m C O O O O ; 5 3 5 3 5 3 B ; S ; 8 % 8 3 E B 5 3 3 % 8 3 S ; S ; 8 % 8 3 E B F F F F T ‘ F F N F F v — V - v a - N Y e a r s Y e a r s F i g u r e 2 - 3 0 B r e a k p o i n t s i n t h e s e r i e s a n d o v e r a l l t r e n d s i n r e l a t i v e f r e q u e n c y o f t h e f a l l s u p e r t y p e s 1 3 8 S H — M L ' I L T — ‘ , I 1 l I . 1 ‘ - 0 0 L 0 N o z t o c o o ‘ — 0 0 I D a : c o c o o ‘ I D t o t o I s N c o 0 ) o n o t o n o N 0 0 o n o ‘ a : o n a ) a ) o : a ) c n o c » 0 : o ; c » a : o n o z 0 ‘ - v - \ — \ — ‘ - V - ‘ — N ‘ - r - ‘ — ‘ - ‘ - r ' ‘ — N ‘ Y e a r s Y e a r s F i g u r e 2 - 3 0 c o n t i n u e d . T h e s u b - p e r i o d s d e t e r m i n e d b y t h e b r e a k p o i n t s w e r e i n v e s t i g a t e d i n t u r n u s i n g t h e s a m e t e s t s . T h e t e s t i n g w a s p e r f o r m e d o n l y i f t h e s u b - p e r i o d s w e r e a t l e a s t 2 0 y e a r s i n l e n g t h , s i m i l a r t o t h e t h r e s h o l d u s e d b y K y s e l y a n d D o m o n k o s ( 2 0 0 6 , p . 4 6 4 ) . T h e t e s t s i n d i c a t e t h a t f o r m o s t o f t h e s u b - p e r i o d s n o a d d i t i o n a l b r e a k s a r e e v i d e n t . E x c e p t i o n s a r e t h e A L - V B w i n , W P G L s u m a n d P G L f a I s u p e r t y p e s ( T a b l e 2 - 2 4 ) . T h e r e s u l t s f o r t h e P G L f a l s u p e r t y p e c o n fi r m e d t h e s a m e b r e a k p o i n t s a s t h o s e o b t a i n e d b y t e s t i n g o f t h e o v e r a l l p e r i o d . T h e s u b - p e r i o d d i s c o n t i n u i t i e s f o r A L - V B w i n a n d W P G L s u m w i l l n o t b e c o n s i d e r e d f u r t h e r , s i n c e e i t h e r o n l y o n e o f t h e t w o t e s t s s u g g e s t e d a b r e a k p o i n t o r t h e t i m i n g o f t h e b r e a k p o i n t s d i f f e r e d b e t w e e n t h e t w o t e s t s . 1 3 9 T a b l e 2 - 2 4 A d d i t i o n a l b r e a k p o i n t s f o r t h e s u p e r t y p e s f o r n = 2 0 X e = 7 1 a t 1 % , X e = 5 7 a t 5 % , f o r n = 3 0 X e = 1 3 3 a t 1 % , X e = 1 0 7 a t 5 % f o r n = 2 0 T o = 9 . 5 6 a t 1 % , T o = 6 . 9 5 a t 5 % , f o r n = 4 0 T o = 1 1 . 0 1 a t 1 % , T o = 8 . 1 a t 5 % S e a s o n S u p e r t y p e P e t t i t T e s t ( X e ) Y e a r o f d i s c o n t i n u i t y S N H T ( T o ) Y e a r o f d i s c o n t i n u i t y W i n t e r A L — V B 8 2 f o r n = 2 2 1 9 6 2 7 . 5 f o r n = 2 2 1 9 5 5 M L - N A H E H S H - M L l L S p n n g S H - M L A L - V B A S R E L I L S u m m e r W P G L 1 4 8 f o r n = 2 9 1 9 9 3 A S R A L - P G L F a l l P G L 1 2 0 f o r n = 2 5 1 9 6 6 1 0 . 1 f o r n = 3 8 1 9 7 5 A L - V B S H - M L I L T h r e e s u p e r t y p e s e x h i b i t s i g n i fi c a n t t r e n d s d u r i n g s u b - p e r i o d s ( T a b l e 2 - 2 5 ) . A l t h o u g h d i s p l a y i n g a n o v e r a l l p o s i t i v e t r e n d o f 2 . 7 d a y s / d e c a d e , t h e w i n t e r A L - V B s u p e r t y p e d e m o n s t r a t e s a n e g a t i v e t r e n d d u r i n g t h e 1 9 5 1 - 1 9 7 2 s u b - p e r i o d w i t h a r a t e o f c h a n g e o f - 5 . 7 d a y s p e r d e c a d e . W i t h i n t h e o v e r a l l p o s i t i v e t r e n d o f 3 . 3 d a y s / d e c a d e , t h e W P G L s u m s u p e r t y p e s h o w s a s i g n i fi c a n t n e g a t i v e t r e n d d u r i n g 1 9 7 6 - 2 0 0 4 w i t h a r a t e o f 6 . 7 d a y s / d e c a d e . M o r e c o m p l i c a t e d a r e t h e t e m p o r a l v a r i a t i o n s o f t h e P G L f a l s u p e r t y p e . A l t h o u g h t h e o v e r a l l t r e n d f o r t h e 1 9 5 1 - 2 0 0 4 p e r i o d i s n e g a t i v e ( - 3 . 7 d a y s / d e c a d e ) , t h i s s u p e r t y p e d i s p l a y s p o s i t i v e t r e n d s d u r i n g t h e 1 9 5 1 - 1 9 6 6 ( 1 0 d a y s / d e c a d e ) a n d 1 9 7 6 - 2 0 0 4 s u b - p e r i o d s ( 2 . 2 d a y s / d e c a d e ) . 1 4 0 T a b l e 2 - 2 5 S u m m a r y o f t h e r e s u l t s f r o m t h e M a n n - K e n d a l l t e s t f o r e x i s t e n c e o f t r e n d a n d t h e S e n ’ s n o n p a r a m e t r i c e s t i m a t o r o f t r e n d ( d a y s c h a n g e / d e c a d e ) I n s u p e r t y p e s f r e q u e n c y f o r t h e s u b - p e r i o d s S e a s o n S u p e r t y p e S u b p e r i o d E x i s t e n c e D i r e c t i o n o f M a g n i t u d e o f o f t r e n d t r e n d t r e n d W i n t e r A L - V B 1 9 5 1 - 1 9 7 2 Y e s N e g a t i v e - 5 . 7 / d e c a d e 1 9 7 3 - 2 0 0 4 N o M L - N A H 1 9 5 1 - 1 9 7 6 N o 1 9 7 7 - 2 0 0 4 N o E H 1 9 5 1 - 1 9 8 1 N o 1 9 8 2 - 2 0 0 4 N o S H - M L 1 9 5 1 - 1 9 8 6 N o 1 9 8 7 - 2 0 0 4 N o I L 1 9 5 1 - 1 9 6 6 N o 1 9 6 7 - 2 0 0 4 N o 1 9 5 1 - 1 9 7 9 N o 1 9 8 0 - 2 0 0 4 N o S p r i n g S H - M L A L - V B A S R E L I L 1 9 5 1 - 1 9 6 6 N o 1 9 6 7 - 2 0 0 4 N o S u m m e r W P G L 1 9 5 1 - 1 9 6 6 N o 1 9 6 7 - 2 0 0 4 N o 1 9 5 1 - 1 9 7 5 N o 1 9 7 6 - 2 0 0 4 Y e s N e g a t i v e 6 . 7 / d e c a d e A S R A L - P G L 1 9 5 1 - 1 9 6 6 N o 1 9 6 7 - 2 0 0 4 N o F a l l P G L 1 9 5 1 - 1 9 6 6 Y e s P o s i t i v e 1 0 / d e c a d e 1 9 6 7 - 2 0 0 4 N o 1 9 5 1 - 1 9 7 5 N o 1 9 7 6 - 2 0 0 4 Y e s P o s i t i v e 2 . 2 / d e c a d e A L - V B 1 9 5 1 - 1 9 6 8 N o 1 9 6 9 - 2 0 0 4 N o S H - M L 1 9 5 1 - 1 9 7 0 N o 1 9 7 1 - 2 0 0 4 N o I L 1 4 1 4 . 3 . P e r s i s t e n c e o f t h e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s 4 . 3 . 1 . T o t a l p e r s i s t e n c e A s m e n t i o n e d i n t h e M e t h o d s s e c t i o n , t h e n u m b e r o f c o n s e c u t i v e d a y s d u r i n g w h i c h a g i v e n s u p e r t y p e d o m i n a t e s t h e s t u d y d o m a i n c h a r a c t e r i z e s t h e ‘ p e r s i s t e n c e ’ o f t h i s s u p e r t y p e . T h e p e r s i s t e n c e c h a r a c t e r i s t i c s s u m m a r i z e d o v e r t h e e n t i r e p e r i o d a r e t e r m e d ‘ t o t a l ’ p e r s i s t e n c e i n t h i s s t u d y . F o l l o w i n g H u t h ( 1 9 9 7 ) , t h r e e m a i n p a r a m e t e r s w e r e u s e d t o c h a r a c t e r i z e t h e t o t a l p e r s i s t e n c e o f e a c h s u p e r t y p e : a ) t h e n u m b e r o f 1 - d a y e v e n t s , o r t r a n s i t i o n a l e v e n t s ; b ) t h e p e r c e n t a g e o f d a y s i n c l u d e d i n e v e n t s l a s t i n g 4 d a y s o r l o n g e r ; a n d c ) t h e a v e r a g e e v e n t l e n g t h i n d a y s , b a s e d o n a l l e v e n t s . I n a d d i t i o n , t h e p e r c e n t a g e o f d a y s i n c l u d e d i n e v e n t s l a s t i n g 2 a n d 3 d a y s , w a s a l s o c a l c u l a t e d p e r s e a s o n a n d s u p e r t y p e . A n ‘ e v e n t ’ w a s c o n s i d e r e d t o b e t h e u n i n t e r r u p t e d s e q u e n c e o f d a y s c l a s s i fi e d w i t h t h e s a m e s u p e r t y p e . T h e t o t a l p e r s i s t e n c e d o e s n o t i n d i c a t e c l e a r r e l a t i o n s h i p b e t w e e n h i g h e r o r l o w e r p e r s i s t e n c e a n d t h e p r e v a l e n c e o f p o s i t i v e o r n e g a t i v e a n o m a l i e s f o r t h e r e s p e c t i v e s u p e r t y p e s . I n w i n t e r , t w o s u p e r t y p e s , S H - M L w i n a n d l e i n , t y p i c a l l y o c c u r w i t h i n e v e n t s l a s t i n g 4 d a y s o r m o r e , 6 3 % a n d 6 1 % , r e s p e c t i v e l y ( T a b l e 2 - 2 6 ) . T h e s e s u p e r t y p e s a r e a l s o c h a r a c t e r i z e d b y l o n g e r a v e r a g e e v e n t l e n g t h , c o m p a r e d t o t h e r e s t o f t h e w i n t e r t i m e s u p e r t y p e s . I n s p r i n g , S H - M L s p r a p p e a r s m o r e o f t e n t h a n t h e o t h e r s u p e r t y p e s o f t h i s s e a s o n i n l o n g e r e v e n t s l a s t i n g 4 d a y s o r m o r e ( 6 7 % ) . T h e r e m a i n i n g s u p e r t y p e s i n s p r i n g s h o w a l m o s t e q u a l f r e q u e n c y w i t h i n l o n g e r e v e n t s , a n d a l s o h a v e s i m i l a r a v e r a g e e v e n t l e n g t h s . T w o o f t h e s u p e r t y p e s , E L s p r a n d l L s p r , o c c u r r e d m o r e o f t e n i n o n e d a y , t r a n s i t i o n a l e v e n t s , t h a n t h e r e s t o f t h e s u p e r t y p e s i n s p r i n g . I n s u m m e r , a l l o f t h e 1 4 2 t y p e s a r e c h a r a c t e r i z e d b y a s i m i l a r p e r c e n t a g e o f o c c u r r e n c e w i t h i n t r a n s i t i o n a l e v e n t s , a n d a l s o w i t h i n l o n g e r e v e n t s . T h e a v e r a g e e v e n t l e n g t h o f t h e s u p e r t y p e s i s a l m o s t t h e s a m e a l s o , v a r y i n g b e t w e e n 3 . 4 a n d 3 . 9 d a y s . I n f a l l , t h e P G L f a I s u p e r t y p e i s c h a r a c t e r i z e d b y h i g h e s t a v e r a g e e v e n t l e n g t h a n d o c c u r s m o s t o f t e n w i t h i n e v e n t s l a s t i n g 4 d a y s o r m o r e c o m p a r e d n o t o n l y t o t h e r e m a i n i n g f a l l s u p e r t y p e s , b u t t o t h e s u p e r t y p e s f r o m t h e o t h e r s e a s o n s a s w e l l . T a b l e 2 - 2 6 T o t a l p e r s i s t e n c e o f t h e s u p e r t y p e s b y s e a s o n S e a s o n S u p e r T o t a l % o f % o f d a y s % o f d a y s A v e r a g e t y p e n u m b e r o f t r a n s i t i o n i n e v e n t s i n e v e n t s e v e n t d a y s ( 1 d a y ) l a s t i n g 2 - 3 2 4 d a y s l e n g t h i n w i t h a g i v e n e v e n t s d a y s ( f r o m t o t a l d a y s — s u p e r t y p e ( f r o m t o t a l ( f r o m t o t a l n u m b e r o f ( i n c l u d e s p e r s e a s o n n u m b e r o f n u m b e r o f d a y s w i t h a a l l d a y s w i t h a d a y s w i t h a s u p e r t y p e ) e v e n t s ) s u p e r t y p e ) s u p e r t y p e ) W i n t e r A L - V B 1 0 1 1 1 2 3 6 5 2 2 . 7 M L - N A H 1 0 2 1 1 3 3 0 5 7 2 . 8 E H 1 0 9 2 1 4 3 4 5 2 2 . 6 S H - M L 8 6 8 8 2 9 6 3 3 . 4 I L 8 6 8 1 0 2 9 6 1 3 . 3 S p r i n g S H - M L 1 0 5 6 9 2 4 6 7 3 . 3 A L - V B 1 0 3 0 1 2 4 2 4 6 2 . 6 A S R 9 6 7 1 2 4 0 4 8 2 . 6 E L 9 9 3 1 6 4 0 4 4 2 . 4 I L 9 2 2 1 4 3 8 4 8 2 . 6 S u m m e r W P G L 1 5 7 7 8 2 5 6 7 3 . 6 A S R 1 6 4 6 8 2 6 6 6 3 . 4 A L - P G L 1 7 4 5 7 2 5 6 8 3 . 9 F a l l P G L 1 7 8 1 3 1 1 8 6 7 . 1 A L — V B 1 1 0 0 6 2 1 7 3 4 . 0 S H - M L 1 0 4 7 7 2 7 6 6 3 . 6 I L 9 8 6 6 2 7 6 7 3 . 7 1 4 3 4 . 3 . 2 . T r e n d s i n t h e p e r s i s t e n c e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e s u p e r t y p e s S e v e r a l p e r s i s t e n c e c h a r a c t e r i s t i c s w e r e t e s t e d f o r t h e e x i s t e n c e o f a t r e n d : t h e a v e r a g e e v e n t l e n g t h , t h e n u m b e r o f t r a n s i t i o n a l e v e n t s , t h e f r e q u e n c y o f e v e n t s l a s t i n g 2 t o 4 d a y s , t h e f r e q u e n c y o f e v e n t s l a s t i n g m o r e t h a n 4 d a y s , t h e i r a v e r a g e l e n g t h a n d t h e t o t a l n u m b e r o f d a y s i n e v e n t s l a s t i n g m o r e t h a n 4 d a y s . F o r s o m e c h a r a c t e r i s t i c s t h e p e n t a d a l v a l u e s ( fi v e y e a r a v e r a g e s o r fi v e y e a r s u m s ) w e r e u s e d i n s t e a d o f t h e a n n u a l v a l u e s f o r t h e t r e n d a n a l y s i s , b e c a u s e e v e n t s o f a g i v e n l e n g t h w e r e n o t r e c o r d e d e v e r y y e a r . F o r e x a m p l e , i n s o m e y e a r s t h e r e w e r e n o e v e n t s l a s t i n g 4 d a y s o r l o n g e r f o r s o m e s u p e r t y p e s . T h e a v e r a g e e v e n t l e n g t h d e c r e a s e s f o r t h r e e s u p e r t y p e s . T h e S H - M L w i n , t h e A L - P G L s u m a n d t h e P G L f a I l s u p e r t y p e s e x h i b i t s i g n i fi c a n t n e g a t i v e t r e n d s o f - 0 . 3 9 , - 0 . 4 5 a n d - 0 . 7 1 d a y s / d e c a d e ( T a b l e 2 - 2 7 ) . T h e s e s u p e r t y p e s a r e d o m i n a t e d e i t h e r b y a c o m b i n a t i o n o f a p o s i t i v e a n O m a l y t o t h e n o r t h a n d a n e g a t i v e a n o m a l y o v e r t h e s o u t h e r n p o r t i o n s o f t h e d o m a i n ( S H - M L w i n ) o r o n l y b y n e g a t i v e a n o m a l i e s ( A L - P G L s u m a n d P G L f a I ) . T h e n u m b e r o f t r a n s i t i o n a l e v e n t s e x h i b i t s o p p o s i t e c h a n g e s f o r s o m e s u p e r t y p e s . T h e f r e q u e n c y o f o n e - d a y e v e n t s d e c l i n e s f o r t h e E L s p r s u p e r t y p e b y - 0 . 1 3 d a y s / p e n t a d , w h i l e i t i n c r e a s e s f o r t h e l L f a l s u p e r t y p e b y 0 . 0 7 d a y s / p e n t a d . N o s i g n i fi c a n t c h a n g e s a r e e v i d e n t i n t h e f r e q u e n c y o f t h e e v e n t s l a s t i n g 2 t o 4 d a y s e x c e p t f o r t h e E H w i n s u p e r t y p e . T h i s s u p e r t y p e i s c h a r a c t e r i z e d b y a s i g n i fi c a n t p o s i t i v e t r e n d o f 0 . 2 d a y s / p e n t a d . 1 4 4 T a b l e 2 - 2 7 T r e n d a n a l y s i s f o r p e r s i s t e n c e c h a r a c t e r i s t i c s o f s u p e r t y p e s , 1 9 5 1 - 2 0 0 4 ( c h a n g e p e r d e c a d e , e x c e p t w h e r e t h e a n a l y s e s w e r e p e r f o r m e d b y p e n t a d s , c h a n g e p e r p e n t a d ) W I N T E R P e r s i s t e n c e P a r a m e t e r / S u p e r t y p e A L - V B M L — N A H E H S H - M L A v e r a g e l e n g t h o f a l l e v e n t s p e r s u p e n y p e Y e s / N o * N e g a t i v e ( - 0 . 3 9 ) N u m b e r o f 1 d a y ( t r a n s i t i o n a l ) e v e n t s B Y P E N T A D S F r e q u e n c y o f e v e n t s l a s t i n g 2 t o 4 d a y s B Y P E N T A D S Y e s / N o P o s i t i v e ( 0 . 2 ) F r e q u e n c y o f e v e n t s l a s t i n g > 4 d a y s B Y P E N T A D S P o s i t i v e 0 . 1 7 Y e s / N o N e g a t i v e ( 0 . 1 ) Y e s / N o N e g a t i v e ( - 0 . 0 6 ) A v e r a g e l e n g t h o f e v e n t s > 4 d a y s B Y P E N T A D S P o s i t i v e 0 . 1 Y e s / N o P o s i t i v e 0 . 0 8 N e g a t i v e ( - 0 . 1 ) T o t a l n u m b e r o f d a y s i n e v e n t s > 4 d a y s B Y P E N T A D S P o s i t i v e 1 . 1 Y e s / N o N e g a t i v e ( - 0 . 5 3 ) Y e s / N o P o s i t i v e 0 . 6 8 Y e s / N o N e g a t i v e ( - 0 . 7 3 ) Y e s / N o N e g a t i v e ( - 0 . 6 ) * Y e s / N o m e a n s t h a t t h e t r e n d s a r e s i g n i fi c a n t o n l y a t 0 . 0 5 l e v e l o f s i g n i fi c a n c e , b u t n o t a t 0 . 0 1 . 1 4 5 S P R I N G T a b l e 2 - 2 7 c o n t i n u e d P e r s i s t e n c e P a r a m e t e r / S u p e r t y p e S H - M L A L - V B A S R E L A v e r a g e l e n g t h o f a l l e v e n t s p e r s u p e r t y p e N u m b e r o f 1 d a y ( t r a n s i t i o n a l ) e v e n t s B Y P E N T A D S Y e s / N o N e g a t i v e ( - 0 . 1 3 ) F r e q u e n c y o f e v e n t s l a s t i n g 2 t o 4 d a y s B Y P E N T A D S F r e q u e n c y o f e v e n t s l a s t i n g > 4 d a y s B Y P E N T A D S A v e r a g e l e n g t h o f e v e n t s > 4 d a y s B Y P E N T A D S T o t a l n u m b e r o f d a y s i n e v e n t s > 4 d a y s B Y P E N T A D S S U M M E R P e r s i s t e n c e P a r a m e t e r / S u p e r y p e W P G L A S R A L - P G L A v e r a g e l e n g t h o f a l l e v e n t s p e r s u p e r t y p e N e g a t i v e ( - 0 . 4 5 ) N u m b e r o f 1 d a y ( t r a n s i t i o n a l ) e v e n t s B Y P E N T A D S F r e q u e n c y o f e v e n t s l a s t i n g 2 t o 4 d a y s B Y P E N T A D S F r e q u e n c y o f e v e n t s l a s t i n g > 4 d a y s B Y P E N T A D S A v e r a g e l e n g t h o f e v e n t s > 4 d a y s B Y P E N T A D S Y e s / N o P o s i t i v e 0 . 0 8 T o t a l n u m b e r o f d a y s i n e v e n t s > 4 d a y s B Y P E N T A D S 1 4 6 T a b l e 2 - 2 7 c o n t i n u e d F A L L P e r s i s t e n c e P a r a m e t e r / S u p e r t y p e P G L A L - V B S H - M L I L Y e s / N o A v e r a g e l e n g t h o f a l l N e g a t i v e e v e n t s p e r s u p e r t y p e ' ( - 0 . 7 1 ) N u m b e r o f 1 d a y ( t r a n s i t i o n a l ) e v e n t s Y e s / N o B Y P E N T A D S P o s i t i v e 0 . 0 7 F r e q u e n c y o f e v e n t s l a s t i n g 2 t o 4 d a y s B Y P E N T A D S F r e q u e n c y o f e v e n t s l a s t i n g > 4 d a y s B Y Y e s / N o P E N T A D S P o s i t i v e 0 . 1 A v e r a g e l e n g t h o f Y e s / N o e v e n t s > 4 d a y s B Y N e g a t i v e Y e s / N o P E N T A D S ( 0 1 8 ) P o s i t i v e 0 . 0 6 P o s i t i v e 0 . 0 6 T o t a l n u m b e r o f d a y s Y e s / N o i n e v e n t s > 4 d a y s N e g a t i v e B Y P E N T A D S ( - 2 . 0 8 ) T h e l a s t t h r e e m e a s u r e s c o n s i d e r e v e n t s l a s t i n g m o r e t h a n 4 d a y s . I n w i n t e r , a l l t h e s u p e r t y p e s d o m i n a t e d b y a n t i c y c l o n i c f e a t u r e s o v e r c e n t r a l E u r o p e ( A L - V B w i n a n d E H w i n ) e x h i b i t i n c r e a s i n g t r e n d i n t h e s e m e a s u r e s . T h e s u p e r t y p e s d o m i n a t e d b y c y c l o n i c f e a t u r e s ( M L - N A H w i n a n d l e i n ) o r b y a c o m b i n a t i o n o f a s t r o n g n e g a t i v e a n d a p o s i t i v e a n o m a l y ( S H - M L w i n ) s h o w a d e c r e a s e i n p e r s i s t e n c e a s e v a l u a t e d b y t h e f r e q u e n c y o f e v e n t s l o n g e r t h a n 4 d a y s . N o c h a n g e s i n t h e p e r s i s t e n c e o f t h e l o n g d u r a t i o n e v e n t s w e r e e v i d e n t f o r s p r i n g f o r a n y o f t h e s u p e r t y p e s . T h e s u m m e r a n d f a l l s e a s o n s f e a t u r e s i g n i fi c a n t t r e n d s f o r s o m e o f t h e p a r a m e t e r s a n d s u p e r t y p e s . T h e a v e r a g e l e n g t h o f e v e n t s l o n g e r t h a n 4 d a y s i n c r e a s e s f o r t h e W P G L s u m , A L - V B f a l a n d S H - M L f a l s u p e r t y p e s . A l l o f t h e s e s u p e r t y p e s a r e d o m i n a t e d b y s t r o n g p o s i t i v e a n o m a l i e s . 1 4 7 T h e P G L f a l s u p e r t y p e , w h i c h i s c h a r a c t e r i z e d b y a n i n t e n s e n e g a t i v e a n o m a l y o v e r t h e P e r s i a n G u l f d i s p l a y s a d e c r e a s e i n t h e a v e r a g e l e n g t h o f t h e l o n g e r e v e n t s a n d i n t h e t o t a l n u m b e r o f d a y s p e r e v e n t l a s t i n g m o r e t h a n 4 d a y s . 5 . D i s c u s s i o n 5 . 1 . C o m p a r i s o n t o p r e v i o u s c i r c u l a t i o n c l a s s i fi c a t i o n s A s w a s s u m m a r i z e d e a r l i e r , s e v e r a l s u b j e c t i v e a n d c o m p u t e r - a s s i s t e d a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n c l a s s i fi c a t i o n s f o r E u r o p e e x i s t . M o s t o f t h e m h a v e l i m i t e d a r e a l e x t e n t s i n c e t h e y c o v e r o n l y c e n t r a l E u r o p e ( H e s s - B r e z o w s k y , 1 9 6 9 ) , t h e B r i t i s h I s l e s ( L a m b , 1 9 7 2 ; J o n e s e t a l . , 1 9 9 3 ) , t h e E u r o p e a n A l p i n e r e g i o n ( S c h l i e p p , 1 9 7 9 ) , o r w e s t e r n E u r o p e ( P l a u t a n d S i m o n n e t , 2 0 0 1 ; E s t e b a n e t a l . , 2 0 0 6 ) . F o r o t h e r c l a s s i fi c a t i o n s , t h e p a t t e r n s w e r e d i s t i n g u i s h e d a c c o r d i n g t o t h e p o s i t i o n i n g o f t h e m a i n c i r c u l a t i o n f e a t u r e s w i t h r e s p e c t t o s p e c i fi c c o u n t r i e s : H u n g a r y ( P é c z e l y , 1 9 5 7 ) , G r e e c e ( M a h e r a s e t a l . , 2 0 0 0 ; K a s s o m e n o s e t a l . , 2 0 0 3 ) . I n a d d i t i o n , s o m e o f t h e c l a s s i fi c a t i o n s c o m b i n e l o c a t i o n - s p e c i fi c s u r f a c e a i r m a s s c h a r a c t e r i s t i c s a n d s y n o p t i c c o n d i t i o n s . F o r e x a m p l e , K a s s o m e n o s e t a l . ( 2 0 0 3 ) s u b j e c t e d t o c l u s t e r a n a l y s i s t h e s c o r e s o f s u r f a c e m e t e o r o l o g i c a l e l e m e n t s f r o m A t h e n s t o g e t h e r w i t h t h e s c o r e s o f t h e S L P fi e l d s o v e r t h e c o n t i n e n t w h i c h r e s u l t e d i n t h e d e r i v a t i o n o f p a t t e r n s t h a t a r e n o t e a s i l y d i s t i n g u i s h a b l e . T h e c l a s s i fi c a t i o n i n t h e c u r r e n t s t u d y i s q u i t e u n i q u e c o m p a r e d t o a l l t h e e x i s t i n g c l a s s i fi c a t i o n s . I n t e r m s o f a r e a l e x t e n t , t h e c l a s s i fi c a t i o n d o e s n o t f o c u s o n a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n o v e r a l i m i t e d a r e a , b u t r a t h e r t h e s u p e r t y p e s a n d 1 4 8 t y p e s a r e a p p l i c a b l e t o t h e e n t i r e E u r o p e a n c o n t i n e n t a n d a l a r g e p o r t i o n o f t h e n o r t h e r n A t l a n t i c . I n a d d i t i o n , i n c o n t r a s t t o s o m e o t h e r c l a s s i fi c a t i o n s f o r w h i c h t h e c i r c u l a t i o n t y p e s a r e s u b s e q u e n t l y s u b j e c t i v e l y a g g l o m e r a t e d i n t o l a r g e r g r o u p s f o r f u r t h e r a n a l y s e s ( e . g . , K y s e l y [ 2 0 0 2 a ] , g r o u p e d t h e c i r c u l a t i o n t y p e s f r o m t h e H e s s - B r e z o w s k y c l a s s i fi c a t i o n i n t o C y c l o n i c a n d A n t i c y l c o n i c t y p e s ) , t h e c l a s s i fi c a t i o n p r e s e n t e d h e r e f e a t u r e s t w o d i s t i n c t i v e s o l u t i o n s o b t a i n e d u s i n g o b j e c t i v e s t a t i s t i c a l m e t h o d o l o g y . T h e c o a r s e s o l u t i o n , c o n s i s t i n g o f t h e s u p e r t y p e s , h i g h l i g h t s t h e m a i n c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e l a r g e - s c a l e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n o v e r E u r o p e a n d i s a p p l i c a b l e f o r b a s e l i n e a n a l y s e s o f t h e i n t e r a n n u a l c h a n g e s i n t h e c i r c u l a t i o n c o n fi g u r a t i o n s . T h e fi n e s o l u t i o n i s a d e t a i l e d c l a s s i fi c a t i o n c o n s i s t i n g o f n u m e r o u s c i r c u l a t i o n t y p e s p e r s e a s o n , a n d i s a p p l i c a b l e f o r t h e i n v e s t i g a t i o n o f s p e c i fi c r e s e a r c h q u e s t i o n s a b o u t t h e r e l a t i o n s b e t w e e n l a r g e - s c a l e c i r c u l a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s a n d l o c a l c l i m a t e s . B r e a k i n g w i t h t h e t r a d i t i o n a l n a m i n g c o n v e n t i o n b a s e d m o s t l y o n t h e d i r e c t i o n o f t h e a i r fl o w o r t h e c u r v a t u r e o f t h e c i r c u l a t i o n e n t i t i e s , t h e s u p e r t y p e s a n d t y p e s o f t h e c l a s s i fi c a t i o n p r e s e n t e d h e r e a r e n a m e d a f t e r t h e p h y s i c a l e n t i t i e s ( i . e . , E u r o p e a n H i g h , I c e l a n d i c L o w , e t c . ) w h i c h d o m i n a t e t h e s p e c i fi c p a t t e r n s . T h e d i s t i n c t i v e n e s s o f t h i s c l a s s i fi c a t i o n i s a l s o e v i d e n t i n t h a t t h e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s w e r e d e r i v e d b y s e a s o n , r a t h e r t h a n a n n u a l l y , t h u s r e v e a l i n g t h e p a r t i c u l a r c i r c u l a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e s e p a r a t e s e a s o n s . S i n c e t h e c l a s s i fi c a t i o n w a s p r o d u c e d u s i n g c o m p u t e r - a s s i s t e d m e t h o d s , t h e m e t h o d o l o g y i s e a s i l y t r a n s f e r a b l e t o a n y o t h e r r e g i o n o n a n y o t h e r c o n t i n e n t . 1 4 9 T h e c h o s e n a p p r o a c h a l s o p e r m i t t e d a l l d a y s t o b e c l a s s i fi e d , t h u s s p e c i fi c a l l y a l l o w i n g f o r t r a n s i t i o n a l p a t t e r n s . T h e c l a s s i fi c a t i o n c a p t u r e s t h e m a i n c e n t e r s o f a c t i o n t h a t i n fl u e n c e t h e w e a t h e r a n d c l i m a t e o f t h e E u r o p e a n c o n t i n e n t a n d t h e n o r t h A t l a n t i c . T h e p r e v a l e n t z o n a l w e s t e r l y fl o w ( m o r e i n t e n s e d u r i n g t h e c o o l e r h a l f o f t h e y e a r ) i s w e l l d e p i c t e d i n t h e A L - V B w i n , A L - V B s p r a n d A L - V B f a l s u p e r t y p e s . T h e i m p o r t a n c e a n d s t r e n g t h o f t h e I c e l a n d i c L o w d u r i n g t h e c o o l e r s e a s o n i s r e fl e c t e d i n t h e l e i n , l L s p r a n d I L f a l s u p e r t y p e s , a l l o f w h i c h a r e d o m i n a t e d b y a l a r g e a n d i n t e n s e n e g a t i v e a n o m a l y l o c a t e d i n t h e v i c i n i t y o f I c e l a n d . T h e A z o r e s H i g h , a l t h o u g h p r e s e n t o n t h e a v e r a g e S L P m a p s t h r o u g h o u t t h e y e a r , i n c r e a s e s i n a r e a l e x t e n t a n d b e c o m e s m o r e i n t e n s e i n t h e s u m m e r s e a s o n . T h e l a r g e r s p a t i a l e x t e n t a n d h i g h e r i n t e n s i t y a r e e v i d e n t i n a l l o f t h e s u p e r t y p e s f o r s u m m e r . T h e c o o l s e a s o n c e n t e r o f c y c l o g e n e s i s o v e r t h e G u l f o f G e n o a i s w e l l r e p r e s e n t e d i n t h e M L - N A H w i n , S H - M L w i n , S H - M L s p r a n d S H - M L f a l s u p e r t y p e s . T h e e x t e n s i o n s o f t h e S i b e r i a n H i g h i n w i n t e r , a s e v i d e n t i n t h e h i g h p r e s s u r e f e a t u r e s f o u n d o v e r t h e R u s s i a n P l a i n , a n d o f t h e A s i a n t h e r m a l c y c l o n e i n s u m m e r , a s r e p r e s e n t e d b y t h e P e r s i a n G u l f L o w w i t h i n t h e m a p d o m a i n , a r e a l s o c a p t u r e d b y t h e d i f f e r e n t s u p e r t y p e s . T h e h i g h p r e s s u r e f e a t u r e s o v e r t h e c o n t i n e n t a r e a l s o w e l l d e p i c t e d i n t h e E H w i n , A S R s p r a n d A S R s u m s u p e r t y p e s . A n i n i t i a l c r u d e v i s u a l c o m p a r i s o n o f t h e e a r l i e r c i r c u l a t i o n c l a s s i fi c a t i o n c a t a l o g u e s t o t h e s u p e r t y p e p a t t e r n s p r e s e n t e d h e r e w a s p e r f o r m e d ( A p p e n d i x T a b l e 1 ) . O n l y t h e m o s t p o p u l a r a n d f r e q u e n t l y u s e d c a t a l o g u e s a r e d i s c u s s e d h e r e . F o r a l l s e a s o n s , t h e L a m b a i r fl o w t y p e s r e l a t e w e l l t o t h e s u p e r t y p e s f r o m 1 5 0 t h i s c l a s s i fi c a t i o n f o r a l l s e a s o n s . O n l y L a m b ’ s ‘ N o r t h e r l y ’ a n d ‘ N o r t h w e s t e r l y ’ t y p e s i n w i n t e r a n d f a l l , ‘ N o r t h e r l y ’ t y p e i n s u m m e r , a n d ‘ S o u t h e r l y ’ t y p e i n s p r i n g a n d s u m m e r d o n o t h a v e c l e a r c o u n t e r p a r t s i n t h e s u p e r t y p e s . C o m p a r e d t o t h e H e s s B r e z o w s k y c l a s s i fi c a t i o n , t h e s u p e r t y p e s f r o m t h i s s t u d y a l s o m a t c h u p t o m o s t o f t h e s u b j e c t i v e l y i d e n t i fi e d t y p e s . E x c e p t i o n s a r e s o m e o f t h e s u b j e c t i v e t y p e s b e l o n g i n g t o t h e ‘ N o r t h e r l y ’ c l a s s i n s p r i n g , t o t h e ‘ S o u t h e r l y ’ , ‘ N o r t h e r l y ’ , a n d ‘ W e s t e r l y ’ c l a s s e s i n s u m m e r , a n d t o t h e ‘ N o r t h e r l y ’ , ‘ S o u t h e r l y ’ , ‘ A n t i c y c l o n i c ’ a n d ‘ C y c l o n i c ’ c l a s s e s i n f a l l . T h e H e s s - B r e z o w s k y c a t a l o g u e i n c l u d e s o n l y t y p e s p e r s i s t i n g f o r a t l e a s t 3 d a y s . 5 . 2 . F r e q u e n c y o f o c c u r r e n c e o f c i r c u l a t i o n p a t t e r n s T h e r e s u l t s o f t h e c u r r e n t s t u d y a r e i n g e n e r a l a g r e e m e n t w i t h m o s t o f t h e a n a l y s e s t o d a t e r e g a r d i n g c h a n g e s w i t h t i m e i n a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n . A s p e c i fi c o n e - t o - o n e c o m p a r i s o n o f t h e p a t t e r n s d e r i v e d i n t h i s s t u d y t o c o n fi g u r a t i o n s f r o m o t h e r s t u d i e s i s h a m p e r e d t o a n e x t e n t b y d i f f e r e n c e s i n t h e c l a s s i fi c a t i o n m e t h o d s . A n i m p o r t a n t c h a r a c t e r i s t i c o f t h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n i n t h e 2 0 " h c e n t u r y h a v e b e e n t h e o b s e r v e d c h a n g e s i n t h e n u m b e r o f d a y s w i t h ‘ W e s t e r l y ’ ( z o n a l ) fl o w . B r i f f a , J o n e s a n d K e l l y ( 1 9 9 0 ) , u s i n g t h e L a m b a i r fl o w t y p e s , c o n fi r m e d L a m b ’ s ( 1 9 7 2 ) o b s e r v a t i o n o f a d e c l i n e i n t h e f r e q u e n c y o f t h e ‘ W e s t e r l y ’ w e a t h e r t y p e s s i n c e t h e 1 9 5 0 3 . I n a d d i t i o n , t h e y f o u n d t h a t t h e d e c r e a s e w a s e v i d e n t t h r o u g h t h e 1 9 8 0 3 a n d i s o b s e r v e d i n a l l s e a s o n s , a l t h o u g h t h e d e c l i n e i s n o t a s p r o n o u n c e d i n f a l l . J o n e s , H u l m e a n d B r i f f a ( 1 9 9 3 ) 1 5 1 a l s o a g r e e d w i t h L a m b ( 1 9 7 2 ) t h a t t h e f r e q u e n c y o f ‘ W e s t e r l y ’ d a y s w a s a t h i s t o r i c a l l y l o w l e v e l s d u r i n g t h e l a t e 1 9 6 0 3 , 1 9 7 0 3 , a n d e a r l y 1 9 8 0 3 . S t e f a n i c k i e t a l . ( 1 9 9 8 ) , u s i n g S c i J e p p ’ s c l a s s i fi c a t i o n , f o u n d a d e c r e a s e i n t h e o c c u r r e n c e o f t h e ‘ W e s t e r l y ’ a i r fl o w d u r i n g 1 9 4 5 — 1 9 9 4 . L a t e r , W e r n e r e t a l . ( 2 0 0 0 ) , w h o i n v e s t i g a t e d t h e f r e q u e n c y a n d p e r s i s t e n c e o f t h e H e s s - B r e z o w s k y ‘ W e s t e r l y ’ ( z o n a l ) t y p e , f o u n d t h a t a l t h o u g h t h e f r e q u e n c y w a s l o w d u r i n g t h e 1 9 5 0 3 a n d 1 9 6 0 3 , a n a b r u p t i n c r e a s e i n f r e q u e n c y w a s e v i d e n t n e a r t h e b e g i n n i n g o f t h e 1 9 7 0 3 . I n a d d i t i o n , K y s e l y a n d H u t h ( 2 0 0 6 ) , u s i n g t h e H e s s - B r e z o w s k y c l a s s i fi c a t i o n a l o n g w i t h a n o b j e c t i v e c l a s s i fi c a t i o n o f 2 5 0 0 p a t t e r n s , i d e n t i fi e d a n i n c r e a s e i n t h e f r e q u e n c y o f t h e ‘ W e s t e r l y ’ ( z o n a l ) t y p e i n w i n t e r f r o m t h e 1 9 6 0 3 t o t h e e a r l y 1 9 9 0 3 . T h e r e s u l t s p o s t e d h e r e a g r e e , i n g e n e r a l , w i t h t h e s e p r e v i o u s s t u d i e s , a l t h o u g h s o m e d i f f e r e n c e s e x i s t d u e t o t h e d i f f e r e n t a r e a l e x t e n t . T h e a n a l y s e s p r e s e n t e d h e r e s u g g e s t a d e c r e a s e i n z o n a l a i r fl o w u n t i l t h e e a r l y 1 9 7 0 3 , b u t t h e y d o n o t s h o w a d e c r e a s e i n t h e 1 9 8 0 3 . T h e A L - V B w i n p a t t e r n , w h i c h r e p r e s e n t s z o n a l s i t u a t i o n s o v e r t h e B r i t i s h I s l e s a n d t h e m i d - c o n t i n e n t a n d i s c o m p a r a b l e t o t h e L a m b ‘ W e s t e r l y ’ t y p e , i s i n f r e q u e n t d u r i n g t h e 1 9 6 0 3 a n d e a r l y 1 9 7 0 3 . I n f a l l , t h e A L - V B f a l p a t t e r n a l s o d i s p l a y s l o w f r e q u e n c y i n t h e 1 9 5 0 3 a n d 1 9 6 0 3 . S i m i l a r l o w f r e q u e n c y w a s n o t e v i d e n t f o r t h e s p r i n g s u p e r t y p e A L - V B s p r , a n d a z o n a l s u p e r t y p e i s n o t p r e s e n t i n s u m m e r . G o o d c o r r e s p o n d e n c e e x i s t s b e t w e e n t h e r e s u l t s o f W e r n e r e t a l . ( 2 0 0 0 ) , a n d t o a n e x t e n t t h e r e s u l t s o f K y s e l y a n d H u t h ( 2 0 0 6 ) , a n d t h e t r e n d s i n o c c u r r e n c e o f t h e A L - V B w i n p a t t e r n i n t h i s s t u d y . T h i s s u p e r t y p e h a s a s i g n i fi c a n t n e g a t i v e t r e n d f o r 1 9 5 1 - 1 9 7 2 , b u t t h e s u b s e q u e n t 1 5 2 i n c r e a s e i n A L - V B w i n f r e q u e n c y a f t e r 1 9 7 2 i s s o d i s t i n c t t h a t t h e o v e r a l l t r e n d f o r 1 9 5 1 — 2 0 0 4 i s p o s i t i v e . A n o t h e r i m p o r t a n t c h a r a c t e r i s t i c o f t h e h i s t o r i c a l f r e q u e n c y o f t h e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s o v e r E u r o p e i s t h a t i n t h e s e c o n d h a l f o f t h e 2 0 t h c e n t u r y , a n t i c y c l o n i c t y p e s h a v e d i s p l a y e d p o s i t i v e t r e n d s , w h e r e a s c y c l o n i c t y p e s h a v e h a d n e g a t i v e t r e n d s . B r i f f a , J o n e s a n d K e l l y ( 1 9 9 0 ) e s t a b l i s h e d t h a t t h e d e c r e a s e i n t h e z o n a l fl o w i n t h e 1 9 8 0 3 w a s c o m p e n s a t e d b y a n i n c r e a s e i n t h e a n t i c y c l o n i c a n d c y c l o n i c c i r c u l a t i o n . S t e f a n i c k i e t a l . ( 1 9 9 8 ) a n d M a h e r a s e t a l . ( 2 0 0 0 ) f o u n d t h a t t h e f r e q u e n c y o f a n t i c y c l o n i c c i r c u l a t i o n i n c r e a s e d b y 9 . 1 d a y s / d e c a d e a f t e r 1 9 4 5 , a s d e t e r m i n e d b y t h e f o r m e r a u t h o r s , a n d b y 9 . 9 d a y s / d e c a d e a f t e r 1 9 5 8 , a s d e t e r m i n e d b y t h e l a t t e r a u t h o r s . M a h e r a s e t a l . ( 2 0 0 0 ) a l s o o b s e r v e d a d o w n w a r d t r e n d f o r c y c l o n i c c i r c u l a t i o n d u r i n g 1 9 5 8 - 1 9 9 7 w i t h a s l o p e o f - 1 5 . 1 d a y s / d e c a d e . K a s s o m e n o s e t a l . ( 2 0 0 3 ) o b s e r v e d a n i n c r e a s e i n a n t i c y c l o n i c a c t i v i t y a f t e r t h e m i d 1 9 7 0 3 , a n d a s i g n i fi c a n t n e g a t i v e t r e n d i n t h e w i n t e r t i m e f r e q u e n c y o f c y c l o n i c c i r c u l a t i o n . H u t h ( 2 0 0 1 ) d e t e r m i n e d t h a t a n t i c y c l o n i c t y p e s h a v e b e c o m e m o r e f r e q u e n t a t t h e e x p e n s e o f c y c l o n i c t y p e s i n s u m m e r a n d w i n t e r . K y s e l y a n d H u t h ( 2 0 0 6 ) d e s c r i b e d a r i s e i n t h e f r e q u e n c y o f a n t i c y c l o n i c p a t t e r n s i n w i n t e r u p t o t h e e a r l y 1 9 9 0 3 w i t h a s u b s e q u e n t d e c r e a s e . F o r t h e c y c l o n i c p a t t e r n s t h e y d e t e r m i n e d a d e c l i n e . E s t e b a n e t a l . ( 2 0 0 6 ) f o u n d t h a t s o m e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s e x h i b i t s i g n i fi c a n t t r e n d s d u r i n g 1 9 6 0 - 2 0 0 1 . F o r e x a m p l e , t y p e ‘ A z o r e s A n t i c y c l o n e 1 ’ d i s p l a y s a n e g a t i v e t r e n d , a n d t y p e ‘ C e n t r a l E u r o p e H i g h ’ s h o w s a p o s i t i v e t r e n d . 1 5 3 A l l o f t h e s e c o n c l u s i o n s a r e i n a c c o r d w i t h t h e fi n d i n g s i n t h i s s t u d y . T h e a n t i c y c l o n i c s u p e r t y p e s i n c r e a s e i n f r e q u e n c y , w h i l e t h e c y c l o n i c s u p e r t y p e s d e c r e a s e i n f r e q u e n c y . O n l y t h e m a g n i t u d e o f t h e c h a n g e s d i f f e r s f r o m s o m e p r e v i o u s s t u d i e s . F o r t h e s u p e r t y p e s d o m i n a t e d b y a n t i c y c l o n i c f e a t u r e s , t h e s l o p e o f t h e t r e n d l i n e v a r i e s b e t w e e n 1 . 4 d a y s / d e c a d e f o r t h e S H - M L f a l s u p e r t y p e a n d 2 . 7 d a y s / d e c a d e f o r t h e A L - V B w i n s u p e r t y p e , w h i c h i s l e s s t h a n t h e v a l u e s r e p o r t e d b y S t e f a n i c k i e t a l . ( 1 9 9 8 ) a n d M a h e r a s e t a l . ( 2 0 0 0 ) . F o r t h e c y c l o n i c s u p e r t y p e s , t h e t r e n d v a r i e s b e t w e e n - 1 . 5 d a y s / d e c a d e f o r t h e l e i n s u p e r t y p e a n d - 3 . 7 d a y s / d e c a d e f o r t h e P G L f a l s u p e r t y p e , w h i c h i s a l s o l o w e r t h a n t h e v a l u e s i n p r e v i o u s s t u d i e s . T h e A L - P G L s u m s u p e r t y p e , w h i c h i s s i m i l a r t o t h e ‘ A z o r e s A n t i c y c l o n e 1 ’ c i r c u l a t i o n p a t t e r n d e r i v e d b y E s t e b a n e t a l . ( 2 0 0 6 ) , h a s a n e g a t i v e t r e n d o f - 3 . 5 d a y s / d e c a d e , w h i c h i s h i g h e r c o m p a r e d t o t h e d e c r e a s e o f - 1 . 9 d a y s / d e c a d e o f t h e ‘ A z o r e s A n t i c y C l o n e I ’ . O n t h e o t h e r h a n d , t h e E H w i n s u p e r t y p e i n w i n t e r a n d t h e s i m i l a r ‘ C e n t r a l E u r o p e H i g h ’ c i r c u l a t i o n t y p e f r o m E s t e b a n e t a l . ( 2 0 0 6 ) , b o t h h a v e p o s i t i v e t r e n d s i n t h e o r d e r o f 2 . 5 d a y s / d e c a d e . S e v e r a l r e s e a r c h e r s h a v e f o u n d a d e c r e a s e i n t h e h i s t o r i c a l f r e q u e n c y o f t h e ‘ N o r t h e r l y ’ a i r fl o w t y p e s o v e r E u r o p e . B r i f f a , J o n e s a n d K e l l y ( 1 9 9 0 ) s h o w e d t h a t t h e i n c r e a s e i n c y c l o n i c a n d / o r a n t i c y c l o n i c t y p e s s i n c e 1 9 8 0 3 h a s o c c u r r e d a t t h e e x p e n s e o f t h e ‘ N o r t h e r l y ’ a n d / o r ‘ N o r t h w e s t e r l y ’ t y p e s . S t e f a n i c k i e t a l . ( 1 9 9 8 ) f o u n d a d e c r e a s e o f t h e o c c u r r e n c e o f t h e ‘ N o r t h e r l i e s ’ d u r i n g t h e 1 9 4 5 - 1 9 9 4 p e r i o d . K y s e l y a n d H u t h ( 2 0 0 6 ) a l s o d e t e r m i n e d a d e c r e a s e i n t h e ‘ N o r t h e r l y ’ t y p e s i n w i n t e r u p t o t h e m i d - 1 9 7 0 3 . I n a d d i t i o n , K y s e l y a n d H u t h 1 5 4 f o u n d a n i n c r e a s e u n t i l t h e m i d - 1 9 8 0 3 a n d a s u b s e q u e n t d e c r e a s e o f t h e f r e q u e n c y o f t h e ‘ N o r t h e r l y ’ t y p e s i n s u m m e r . E s t e b a n e t a l . ( 2 0 0 6 ) f o u n d s i g n i fi c a n t n e g a t i v e t r e n d s f o r t h e ‘ C e n t r a l E u r o p e L o w - n o r t h e r l y a d v e c t i o n ’ t y p e ( w h i c h i s t y p i c a l f o r s p r i n g a n d s u m m e r ) , a n d f o r ‘ N o r t h A t l a n t i c A n t i c y c l o n e ’ t y p e ( w h i c h i n d u c e s n o r t h e r l y fl o w o v e r w e s t e r n E u r o p e a n d i s m o s t f r e q u e n t i n s u m m e r ) f o r t h e p e r i o d 1 9 6 0 - 2 0 0 1 . T h e y c o n c l u d e d t h a t s u r f a c e m e r i d i o n a l fl o w s h a v e b e c o m e l e s s i m p o r t a n t i n t e r m s o f f r e q u e n c y i n s u m m e r . T h e c o r r e s p o n d e n c e o f t h e r e s u l t s i n t h i s s t u d y t o p r e v i o u s r e s e a r c h i s e v i d e n t i n : a ) t h e d e c r e a s e i n t h e f r e q u e n c y o f s o m e o f t h e s u p e r t y p e s c o m p a r a b l e t o L a m b ’ s ‘ N o r t h w e s t e r l y ’ t y p e ( f o r e x a m p l e , t h e A L - P G L s u m ) i n 1 9 5 1 - 2 0 0 4 , c o m p a r e d t o t h e fi n d i n g s o f B r i f f a e t a l ( 1 9 9 0 ) ; a n d b ) t h e s i g n i fi c a n t n e g a t i v e t r e n d o f t h e W P G L s u m ( s i m i l a r t o H e s s - B r e z o w s k y ‘ N o r t h e r l y ’ t y p e i n s u m m e r ) d u r i n g t h e 1 9 7 6 - 2 0 0 4 s u b p e r i o d , c o m p a r e d t o t h e fi n d i n g s o f K y s e l y a n d H u t h ( 2 0 0 6 ) . 5 . 3 . P e r s i s t e n c e o f c i r c u l a t i o n p a t t e r n s T h e c o m p a r i s o n o f t h e p e r s i s t e n c e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s i n t h i s s t u d y t o t h e r e s u l t s f r o m t h e e x i s t i n g r e s e a r c h i s d i f fi c u l t s i n c e t h e m a j o r i t y o f t h e s t u d i e s t o d a t e h a v e u t i l i z e d t h e H e s s B r e z o w s k y c l a s s i fi c a t i o n i n t h e i r a n a l y s e s o r o b j e c t i v e c l a s s i fi c a t i o n s b a s e d o n 5 0 0 h P a g e o p o t e n t i a l h e i g h t . T h e H e s s - B r e z o w s k y c l a s s i fi c a t i o n i s s u b j e c t i v e a n d t h e c i r c u l a t i o n t y p e s h a v e a t y p i c a l d u r a t i o n o f a t l e a s t 3 d a y s . A l s o m a n y a u t h o r s h a v e a g g l o m e r a t e d c i r c u l a t i o n p a t t e r n s i n t o g r o u p s d u e t o t h e l o w r a t e o f o c c u r r e n c e o f t h e c i r c u l a t i o n c o n fi g u r a t i o n s i n s o m e o r a l l s e a s o n s ( f o r e x a m p l e , K y s e l y a n d H u t h , 2 0 0 6 , a n d K y s e l y a n d D o m o n k o s , 2 0 0 6 ) o r d u e t o t h e n a t u r e o f t h e c l a s s i fi c a t i o n 1 5 5 t h e y d e r i v e d ( S t e f a n i c k i e t a l . , 1 9 9 8 c o m b i n e a s c o n v e c t i v e t y p e s t h e h i g h a n d t h e l o w p r e s s u r e s i t u a t i o n s ) . B a r d o s s y a n d C a s p a r y ( 1 9 9 0 ) , w h o i n v e s t i g a t e d t h e f r e q u e n c y a n d p e r s i s t e n c e o f H e s s B r e z o w s k y c i r c u l a t i o n t y p e s , f o u n d t h a t t h e r e w e r e n o s i g n i fi c a n t c h a n g e s f o r 1 8 8 1 - 1 9 8 9 i n t h e d u r a t i o n o f p e r i o d s w i t h t h e s a m e c i r c u l a t i o n t y p e . L a t e r r e s e a r c h , h o w e v e r , i n d i c a t e d p e r i o d s o f i n c r e a s e d p e r s i s t e n c e o f m a n y c i r c u l a t i o n p a t t e r n s . S t e f a n i c k i e t a l . ( 1 9 9 8 ) , u s i n g S c h fl e p p ’ s c l a s s i fi c a t i o n , d e t e r m i n e d t h a t a n i n c r e a s e o f t h e a v e r a g e l e n g t h o f ‘ C o n v e c t i v e ’ t y p e s ( w h i c h i n c l u d e t y p e s w i t h ‘ h i g h , fl a t a n d l o w 5 0 0 h P a p r e s s u r e d i s t r i b u t i o n ’ , S t e f a n i c k i e t a l , 1 9 9 8 ) a n d a d e c r e a s e o f t h e ‘ A d v e c t i v e ’ o n e s ( w h i c h i n c l u d e t h e d i r e c t i o n a l a i r fl o w t y p e s ) h a s o c c u r r e d d u r i n g 1 9 7 0 - 1 9 9 4 c o m p a r e d t o t h e 1 9 4 5 - 1 9 6 9 p e r i o d . W e r n e r e t a l . ( 2 0 0 0 ) i n v e s t i g a t e d t h e o c c u r r e n c e o f t h e ‘ W e s t e r l y ’ ( z o n a l ) t y p e f r o m t h e H e s s - B r e z o w s k y c l a s s i fi c a t i o n a n d t h e ‘ W e s t e r l y ’ t y p e s f r o m L a m b ’ s a i r fl o w t y p e s f o r t h e w i n t e r s e a s o n . T h e a u t h o r s d o c u m e n t e d a n a b r u p t i n c r e a s e i n t h e p e r s i s t e n c e o f t h e z o n a l s t a t e i n w i n t e r n e a r t h e b e g i n n i n g o f t h e 1 9 7 0 3 . T h e y i d e n t i fi e d t h e d e c a d e 1 9 8 1 - 1 9 9 0 t o b e a n o u t l i e r b e c a u s e o f l o n g e r r e s i d e n c e t i m e s ( p e r s i s t e n c e ) o f t h e ‘ W e s t e r l y ’ p a t t e r n s . T h i s s t u d y a l s o f o u n d t h a t t h e p e r s i s t e n c e o f t h e z o n a l s u p e r t y p e s i n c r e a s e d . M o r e s p e c i fi c a l l y , t h e t o t a l n u m b e r o f d a y s w i t h i n e v e n t s l o n g e r t h a n 4 d a y s ( f o r A L - V B w i n ) , t h e a v e r a g e e v e n t l e n g t h o f t h e s e e v e n t s ( f o r A L - V B w i n a n d A L - V B f a l ) a n d t h e f r e q u e n c y o f t h e l o n g e r t h a n 4 d a y s e v e n t s ( f o r A l - V B w i n ) h a v e e x h i b i t e d s i g n i fi c a n t p o s i t i v e t r e n d s . B o t h s u p e r t y p e s d i s p l a y a s t r o n g z o n a l fl o w o v e r t h e B r i t i s h I s l e s , a n d t h e m i d - c o n t i n e n t , o r o v e r n o r t h e r n E u r o p e . 1 5 6 K y s e l y a n d D o m o n k o s ( 2 0 0 6 ) , u s i n g t h e H e s s B r e z o w s k y c l a s s i fi c a t i o n , i n v e s t i g a t e d t h e p e r s i s t e n c e o f g r o u p s o f c i r c u l a t i o n t y p e s i n a l l s e a s o n s d u r i n g 1 8 8 1 - 2 0 0 0 . W h i l e t h e 1 9 6 0 3 a n d 1 9 7 0 3 w e r e c h a r a c t e r i z e d b y l o w p e r s i s t e n c e , a g e n e r a l s h a r p i n c r e a s e i n p e r s i s t e n c e f r o m t h e 1 9 7 0 3 t o t h e l a t e 1 9 8 0 3 a n d 1 9 9 0 3 w a s o b s e r v e d f o r a l l s e a s o n s a n d f o r m a n y c i r c u l a t i o n g r o u p s . S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t p o s i t i v e t r e n d s i n p e r s i s t e n c e i n 1 8 8 1 - 2 0 0 0 w e r e d e t e r m i n e d f o r s e v e r a l c i r c u l a t i o n g r o u p s , i n p a r t i c u l a r t h e ‘ W e s t e r l y ’ t y p e i n w i n t e r a n d s p r i n g ; ‘ S o u t h e r l y ’ t y p e i n s p r i n g , a n d f a l l ; ‘ N o r t h e r l y ’ t y p e i n s p r i n g a n d s u m m e r ; ‘ E a s t e n y ’ t y p e i n w i n t e r , a n d ‘ N o r t h w e s t e r l y ’ t y p e i n f a l l . T h e p e r i o d 1 9 8 6 - 2 0 0 0 w a s r e p o r t e d t o b e a n o u t l i e r , i . e . , c h a r a c t e r i z e d b y h i g h e r p e r s i s t e n c e , a n d t h e m o s t p r o n o u n c e d c h a n g e p o i n t i n t h e t i m e s e r i e s w a s i n t h e m i d - 1 9 8 0 3 . R e g a r d i n g t h e t o t a l p e r s i s t e n c e o f t h e c i r c u l a t i o n t y p e s , K a s s o m e n o s e t a l . ( 2 0 0 3 ) e s t a b l i s h e d t h a t d u r i n g t h e c o l d p e r i o d ( f r o m m i d - O c t o b e r t o m i d - M a r c h ) t y p e s s i m i l a r t o E H w i n a n d l e i n s u p e r t y p e s i n t h i s c l a s s i fi c a t i o n w e r e m o r e p e r s i s t e n t , w h i c h w a s c o n fi r m e d i n t h i s s t u d y f o r t h e l e i n s u p e r t y p e . T h e w a r m p e r i o d i n d i c a t e d , a c c o r d i n g t o K a s s o m e n o s e t a l . ( 2 0 0 3 ) , t h a t a t y p e c o m p a r a b l e t o W P G L s u m s u p e r t y p e i n t h i s c l a s s i fi c a t i o n i s t h e m o s t p e r s i s t e n t w h i c h w a s n o t f o u n d i n t h i s s t u d y . 6 . C o n c l u s i o n s A c o m p r e h e n s i v e t w o - t i e r c i r c u l a t i o n c l a s s i fi c a t i o n w a s d e r i v e d f o r t h e E u r o p e a n / N o r t h A t l a n t i c d o m a i n u s i n g p r i n c i p a l c o m p o n e n t s a n a l y s i s a n d c l u s t e r a n a l y s i s . T h e c l a s s i fi c a t i o n i s c o m p r i s e d o f t w o s o l u t i o n s . O n e s o l u t i o n c o n s i s t s 1 5 7 o f ‘ s u p e r t y p e ’ c i r c u l a t i o n p a t t e r n s f o r e v e r y s e a s o n a n d i s m o r e g e n e r a l a n d a p p r o p r i a t e f o r a g e n e r a l a n a l y s i s o f t h e f r e q u e n c y a n d p e r s i s t e n c e o f a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n . T h e o t h e r , d e t a i l e d , s o l u t i o n c o n s i s t s o f n u m e r o u s c i r c u l a t i o n ‘ t y p e s ’ p e r s e a s o n , a p p l i c a b l e f o r t h e i n v e s t i g a t i o n o f s p e c i fi c r e s e a r c h q u e s t i o n s a b o u t t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n l a r g e - s c a l e c i r c u l a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s a n d l o c a l c l i m a t e s . T h e c l a s s i fi c a t i o n i s b a s e d o n a l a r g e a r e a e n c o m p a s s i n g t h e e n t i r e E u r o p e a n c o n t i n e n t a n d m a j o r p o r t i o n s o f t h e n o r t h e r n A t l a n t i c . I t i s a p p l i c a b l e t o d i f f e r e n t r e s e a r c h a g e n d a s f o r a n y r e g i o n w i t h i n t h e c o n t i n e n t a n d c o v e r s a l o n g t i m e p e r i o d e x t e n d i n g f r o m 1 9 5 1 t o 2 0 0 4 . S i n c e t h e c l a s s i fi c a t i o n w a s p r o d u c e d u s i n g c o m p u t e r - a s s i s t e d m e t h o d s , t h e m e t h o d o l o g y i s e a s i l y t r a n s f e r a b l e t o a n y o t h e r r e g i o n o n a n y o t h e r c o n t i n e n t . T h e f r e q u e n c y a n d p e r s i s t e n c e o f t h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n w e r e i n v e s t i g a t e d u s i n g t h e c i r c u l a t i o n ‘ s u p e r t y p e ’ p a t t e r n s . I n t h e l a s t c h a p t e r t h e c i r c u l a t i o n ‘ t y p e s ’ w i l l b e u s e d t o b e t t e r u n d e r s t a n d r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n l a r g e - s c a l e c i r c u l a t i o n a n d e x t r e m e t e m p e r a t u r e e v e n t s . T h e r e s u l t s f r o m t h e i n v e s t i g a t i o n o f t h e l a r g e - s c a l e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e E u r o p e a n / N o r t h A t l a n t i c d o m a i n a r e a s f o l l o w s : . F i v e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s a r e i d e n t i fi e d f o r w i n t e r . T h e s e s u p e r t y p e s a r e : A r c t i c L o w - V o e i k o v B e l t , M e d i t e r r a n e a n L o w - N o r t h A t l a n t i c H i g h , S c a n d i n a v i a n H i g h - M e d i t e r r a n e a n L o w , E u r o p e a n H i g h a n d t h e I c e l a n d i c L o w . 0 T h e t y p i c a l s u p e r t y p e s f o r D e c e m b e r a r e t h e A r c t i c L o w - V o e i k o v B e l t , t h e E u r o p e a n H i g h a n d t h e M e d i t e r r a n e a n L o w - N o r t h A t l a n t i c H i g h . 1 5 8 o I n J a n u a r y t h e E u r o p e a n H i g h a n d t h e A r c t i c L o w - V o e i k o v B e l t s u p e r t y p e s a r e m o s t f r e q u e n t . 0 F e b r u a r y i s d o m i n a t e d b y t h e M e d i t e r r a n e a n L o w - N o r t h A t l a n t i c H i g h a n d t h e S c a n d i n a v i a n H i g h - M e d i t e r r a n e a n L o w s u p e r t y p e s . o T h e A r c t i c L o w - V o e i k o v B e l t , t h e S c a n d i n a v i a n H i g h - M e d i t e r r a n e a n L o w a n d t h e I c e l a n d i c L o w s u p e r t y p e s a r e s t i l l e v i d e n t i n s p r i n g . T w o a d d i t i o n a l p a t t e r n s , t h e A z o r e s - S c a n d i n a v i a n R i d g e a n d t h e E u r o p e a n L o w , a r e i d e n t i fi e d . T h e E u r o p e a n H i g h a n d M e d i t e r r a n e a n L o w - N o r t h A t l a n t i c H i g h s u p e r t y p e s a r e n o t p r e s e n t i n s p r i n g . 0 T h e A r c t i c L o w - V o e i k o v B e l t s u p e r t y p e i s m o s t f r e q u e n t i n M a r c h . 0 T h e E u r o p e a n L o w o c c u r s m o r e o f t e n i n A p r i l , c o m p a r e d t o t h e r e m a i n i n g s u p e r t y p e s . 0 M a y i s c l e a r l y d o m i n a t e d b y t h e S c a n d i n a v i a n H i g h - M e d i t e r r a n e a n L o w s u p e r t y p e . . I n s u m m e r , t h e v a r i e t y a n d i n t e n s i t y o f t h e c i r c u l a t i o n a r e r e d u c e d , a n d o n l y t h r e e s u p e r t y p e p a t t e r n s a r e d e r i v e d . T h e y a r e t h e W e a k P e r s i a n G u l f L o w , t h e A z o r e s - S c a n d i n a v i a n R i d g e a n d t h e A r c t i c L o w - P e r s i a n G u l f L o w . 0 J u n e i s s t r o n g l y d o m i n a t e d b y t h e W e a k P e r s i a n G u l f L o w s u p e r t y p e . o I n J u l y , t h e A r c t i c L o w - P e r s i a n G u l f L o w s u p e r t y p e i s m o s t f r e q u e n t a n d t h e W e a k P e r s i a n G u l f s u p e r t y p e i s l e a s t f r e q u e n t . o I n A u g u s t , t h e A z o r e s - S c a n d i n a v i a n R i d g e i s m o r e f r e q u e n t t h a n t h e o t h e r s u p e r t y p e s . 1 5 9 0 F o u r s u p e r t y p e s , t h e P e r s i a n G u l f L o w , A r c t i c L o w - V o e i k o v B e l t , S c a n d i n a v i a n H i g h - M e d i t e r r a n e a n L o w , a n d I c e l a n d i c L o w , a r e d e r i v e d f o r f a l l . T h e A L - V B f a l , S H - M L f a I a n d l L f a l s u p e r t y p e s h a v e c o u n t e r p a r t s i n o t h e r s e a s o n s . 0 T h e s u p e r t y p e s e x h i b i t a l m o s t e q u a l s e a s o n a l f r e q u e n c y e x c e p t f o r t h e P e r s i a n G u l f L o w s u p e r t y p e w h i c h o c c u r s o n 3 6 . 2 % o f f a l l d a y s . 0 S e p t e m b e r i s g r e a t l y d o m i n a t e d b y t h e P e r s i a n G u l f L o w s u p e r t y p e , o c c u r r i n g o n 8 2 % o f a l l S e p t e m b e r d a y s . 0 I n O c t o b e r , a l l o f t h e s u p e r t y p e s a r e e q u a l l y f r e q u e n t . o I n N o v e m b e r , t h e s u p e r t y p e s d i s p l a y s i m i l a r r a t e o f i n c i d e n c e e x c e p t f o r t h e P e r s i a n G u l f L o w s u p e r t y p e , w h i c h h a s a d i s t i n c t m i n i m u m w i t h 0 . 7 % r e c u r r e n c e . * . T h e t r e n d t e s t s f o r 1 9 5 1 - 2 0 0 4 i n d i c a t e d t h a t : o A l l t h e s u p e r t y p e s d o m i n a t e d b y a n t i c y c l o n i c f e a t u r e s o r p o s i t i v e S L P a n o m a l i e s f e a t u r e p o s i t i v e o v e r a l l t r e n d s . T h e s e s u p e r t y p e s i n c l u d e : A r c t i c L o w - V o e i k o v B e l t a n d E u r o p e a n H i g h i n w i n t e r , W e a k P e r s i a n G u l f L o w i n s u m m e r , A r c t i c L o w - V o e i k o v B e l t a n d S c a n d i n a v i a n H i g h - M e d i t e r r a n e a n L o w i n f a l l . 0 T h e s u p e r t y p e s d o m i n a t e d b y c y c l o n i c f e a t u r e s a l l d i s p l a y s i g n i fi c a n t n e g a t i v e t r e n d s : S c a n d i n a v i a n H i g h - M e d i t e r r a n e a n L o w a n d I c e l a n d i c L o w i n w i n t e r , A r c t i c L o w - P e r s i a n G u l f L o w i n s u m m e r a n d P e r s i a n G u l f L o w i n f a l l . 1 6 0 0 T r e n d s i n t h e s u p e r t y p e s ’ f r e q u e n c y w e r e e v i d e n t i n a l l s e a s o n s , e x c e p t f o r s p r i n g . 0 T h e r e s u l t s f r o m t h e t e s t s f o r b r e a k p o i n t s i n 1 9 5 1 - 2 0 0 4 t i m e s e r i e s o f s u p e r t y p e f r e q u e n c y s u g g e s t t h a t f o r m o s t s u p e r t y p e s b r e a k p o i n t s o c c u r r e d i n t h e 1 9 6 0 3 a n d 1 9 7 0 3 . 0 S e v e r a l s u p e r t y p e s e x h i b i t s i g n i fi c a n t t r e n d s d u r i n g s u b p e r i o d s t h a t d i f f e r f r o m t h e o v e r a l l t r e n d f o r 1 9 5 1 - 2 0 0 4 . T h e f r e q u e n c y o f t h e A r c t i c L o w - V o e i k o v B e l t w i n t e r s u p e r t y p e d e c r e a s e s i n 1 9 5 1 - 1 9 7 2 , w h i l e t h e f r e q u e n c y o f t h e W e a k P e r s i a n G u l f L o w s u m m e r s u p e r t y p e d e c r e a s e s i n 1 9 7 6 - 2 0 0 4 . T h e f r e q u e n c y o f t h e P e r s i a n G u l f L o w f a l l s u p e r t y p e d i s p l a y s p o s i t i v e t r e n d s d u r i n g 1 9 5 1 - 1 9 6 6 a n d 1 9 7 6 - 2 0 0 4 s u b - p e r i o d s . . R e g a r d i n g t h e i n t e r a n n u a l c h a n g e s i n p e r s i s t e n c e c h a r a c t e r i s t i c s , t h e r e s u l t s i n d i c a t e t h a t : o T h e a v e r a g e e v e n t l e n g t h f o r t h e S c a n d i n a v i a n H i g h - M e d i t e r r a n e a n L o w i n w i n t e r , t h e A r c t i c L o w - P e r s i a n G u l f L o w i n s u m m e r a n d t h e P e r s i a n G u l f L o w i n f a l l , h a s d e c r e a s e d . 0 T h e n u m b e r o f t r a n s i t i o n a l ( o r 1 — d a y ) e v e n t s i s d e c r e a s i n g f o r t h e E u r o p e a n L o w s u p e r t y p e i n s p r i n g a n d i n c r e a s i n g f o r t h e I c e l a n d i c L o w s u p e r t y p e i n f a l l . 0 T h e f r e q u e n c y o f c i r c u l a t i o n e v e n t s l a s t i n g 2 t o 4 d a y s d o e s n o t c h a n g e w i t h t i m e , e x c e p t f o r t h e E u r o p e a n H i g h s u p e r t y p e i n w i n t e r w h i c h h a s a s i g n i fi c a n t p o s i t i v e t r e n d . 1 6 1 0 R e g a r d i n g t h e c h a n g e s i n f r e q u e n c y , l e n g t h a n d t o t a l n u m b e r o f d a y s i n e v e n t s l a s t i n g m o r e t h a n 4 d a y s : 0 I n w i n t e r , a l l t h e s u p e r t y p e s d o m i n a t e d b y a n t i c y c l o n i c f e a t u r e s ( A r c t i c L o w - V o e i k o v B e l t a n d E u r o p e a n H i g h i n w i n t e r ) e x h i b i t i n c r e a s i n g t r e n d s o f t h e s e p a r a m e t e r s . T h e s u p e r t y p e s d o m i n a t e d b y c y c l o n i c f e a t u r e s , M e d i t e r r a n e a n L o w - N o r t h A t l a n t i c H i g h , I c e l a n d i c L o w a n d S c a n d i n a v i a n H i g h - M e d i t e r r a n e a n L o w i n w i n t e r ) s h o w a d e c r e a s e . o I n s p r i n g , n o t r e n d s w e r e e v i d e n t i n t h e e v e n t s l o n g e r t h a n 4 d a y s . 0 I n s u m m e r , o n l y t h e W e a k P e r s i a n G u l f L o w s u p e r t y p e h a s a p o s i t i v e t r e n d ( s i m i l a r t o t h e w i n t e r s u p e r t y p e s d o m i n a t e d b y p o s i t i v e a n o m a l i e s ) i n t h e a v e r a g e l e n g t h o f t h e l o n g e r e v e n t s . 0 I n f a l l , t h e P e r s i a n G u l f L o w s u p e r t y p e i s c h a r a c t e r i z e d b y a d e c r e a s e i n t h e a v e r a g e l e n g t h o f t h e l o n g e r e v e n t s a n d i n t h e n u m b e r o f d a y s i n c l u d e d i n t h e s e e v e n t s , s i m i l a r t o t h e w i n t e r s u p e r t y p e s d o m i n a t e d b y n e g a t i v e a n o m a l i e s . T h e r e s t o f t h e f a l l s u p e r t y p e s f e a t u r e p o s i t i v e t r e n d s f o r s o m e o f t h e c h a r a c t e r i s t i c s . T h e n e x t c h a p t e r w i l l f o c u s o n t h e h i s t o r i c a l c h a n g e s i n t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s i n B u l g a r i a . 1 6 2 C h a p t e r 3 H i s t o r i c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s i n B u l g a r i a 1 . I n t r o d u c t i o n T h e r a t e o f g l o b a l w a r m i n g a p p e a r s t o b e i n c r e a s i n g . T h e 1 0 0 - y e a r l i n e a r t r e n d , r e p o r t e d b y W o r k i n g G r o u p I o f t h e I n t e r g o v e r n m e n t a l P a n e l f o r C l i m a t e C h a n g e ( I P C C ) , f o r t h e p e r i o d 1 9 0 6 t h r o u g h 2 0 0 5 i s 0 . 7 4 ° C ( I P C C F A R , 2 0 0 7 ) , c o m p a r e d t o o n l y 0 6 ° C f o r t h e p e r i o d 1 9 0 1 - 2 0 0 0 , r e p o r t e d b y t h e I P C C T h i r d A s s e s s m e n t r e p o r t ( I P C C T A R , 2 0 0 1 ) . S i n c e t h e o c c u r r e n c e o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i s r e l a t e d i n a n o n - l i n e a r m a n n e r t o t h e m e a n t e m p e r a t u r e s ( M e a m s e t a l . , 1 9 8 4 ) , t h e c h a n g i n g a v e r a g e t e m p e r a t u r e s c a n a f f e c t g r e a t l y t h e f r e q u e n c y o f t h e e x t r e m e s . - I n r e c e n t y e a r s , i n t e r e s t i n e x t r e m e w e a t h e r a n d c l i m a t e e v e n t s h a s i n c r e a s e d d r a m a t i c a l l y b e c a u s e m a n y d i s a s t r o u s e v e n t s s i n c e t h e 1 9 8 0 3 h a v e c a u s e d l a r g e e c o n o m i c l o s s e s ( K a r l a n d E a s t e r l i n g , 1 9 9 9 ) a n d c o n s i d e r a b l e l o s s o f l i f e . I n l i g h t o f t h e p o t e n t i a l f u t u r e c l i m a t e c h a n g e s , m a n y r e s e a r c h e r s ( H e n n e s s y a n d P i t t o c k , 1 9 9 5 ; D e G a e t a n o , 1 9 9 6 ; B r a z d i l e t a l . , 1 9 9 6 ; K a r l a n d K n i g h t , 1 9 9 7 ; H e i n o e t a l . , 1 9 9 9 ; E a s t e r l i n g e t a l . , 2 0 0 0 ; H o r t o n e t a l . , 2 0 0 1 ; S a l i n g e r a n d G r i f fi t h s , 2 0 0 1 ; F r i c h e t a l . , 2 0 0 2 ; K l e i n T a n k a n d K o n n e n , 2 0 0 3 ; L u t e r b a c h e r e t a l . , 2 0 0 4 ; M o b e r g a n d J o n e s , 2 0 0 5 , t o n a m e a f e w ) f o c u s e d t h e i r a t t e n t i o n o n w h e t h e r c h a n g e s i n c l i m a t e e x t r e m e s h a v e a l r e a d y o c c u r r e d o n g l o b a l o r r e g i o n a l s c a l e s . R e s e a r c h , e x c e p t f o r o n e s t u d y ( K o l e v a , 1 9 8 7 ) , c o n c e r n i n g t h e c h a n g e s i n c l i m a t e a n d w e a t h e r e x t r e m e s i n B u l g a r i a , h o w e v e r , i s l a c k i n g a s i s d i s c u s s e d i n m o r e d e t a i l l a t e r i n t h i s c h a p t e r . 1 6 3 S i g n i fi c a n t c h a n g e s i n t h e f r e q u e n c y o f o c c u r r e n c e o f t h e a n t i c y c l o n i c a n d t h e c y c l o n i c c i r c u l a t i o n s u p e r t y p e s w e r e e s t a b l i s h e d i n t h e p r e v i o u s c h a p t e r . T h e s u p e r t y p e s d o m i n a t e d b y a n t i c y c l o n e s h a v e r i s e n , a n d t h e s u p e r t y p e s d o m i n a t e d b y c y c l o n i c f e a t u r e s h a v e d e c l i n e d i n f r e q u e n c y , d u r i n g t h e 1 9 5 1 - 2 0 0 4 . I n a d d i t i o n , s i g n i fi c a n t i n c r e a s i n g o r d e c r e a s i n g t r e n d s w e r e f o u n d f o r s e v e r a l s u p e r t y p e s f o r s u b - p e r i o d s w i t h i n t h e s t u d y p e r i o d , f o r e x a m p l e t h e A L - V B w i n s u p e r t y p e d e m o n s t r a t e d a n e g a t i v e t r e n d d u r i n g 1 9 5 1 - 1 9 7 2 . S i n c e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n i s o n e o f t h e l e a d i n g f a c t o r s i n fl u e n c i n g t h e c l i m a t e o f a n a r e a , a n d m o r e s p e c i fi c a l l y t h e o c c u r r e n c e a n d i n t e n s i t y o f c l i m a t e a n d w e a t h e r e x t r e m e s , t h e o v e r a l l g o a l o f t h i s p o r t i o n o f t h e s t u d y i s t o i n v e s t i g a t e h o w f r e q u e n c y a n d i n t e n s i t y o f e x t r e m e t e m p e r a t u r e e v e n t s h a v e c h a n g e d i n B u l g a r i a d u r i n g t h e s e c o n d h a l f o f t h e 2 0 t h c e n t u r y . T h e i s s u e a b o u t t h e t e m p e r a t u r e e x t r e m e s c h a n g e s i n B u l g a r i a w i l l b e a d d r e s s e d u s i n g t w o m e t h o d s : t r e n d a n d e x t r e m e v a l u e a n a l y s i s o f t h e t i m e s e r i e s o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s . 1 . 1 . W h a t a r e t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s ? I f w e c o n s i d e r t h e e m p i r i c a l d i s t r i b u t i o n o f t h e a i r t e m p e r a t u r e a t a l o c a t i o n , e x t r e m e s a r e t h e h i g h a n d l o w v a l u e s i n t h e t a i l s o f t h e d i s t r i b u t i o n t h a t o c c u r i n f r e q u e n t l y o r i n o t h e r w o r d s a r e “ f a r f r o m t h e m e a n o r m e d i a n o f t h e d i s t r i b u t i o n ” ( M e e h l , e t a l . 2 0 0 0 ) . I n c l i m a t o l o g i c a l r e s e a r c h , w h e n a n a l y z i n g t h e t e m p e r a t u r e c h a r a c t e r i s t i c s o f a l o c a t i o n , i n a d d i t i o n t o t h e h i g h e s t a n d t h e l o w e s t t e m p e r a t u r e s ( o r t h e a b s o l u t e e x t r e m e s ) , o t h e r t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s a r e e m p l o y e d a s w e l l , d e p e n d i n g o n t h e s t u d y o b j e c t i v e s , f o r e x a m p l e f r o s t d a y s , h e a t w a v e s , a n d c o l d s p e l l s . D o m o n k o s a n d P i o t r o w i c z ( 1 9 9 8 ) c o m p i l e d a 1 6 4 d e t a i l e d l i s t o f p r e v i o u s d e fi n i t i o n s o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s . T h e s e d e fi n i t i o n s o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s c a n b e c a t e g o r i z e d i n t h r e e b r o a d g r o u p s . T h e fi r s t g r o u p i n c l u d e s d e fi n i t i o n s t h a t c o n s i d e r a s i n g l e v a l u e e q u a l t o o r e x c e e d i n g a c h o s e n t h r e s h o l d ( a l s o c a l l e d a ‘ d a y e v e n t ’ b y M e a r n s e t a l . , 1 9 8 4 ) . T h e s e c o n d g r o u p i n c l u d e s d e fi n i t i o n s r e g a r d i n g t h e m o s t e x t r e m e v a l u e o f a p e r i o d ( T a b o n y , 1 9 8 3 ) . T h e t h i r d g r o u p c o n s i s t s o f d e fi n i t i o n s r e l a t e d t o p e r i o d s o f s e v e r a l c o n s e c u t i v e o r n o n - c o n s e c u t i v e d a y s w i t h t e m p e r a t u r e s e q u a l t o o r e x c e e d i n g a c h o s e n t h r e s h o l d ( a l s o c a l l e d ‘ r u n e v e n t s ’ b y M e a r n s e t a l . , 1 9 8 4 , a n d C o l o m b o e t a l . , 1 9 9 9 ) . T h e t h r e s h o l d s c a n b e a b s o l u t e o r b a s e d o n p e r c e n t i l e s o f t h e e m p i r i c a l t e m p e r a t u r e d i s t r i b u t i o n s . A c c o r d i n g t o D o m o n k o s a n d P i o t r o w i c z ( 1 9 9 8 ) , t h e r e a s o n w h y m a n y d i f f e r e n t d e fi n i t i o n s e x i s t i s t h a t t h e d e s c r i p t i o n o f t h e t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i s s t r o n g l y d e p e n d e n t o n t h e s p e c i fi c a p p l i c a t i o n . 4 I n a n a t t e m p t t o i m p r o v e c o n s i s t e n c y i n t e r m i n o l o g y a n d m e t h o d o l o g y , t h e W o r l d M e t e o r o l o g i c a l O r g a n i z a t i o n ( W M O ) , t h e G l o b a l C l i m a t e O b s e r v i n g S y s t e m ( G C O S ) a n d t h e C l i m a t e V a r i a b i l i t y a n d P r e d i c t a b i l i t y p r o g r a m ( C L I V A R ) o r g a n i z e d a W o r k s h o p o n I n d i c e s a n d I n d i c a t o r s f o r C l i m a t e E x t r e m e s t h a t w a s h e l d o n 3 - 6 J u n e , 1 9 9 7 , i n A s h v i l l e , N o r t h C a r o l i n a . O t h e r f o c i o f t h e w o r k s h o p w e r e t o p r o m o t e t h e d e v e l o p m e n t o f g l o b a l d a t a s e t s a n d t o d e t e r m i n e w h e t h e r e x t r e m e w e a t h e r a n d c l i m a t e e v e n t s w e r e b e c o m i n g m o r e e x t r e m e o r v a r i a b l e ( K a r l e t a l . , 1 9 9 9 ) . T h e p a r t i c i p a n t s i n t h e w o r k s h o p p u b l i s h e d g u i d e l i n e s r e g a r d i n g t h e i n d i c e s o f c l i m a t e e x t r e m e s t o b e u s e d i n s t u d i e s o f c h a n g e s o f t h e s e e x t r e m e s o n a g l o b a l a n d r e g i o n a l s c a l e , a n d t h e d a t a r e q u i r e d t o i m p r o v e 1 6 5 t h e m o n i t o r i n g o f c l i m a t e e x t r e m e s . I n a d d i t i o n , r e p o r t s a b o u t t h e o b s e r v e d c h a n g e s i n c l i m a t e a n d w e a t h e r e x t r e m e s o n g l o b a l a n d r e g i o n a l s c a l e s w e r e p r e p a r e d . 1 . 2 . R a t i o n a l e f o r t h e c h o i c e o f e x t r e m e e v e n t s i n d i c e s i n t h i s s t u d y T h e r e c o m m e n d a t i o n s o f t h e W o r k s h o p o n I n d i c e s a n d I n d i c a t o r s o f C l i m a t e E x t r e m e s ( F o l l a n d e t a l . , 1 9 9 9 ) i n fl u e n c e d t h e c h o i c e o f i n d i c e s t h a t a r e t h e f o c u s o f t h i s p a r t o f t h e a n a l y s i s . T r a d i t i o n a l e x t r e m e s i n d i c a t o r s o f t h e t e m p e r a t u r e r e g i m e o f a p l a c e ( a b s o l u t e h i g h e s t o r l o w e s t t e m p e r a t u r e s f o r a g i v e n p e r i o d ) a s w e l l a s t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s t h a t c a n a f f e c t s o c i e t y d i r e c t l y o r c a n b e d e t r i m e n t a l t o s e c t o r s o f t h e e c o n o m y w e r e c h o s e n . N i n e i n d i c e s o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s w e r e e m p l o y e d : 1 ) a b s o l u t e a n n u a l a n d s e a s o n a l d a i l y m a x i m u m a n d m i n i m u m t e m p e r a t u r e s ; 2 ) d a i l y t e m p e r a t u r e r a n g e ; 3 ) i n t e r - p e r i o d d i f f e r e n c e s ( d i f f e r e n c e s b e t w e e n m e a n t e m p e r a t u r e a n o m a l i e s f o r n o n - o v e r l a p p i n g p e r i o d s o f d i f f e r e n t l e n g t h ) o f m a x i m u m a n d m i n i m u m t e m p e r a t u r e s ; 4 ) h e a t w a v e s ; 5 ) c o l d s p e l l s ; 6 ) f r o s t p e r i o d s e v e r i t y ; 7 ) f r o s t p e r i o d d u r a t i o n ; 8 ) c o o l i n g d e g r e e d a y s ; a n d 9 ) h e a t i n g d e g r e e d a y s . D i u r n a l t e m p e r a t u r e r a n g e ( D T R ) a n d t h e i n t e r - p e r i o d t e m p e r a t u r e d i f f e r e n c e s w e r e i n c l u d e d a s t h e y r e p r e s e n t t h e t e m p e r a t u r e v a r i a b i l i t y o f a g i v e n l o c a t i o n . F r o m a s t a t i s t i c a l p o i n t o f v i e w , t h e i n t e r - p e r i o d d i f f e r e n c e s ( l P D s ) a r e t h e fi r s t d i f f e r e n c e s o f a s e r i e s . A n a d v a n t a g e o f u s i n g t h e I P D s , a s p o i n t e d o u t b y K a r l e t a l . , ( 1 9 9 5 ) , i s t h a t t h e fi r s t d i f f e r e n c e s a r e m u c h l e s s a f f e c t e d b y h i g h a n d l o w f r e q u e n c y v a r i a b i l i t y c o m p a r e d t o s t a n d a r d d e v i a t i o n s . C h a n g e s i n i n t e r - 1 6 6 p e r i o d v a r i a b i l i t y c o u l d h a v e l a r g e p r a c t i c a l i m p l i c a t i o n s . F o r e x a m p l e , d e c r e a s e d v a r i a b i l i t y c o u l d l e a d t o l o n g e r s p e l l s o f e x t r e m e c o n d i t i o n s . T h e f r e q u e n c y , l e n g t h a n d i n t e n s i t y o f h e a t w a v e s a n d c o l d s p e l l s , s i g n i f y t h e i m m e d i a t e i m p a c t o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s o n s o c i e t y a n d s e c t o r s o f t h e e c o n o m y . P r o l o n g e d p e r i o d s o f h i g h o r l o w t e m p e r a t u r e s a f f e c t m o r t a l i t y r a t e s ( C h a n g n o n e t a l . , 1 9 9 6 ) , c a t t l e p r o d u c t i o n ( T h a t c h e r , 1 9 7 4 ) a n d p l a n t p r o d u c t i v i t y , a n d c a n i n t e r f e r e w i t h t h e t o u r i s m i n d u s t r y t h r o u g h c h a n g e s i n v a c a t i o n d e s t i n a t i o n s ( I P C C , T A R 2 0 0 1 ) . I n a d d i t i o n , l o n g p e r i o d s o f h i g h t e m p e r a t u r e s c a n a g g r a v a t e d r o u g h t c o n d i t i o n s a n d i n c r e a s e t h e c h a n c e o f w i l d fi r e s ( S a l i n g e r a n d G r i f fi t h s , 2 0 0 1 ) . T h e f r o s t p e r i o d d u r a t i o n a n d s e v e r i t y i n d i c e s s u p p l y i n f o r m a t i o n a b o u t t h e c o l d s e a s o n . T h e f r o s t p e r i o d d u r a t i o n i s i n v e r s e l y r e l a t e d t o t h e l e n g t h o f t h e g r o w i n g s e a s o n . A n y c h a n g e s i n t h e f r o s t p e r i o d l e n g t h w i l l r e fl e c t i n t u r n o p p o s i t e c h a n g e s i n t h e l e n g t h o f t h e g r o w i n g s e a s o n . T h e f r o s t p e r i o d s e v e r i t y i n d i c a t e s t h e a m o u n t o f f r o s t d a y s ( d a y s w i t h m i n i m u m t e m p e r a t u r e b e l o w 0 ° C ) w i t h i n e a c h m o n t h d u r i n g t h e f r o s t p e r i o d . C o o l i n g ( C D D ) a n d h e a t i n g d e g r e e - d a y s ( H D D ) a c c u m u l a t i o n s r e fl e c t t h e i m p a c t o f t h e r m a l c o n d i t i o n s o n t h e e n e r g y s e c t o r . M o r e s p e c i fi c a l l y , t h e s e i n d i c e s r e p r e s e n t t h e d e m a n d s t o c o o l o r h e a t b u i l d i n g s t o r e a c h t h e h u m a n c o m f o r t l e v e l o f 6 5 ° F o r 1 8 3 ° C ( h t t p : / / w w w . w e a t h e r 2 0 0 0 . c o m / d d _ g l o s s a r y . h t m l ) . T h e c h a n g e s o f t h e s e i n d i c e s a r e u s u a l l y i n c o r p o r a t e d i n t h e p l a n n i n g m e a s u r e s o f t h e e n e r g y s e c t o r ( S o u l é a n d S u c k l i n g , 1 9 9 5 ) . S p e c i fi c d e t a i l s o f t h e d e r i v a t i o n o f t h e i n d i c e s a n d t h e a n a l y s e s a p p l i e d t o e a c h i n d e x a r e p r e s e n t e d i n s e c t i o n 6 . 1 6 7 1 . 3 . H i s t o r i c a l t r e n d s i n t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s S e v e r a l E u r o p e a n a n d i n t e r n a t i o n a l a g e n c i e s h a v e f o c u s e d t h e i r a t t e n t i o n o v e r t h e l a s t d e c a d e o n c l i m a t e c h a n g e s a n d t h e i r i m p a c t s i n E u r o p e ( e . g . , t h e E u r o p e a n E n v i r o n m e n t a l A g e n c y ( E E A ) , t h e J a c k s o n E n v i r o n m e n t a l I n s t i t u t e a t t h e U n i v e r s i t y o f E a s t A n g l i a , N o r w i c h , U n i t e d K i n g d o m , a n d t h e I P C C ) . A l l t h e r e p o r t s p u b l i s h e d b y t h e s e a g e n c i e s a g r e e t h a t t h e a n n u a l t e m p e r a t u r e i n E u r o p e h a s i n c r e a s e d d u r i n g t h e 2 0 t h c e n t u r y a n d t h e l a t e s t e s t i m a t e o f t h i s c h a n g e i s 0 9 5 ° C ( E E A , 2 0 0 4 ) . S e v e r a l t r e n d s w e r e p o i n t e d o u t r e g a r d i n g t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s i n t h e l a s t r e p o r t o f t h e E E A . H i s t o r i c a l l y , t h e n u m b e r o f c o l d a n d f r o s t d a y s h a s d i m i n i s h e d , w h i l e t h e o c c u r r e n c e o f h o t s u m m e r d a y s ( d a y s w i t h t e m p e r a t u r e a b o v e 2 5 ° C ) a n d h e a t w a v e s h a s i n c r e a s e d f o r t h e c o n t i n e n t a s a . w h o l e ( E E A , 2 0 0 4 ) . D i f f e r e n c e s i n t h e o b s e r v e d c h a n g e s o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s f o r t h e e n t i r e c o n t i n e n t w e r e f o u n d b y s o m e a u t h o r s w h e n s u b - p e r i o d s w e r e c o n s i d e r e d . K l e i n T a n k e t a l . ( 2 0 0 3 ) s t u d i e d c h a n g e s i n d a i l y t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n 1 9 4 6 - 1 9 9 9 u s i n g 8 6 s t a t i o n s i n E u r o p e . T h e i n d i c e s o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s u t i l i z e d i n t h e i r a n a l y s i s w e r e b a s e d o n a b s o l u t e t h r e s h o l d s , f o r e x a m p l e , f r o s t d a y s ( b a s e d o n 0 ° C m i n i m u m t e m p e r a t u r e t h r e s h o l d ) , s u m m e r d a y s ( b a s e d o n 2 5 ° C m a x i m u m t e m p e r a t u r e t h r e s h o l d ) , o r o n p e r c e n t i l e t h r e s h o l d s . E x a m p l e s o f i n d i c e s b a s e d o n p e r c e n t i l e t h r e s h o l d s a r e : t h e n u m b e r o f c o l d n i g h t s w i t h m i n i m u m t e m p e r a t u r e ( T M I N ) b e l o w t h e 1 0 t h p e r c e n t i l e o f t h e d a i l y t e m p e r a t u r e d i s t r i b u t i o n f o r t h e r e s p e c t i v e d a y i n t h e b a s e l i n e 1 9 6 1 - 1 9 9 0 p e r i o d a n d t h e n u m b e r o f w a r m n i g h t s , d e t e r m i n e d s i m i l a r l y b u t u s i n g t h e 9 0 t h p e r c e n t i l e o f t h e d a i l y m i n i m u m t e m p e r a t u r e d i s t r i b u t i o n . S i m i l a r i n d i c e s , e . g . , n u m b e r o f c o l d d a y s 1 6 8 a n d w a r m d a y s , b a s e d o n t h e 1 0 t h a n d 9 0 t h p e r c e n t i l e s o f t h e m a x i m u m t e m p e r a t u r e ( T M A X ) d i s t r i b u t i o n s , w e r e a l s o a p p l i e d . T h e f r o s t d a y s a n d t h e i n d i c e s b a s e d o n t h e 1 0 t h p e r c e n t i l e v a l u e s f o r T M A X a n d T M I N w e r e t e r m e d ‘ c o l d e x t r e m e s ’ , w h i l e t h e s u m m e r d a y s a n d t h e i n d i c e s b a s e d o n t h e 9 0 t h p e r c e n t i l e s f o r T M A X a n d T M I N , w h e r e c a l l e d ‘ w a r m e x t r e m e s ’ i n t h e i r s t u d y . K l e i n T a n k e t a l . ( 2 0 0 3 ) f o u n d t h a t i n t h e 1 9 4 6 - 1 9 7 5 s u b - p e r i o d , t h e a n n u a l n u m b e r o f w a r m e x t r e m e s d e c r e a s e d b u t t h e a n n u a l c o u n t o f t h e c o l d e x t r e m e s d i d n o t c h a n g e , i m p l y i n g a d e c r e a s e i n t e m p e r a t u r e v a r i a b i l i t y . D u r i n g t h e 1 9 7 6 - 1 9 9 9 p e r i o d , t h e a n n u a l n u m b e r o f w a r m e x t r e m e s i n c r e a s e d a t a f a s t e r r a t e t h a n t h e r a t e o f d e c l i n e o f t h e c o l d e x t r e m e s , w h i c h i n d i c a t e d a n i n c r e a s e i n t e m p e r a t u r e v a r i a b i l i t y i n E u r o p e ( K l e i n T a n k e t a l . , 2 0 0 3 ) . R e g i o n a l c h a n g e s i n t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n E u r o p e h a v e a l s o b e e n d e t e c t e d d u r i n g t h e 2 0 t h c e n t u r y . A p a r a l l e l r i s e i n : t h e d a i l y m a x i m u m a n d m i n i m u m t e m p e r a t u r e s w a s o b s e r v e d i n n o r t h e r n a n d c e n t r a l E u r o p e i n 1 9 0 1 - 1 9 9 5 ( H e i n o e t a l . , 1 9 9 9 ) ; t h e w a r m a n d c o l d t a i l s o f T M A X a n d T M I N i n c e n t r a l a n d w e s t e r n E u r o p e i n 1 9 0 1 - 1 9 9 9 ( M o b e r g a n d J o n e s , 2 0 0 5 ) . H e i n o e t a l . u s e d a t o t a l o f 2 0 s t a t i o n s a n d t h e f o l l o w i n g i n d i c e s : m e a n d a i l y m a x i m u m a n d m i n i m u m t e m p e r a t u r e s , d i u r n a l t e m p e r a t u r e r a n g e ( D T R ) , a n d n u m b e r o f f r o s t d a y s . F u r t h e r m o r e , s i n c e t h e d a i l y m i n i m u m t e m p e r a t u r e s i n c r e a s e d a t a h i g h e r r a t e , t h e d a i l y t e m p e r a t u r e r a n g e d e c r e a s e d i n n o r t h e r n a n d c e n t r a l E u r o p e , f o u n d H e i n o e t a l . ( 1 9 9 9 ) . I n a d d i t i o n , a d e c r e a s e i n t h e n u m b e r o f f r o s t d a y s a l s o o c c u r r e d . M o b e r g a n d J o n e s ( 2 0 0 5 ) s t u d i e d t h e w i n t e r a n d s u m m e r c h a n g e s i n t h e 1 0 t h a n d 9 0 t h p e r c e n t i l e s o f t h e m a x i m u m a n d t h e m i n i m u m t e m p e r a t u r e 1 6 9 d i s t r i b u t i o n s . T h e y f o u n d t h a t , c o m p a r i n g t h e fi r s t h a l f o f t h e 1 9 0 1 - 1 9 9 9 p e r i o d t o t h e s e c o n d h a l f , t h e w i n t e r t e m p e r a t u r e s i n c r e a s e d i n t h e s e c o n d h a l f w i t h t h e c o l d t a i l o f t h e m i n i m u m t e m p e r a t u r e s d e m o n s t r a t i n g t h e l a r g e s t c h a n g e s . L e s s e v i d e n c e w a s f o u n d t o a w i d e s p r e a d w a r m i n g i n s u m m e r f o r t h e s e c o n d h a l f o f t h e 2 0 t h c e n t u r y . O t h e r r e g i o n a l c h a n g e s i n c l u d e , f o r e x a m p l e , a d e c r e a s e i n t h e l e n g t h o f t h e c o l d s e a s o n i n c e n t r a l E u r o p e , a s e s t i m a t e d f r o m o n e s t a t i o n i n P o l a n d a n d t w o i n H u n g a r y ( D o m o n k o s a n d P i o t r o v i c z , 1 9 9 8 ) . T h e a u t h o r s s t u d i e d w i n t e r t e m p e r a t u r e c h a r a c t e r i s t i c s f o r c e n t r a l E u r o p e i n 1 9 0 1 - 1 9 9 3 . S e v e r a l i n d i c e s w e r e u s e d t o c h a r a c t e r i z e t h e w i n t e r s e a s o n : d a i l y m e a n a n d 5 - d a y a v e r a g e t e m p e r a t u r e s a n d a n o m a l i e s ; l e n g t h , s t a r t i n g a n d e n d i n g d a t e s o f t h e c o l d s e a s o n ; a n d e x t r e m e c o l d e v e n t s d e fi n e d u s i n g a b s o l u t e ( - 5 ° C a n d - 1 0 ° C ) , a n d p e r c e n t i l e b a s e d t h r e s h o l d s . D o m o n k o s a n d P i o t r o v i c z f o u n d t h a t m o s t o f t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e c o l d s e a s o n s h o w e d a s l i g h t d e c r e a s e i n s e v e r i t y i n C e n t r a l E u r o p e a n w i n t e r s . O n l y t h e t r e n d s f o r t h e m e a n s e a s o n a l t e m p e r a t u r e , t h e a n n u a l m i n i m u m t e m p e r a t u r e ( b o t h d i s p l a y i n g a n i n c r e a s e ) , t h e l e n g t h o f t h e c o l d s e a s o n a n d t h e n u m b e r o f l o w a n o m a l i e s ( b o t h s h o w i n g a d e c r e a s e ) , h o w e v e r , w e r e s i g n i fi c a n t a t 0 : 0 0 5 i n s o m e s t a t i o n s . A t a fi n e r s p a t i a l s c a l e , t h e d a i l y m a x i m u m a n d m i n i m u m e x t r e m e t e m p e r a t u r e s , a n d t h e h e a t w a v e s d u r a t i o n h a v e g e n e r a l l y i n c r e a s e d , w h i l e t h e n u m b e r o f f r o s t d a y s h a s d e c l i n e d , a t t h e m a j o r i t y o f s t a t i o n s i n w e s t e r n G e r m a n y d u r i n g 1 9 5 8 — 2 0 0 1 ( H u n d e c h a a n d B a r d o s s y , 2 0 0 5 ) . T h e i n d i c e s o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s u s e d i n t h e i r a n a l y s i s w e r e : t h e 9 0 t h p e r c e n t i l e d a i l y m a x i m u m 1 7 0 t e m p e r a t u r e , t h e 1 0 t h p e r c e n t i l e d a i l y m i n i m u m t e m p e r a t u r e , t h e n u m b e r o f f r o s t d a y s a n d t h e h e a t w a v e d u r a t i o n . S i m i l a r fi n d i n g s w e r e r e p o r t e d f o r t h r e e s t a t i o n s i n H u n g a r y b y D o m o n k o s ( 1 9 9 8 ) , w h o d e t e r m i n e d t h a t t h e n u m b e r o f d a y s w i t h i n p e r i o d s w i t h e x t r e m e l o w d a i l y m e a n t e m p e r a t u r e s a n d t h e l e n g t h o f t h e p e r i o d s w i t h e x t r e m e l o w t e m p e r a t u r e s h a v e d e c r e a s e d s i n c e t h e 1 9 4 0 3 . O n e p r e v i o u s s t u d y , b y K o l e v a ( 1 9 8 7 ) , u t i l i z e d a l i m i t e d s e t o f i n d i c e s t o i n v e s t i g a t e t e m p o r a l v a r i a t i o n s b y m o n t h i n t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n B u l g a r i a . A l t h o u g h t h e o v e r a l l p e r i o d w a s 1 8 9 6 - 1 9 8 0 , s h o r t e r p e r i o d s w e r e u s e d f o r s o m e s t a t i o n s d e p e n d i n g o n t h e i r s t a r t i n g d a t e o f o p e r a t i o n . T h e a n a l y s i s w a s b a s e d o n 1 0 - y e a r r u n n i n g m e a n s p l o t s f o r 2 5 s t a t i o n s . T h e e x t r e m e s , c h o s e n t o c h a r a c t e r i z e t h e w i n t e r m o n t h s ( D e c e m b e r , J a n u a r y a n d F e b r u a r y ) i n c l u d e d t h e f r e q u e n c y o f m e a n d a i l y t e m p e r a t u r e s b e l o w 0 ° C , m i n i m u m d a i l y t e m p e r a t u r e s b e l o w - 5 ° C a n d m a x i m u m d a i l y t e m p e r a t u r e s a b o v e 1 0 ° C . T h e e x t r e m e s u t i l i z e d f o r t h e s u m m e r m o n t h s ( J u n e , J u l y a n d A u g u s t ) w e r e t h e d a i l y m e a n t e m p e r a t u r e s a b o v e 2 0 ° C a n d d a i l y m i n i m u m t e m p e r a t u r e s a b o v e 1 5 ° C . A c c o r d i n g t o K o l e v a ( 1 9 8 7 ) , c o o l e r w i n t e r t i m e p e r i o d s , b a s e d o n t h e h i g h e r f r e q u e n c y o f t h e s t u d i e d t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n D e c e m b e r a n d J a n u a r y , w e r e e v i d e n t i n 1 9 3 8 - 1 9 4 7 a n d 1 9 6 0 - 1 9 6 9 . A w a r m e r p e r i o d , b a s e d o n t h e l o w e r f r e q u e n c y o f t h e c o n s i d e r e d e x t r e m e s i n D e c e m b e r a n d J a n u a r y , w a s o b s e r v e d i n 1 9 4 8 - 1 9 5 7 . T h e t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n F e b r u a r y d i d n o t s h o w l a r g e v a r i a t i o n s t h r o u g h o u t t h e 1 8 9 6 - 1 9 8 0 p e r i o d , e x c e p t f o r 1 9 2 6 - 1 9 3 5 , w h e n a c o o l e r p e r i o d w a s i d e n t i fi e d , b a s e d o n t h e i n c r e a s e d n u m b e r o f d a y s w i t h m e a n 1 7 1 t e m p e r a t u r e b e l o w 0 ° C . F o r t h e s u m m e r s e a s o n , n o c o n s i s t e n t v a r i a t i o n s w e r e e v i d e n t a m o n g t h e s t a t i o n s . 1 . 4 . P a s t s t u d i e s u s i n g e x t r e m e v a l u e a n a l y s i s o f e x t r e m e e v e n t s A l l o f t h e s t u d i e s , a d d r e s s e d a b o v e , h a v e u s e d m o s t l y t r e n d a n a l y s i s t o a s s e s s t h e c h a n g e s i n t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s d u r i n g t h e s e c o n d h a l f o f t h e 2 0 t h c e n t u r y . A n o t h e r a p p r o a c h t h a t c a n b e a p p l i e d t o e v a l u a t e t h e d i f f e r e n c e s i n t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n s e p a r a t e p e r i o d s w i t h i n t h e 2 0 t h c e n t u r y , h o w e v e r , i s t o u s e e x t r e m e v a l u e a n a l y s i s a n d t o e v a l u a t e t h e c h a n g e s i n r e t u r n l e v e l s 8 o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s , b a s e d o n d i f f e r e n t p e r i o d s o f i n t e r e s t . P a s t r e s e a r c h , i n w h i c h e x t r e m e v a l u e a n a l y s i s w a s a p p l i e d t o s t u d y c l i m a t e c h a n g e a n d e x t r e m e e v e n t s , m o s t l y f o c u s e d o n m e t h o d o l o g i c a l o r G l o b a l C i r c u l a t i o n M o d e l ( G C M ) v a l i d a t i o n q u e s t i o n s . T h e c o m p a r i s o n o f r e t u r n l e v e l s b e t w e e n d i f f e r e n t t i m e p e r i o d s h a s b e e n l i m i t e d t o a s s e s s m e n t o f c h a n g e s b e t w e e n f u t u r e a n d c u r r e n t c l i m a t e . F o r e x a m p l e , Z w i e r s a n d K h a r i n ( 1 9 9 8 ) e x p l o r e d c h a n g e s i n a n n u a l a b s o l u t e t e m p e r a t u r e e x t r e m e s b e t w e e n t h e c l i m a t e s i m u l a t e d b y t h e C a n a d i a n C e n t e r f o r C l i m a t e M o d e l i n g ( C C C m a ) G C M 2 u n d e r 0 0 2 d o u b l i n g , a n d t h e o b s e r v e d c l i m a t e o n a g l o b a l a n d r e g i o n a l s c a l e . T h e y m o d e l e d a n n u a l a b s o l u t e t e m p e r a t u r e e x t r e m e s w i t h t h e G e n e r a l i z e d E x t r e m e V a l u e d i s t r i b u t i o n ( G E V ) . A n o t h e r e x a m p l e i s t h e s t u d y b y K y s e l y a n d H u t h ( 2 0 0 1 ) , w h o i n v e s t i g a t e d w h e t h e r g l o b a l c l i m a t e m o d e l s w e r e a b l e t o r e p r o d u c e 8 R e t u r n l e v e l s a r e t h e ( 1 - p ) t h q u a n t i l e s o f t h e G E V o r G P d i s t r i b u t i o n , w h e r e p i s t h e p r o b a b i l i t y o f o c c u r r e n c e o f a n e x t r e m e e v e n t i n a n y g i v e n y e a r ( K a t z e t a l . , 2 0 0 2 ) . R e t u r n l e v e l s a r e “ t h r e s h o l d s t h a t w i l l b e e x c e e d e d o n a v e r a g e o n c e e v e r y r e t u r n p e r i o d ” ( Z w i e r s a n d v o n S t o r c h , 1 9 9 9 ) , w h e r e r e t u r n p e r i o d s ( e q u a l t o 1 / p ) c o u l d b e 1 0 , 2 0 , 5 0 , 1 0 0 o r a n y o t h e r n u m b e r o f y e a r s . 1 7 2 a n n u a l a b s o l u t e t e m p e r a t u r e e x t r e m e s a n d h e a t / c o l d w a v e s i n c e n t r a l E u r o p e . T h e a u t h o r s a l s o m o d e l e d t h e a n n u a l a b s o l u t e T M A X a n d T M I N e x t r e m e s u s i n g t h e G E V . E x t r e m e v a l u e t h e o r y h a s a l s o b e e n a p p l i e d t o e v a l u a t e o b s e r v e d c l i m a t e e x t r e m e s . K y s e l y ( 2 0 0 2 b ) c o m p a r e d p r o b a b i l i t y e s t i m a t e s o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s ( a n n u a l t e m p e r a t u r e m a x i m a a n d h e a t w a v e s ) i n t h e C z e c h R e p u b l i c , u s i n g a s t o c h a s t i c m o d e l i n g a p p r o a c h a n d e x t r e m e v a l u e d i s t r i b u t i o n s . H e r e c o m m e n d e d m o d e l l i n g t h e a n n u a l a b s o l u t e t e m p e r a t u r e e x t r e m e s w i t h t h e G E V d i s t r i b u t i o n . C o m p a r i s o n s o f r e t u r n l e v e l s o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s f o r d i f f e r e n t h i s t o r i c a l t i m e p e r i o d s t o m y k n o w l e d g e d o n o t e x i s t . E x t r e m e v a l u e a n a l y s i s w a s u s e d i n t h i s s t u d y t o c o m p a r e c h a n g e s i n r e t u r n l e v e l s i n d i f f e r e n t s u b - p e r i o d s d u r i n g t h e s e c o n d h a l f o f t h e 2 0 t h c e n t u r y . 1 . 5 . R e s e a r c h q u e s t i o n a n d o b j e c t i v e s G i v e n t h a t t h e o n l y s t u d y t o d a t e , c o n c e r n i n g e x t r e m e t e m p e r a t u r e e v e n t s i n B u l g a r i a , w a s q u i t e l i m i t e d i n s c o p e ( K o l e v a , 1 9 8 7 ) , t h e r e s e a r c h q u e s t i o n i n t h i s p a r t o f t h e s t u d y i s : W h a t a r e t h e c h a n g e s i n e x t r e m e t e m p e r a t u r e e v e n t s i n B u l g a r i a b e t w e e n 1 9 5 1 - 1 9 7 9 ( r e f e r r e d t o a s t h e ‘ e a r l y p e r i o d ’ ) a n d 1 9 7 3 - 1 9 9 9 , r e f e r r e d t o a s t h e ‘ l a t e p e r i o d ’ ? ( T h e p e r i o d s w e r e d i c t a t e d b y t h e d a t a a s d i s c u s s e d b e l o w . ) T h i s q u e s t i o n w i l l b e a d d r e s s e d b y : 1 ) t r e n d a n a l y s i s o f d i f f e r e n t i n d i c e s o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s f o r t h e t w o p e r i o d s , a n d 2 ) e x p l o r i n g t h e c h a n g e s i n r e t u r n l e v e l s f o r t e m p e r a t u r e e x t r e m e s b e t w e e n t h e e a r l y a n d l a t e p e r i o d s . 1 7 3 A d d i t i o n a l o b j e c t i v e s i n t h i s a n a l y s i s a r e t o e x a m i n e , w h e r e p o s s i b l e , t h e s p a t i a l c o n s i s t e n c y b e t w e e n t h e t r e n d s , e x t r e m e v a l u e d i s t r i b u t i o n m o d e l s a n d r e t u r n l e v e l s . I n a d d i t i o n , t h e c h a n g e s i n p e r c e p t i o n o f e x t r e m e s b y u s i n g s i n g l e a b s o l u t e e x t r e m e s a n d e x t r e m e s , b a s e d o n t h r e s h o l d e x c e e d a n c e s , w i l l b e e x p l o r e d . 2 . S o u r c e s o f t e m p e r a t u r e d a t a a n d p r e p r o c e s s i n g T h e a p p l i c a t i o n o f t r e n d a n d e x t r e m e v a l u e a n a l y s i s , a n d t h e i n t e r p r e t a t i o n o f t h e r e s u l t s f r o m t h e s e a n a l y s e s , a r e h i n d e r e d i f t h e a v a i l a b l e d a t a a r e n o t h o m o g e n e o u s . H e n c e , i t i s o f u t m o s t i m p o r t a n c e t o i d e n t i f y s t a t i o n s w i t h h o m o g e n e o u s r e c o r d s . 2 . 1 . D a t a a v a i l a b i l i t y T h e B u l g a r i a n M e t e o r o l o g i c a l Y e a r b o o k s , p u b l i s h e d s i n c e t h e 1 8 9 0 3 u n t i l 1 9 8 0 , c o n t a i n p r i m a r i l y m o n t h l y d a t a f r o m h u n d r e d s o f m e t e o r o l o g i c a l s t a t i o n s i n t h e c o u n t r y . F o r a l i m i t e d n u m b e r o f s t a t i o n s , d a i l y o b s e r v a t i o n s a r e a l s o a v a i l a b l e i n t h e Y e a r b o o k s f r o m 1 9 5 1 a n d e n d i n g i n e i t h e r 1 9 7 9 o r 1 9 8 0 . D a i l y d a t a w e r e r e q u i r e d f o r t h i s s t u d y , w h i c h l i m i t e d t h e a n a l y s i s t o fi v e s t a t i o n s : S o fi a , O b r a z t s o v C h i fl i c k , P l o v d i v , P l e v e n a n d V a r n a . D a i l y m a x i m u m ( T M A X ) a n d m i n i m u m ( T M I N ) t e m p e r a t u r e d a t a f o r t h e s e fi v e s t a t i o n s w e r e e x t r a c t e d b y h a n d f r o m t h e Y e a r b o o k s f o r t h e p e r i o d 1 9 5 1 - 1 9 7 9 , e x c e p t f o r t h e d a t a f o r 1 9 6 0 f o r P l e v e n , w h i c h w e r e m i s s i n g . A l t h o u g h o t h e r s o u r c e s o f B u l g a r i a n d a t a e x i s t , t h e c o s t f o r a c q u i r i n g t h e s e d a t a w a s w e l l b e y o n d t h e b u d g e t o f t h i s r e s e a r c h p r o j e c t . I t w a s n o t p o s s i b l e t o a c q u i r e a d d i t i o n a l d a t a f r o m B u l g a r i a a t a r e a s o n a b l e c o s t . 1 7 4 I n a d d i t i o n , t o t h e d a t a o b t a i n e d f r o m t h e Y e a r b o o k s , t e m p e r a t u r e o b s e r v a t i o n s w e r e a c q u i r e d f r o m t h e G l o b a l S u m m a r y o f t h e D a y d a t a s e t a r c h i v e d a t t h e N a t i o n a l C l i m a t i c D a t a C e n t e r ( N C D C ) . T h e G l o b a l S u m m a r y o f t h e D a y i s a n e l e c t r o n i c d a t a s e t c o n t a i n i n g d a i l y m e a n v a l u e s o f t e m p e r a t u r e , d e w p o i n t , S L P , a n d w i n d s p e e d , a l o n g w i t h m a x i m u m a n d m i n i m u m t e m p e r a t u r e , p r e c i p i t a t i o n a m o u n t a n d s o m e o t h e r s u r f a c e v a r i a b l e s f o r a p p r o x i m a t e l y 8 0 0 0 s t a t i o n s a r o u n d t h e g l o b e ( W i n k l e r , 2 0 0 4 ) . T h e m a j o r i t y o f t h e o b s e r v a t i o n s a r e a v a i l a b l e f r o m 1 9 8 2 o n w a r d , w h i l e l e s s c o m p l e t e d a t a a r e a l s o a v a i l a b l e s i n c e 1 9 7 3 , a n d f o r s o m e s t a t i o n s e v e n b a c k t o 1 9 3 0 . O n l y g r o s s e r r o r c h e c k i n g f o r r a n d o m e r r o r s h a s b e e n p e r f o r m e d o n t h e s e d a t a ( W i n k l e r , 2 0 0 4 ) . D a i l y T M A X a n d T M I N d a t a f o r f o u r s t a t i o n s w h i c h h a d t h e s a m e n a m e s a s t h o s e a l r e a d y a c q u i r e d f r o m t h e Y e a r b o o k s ( i . e . , S o fi a , P l o v d i v , P l e v e n a n d V a r n a ) w e r e e x t r a c t e d f r o m N C D C f o r t h e p e r i o d 1 9 7 3 - 2 0 0 4 . F o r P l e v e n , d a t a w e r e a v a i l a b l e o n l y u p t o 1 9 9 9 . I n a d d i t i o n , d a t a f o r O b r a z t s o v C h i fl i c k w e r e n o t a v a i l a b l e f r o m t h e G l o b a l S u m m a r y o f t h e D a y d a t a b a s e , h o w e v e r t h i s s t a t i o n w a s s t i l l c o n s i d e r e d f o r c o m p l e t e n e s s o f t h e e a r l y p e r i o d a n a l y s i s . A l i m i t a t i o n o f t h e G l o b a l S u m m a r y o f t h e D a y d a t a s e t w a s t h a t o b s e r v a t i o n s f o r 1 9 9 6 w e r e m i s s i n g f o r a l l s t a t i o n s . 2 . 2 . G r o s s e r r o r c h e c k s a n d p r e p r o c e s s i n g U n r e a l i s t i c , o r a l s o c a l l e d g r o s s e r r o r s , a r e t h e v a l u e s w h i c h a r e t o o h i g h o r t o o l o w f o r a g i v e n p e r i o d . T h e g r o s s e r r o r c h e c k o n t h e d a t a o b t a i n e d f r o m t h e G l o b a l S u m m a r y o f t h e D a y h a d b e e n a l r e a d y p e r f o r m e d a t N C D C . T h e d a i l y m a x i m u m a n d m i n i m u m s e r i e s f r o m t h e B u l g a r i a n Y e a r b o o k s w e r e e x a m i n e d f o r 1 7 5 u n r e a l i s t i c v a l u e s b y c a l c u l a t i n g t h e d a i l y t e m p e r a t u r e r a n g e ( D T R ) f o r e a c h s t a t i o n . T h e D T R w a s c o m p u t e d b y s u b t r a c t i n g t h e d a i l y T M I N f r o m t h e d a i l y T M A X . T h e r e a s o n i n g , f o r u s i n g D T R , i s t h a t t h i s v a r i a b l e c o m b i n e s t h e m a x i m u m a n d m i n i m u m s e r i e s a n d a l l o w s f o r a d e t e c t i o n o f u n r e a l i s t i c v a l u e s a n d o b v i o u s p r o b l e m s i n b o t h d a t a s e r i e s , i n c l u d i n g : n e g a t i v e D T R v a l u e s c a u s e d b y m a x i m u m t e m p e r a t u r e s l o w e r t h a n t h e m i n i m u m v a l u e s f o r a d a y ; v e r y l a r g e D T R v a l u e s ( g r e a t e r t h a n 2 5 ° C ) d u e t o v e r y h i g h m a x i m u m t e m p e r a t u r e v a l u e s o r u n s e a s o n a b l y l o w d a i l y m i n i m u m t e m p e r a t u r e s . T h e t h r e s h o l d v a l u e o f 2 5 ° C w a s c h o s e n a s i t r e p r e s e n t s a n u n r e a l i s t i c a l l y l a r g e D T R . T i m e s e r i e s p l o t s o f D T R f o r e a c h s t a t i o n w e r e c r e a t e d ( s e e F i g u r e 3 - 1 f o r a n e x a m p l e ) . I f p r o b l e m s i n t h e d a t a w e r e d e t e c t e d , t h e T M A X a n d T M I N f o r t h e r e s p e c t i v e d a y w e r e c o m p a r e d t o t e m p e r a t u r e o b s e r v a t i o n s a t 7 a m , 2 p m a n d 9 p m f o r t h e s a m e d a y . T h e T M A X a n d T M I N v a l u e s f o r t h e p r e c e d i n g a n d f o l l o w i n g d a y w e r e a l s o c o m p a r e d t o t h e u n r e a l i s t i c v a l u e s . T h e p r o b l e m a t i c T M A X o r T M I N d a t a v a l u e s w e r e a d j u s t e d u s i n g t h e m o n t h l y m e a n T M A X o r T M I N v a l u e s , f o l l o w i n g t h e s t e p s b e l o w ( b a s e d o n a p e r s o n a l c o m m u n i c a t i o n w i t h D r . F r e d N u m b e r g e r ) : a ) T h e m o n t h l y a v e r a g e T M A X o r T M I N , a v a i l a b l e f r o m t h e M e t e o r o l o g i c a l Y e a r b o o k s , w a s m u l t i p l i e d b y t h e n u m b e r o f d a y s i n t h e m o n t h a n d t h e v a l u e , T o t a l 1 , w a s o b t a i n e d ; b ) T h e d a i l y t e m p e r a t u r e s f o r a l l t h e d a y s , e x c e p t t h e d a y w i t h p r o b l e m a t i c d a t a , w e r e s u m m e d t o o b t a i n T o t a l 2 ; 1 7 6 0 0 e g n a R y l i a D c ) T h e s u s p e c t t e m p e r a t u r e v a l u e w a s r e p l a c e d b y t h e d i f f e r e n c e o f T o t a l 2 a n d T o t a l 1 . I n r a r e c a s e s , d a i l y d a t a v a l u e s w e r e m i s s i n g a n d t h e m o n t h l y m e a n s w e r e c a l c u l a t e d u s i n g a l l t h e d a y s i n t h e m o n t h b u t t h e d a y s w i t h t h e m i s s i n g v a l u e . I n t h e s e c a s e s , t h e m e a n s o f t h e T M A X o r T M I N f r o m t h e d a y s b e f o r e a n d a f t e r t h e d a y w i t h a m i s s i n g v a l u e w e r e u s e d i n s t e a d . A s u m m a r y o f t h e n u m b e r o f c o r r e c t e d d a t a i s g i v e n i n T a b l e 3 - 1 . S i n c e t h e d a t a w e r e t r a n s f e r r e d f r o m a h a r d c o p y i n t o e l e c t r o n i c f o r m , m a n y t y p o s e x i s t e d i n t h e t i m e s e r i e s . F o r e x a m p l e , i n F i g u r e 3 - 1 , s e v e r a l u n r e a l i s t i c D T R v a l u e s a r e e v i d e n t . A l l t h e u n r e a l i s t i c v a l u e s , r e s u l t i n g f r o m t h e t r a n s f e r o f t h e d a t a i n t o e l e c t r o n i c f o r m , w e r e c o m p a r e d w i t h t h e a c t u a l p r i n t e d d a t a a n d c o r r e c t e d u s i n g t h e r e a l d a t a v a l u e s f r o m t h e h a r d c o p i e s . F i g u r e 3 - 1 E x a m p l e o f a d a i l y t e m p e r a t u r e r a n g e p l o t f o r P l e v e n , 1 9 5 1 - 1 9 5 9 , Y e a r b o o k d a t a 1 1 9 8 3 0 2 2 7 5 8 2 5 5 8 7 2 8 4 1 1 6 3 1 3 1 4 5 3 4 2 1 7 3 5 2 0 2 3 4 2 3 1 J u l i a n D a y 1 7 7 T a b l e 3 - 1 S u m m a r y t a b l e o f t h e n u m b e r o f c o r r e c t e d d a t a f o r t h e s t a t i o n s o b t a i n e d f r o m t h e M e t e o r o l o g i c a l Y e a r b o o k s u s i n g t h e a b o v e m e n t i o n e d s t e p s , ( a b s o l u t e c o u n t a n d % ) S t a t i o n O b r a z t s o v V a r n a P l o v d i v P l e v e n S o fi a C h i fl c i k T o t a l n u m b e r o f d a t a 1 0 5 8 5 1 0 5 8 5 1 0 5 8 5 1 0 2 2 0 1 0 5 8 5 N u m b e r ( p e r c e n t a g e ) 5 2 2 3 6 o f c o r r e c t e d ( 0 . 0 4 7 % ) ( 0 . 0 1 9 % ) ( 0 . 0 1 9 % ) ( 0 . 0 2 9 % ) ( 0 . 0 5 7 % ) d a t a v a l u e s 3 . C o m p a r i s o n o f t h e s t a t i o n s i n t h e t w o d a t a s e t s I n m a n y o f t h e l a r g e c i t i e s i n B u l g a r i a , s e v e r a l r e p o r t i n g m e t e o r o l o g i c a l s t a t i o n s a t d i f f e r e n t l o c a t i o n s e x i s t u n d e r t h e m a n a g e m e n t o f d i f f e r e n t i n s t i t u t i o n s . T h u s , i t i s p o s s i b l e t h a t t h e s t a t i o n s t h a t w e r e o b t a i n e d f r o m t h e t w o d a t a s e t s , t h e B u l g a r i a n Y e a r b o o k s a n d t h e G l o b a l S u m m a r y o f t h e D a y f r o m N C D C , m i g h t n o t b e t h e s a m e . T h e e q u i v a l e n c e o f t h e s t a t i o n s w a s e v a l u a t e d i n i t i a l l y b y c o m p a r i n g t h e i r g e o g r a p h i c a l c o o r d i n a t e s a n d a l t i t u d e a b o v e s e a l e v e l ( T a b l e 3 - 2 ) . I t i s e v i d e n t f r o m t h e t a b l e t h a t n o n e o f t h e s t a t i o n s f r o m t h e t w o d a t a s o u r c e s a r e t h e s a m e , s i n c e n o n e o f t h e c o o r d i n a t e s a r e e x a c t l y e q u a l a n d t h e a l t i t u d e s o f t h e s t a t i o n s a r e a l s o q u i t e d i f f e r e n t . T h e e v a l u a t i o n o f t h e c o o r d i n a t e s o f t h e s t a t i o n s i s n o t s u f fi c i e n t , h o w e v e r , a n d a s t a t i s t i c a l a s s e s s m e n t o f t h e t e m p e r a t u r e d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e s t a t i o n s w a s p e r f o r m e d . 1 7 8 T a b l e 3 - 2 G e o g r a p h i c a l c o o r d i n a t e s a n d a l t i t u d e a b o v e 3 8 l e v e l f o r t h e s t a t i o n s f r o m t h e B u l g a r i a n Y e a r b o o k s a n d t h e s t a t i o n s o b t a i n e d f r o m N C D C S t a t i o n L a t i t u d e L a t i t u d e L o n g i t u d e L o n g i t u d e A l t i t u d e A l t i t u d e Y e a r b o o k N C D C Y e a r b o o k N C D C Y e a r b o o k N C D C S o fi a 4 2 ° 4 2 ' 4 2 ° 6 5 ' 2 3 ° 2 0 ‘ 2 3 ° 3 8 ‘ 5 5 2 m 5 9 1 m P l o v d i v 4 2 ° 0 9 ' 4 2 ° 1 3 ' 2 4 ° 4 2 ' 2 4 ° 7 5 ' 1 6 0 m 1 8 5 m P l e v e n 4 3 ° 2 5 ' 4 3 ° 4 1 ‘ 2 4 ° 3 5 ' 2 4 ° 6 0 ' 1 2 3 m 7 1 m V a r n a 4 3 ° 1 2 ' 4 3 ° 2 0 ' 2 7 ° 5 5 ' 2 7 ° 9 1 ‘ 3 m 4 3 m O b r a z t s o v C h i fl i c k 4 3 ° 4 8 ' n / a 2 6 ° 0 2 ' n / a 1 5 2 m n / a T h e d a i l y t e m p e r a t u r e s f o r e v e r y y e a r o f t h e o v e r l a p p e r i o d ( 1 9 7 3 - 1 9 7 9 ) f o r t h e t w o d a t a s e t s w e r e d i f f e r e n c e d s e p a r a t e l y f o r T M A X a n d T M I N . F o r e x a m p l e , t h e d a i l y v a l u e s f o r T M A X f o r s t a t i o n S o fi a e x t r a c t e d f r o m t h e Y e a r b o o k s w e r e s u b t r a c t e d f r o m t h e r e s p e c t i v e d a i l y v a l u e s f o r T M A X o b t a i n e d f r o m t h e G l o b a l S u m m a r y o f t h e D a y . T h e r e s u l t s w e r e p l o t t e d a n d a n e x a m p l e o f t h e p l o t s f o r P l e v e n i s s h o w n i n F i g u r e 3 - 2 . A c o m p a r i s o n o f t h e p l o t s i n d i c a t e s t h a t t h e d i f f e r e n c e s a r e n o t e q u a l t o z e r o . T o a s s e s s w h e t h e r t h e d i f f e r e n c e s a r e s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t , t h e p a i r e d c o m p a r i s o n s t - t e s t w a s p e r f o r m e d b y y e a r a n d f o r t h e 1 9 7 3 - 1 9 7 9 p e r i o d a s a w h o l e . 1 7 9 . — ~ ~ 1 1 1 8 2 6 2 3 3 P l e v e n D i f f e r e n c e d N C D C - . ‘ P l e v e n D i f f e r e n c e d N C D C - Y e a r b o o k s d a t a , T m a x 1 9 7 3 Y e a r b o o k s d a t a , T m i n 1 9 7 3 1 0 o 5 ‘ l , o I 8 ’ l 1 8 ’ l ' o 0 ‘ l " o E l . I E ‘ D - 5 — l l D l I , l - 1 0 . l 7 1 — r - ‘ — ‘ - F 1 - V c o N C D 0 a x - v - N J u l i a n D a y F i g u r e 3 - 2 P l o t s o f t h e d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e N C D C a n d t h e Y e a r b o o k s d a t a f o r T M A X a n d T M I N , 1 9 7 3 , s t a t i o n P l e v e n T h e c a l c u l a t i o n s t e p s f o r t h e t e s t a r e a s f o l l o w s ( E a r i c k s o n a n d H a r l i n , 1 9 9 4 ) 1 ) D e t e r m i n e t h e m e a n o f t h e d i f f e r e n c e s s e r i e s f o r T M A X o r T M I N f o r a g i v e n s t a t i o n . [ 7 E d 3 : i = 1 1 ] w h e r e d , - i s e a c h d a i l y d i f f e r e n c e , n i s t h e n u m b e r o f d i f f e r e n c e s i n t h e s e r i e s , a n d ( 7 i s t h e m e a n o f t h e d i f f e r e n c e s . 2 2 ) C a l c u l a t e t h e v a r i a n c e f o r t h e d i f f e r e n c e s , 5 d , n n 2 n 2 ( 1 , 2 — Z d , _ i = 1 [ = 1 n ( n — 1 ) 2 S d 1 8 0 3 ) C a l c u l a t e t h e s t a n d a r d e r r o r o f t h e m e a n o f t h e d i f f e r e n c e s , 0 ' 3 , 5 d 0 3 : 7 7 ; 4 ) C a l c u l a t e t h e t s t a t i s t i c A t a l e v e l o f s i g n i fi c a n c e a = 0 . 0 5 , t h e c r i t i c a l v a l u e f o r M i s 1 . 9 6 . T h e n u l l h y p o t h e s i s , t h a t t h e m e a n ( f o r T M A X a n d T M I N s e p a r a t e l y ) o f t h e c a l c u l a t e d d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e p a i r e d Y e a r b o o k a n d N C D C v a l u e s i s e q u a l t o z e r o , i s a c c e p t e d i f t h e c a l c u l a t e d M s 1 . 9 6 . T h e r e s u l t s o f t h e t - t e s t a r e p r e s e n t e d i n T a b l e 3 - 3 . T h e n u l l h y p o t h e s i s i s a c c e p t e d f o r o n l y a f e w y e a r s o f t h e a n n u a l c o m p a r i s o n . F o r t h e e n t i r e o v e r l a p p e r i o d , t h e n u l l h y p o t h e s i s i s a c c e p t e d f o r T M A X a t P l e v e n a n d T M I N a t S o fi a . T h e r e s u l t s f r o m t h e s t a t i s t i c a l t e s t i n g c o n fi r m t h e o u t c o m e f r o m t h e v i s u a l i n s p e c t i o n , i . e . , t h a t t h e s t a t i o n s a r e d i f f e r e n t . A s a c o n s e q u e n c e , t h e c o m p a r i s o n s o f t h e c h a n g e s i n t e m p e r a t u r e e x t r e m e s w i l l b e b a s e d o n t w o d i f f e r e n t s t a t i o n s a t e a c h c i t y , w h i c h l i m i t s t h e i n t e r p r e t a t i o n . T h i s a p p r o a c h h o w e v e r i s s t i l l a c c e p t a b l e s i n c e t h e s t a t i o n s a r e n o t l o c a t e d t o o f a r a p a r t . 1 8 1 T a b l e 3 - 3 P a i r e d c o m p a r i s o n s T - t e s t o f t h e d i f f e r e n c e s i n T m a x a n d T m i n f o r 1 9 7 3 - 1 9 7 9 b e t w e e n t h e Y e a r b o o k s a n d N C D C d a t a ( C r i t i c a l v a l u e a t a = 0 . 0 5 l s | t | = 1 . 9 6 ) T h e u n d e r l i n e d v a l u e s i n t h e t a b l e r e p r e s e n t t h e c a s e s w h e n H o w a s a c c e p t e d N u m b e r N = 3 6 5 N = 3 6 5 N = 3 6 5 N = 3 6 5 N = 3 6 5 N = 3 6 5 N = 3 6 5 N = 2 5 5 5 o f d a y s Y e a r 1 9 7 3 1 9 7 4 1 9 7 5 1 9 7 6 1 9 7 7 1 9 7 8 1 9 7 9 1 9 7 3 - 1 9 7 9 S t a t i o n / N N N M N N N N S t a t i s t i c P l e v e n T m a x 2 . 0 2 1 _ . _ 1 8 . 8 0 _ . 1 _ 9 _ 3 . 9 3 2 . 3 3 E l fl T m i n 1 0 . 1 7 1 1 . 3 7 6 . 1 3 3 5 2 8 . 8 6 1 3 . 0 5 7 . 1 1 2 . 4 2 P l o v d i v T m a x 5 . 7 3 2 . 4 3 4 . 8 3 5 . 7 4 6 . 7 5 2 . 1 0 2 . 2 5 1 0 . 2 4 T m i n 7 . 3 2 5 . 5 0 7 . 8 9 4 . 6 2 0 . 1 4 2 . 5 6 1 . 9 9 1 0 . 9 1 S o fi a T m a x _ 1 _ . _ _ § M 2 . 8 3 2 . 9 2 5 . 5 3 1 , 8 8 _ 1 _ . _ 2 § _ 6 . 3 3 T m i n 1 . 8 3 1 . 0 1 1 . 3 4 0 . 4 0 2 . 9 3 1 . 0 7 0 . 0 6 0 . 2 0 V a r n a T m a x _ 1 . _ 8 8 _ ( L 6 9 1 0 . 7 9 9 . 5 1 9 . 3 8 8 . 2 3 6 . 0 6 1 6 . 3 6 T m i n 6 . 9 9 8 . 3 8 1 0 . 4 4 1 . 1 4 4 . 7 6 5 . 0 8 6 . 8 7 2 . 9 4 4 . H o m o g e n e i t y t e s t i n g S i n c e a n o b j e c t i v e o f t h i s s t u d y i s t o i n v e s t i g a t e t h e h i s t o r i c a l c h a n g e s o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s i n B u l g a r i a , t h e h o m o g e n e i t y o f t h e t e m p e r a t u r e s e r i e s m u s t b e e v a l u a t e d . H o m o g e n e o u s c l i m a t e d a t a r e fl e c t s o n l y t h e v a r i a t i o n s i n w e a t h e r a n d c l i m a t e ( C o n r a d a n d P o l l a k , 1 9 5 0 , a s s u m m a r i z e d b y P e t e r s o n , e t a l . , 1 9 9 8 ) . T h e i n h o m o g e n e i t i e s i n t h e d a t a m a y d i s t o r t o r e v e n h i d e t h e c l i m a t e s i g n a l ( T u o m e n v i r t a , 2 0 0 1 ) r e s u l t i n g i n e r r o n e o u s a n a l y s e s ( P e t e r s o n e t a l . , 1 9 9 8 ) . D a t a h o m o g e n e i t y c a n b e a f f e c t e d b y c h a n g e s i n s t a t i o n l o c a t i o n , i n s t r u m e n t a t i o n , o b s e r v a t i o n p r a c t i c e s , a n d d a t a p r o c e s s i n g m e t h o d s . D i f f e r e n t m e t h o d s e x i s t f o r h o m o g e n e i t y t e s t i n g o f m o n t h l y a n d a n n u a l d a t a ( a n e x h a u s t i v e l i s t i s p r e s e n t e d i n P e t e r s o n e t a l . , 1 9 9 8 ) . T h e t w o m a j o r a p p r o a c h e s t o 1 8 2 h o m o g e n e i t y t e s t i n g a r e t h e d i r e c t m e t h o d s , f o r e x a m p l e , u s e o f m e t a d a t a , s i d e b y s i d e c o m p a r i s o n s o f i n s t r u m e n t s a n d s t a t i s t i c a l s t u d i e s o f i n s t r u m e n t a l c h a n g e s , a n d t h e i n d i r e c t m e t h o d s . T h e i n d i r e c t m e t h o d s c a n b e a p p l i e d t o a s i n g l e s t a t i o n o r c a n u s e a r e f e r e n c e s e r i e s , a n d a l s o i n c l u d e s u b j e c t i v e a s s e s s m e n t s a n d o b j e c t i v e t e s t s ( f o r e x a m p l e , t h e S t a n d a r d n o r m a l h o m o g e n e i t y t e s t o f A l e x a n d e r s s o n , 1 9 8 6 ; t h e C r a d d o c k t e s t , 1 9 7 9 ) . D e s p i t e t h e l o n g l i s t o f h o m o g e n e i t y t e s t s a v a i l a b l e f o r a n n u a l a n d m o n t h l y d a t a , w e l l - e s t a b l i s h e d t e s t s f o r d a i l y d a t a d o n o t e x i s t ( W i j n g a a r d e t a l . , 2 0 0 3 ) . I n s t e a d , W i j n g a a r d e t a l . ( 2 0 0 3 ) i n t r o d u c e d a ‘ h y b r i d a p p r o a c h ’ f o r h o m o g e n e i t y t e s t i n g o f d a i l y d a t a . T h e ‘ h y b r i d ’ a p p r o a c h i s b a s e d o n t h e d e v e l o p m e n t o f a n n u a l r e s o l u t i o n s e t o f v a r i a b l e s f r o m d a i l y d a t a . S u b s e q u e n t l y , t r a d i t i o n a l h o m o g e n e i t y t e s t s f o r a n n u a l d a t a a r e a p p l i e d t o t h e d e v e l o p e d s e t o f v a r i a b l e s . T h e r e s u l t s f r o m t h e h o m o g e n e i t y t e s t s a r e u s e d t o c l a s s i f y t h e d a t a s e r i e s i n t e r m s o f d a t a q u a l i t y . I n t h i s s t u d y , t h e ‘ h y b r i d ’ a p p r o a c h o f W i j n g a a r d e t a l . ( 2 0 0 3 ) w a s u s e d . 4 . 1 . T e s t i n g v a r i a b l e s T h e t w o v a r i a b l e s u s e d i n t h e h o m o g e n e i t y t e s t i n g a r e t h e a n n u a l m e a n d i u r n a l t e m p e r a t u r e r a n g e ( D T R ) a n d t h e a n n u a l m e a n o f t h e a b s o l u t e d a y - t o - d a y d i f f e r e n c e s o f t h e D T R ( W i j n g a a r d e t a l . , 2 0 0 3 ) . A n n u a l m e a n D T R w a s c o m p u t e d b y s u m m i n g a l l t h e d a i l y D T R v a l u e s f o r a g i v e n y e a r a n d d i v i d i n g b y t h e n u m b e r o f d a y s i n t h e y e a r ( t h e l e a p y e a r d a y s w e r e n o t u s e d i n t h e a n a l y s i s ) . T h e a n n u a l m e a n o f t h e a b s o l u t e d a y - t o - d a y d i f f e r e n c e s o f t h e D T R w a s c a l c u l a t e d a s f o l l o w s : 1 8 3 a ) t h e D T R f o r d a y 1 w a s s u b t r a c t e d f r o m t h e D T R f o r d a y 2 , t h e D T R f o r d a y 2 w a s s u b t r a c t e d f r o m t h e D T R f o r d a y 3 , a n d s o o n ; b ) t h e a b s o l u t e v a l u e s o f t h e D T R d i f f e r e n c e s w e r e s u m m e d b y y e a r ; c ) t h e a n n u a l m e a n o f t h e D T R d a y — t o - d a y d i f f e r e n c e s w a s o b t a i n e d b y d i v i d i n g t h e s u m b y t h e n u m b e r o f d a y s i n t h e y e a r . T h e s e t w o v a r i a b l e s w e r e c h o s e n f o r t h e h o m o g e n e i t y t e s t i n g b y W i j n g a a r d e t a l . ( 2 0 0 3 ) b e c a u s e t h e y w e r e m o r e s e n s i t i v e t o t h e h o m o g e n e i t y t e s t s t h a n t h e a n n u a l m e a n s o f T M A X a n d T M I N , o r t h e a n n u a l d a i l y m e a n t e m p e r a t u r e s e r i e s . A b r e a k t h a t i s e v i d e n t i n t h e D T R s e r i e s m a y b e m o r e d i f fi c u l t t o d e t e c t i n t h e T M A X a n d T M I N s e r i e s , a n d m a y n o t a p p e a r a t a l l i n t h e a n n u a l m e a n t e m p e r a t u r e s e r i e s . A n a d d i t i o n a l r e a s o n f o r u s i n g t h e a n n u a l m e a n a b s o l u t e d a y - t o - d a y d i f f e r e n c e s o f t h e D T R a s a h o m o g e n e i t y t e s t i n g v a r i a b l e i s t h a t i n h o m o g e n e i t i e s m a y b e m o r e a p p a r e n t a n d e a s i e r t o fi n d i n a h i g h e r o r d e r s t a t i s t i c a l m o m e n t t h a n i n t h e m e a n s ( W i j n g a a r d e t a l . , 2 0 0 3 ) . S t a n d a r d d e v i a t i o n s , w h i c h a r e a n o t h e r h i g h e r o r d e r s t a t i s t i c a l m o m e n t , w e r e n o t c h o s e n a s a t e s t i n g v a r i a b l e b e c a u s e t h e y a r e m o r e i n fl u e n c e d b y h i g h a n d l o w - f r e q u e n c y v a r i a b i l i t y c o m p a r e d t o t h e a b s o l u t e d a y - t o - d a y d i f f e r e n c e s o f t h e D T R ( W i j n g a a r d e t a l . , 2 0 0 3 ; K a r l e t a l . , 1 9 9 5 ) . I n a d d i t i o n , M o b e r g e t a l . ( 2 0 0 0 ) f o u n d t h a t t h e d a y - t o - d a y t e m p e r a t u r e d i f f e r e n c e s w e r e q u i t e s e n s i t i v e t o i n h o m o g e n e i t i e s . I n s u m m a r y , t h e a d v a n t a g e o f u s i n g D T R v a r i a b l e s f o r t h e h o m o g e n e i t y t e s t i n g i s t h e i r s e n s i t i v i t y t o i n h o m o g e n e i t i e s i n t h e d a t a s e r i e s w h i c h a r e s u p p o r t e d b y m e t a d a t a a n d t h e i r a b i l i t y t o d i s t i n g u i s h b e t w e e n c l i m a t e v a r i a t i o n s a n d a r t i fi c i a l b r e a k s , a s f o u n d b y W i j n g a a r d e t a l . ( 2 0 0 3 ) . 1 8 4 4 . 2 . H o m o g e n e i t y t e s t s T h e f o u r t e s t s u s e d i n t h e h o m o g e n e i t y t e s t i n g a r e t h e A l e x a n d e r s s o n S t a n d a r d N o r m a l H o m o g e n e i t y t e s t ( S N H T ) f o r a s i n g l e b r e a k ( A l e x a n d e r s s o n . 1 9 8 6 ) , t h e B u i s h a n d r a n g e t e s t ( B u s i h a n d , 1 9 8 2 ) , t h e P e t t i t t e s t ( P e t t i t t , 1 9 7 9 ) a n d t h e V o n N e u m a n n r a t i o t e s t ( V o n N e u m a n n , 1 9 4 1 ) . U n l i k e m a n y h o m o g e n e i t y t e s t s , t h e s e t e s t s d o n o t c o m p a r e a s e r i e s t o t h a t o f a n e a r b y s t a t i o n . R a t h e r , t h e y a r e a b s o l u t e t e s t s , r e l y i n g o n l y o n t h e i n f o r m a t i o n f r o m o n l y t h e s t a t i o n o f i n t e r e s t . A l l f o u r t e s t s a s s u m e t h a t t h e a n n u a l v a l u e s o f t h e t e s t i n g v a r i a b l e s a r e i n d e p e n d e n t a n d i d e n t i c a l l y d i s t r i b u t e d . T h e n u l l h y p o t h e s i s i s t h a t t h e t e s t i n g s e r i e s i s h o m o g e n o u s , w h i l e t h e a l t e r n a t i v e h y p o t h e s i s s t a t e s t h a t a s t e p - l i k e s h i f t i s p r e s e n t , o r i n t h e c a s e o f t h e V o n N e u m a n n r a t i o , t h e t e s t e d s e r i e s i s n o t r a n d o m l y d i s t r i b u t e d ( W i j n g a a r d e t a l . , 2 0 0 3 ) . W h i l e t h e S N H T , P e t t i t a n d B u i s h a n d t e s t s p r o v i d e t h e y e a r o f t h e d e t e c t e d b r e a k , t h e V o n N e u m a n n p r o v i d e s o n l y a n i n d i c a t i o n t h a t i n h o m o g e n e i t y e x i s t s w i t h i n t h e s e r i e s . T h e S N H T a n d t h e B u i s h a n d r a n g e t e s t a s s u m e t h a t t h e v a l u e s o f t h e s e r i e s o f i n t e r e s t a r e n o r m a l l y d i s t r i b u t e d , w h i l e t h e P e t t i t t e s t d o e s n o t m a k e t h i s a s s u m p t i o n . T h e P e t t i t t e s t i s l e s s s e n s i t i v e t o o u t l i e r s c o m p a r e d t o t h e o t h e r t e s t s s i n c e i t i s b a s e d o n t h e r a n k s a n d n o t o n t h e a c t u a l v a l u e s o f t h e t e s t i n g v a r i a b l e s . T h e B u i s h a n d a n d t h e P e t t i t t e s t s c a n i d e n t i f y b r e a k s i n t h e m i d d l e o f t h e t e s t e d p e r i o d , w h i l e t h e S N H T i s m o r e s e n s i t i v e t o b r e a k s i n t h e b e g i n n i n g a n d e n d o f t h e s e r i e s . T h e c o m p u t a t i o n a l d e t a i l s o f t h e h o m o g e n e i t y t e s t s a r e p r e s e n t e d i n t h e f o l l o w i n g s u b s e c t i o n s . 1 8 5 4 . 2 . a . B u i s h a n d r a n g e t e s t T h i s t e s t i s b a s e d o n t h e a s s u m p t i o n t h a t t h e s e r i e s i s n o r m a l l y d i s t r i b u t e d . T h e ‘ a d j u s t e d p a r t i a l s u m s ’ , S k * , a r e c a l c u l a t e d b y : : 1 : k ' — S k = 2 , 2 1 0 ? _ Y ) , f o r k = 1 , 2 , n , a n d i = 1 , . . . , k . I n t h i s f o r m u l a Y , - i s a n a n n u a l v a l u e o f t h e t e s t i n g v a r i a b l e , 7 i s t h e m e a n o f t e s t i n g v a r i a b l e f o r t h e p e r i o d o f r e c o r d , k a n d i a r e s e q u e n c e n u m b e r s o f t h e v a l u e s , a n d n i s t h e t o t a l n u m b e r o f y e a r s i n t h e p e r i o d o f r e c o r d . T h e s e r i e s i s h o m o g e n e o u s i f t h e a d j u s t e d p a r t i a l s u m s , S k * , v a r y a r o u n d z e r o , a s t h i s i n d i c a t e s t h a t n o s y s t e m a t i c c h a n g e i n t h e v a l u e s o f Y , - c o m p a r e d t o t h e l o n g - t e r m m e a n , Y , e x i s t s ( W i j n g a a r d e t a l . , 2 0 0 3 ) . I f a b r e a k i n t h e s e r i e s i s p r e s e n t , S k * h a s a m a x i m u m o r a m i n i m u m n e a r t h e y e a r o f t h e b r e a k . A p l o t a g a i n s t t i m e o f t h e p a r a m e t e r ( S l / S V J E , c a l c u l a t e d f o r e v e r y y e a r , w h e r e s i s t h e s a m p l e s t a n d a r d d e v i a t i o n o f t h e t e s t i n g v a r i a b l e a n d n i s t h e n u m b e r o f v a l u e s , i s v e r y i n f o r m a t i v e . T h e s i g n i fi c a n c e o f t h e b r e a k c a n b e f o u n d u s i n g t h e “ r e s c a l e d a d j u s t e d r a n g e , R ’ . R ' = ( m a x 5 : . - m i n 5 : ) / 5 . O S k S n O S n s k w h e r e S k * a r e t h e a d j u s t e d p a r t i a l s u m s , k i s t h e s e q u e n c e n u m b e r o f t h e y e a r s , n i s t h e t o t a l n u m b e r o f y e a r s , a n d s i s t h e s t a n d a r d d e v i a t i o n o f t h e s e r i e s o f t h e t e s t i n g v a r i a b l e . C r i t i c a l v a l u e s f o r R / S Q R T ( n ) a r e g i v e n i n B u i s h a n d ( 1 9 8 2 ) a n d 1 8 6 2 1 = k = ( 1 Z i I k K — 7 ) / 5 a n d 7 2 : 1 — k 1 7 n k ( + Y 1 2 i = _ _ ) Y i — / s W i j n g a a r d e t a l . ( 2 0 0 3 , p . 6 9 1 ) . I f t h e R / S Q R T ( n ) v a l u e i s s m a l l e r t h a n t h e c r i t i c a l v a l u e a t a g i v e n l e v e l o f s i g n i fi c a n c e , t h e n u l l h y p o t h e s i s t h a t t h e s e r i e s i s h o m o g e n e o u s i s a c c e p t e d . 4 . 2 . b . S t a n d a r d n o r m a l h o m o g e n e i t y t e s t T h e T ( k ) s t a t i s t i c c o m p a r e s t h e m e a n f o r t h e fi r s t k y e a r s o f t h e p e r i o d t o t h e m e a n f o r t h e n - k y e a r s o f t h e p e r i o d . _ — 2 — 2 w h e r e k = 1 . . . n , a n d n i s t h e t o t a l n u m b e r o f y e a r s i n t h e p e r i o d , f o r w h i c h Y , - i s a n a n n u a l v a l u e o f t h e t e s t i n g v a r i a b l e , l ’ i s t h e m e a n o f t h e t e s t i n g v a r i a b l e f o r t h e e n t i r e p e r i o d , a n d s i s t h e s t a n d a r d d e v i a t i o n o f t h e t e s t i n g v a r i a b l e f o r t h e e n t i r e p e r i o d . I f a b r e a k e x i s t s , t h e m a x i m u m v a l u e o f T ( k ) i n d i c a t e s t h e y e a r o f t h e b r e a k . T h e t e s t s t a t i s t i c i s T o , d e fi n e d a s 7 ; , = m a x T ( k ) l s k < n T h e n u l l h y p o t h e s i s i s r e j e c t e d i f T o i s a b o v e t h e c r i t i c a l v a l u e a t a c h o s e n l e v e l o f s i g n i fi c a n c e ( s e e T a b l e I I I , W i j n g a a r d e t a l . , 2 0 0 3 ) . 4 . 2 . c . P e t t i t t e s t I f Y 1 , Y 2 , Y n i s t h e s e r i e s o f t h e t e s t i n g v a r i a b l e , a n d r 1 , r 2 , r n a r e t h e r a n k s o f t h e v a l u e s , a s t a t i s t i c c a n b e c a l c u l a t e d u s i n g : 1 8 7 N = Z l ( Y i _ - Y i + l ) 2 / Z ( Y i — ) — / ) 2 ’ k 1 : 1 w h e r e k = 1 , . . . , n , a n d n i s t h e t o t a l n u m b e r o f y e a r s i n t h e p e r i o d . X k i s p l o t t e d a g a i n s t y e a r s . T h e m a x i m u m o r m i n i m u m v a l u e o f X k v a l u e s s i g n i fi e s a b r e a k i n t h e t e s t i n g v a r i a b l e s e r i e s i f t h e c r i t i c a l v a l u e i s e x c e e d e d a t a c h o s e n l e v e l o f s i g n i fi c a n c e . X B R E A K = m a X l e | I S k S n T h e c r i t i c a l v a l u e s f o r g i v e n l e v e l s o f s i g n i fi c a n c e a r e g i v e n i n P e t t i t ( 1 9 7 9 ) . 4 . 2 . d . V o n N e u m a n n R a t i o t e s t T h e V o n N e u m a n n r a t i o ( N ) i s t h e r a t i o o f t h e m e a n s q u a r e d y e a r t o y e a r d i f f e r e n c e s o f t h e t e s t i n g v a r i a b l e t o t h e v a r i a n c e o f t h e t e s t i n g v a r i a b l e ( V o n N e u m a n n , 1 9 4 1 ; W i j n g a a r d e t a l . , 2 0 0 3 ) . n - n 1 = l fi = l w h e r e Y , - i s t h e a n n u a l v a l u e o f t h e t e s t i n g v a r i a b l e f o r a p a r t i c u l a r y e a r , Y i s t h e m e a n o f t h e t e s t i n g v a r i a b l e f o r t h e p e r i o d o f y e a r s , i i s t h e s u c c e s s i v e n u m b e r o f t h e y e a r s , a n d n i s t h e t o t a l n u m b e r o f y e a r s . I f t h e s e r i e s i s h o m o g e n e o u s , t h e e x p e c t e d v a l u e o f N i s 2 . I f t h e s e r i e s i s n o t h o m o g e n e o u s , t h e v a l u e o f N i s l o w e r t h a n t h e e x p e c t e d v a l u e ( B u i s h a n d , 1 9 8 1 ; W i j n g a a r d e t a l . , 2 0 0 3 ) . C r i t i c a l v a l u e s f o r N c a n b e f o u n d i n T a b l e V I ( p . 6 9 1 ) i n W i j n g a a r d e t a l . ( 2 0 0 3 ) . 1 8 8 4 . 3 . C l a s s i f i c a t i o n o f t h e s t a t i o n s b a s e d o n h o m o g e n e i t y t e s t i n g r e s u l t s W i j n g a a r d e t a l . ( 2 0 0 3 ) d e v e l o p e d a c l a s s i fi c a t i o n o f t h e a p p l i c a b i l i t y o f t h e t e s t e d s e r i e s t o t r e n d a n d v a r i a b i l i t y a n a l y s i s , b a s e d o n t h e r e s u l t s o f t h e h o m o g e n e i t y t e s t i n g . A c c o r d i n g t o t h e a u t h o r s , t h e t i m e s e r i e s f o r a p a r t i c u l a r s t a t i o n i s : a ) “ u s e f u l ” i f o n e o r n o t e s t s r e j e c t t h e n u l l h y p o t h e s i s a t t h e 1 % s i g n i fi c a n c e l e v e l . N o c l e a r s i g n a l o f a n i n h o m o g e n e i t y i n t h e s e r i e s i s a p p a r e n t . T h e s e r i e s i s s u f fi c i e n t l y h o m o g e n e o u s f o r t r e n d a n a l y s i s a n d v a r i a b i l i t y a n a l y s i s ( W i j n g a a r d e t a l . , 2 0 0 3 ) b ) “ d o u b t f u l ” i f t w o t e s t s r e j e c t t h e n u l l h y p o t h e s i s a t t h e 1 % l e v e l . T h e r e s u l t s o f t r e n d a n d v a r i a b i l i t y a n a l y s i s s h o u l d b e i n t e r p r e t e d c r i t i c a l l y ( W i j n g a a r d e t a L , 2 0 0 3 ) c ) “ s u s p e c t ” i f t h r e e o r f o u r t e s t s r e j e c t t h e n u l l h y p o t h e s i s a t t h e 1 % l e v e l . “ S u s p e c t ” s e r i e s s h o u l d n o t b e u s e d i n t r e n d a n d v a r i a b i l i t y a n a l y s e s S i n c e t h e t e s t s a r e a p p l i e d t o b o t h t e s t i n g v a r i a b l e s , t w o c l a s s i fi c a t i o n s p e r s t a t i o n a r e a v a i l a b l e . I f t h e r e s u l t s o f t h e h o m o g e n e i t y t e s t i n g d i f f e r e d f o r t h e t w o t e s t i n g v a r i a b l e s , t h e s t a t i o n w a s a s s i g n e d t h e p o o r e r o f t h e t w o c l a s s i fi c a t i o n s . O n l y s e r i e s c l a s s i fi e d a s “ u s e f u l ” , o r h o m o g e n e o u s p o r t i o n s o f s e r i e s c l a s s i fi e d a s “ d o u b t f u l ” , w e r e c o n s i d e r e d f o r f u r t h e r a n a l y s i s . 1 8 9 4 . 4 . R e s u l t s o f t h e h o m o g e n e i t y a n a l y s i s 4 . 4 . 1 . H o m o g e n e i t y a n a l y s i s o f t h e M e t e o r o l o g i c a l Y e a r b o o k s d a t a F o r s t a t i o n s O b r a z t s o v C h i fl i c k , P l o v d i v , V a r n a a n d P l e v e n , t h e B u i s h a n d a n d t h e P e t t i t t e s t s d o n o t i n d i c a t e t h e e x i s t e n c e o f b r e a k s i n t h e t e m p e r a t u r e s e r i e s ( T a b l e 3 - 4 ) . N o n e o f t h e t e s t s t a t i s t i c s e x c e e d t h e c r i t i c a l v a l u e s . F o r S o fi a , h o w e v e r , b o t h t e s t s i n d i c a t e a p o s s i b l e b r e a k b a s e d o n t h e a n n u a l m e a n a b s o l u t e d i f f e r e n c e s o f t h e D T R ( t e s t i n g v a r i a b l e 1 ) . O n t h e o t h e r h a n d , V o n N e u m a n n R a t i o a n d t h e S N H t e s t s s u g g e s t t h a t a l l s t a t i o n s e x c e p t f o r P l o v d i v h a v e i n h o m o g e n e i t i e s . F o r O b r a z t s o v C h i fl i c k a n d S o fi a b o t h t e s t s s u g g e s t s i g n i fi c a n t b r e a k p o i n t s , w h e r e a s f o r V a r n a o n l y t h e S N H T e s t s t a t i s t i c f o r t e s t i n g v a r i a b l e 1 e x c e e d e d t h e c r i t i c a l v a l u e . F o r P l e v e n t h e V o n N e u m a n n t e s t e x c e e d e d t h e c r i t i c a l v a l u e o n l y f o r t e s t i n g v a r i a b l e 2 . T h e r e s u l t s f r o m t h e f o u r h o m o g e n e i t y t e s t s a r e : 0 P l o v d i v w a s c l a s s i fi e d a s ‘ u s e f u l ’ , 0 V a r n a w a s c l a s s i fi e d a s ‘ u s e f u l ’ , 0 P l e v e n w a s c l a s s i fi e d a s ‘ u s e f u l ’ , 0 O b r a z t s o v C h i fl i c k w a s c l a s s i fi e d a s “ d o u b t f u l ” o S o fi a w a s c l a s s i fi e d a s “ s u s p e c t ” . 1 9 0 T a b l e 3 - 4 S u m m a r y o f t h e h o m o g e n e i t y t e s t i n g o f t h e s t a t i o n s f r o m t h e B u l g a r i a n M e t e o r o r l o g i c a l Y e a r b o o k s , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 ( c r i t i c a l v a l u e s f o r a = 0 . 0 1 a r e g i v e n i n b o l d ; c a s e s w i t h r e j e c t i o n o f t h e n u l l a r e u n d e r l i n e d ) T e s t B u i s h a n d R a n g e t e s t P e t t i t t e s t S t a t i o n A b s D i f f e r e n c e i n A n n u a l M e a n A b s D i f f e r e n c e i n A n n u a l M e a n A n n u a l M e a n D T R A n n u a l M e a n D T R D T R D T R ( T e s t i n g ( T e s t i n g ( T e s t i n g ( T e s t i n g v a r i a b l e 1 ) v a r i a b l e 2 ) v a r i a b l e 1 ) v a r i a b l e 2 ) O b r a z t s o v C h i fl i c k 1 . 3 < 1 . 7 1 . 3 < 1 . 7 1 1 8 < 1 3 3 7 8 < 1 3 3 P l o v d i v 0 . 9 < 1 . 7 1 . 4 < 1 . 7 6 8 < 1 3 3 1 2 2 < 1 3 3 S o fi a 1 . 8 > 1 . 7 1 . 1 < 1 . 7 1 7 5 > 1 3 3 8 6 < 1 3 3 V a m a 1 . 1 < 1 . 7 1 < 1 . 7 1 1 6 < 1 3 3 8 4 < 1 3 3 P l e v e n * 1 . 5 < 1 . 7 1 . 6 7 < 1 . 7 7 1 < 1 3 3 1 2 6 < 1 3 3 T e s t V o n N e u m a n n R a t i o T e s t S N H T S t a t i o n T e s t i n g T e s t i n g T e s t i n g T e s t i n g V a r i a b l e 1 V a r i a b l e 2 V a r i a b l e 1 V a r i a b l e 2 O b r a z t s o v C h i fl i c k 1 . 2 2 > 1 . 2 1 < 1 . 2 8 . 7 < 1 0 . 4 5 1 7 . 2 > 1 0 . 4 5 P l o v d i v 1 . 4 > 1 . 2 1 . 6 > 1 . 2 4 < 1 0 . 4 5 7 . 5 < 1 0 . 4 5 S o fi a 1 < 1 . 2 1 . 7 > 1 . 2 1 4 . 3 > 1 0 . 4 5 3 . 9 < 1 0 . 4 5 V a m a 1 . 4 > 1 . 2 1 . 7 > 1 2 1 2 > 1 0 . 4 5 5 . 4 < 1 0 . 4 5 P l e v e n * 1 . 3 > 1 . 2 1 < 1 . 2 3 . 4 < 1 0 . 4 5 9 . 5 < 1 0 . 4 5 * 1 9 6 0 i s m i s s i n g f o r P l e v e n . T h e y e a r w a s n o t i n c l u d e d i n t h e a n a l y s i s . A l t h o u g h t h e t e s t s t a t i s t i c s f o r e a c h t e s t a n d s t a t i o n c o m b i n a t i o n w e r e p l o t t e d , o n l y t h e p l o t s d i s p l a y i n g b r e a k s , c o n fi r m e d b y a t l e a s t t w o t e s t s , a r e 1 9 1 s h o w n b e l o w . I n s p e c t i o n o f t h e p l o t s f o r S o fi a h e l p e d p i n p o i n t t h e y e a r o f t h e b r e a k i n t h e s e r i e s ( F i g u r e 3 - 3 ) . T h e b r e a k p o i n t , a s c o n fi r m e d b y a l l t h r e e l o c a t i o n s p e c i fi c t e s t s , i s 1 9 6 9 . G i v e n t h e s e r e s u l t s S o fi a w i l l n o t b e c o n s i d e r e d f u r t h e r i n t h e s t u d y , s i n c e t h e o v e r a l l p e r i o d i s s p l i t i n t o t w o q u i t e s h o r t p e r i o d s o f 1 9 a n d 1 0 y e a r s l e n g t h ( T a b l e 3 - 5 ) . F o r O b r a z t s o v C h i fi i c k , o n l y t h e S N H T e s t p l o t f o r t h e a n n u a l m e a n D T R r e v e a l s t h e y e a r o f t h e b r e a k , s i n c e t h e V o n N e u m a n n R a t i o t e s t i s n o t l o c a t i o n s p e c i fi c . T h e y e a r o f t h e i n h o m o g e n e i t y i s 1 9 5 3 ( F i g u r e 3 — 4 ) . S i n c e t h e y e a r o f t h e b r e a k i s i n t h e v e r y b e g i n n i n g o f t h e a v a i l a b l e p e r i o d o f d a t a f o r O b r a z t s o v C h i fl i c k , t h e p e r i o d 1 9 5 3 - 1 9 7 9 w i l l b e u s e d i n t h e s u b s e q u e n t a n a l y s i s . T h e h o m o g e n e i t y o f t h e p e r i o d 1 9 5 3 - 1 9 7 9 w a s n o t t e s t e d i n t h i s s t u d y , h o w e v e r , t h e r e s u l t s f r o m t h e h o m o g e n e i t y t e s t i n g p e r f o r m e d f o r t h e E u r o p e a n C l i m a t e A s s e s s m e n t , a v a i l a b l e o n l i n e a t ( h t t p : / / e c a . k n m i . n l / d a i l y d a t a / d a t a d i c t i o n a r v h o m o q e n e i t v p h p ) , s h o w e d t h a t t h e p e r i o d a f t e r 1 9 5 3 i s h o m o g e n e o u s f o r O b r a z t s o v C h i fl i c k . I n c o n c l u s i o n , f o u r o f t h e s t a t i o n s ( V a r n a , P l o v d i v , O b r a z t s o v C h i fi i c k a n d P l e v e n ) c o n t a i n h o m o g e n e o u s d a t a a n d w i l l b e u s e d i n t h e s u b s e q u e n t a n a l y s e s o f t h e e x t r e m e t e m p e r a t u r e e v e n t s ( T a b l e 3 - 5 ) . 1 9 2 S O F l A , B u i s h a n d R a n g e T e s t A n n u a l M e a n A b s o l u t e D i f f e r e n c e S O F l A , P e t t i t T e s t A n n u a l M e a n A b s o l u t e D i f f e r e n c e i n D T R i n D T R + 5 0 . 5 g 0 ( £ 0 5 1 , ? - 1 5 ‘ 1 5 v ' 2 ’ 7 ‘ t i l l 1 T l l l T l P I D C D O O N P I D O ) F L O C D O O N F L D O ) L O I O L O O C D N N N L O L O L D C D C D N N N 2 9 2 5 2 2 9 2 2 9 2 2 9 2 2 9 2 2 2 9 2 9 2 2 Y e a r Y e a r S O F l A , S N H T A n n u a l M e a n A b s o l u t e D i f f e r e n c e i n D T R x l — j , ‘ - I n 0 ) C O i s ‘ - l O 1 t o L 0 I ! ) ( D ( D N N C D 0 ' ) O ) O ) O ) O ) O ) 1 - 1 - ‘ - v - ‘ - ‘ — ‘ - Y e a r F l g u r e 3 - 3 P l o t s o f t h e t e s t s t a t i s t i c s f o r t h e B u i s h a n d R a n g e t e s t , t h e P e t t i t t e s t , a n d t h e S N H T f o r V a m a ( A “ B r e a k ” i s p o s s i b l e w h e n t h e c a l c u l a t e d s t a t i s t i c r e a c h e s m a x i m u m / m i n i m u m t h a t e x c e e d s t h e c r i t i c a l v a l u e o f t h e t e s t ) 1 9 3 O b r a z t s o v C h i f l i k , S N H T A n n u a l M e a n D T R ‘ - 1 0 O ) ( O N ‘ - I O 0 ) l 0 t o I n ( D ( O N N N C D 0 ) O ) O ) O ) O ) O ) 0 5 ‘ - v - ‘ - 1 - ‘ — ‘ - 1 . — 1 . — Y e a r A F i g u r e 3 - 4 P l o t o f t h e t e s t s t a t i s t i c f o r t h e S N H T e s t f o r O b r a z t s o v C h l fl i c k T a b l e 3 - 5 S u m m a r y t a b l e o f t h e a v a i l a b l e h o m o g e n e o u s p e r i o d s f o r t h e s t a t i o n s f r o m t h e M e t e o r o l o g i c a l Y e a r b o o k s S t a t i o n B r e a k H o m o g e n e o u s N u m b e r o f % m i s s i n g p e r i o d , y e a r s d a t a V a r n a N o 1 9 5 1 - 1 9 7 9 2 9 0 P l o v d i v N o 1 9 5 1 - 1 9 7 9 2 9 0 O b r a z t s o v C h i fl i c k 1 9 5 3 1 9 5 3 - 1 9 7 9 2 7 0 S o fi a 1 9 6 9 1 9 5 1 - 1 9 6 9 1 9 0 . 0 2 % , 2 o f 1 9 7 0 - 1 9 7 9 1 0 1 0 5 8 5 P l e v e n N o 1 9 5 1 - 1 9 7 9 2 8 3 . 4 8 % , 3 + 3 6 5 o f 1 0 5 8 5 4 . 4 . 2 . H o m o g e n e i t y a n a l y s i s o f t h e N C D C d a t a T h e t e s t s w e r e a p p l i e d t o t h e G l o b a l S u m m a r y o f t h e D a y d a t a f o r 1 9 7 3 - 2 0 0 4 ( 1 9 7 3 - 1 9 9 9 f o r P l e v e n ) . T h e y e a r 1 9 9 6 w a s n o t c o n s i d e r e d i n t h e a n a l y s e s s i n c e d a t a f o r t h i s y e a r w a s m i s s i n g f o r a l l s t a t i o n s . O n l y f o r P l e v e n , a l l t h e t e s t s i n d i c a t e d t h a t t h e t e m p e r a t u r e s e r i e s a r e h o m o g e n e o u s ( T a b l e 3 - 6 ) . T h e n u l l 1 9 4 h y p o t h e s i s w a s r e j e c t e d f o r t h e o t h e r s t a t i o n s f o r b o t h t e s t i n g v a r i a b l e s . B a s e d o n t h e o u t c o m e s f r o m t h e h o m o g e n e i t y t e s t i n g P l e v e n w a s c l a s s i fi e d a s b e i n g “ u s e f u l ” f o r f u r t h e r t r e n d a n a l y s i s , b e c a u s e n o n e o f t h e t e s t s r e j e c t e d t h e n u l l h y p o t h e s i s a t 1 % s i g n i fi c a n c e l e v e l . S t a t i o n s P l o v d i v , V a r n a a n d S o fi a w e r e c a t e g o r i z e d a s b e i n g “ s u s p e c t ” b e c a u s e a l l f o u r o f t h e a p p l i e d t e s t s i n d i c a t e d t h a t b r e a k s i n t h e t e m p e r a t u r e s e r i e s e x i s t . T a b l e 3 - 6 S u m m a r y o f t h e h o m o g e n e i t y t e s t i n g o f t h e s t a t i o n s f r o m N C D C , 1 9 7 3 - 2 0 0 4 ( C r i t i c a l v a l u e s f o r a = 0 . 0 1 a r e g i v e n i n b o l d ; c a s e s w i t h r e j e c t i o n o f t h e n u l l a r e u n d e r l i n e d ) Y e a r 1 9 9 6 i s m i s s i n g f o r a l l t h e s t a t i o n s a n d w a s n o t c o n s i d e r e d i n t h e a n a l y s e s . T e s t B u i s h a n d R a n g e t e s t P e t t i t t e s t S t a t i o n A b s D i f f e r e n c e i n A n n u a l M e a n A b s D i f f e r e n c e i n A n n u a l M e a n A n n u a l M e a n D T R A n n u a l M e a n D T R D T R D T R ( T e s t i n g ( T e s t i n g . ( T e s t i n g ( T e s t i n g V a r i a b l e 1 ) V a r i a b l e 2 ) V a r i a b l e 1 ) V a r i a b l e Q P l o v d i v 1 . 6 < 1 . 7 1 . 9 > 1 . 7 1 5 4 > 1 3 3 1 5 6 > 1 3 3 S o fi a 1 . 6 5 < 1 . 7 2 . 4 > 1 . 7 1 7 8 > 1 3 3 2 3 8 > 1 3 3 V a m a 2 . 2 > 1 . 7 2 . 6 > 1 . 7 2 1 8 > 1 3 3 2 4 0 > 1 3 3 P l e v e n * 1 . 6 6 < 1 . 7 1 . 6 < 1 . 7 1 2 1 < 1 3 3 9 5 < 1 3 3 T e s t V o n N e u m a n n R a t i o T e s t S N H T S t a t i o n T e s t i n g T e s t i n g T e s t i n g T e s t i n g V a r i a b l e 1 V a r i a b l e 2 V a r i a b l e 1 V a r i a b l e 2 P l o v d i v 1 < 1 . 2 1 < 1 . 2 1 1 . 3 > 1 0 . 4 5 1 0 . 1 < 1 0 . 4 5 S o fi a 1 . 3 > 1 . 2 0 . 4 < 1 . 2 1 3 . 3 > 1 0 . 4 5 2 3 . 5 > 1 0 . 4 5 V a r n a 0 . 7 < 1 . 2 0 . 1 < 1 . 2 1 8 . 2 > 1 0 . 4 5 2 7 . 5 > 1 0 . 4 5 P l e v e n * 1 . 5 > 1 . 2 1 . 7 > 1 . 2 6 . 1 < 1 0 . 4 5 7 . 4 < 1 0 . 4 5 * T h e a v a i l a b l e d a t a f o r P l e v e n c o v e r s t h e p e r i o d 1 9 7 3 - 1 9 9 9 . Y e a r 1 9 9 6 i s m i s s i n g a n d w a s n o t i n c l u d e d i n t h e a n a l y s i s . 1 9 5 I n s p e c t i o n o f t h e p l o t s o f t h e t e s t s t a t i s t i c s f o r t h e “ s u s p e c t ” s t a t i o n s r e v e a l e d t w o b r e a k s i n e a c h d a t a s e r i e s . F o r S o fi a , t h e p l o t s o f t h e a n n u a l m e a n D T R d i s p l a y 1 9 8 9 a s a b r e a k p o i n t , w h i l e t h e p l o t s o f t h e a n n u a l m e a n o f t h e a b s o l u t e d i f f e r e n c e s o f D T R p o i n t t o 1 9 8 1 a s a b r e a k p o i n t ( F i g u r e 3 - 5 ) . B o t h y e a r s a r e a c c e p t e d a s b r e a k p o i n t s , s i n c e t h e y h a v e b e e n i n d i c a t e d b y d i f f e r e n t t e s t s a n d a l s o t h e y e a r s a r e n o t c l o s e e n o u g h t o b e c o n s i d e r e d a s r e p r e s e n t i n g t h e s a m e b r e a k . T h e o v e r a l l p e r i o d f o r S o fi a i s c o n s i d e r e d t o b e c o m p o s e d o f t h r e e s e p a r a t e h o m o g e n e o u s p e r i o d s o f d a t a , 1 9 7 3 - 1 9 8 1 , 1 9 8 2 — 1 9 8 9 , a n d 1 9 9 0 - 2 0 0 4 , ( T a b l e 3 - 7 ) , a l l o f w h i c h w e r e c o n s i d e r e d t o b e t o o s h o r t f o r t h e t r e n d a n d e x t r e m e v a l u e a n a l y s i s . 1 9 6 n T R Q L . S / ; ) I s / k ‘ S ( S O F I A N C D C P e t t i t T e s t ‘ . S O F I A N C D C S N H T A n n u a l m e a n o f t h e a b s o l u t e A n n u a l m e a n o f t h e a b s o l u t e d i f f e r e n c e s o f t h e D T R d i f f e r e n c e s o f t h e D T R o 1 - 5 0 ~ ‘ g : - 1 0 0 - 1 5 0 I ' 2 0 0 T l T i V T T T l T T ‘ l T ‘ c o r s v l n o a m o o m c o r s r m o a m o o w l t x r x o o o o o o o u o a o [ \ N C D Q C D O ' J C D O 9 2 9 2 9 2 9 2 2 9 2 9 2 8 9 2 9 2 9 2 9 2 9 2 2 9 2 8 Y e a r Y e a r ‘ S O F I A N C D C B u i s h a n d R a n g e T e s t S O F I A N C D C P e t t i t T e s t A n u a l m e a n D T R A n n u a l m e a n D T R O : 5 0 1 ' I N - 2 . 5 ' 3 1 — I — T ‘ f i I I l I T I 0 " ) N ‘ - U ) G ) 0 ’ ) c o N N [ x c o c o c o 0 O ) O O ) O ) C ) C D 0 ) O ) C ) o ‘ — V - ‘ — F ‘ — Y - T - N F i g u r e 3 - 5 P l o t s o f t h e t e s t s t a t i s t i c s f o r t h e d i f f e r e n t h o m o g e n e i t y t e s t s , s t a t i o n S o fi a , N C D C d a t a 1 9 7 3 7 5 9 3 1 7 7 8 8 9 8 . 8 9 9 9 9 9 9 9 9 1 1 1 1 1 1 1 j 2 0 0 2 S O F I A N C D C S N H T A n n u a l m e a n D T R F i g u r e 3 - 5 C o n t i n u e d F o r P l o v d i v , t h e p l o t s o f t h e t e s t s t a t i s t i c s f o r t h e a n n u a l m e a n a b s o l u t e d i f f e r e n c e s i n D T R s u g g e s t a b r e a k p o i n t a t 1 9 9 4 , w h i l e p l o t s f o r t h e t e s t s t a t i s t i c s c a l c u l a t e d f r o m a n n u a l m e a n D T R s u g g e s t 1 9 8 8 a s a b r e a k p o i n t ( F i g u r e 3 - 6 ) . A s f o r s t a t i o n S o fi a , b o t h y e a r s a r e a c c e p t e d a s b r e a k p o i n t s . T h u s , t h e P l o v d i v r e c o r d c o n s i s t s o f t h r e e s e p a r a t e , r e l a t i v e l y s h o r t s u b - p e r i o d s o f h o m o g e n e o u s d a t a ( 1 9 7 3 - 1 9 8 8 , 1 9 8 9 - 1 9 9 4 a n d 1 9 9 5 - 2 0 0 4 ) , ( T a b l e 3 - 7 ) . V a r n a i s a l s o c h a r a c t e r i z e d b y t w o b r e a k p o i n t s i n t h e d a t a s e r i e s . T h e t e s t s t a t i s t i c s c a l c u l a t e d f r o m t h e a n n u a l m e a n s o f t h e a b s o l u t e d i f f e r e n c e s i n t h e D T R i n d i c a t e a b r e a k p o i n t i n 1 9 8 7 ( F i g u r e 3 - 7 ) , w h e r e a s , t h e t e s t s t a t i s t i c s b a s e d o n t h e a n n u a l m e a n D T R s u g g e s t b r e a k p o i n t s i n 1 9 8 7 a n d 1 9 8 8 ( P e t t i t t e s t ) , 1 9 8 7 a n d 1 9 8 9 - 1 9 9 0 ( B u i s h a n d t e s t ) , 1 9 8 7 a n d 1 9 9 0 ( S N H T e s t ) . G i v e n t h e s e s o m e w h a t d i v e r g i n g r e s u l t s , 1 9 8 7 a n d 1 9 9 0 w e r e c o n s i d e r e d t o b e b r e a k p o i n t s , a n d t w o s e p a r a t e h o m o g e n e o u s p e r i o d s w e r e d e t e r m i n e d , 1 9 7 3 - 1 9 8 7 a n d 1 9 9 0 - 2 0 0 4 , ( T a b l e 3 - 7 ) . 1 9 8 P L O V D I V N C D C P e t t i t T e s t P L O V D I V N C D C S N H T A n n u a l m e a n o f t h e a b s o l u t e A n n u a l m e a n o f t h e a b s o l u t e \ d i f f e r e n c e s o f t h e D T R d i f f e r e n c e s o f t h e D T R 5 0 0 x - 5 0 - ! r ” _ W m m — > < - 1 o o - - - “ - ( l - 1 5 0 - a — a — — ~ - — - — ~ 1 - 2 0 0 , . , , , I c o r x v - t o o u c o o o w M i s s - L O O C ‘ O C D N t x r x c o o o o o m o a o h r s o o o o c o o a c n o 2 2 2 9 2 9 2 9 2 9 2 9 2 8 e e e e e e e a Y e a r Y e a r 1 P L O V D I V N C D C B u i s h a n d T e s t P L O V D I V N C D C P e t t i t T e s t A n n u a l m e a n D T R C l . — C ! O 0 ) > 4 ( 0 2 I I 9 C O N F I O O D O O Q N N N C D Q Q G O O 0 5 0 3 0 3 0 5 0 0 5 0 5 0 s — P f - F I - F s — N Y e a r A n n u a l m e a n D T R F i g u r e 3 - 6 P l o t s o f t h e t e s t s t a t i s t i c s f o r t h e d i f f e r e n t h o m o g e n e i t y t e s t s , s t a t i o n P l o v d i v , N C D C d a t a I n c o n c l u s i o n , o n l y P l e v e n h a s a s o m e w h a t l o n g ( g r e a t e r t h a n 2 0 y e a r s ) h o m o g e n e o u s p e r i o d o f 2 6 y e a r s ( T a b l e 3 - 7 ) . T h e d a t a s e r i e s f o r V a r n a , P l o v d i v a n d S o fi a a r e d i v i d e d i n t o q u i t e s h o r t ( l e s s t h a n 2 0 y e a r s l o n g ) h o m o g e n e o u s p e r i o d s v a r y i n g i n l e n g t h b e t w e e n 6 a n d 1 6 y e a r s . V A R N A N C D C B u i s h a n d T e s t A n n u a l m e a n o f t h e a b s o l u t e V A R N A N C D C B u i s h a n d R a n g e T e s t A n n u a l m e a n D T R d i f f e r e n c e s o f t h e D T R 0 . 5 5 - 0 . 5 4 , , , , , i f Q g - 1 . 5 7 7 7 7 7 ’ u ? 2 - 2 7 7 7 7 7 7 7 7 E ? ) i l l - 2 . 5 7 7 7 7 7 7 7 V ' 3 i f I I I I I i l l ( ' 3 N ‘ - l O 0 ) 0 ' ) O ) N N N 0 3 c o ( 1 ) O ) O ) O 2 2 2 2 2 2 2 a Y e a r V A R N A N C D C P e t t i t T e s t V A R N A N C D C P e t t i t T e s t A n n u a l m e a n o f t h e a b s o l u t e A n n u a l m e a n D T R d i f f e r e n c e s o f t h e D T R 3 0 0 2 5 0 7 7 7 7 7 7 7 2 0 0 7 7 7 7 £ 2 1 5 0 7 7 7 7 7 7 1 0 0 T , 7 7 7 7 5 0 7 7 7 7 7 7 7 0 , . O " ) N \ — L O 0 ) ( 0 n o N N N ( I ) 0 C O 0 ‘ : O ) O l 2 2 2 2 2 2 2 a Y e a r F i g u r e 3 - 7 P l o t s o f t h e t e s t s t a t i s t i c s f o r t h e d i f f e r e n t h o m o g e n e i t y t e s t s , s t a t i o n V a m a , N C D C d a t a 2 0 0 V A R N A N C D C S N H T A n n u a l m e a n o f t h e a b s o l u t e d i f f e r e n c e s o f t h e D T R V A R N A N C D C S N H T A n n u a l m e a n D T R I l — T — T T “ l T ( ' 0 N 1 - L 0 0 ) c o 0 0 N 0 ’ ) N 1 - U ) C ) C " ) n o N N N C D C D ( I ) C ) C D 0 N N ( 1 ) C O c o 0 ) O ) O O ) O ) O ) 0 ' ) O ) O ) O ) O O ) O ) C ) C D 0 ) O ) O ) O 1 - 1 - s - ‘ — ‘ — ‘ - ‘ - N ‘ - x — s - ‘ — v - 1 - ‘ - N Y e a r Y e a r _ l F i g u r e 3 - 7 - C o n t i n u e d . T a b l e 3 - 7 S u m m a r y t a b l e o f t h e a v a i l a b l e h o m o g e n e o u s p e r i o d s f o r t h e s t a t i o n s f r o m N C D C S t a t i o n B r e a k H o m o g e n e o u s N u m b e r o f % m i s s i n g p e r i o d y e a r s d a t a V a m a 1 9 8 7 , 1 9 9 0 1 9 7 3 - 1 9 8 7 1 5 3 . 2 8 % 1 9 9 0 - 2 0 0 4 1 4 3 8 3 o f 1 1 6 8 0 P l o v d i v 1 9 8 8 , 1 9 9 4 1 9 7 3 - 1 9 8 8 1 6 3 . 5 9 % 1 9 8 9 - 1 9 9 4 6 4 1 9 o f 1 1 6 8 0 1 9 9 7 - 2 0 0 4 8 S o fi a 1 9 8 1 , 1 9 8 9 1 9 7 3 - 1 9 8 1 9 3 . 2 4 % 1 9 8 2 - 1 9 8 9 8 3 7 8 o f 1 1 6 8 0 1 9 9 0 - 2 0 0 4 1 4 P l e v e n N o 1 9 7 3 - 1 9 9 9 2 6 6 . 3 6 % 6 2 7 o f 9 8 5 5 2 0 1 5 . S p a t i a l d i s t r i b u t i o n o f t h e s t a t i o n s u s e d i n t h e a n a l y s i s T h e m a i n r e s e a r c h q u e s t i o n o f t h i s p a r t o f t h e s t u d y c o n c e r n s t h e c h a n g e s i n t h e t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s i n B u l g a r i a d u r i n g t h e s e c o n d h a l f o f t h e 2 0 t h c e n t u r y . T h e r e s u l t s f r o m t h e h o m o g e n e i t y a n a l y s i s i n d i c a t e d t h a t f o u r o u t o f t h e fi v e s t a t i o n s f r o m t h e M e t e o r o l o g i c a l Y e a r b o o k s , O b r a z t s o v C h l fl i c k , P l e v e n , V a r n a a n d P l o v d i v , c a t e g o r i z e d a s b e i n g “ u s e f u l ” , c a n b e u s e d i n t h i s s t u d y . S o f i a , w h i c h w a s c l a s s i fi e d a s b e i n g “ s u s p e c t ” , w a s n o t c o n s i d e r e d i n t h e s u b s e q u e n t a n a l y s e s . D u e t o t h e h o m o g e n e i t y i s s u e s w i t h t h e o b t a i n e d N C D C s e r i e s , o n l y o n e s t a t i o n , P l e v e n , w a s u s e d f o r t h e a s s e s s m e n t o f t h e c h a n g e s i n t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s i n t h e l a t e p e r i o d . T h e o t h e r t h r e e s t a t i o n s , V a m a , S o fi a a n d P l o v d i v , o b t a i n e d f r o m t h e G l o b a l S u m m a r y o f t h e D a y d a t a s e t , w e r e n o t c o n s i d e r e d f u r t h e r i n t h e a n a l y s i s o f t h e N C D C d a t a . I n s u m m a r y , t h e s e t o f f o u r s t a t i o n s f r o m t h e Y e a r b o o k s w i t h d a t a f o r 1 9 5 1 - 1 9 7 9 , a n d P l e v e n f r o m t h e N C D C d a t a s e t w i t h d a t a f o r 1 9 7 3 - 1 9 9 9 , w e r e e m p l o y e d t o i n v e s t i g a t e t h e c h a n g e s i n t h e t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n B u l g a r i a . T h e c h o s e n p e r i o d s w e r e d i c t a t e d b y t h e d a t a l i m i t a t i o n s , m o r e s p e c i fi c a l l y t h e a c c e s s i b i l i t y o f d a t a a n d t h e h o m o g e n e i t y o f t h e o b t a i n e d t e m p e r a t u r e s e r i e s . I n a d d i t i o n , t h e m i s s i n g o b s e r v a t i o n s f o r 1 9 6 0 f o r P l e v e n a n d 1 9 9 6 f o r P l e v e n N C D C w e r e i g n o r e d i n a l l t h e f u r t h e r a n a l y s e s , f o l l o w i n g K a t z e t a l . ( 2 0 0 2 ) . S t a t i o n P l e v e n , o b t a i n e d f r o m t h e N C D C d a t a s e t , i s c a l l e d i n t h e s u b s e q u e n t a n a l y s e s P l e v e n N C D C t o d i s t i n g u i s h i t f r o m t h e e a r l y p e r i o d s t a t i o n P l e v e n , w i t h d a t a o b t a i n e d f r o m t h e Y e a r b o o k s . T h e s t a t i o n s f r o m t h e M e t e o r o l o g i c a l Y e a r b o o k s - O b r a z t s o v C h l fl i c k , V a r n a , P l o v d i v , a n d P l e v e n , a r e l o c a t e d i n d i f f e r e n t a r e a s o f t h e c o u n t r y : t h r e e 2 0 2 a r e i n n o r t h e r n B u l g a r i a ( P l e v e n , V a r n a a n d O b r a z t s o v C h i fl i c k ) , o n e o f w h i c h ( V a r n a ) i s o n t h e B l a c k s e a c o a s t , a n d o n e ( P l o v d i v ) i s i n t h e m i d d l e o f s o u t h e r n B u l g a r i a ( F i g u r e 3 - 8 ) . T h e s p a t i a l d i s t r i b u t i o n o f t h e m e t e o r o l o g i c a l s t a t i o n s w i l l a l l o w t h e e x p l o r a t i o n o f t h e q u e s t i o n w h e t h e r g e o g r a p h i c a l v a r i a t i o n s e x i s t i n t h e c h a n g e s i n t h e t e m p e r a t u r e e x t r e m e s , a s r e fl e c t e d i n t h e o b s e r v e d t r e n d s a n d t h e r e t u r n l e v e l s f o r t h e e a r l y p e r i o d . 2 0 3 ( a ‘ ‘ 1 ' j - m o r f ( . ) l g o p b j . m y 1 0 s - r p e a m t _ e a ‘ m — ' . . ' m 1 - w . - " i o r m a r g e l u h t b l e s h e t r u h t t c i l w p d _ e t a c i d n i , s n o i t a t s d e s u e h t f " ‘ fl m M . I I v - - " l ' _ o . , . p - a - i l M a " n 8 " i — S 3 . . ' - e r u g i F m ’ J 4 . : l 1 E 1 ; ; 1 r J 3 n M o “ ~ ‘ . \ O W ” 3 m u e . c m o l 2 0 4 6 . C a l c u l a t i o n o f t h e i n d i c e s o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s T h e i n d i c e s o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s u s e d i n t h i s s t u d y w e r e d e fi n e d / c a l c u l a t e d a s f o l l o w s : a ) b ) C ) T h e a b s o l u t e a n n u a l a n d s e a s o n a l t e m p e r a t u r e e x t r e m e s a r e t h e h i g h e s t m a x i m u m a n d l o w e s t m i n i m u m d a i l y t e m p e r a t u r e s o n a n n u a l a n d s e a s o n a l s c a l e s f o r e v e r y y e a r o f t h e h i s t o r i c a l p e r i o d o f i n t e r e s t a t e a c h s t a t i o n . T h e d i u r n a l t e m p e r a t u r e r a n g e w a s c a l c u l a t e d a s t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e d a i l y v a l u e s o f m a x i m u m a n d m i n i m u m t e m p e r a t u r e f o r t h e o v e r a l l h i s t o r i c a l p e r i o d f o r a l l t h e s t a t i o n s . T h e a n n u a l a n d s e a s o n a l v a l u e s o f t h e D T R w e r e a n a l y z e d , a s r e c o m m e n d e d b y t h e W o r k s h o p f o r I n d i c e s a n d I n d i c a t o r s o f C l i m a t e E x t r e m e s ( F o l l a n d e t a l . , 1 9 9 9 ) . T h e 5 - a n d 1 0 - d a y i n t e r — p e r i o d d i f f e r e n c e s i n T M A X a n d T M I N ( c e n t e r e d o n d a y 3 a n d d a y 5 , r e s p e c t i v e l y ) w e r e d e t e r m i n e d b y s u b t r a c t i n g f r o m T M A X o r T M I N f o r e a c h d a y t h e r e s p e c t i v e l o n g - t e r m d a i l y m e a n t o o b t a i n a d a i l y a n o m a l y , a v e r a g i n g t h e a n o m a l i e s f o r n o n - o v e r l a p p i n g C o n s e c u t i v e 5 - o r 1 0 - d a y p e r i o d s u s i n g a m o v i n g w i n d o w o f o n e d a y ; a n d fi n d i n g t h e a b s o l u t e v a l u e s o f t h e d i f f e r e n c e s o f t h e 5 - o r 1 0 - d a y m e a n a n o m a l i e s , a g a i n u s i n g a m o v i n g w i n d o w o f o n e d a y ( s i m i l a r t o F o l l a n d e t a l . , 1 9 9 9 ) . T h e i n t e r - p e r i o d d i f f e r e n c e s w e r e a v e r a g e d b y y e a r a n d b y s e a s o n a s r e c o m m e n d e d b y t h e W o r k s h o p i n A s h v i l l e ( F o l l a n d e t a l . , 1 9 9 9 ) . 2 0 5 d ) f ) 9 ) T h e f r o s t p e r i o d s e v e r i t y w a s d e t e r m i n e d a s t h e p e r c e n t a g e o f t i m e b y m o n t h f o r e a c h y e a r w h e n d a i l y T M I N s 0 ° C . A l t h o u g h t h e t e r m ‘ s e v e r i t y ’ i s u s e d h e r e , f o l l o w i n g F o l l a n d e t a l . ( 1 9 9 9 ) , i t d o e s n o t r e f e r t o t h e i n t e n s i t y o f a s i n g l e f r o s t e v e n t , b u t r a t h e r c h a r a c t e r i z e s t h e o v e r a l l f r o s t p e r i o d b y i n d i c a t i n g h o w m a n y f r o s t d a y s ( w i t h T M I N s 0 ° C ) o c c u r r e d p e r m o n t h . T h e f r o s t p e r i o d d u r a t i o n w a s d e fi n e d a s t h e l e n g t h o f t h e p e r i o d b e t w e e n t h e fi r s t a n d t h e l a s t f r o s t d a y s o f t h e y e a r , w h e r e t h e y e a r s t a r t s o n A u g u s t 1 S t a n d e n d s o n J u l y 3 1 5 ‘ . T h e C o o l i n g D e g r e e D a y s ( C D D s ) a r e d e fi n e d a s f o l l o w s : C D D = ( T m e a n — T h r e s h o l d ) , w h e r e T m e a n i s t h e d a i l y m e a n t e m p e r a t u r e c a l c u l a t e d a s t h e a v e r a g e o f T M A X a n d T M I N , a n d t h e T h r e s h o l d i s w i d e l y a c c e p t e d t o b e 1 8 3 ° C ( 6 5 ° F ) . T h e C D D s a r e a c c u m u l a t e d p e r c a l e n d a r y e a r . T h e H e a t i n g D e g r e e D a y s ( H D D s ) a r e d e t e r m i n e d a s f o l l o w s : H D D = ( T h r e s h o l d - T m e a n ) . T h e T m e a n i s a g a i n t h e d a i l y m e a n t e m p e r a t u r e c a l c u l a t e d a s t h e a v e r a g e o f T M A X a n d T M I N , a n d t h e T h r e s h o l d i s 1 8 . 3 ° C ( 6 5 ° F ) . T h e H D D s a r e a c c u m u l a t e d f o r t h e y e a r s t a r t i n g i n J u l y 1 5 ‘ , a s d e fi n e d b y t h e C l i m a t e P r e d i c t i o n C e n t e r , h t t p : / / w w w . c p c . n c e p . n o a a . g o v / p r o d u c t s / a n a l y s i s _ m o n i t o r i n g / c d u s / d e g r e e _ d a y s / d d a y e x p . s h t m l ) . 2 0 6 h ) T h e h e a t w a v e s i n s u m m e r w e r e d e fi n e d a s p e r i o d s w i t h d a i l y T M A X a b o v e a t h r e s h o l d , l a s t i n g a m i n i m u m o f t h r e e d a y s . T h e t h r e s h o l d o f 3 0 ° C w a s u s e d a n d i n t e r r u p t i o n s i n t h e s e p e r i o d s w e r e a l l o w e d , s i m i l a r t o H u t h e t a l . ( 2 0 0 0 ) . M o r e d e t a i l s a b o u t t h e a c c e p t a b l e i n t e r r u p t i o n s w i t h i n t h e h e a t w a v e s a r e g i v e n i n s u b s e c t i o n 8 . 1 . 3 . T h e d u r a t i o n ( l e n g t h i n d a y s o f a h e a t w a v e ) , t h e m a x i m u m e x c e s s ( h i g h e s t t e m p e r a t u r e o f a n y h e a t w a v e p e r y e a r ) , a n d t h e n u m b e r o f h e a t w a v e s p e r s e a s o n w e r e t h e i n d i c e s u s e d i n t r e n d a n a l y s i s . i ) T h e c o l d s p e l l s i n w i n t e r w e r e d e fi n e d a s p e r i o d s w i t h d a i l y T M I N b e l o w - 5 ° C , l a s t i n g a m i n i m u m o f t h r e e d a y s . T h e t h r e s h o l d o f - 5 ° C w a s d e t e r m i n e d u s i n g e x t r e m e v a l u e s a n a l y s i s t e c h n i q u e s f o r i d e n t i fi c a t i o n o f t h r e s h o l d s , i n c o m b i n a t i o n w i t h p r a c t i c a l c o n s i d e r a t i o n s , a s e x p l a i n e d i n s u b s e c t i o n 8 . 2 . 3 . a . I n t e r r u p t i o n s w e r e a l s o a l l o w e d i n t h e c o l d s p e l l s , a s e x p l a i n e d i n s u b s e c t i o n 8 . 1 . 4 . A s f o r t h e h e a t w a v e s , t h e d u r a t i o n , t h e m a x i m u m e x c e s s ( l o w e s t t e m p e r a t u r e o f a n y c o l d s p e l l p e r y e a r ) , a n d t h e n u m b e r o f c o l d s p e l l s w e r e s t u d i e d u s i n g t r e n d a n a l y s i s . S e v e r a l h y p o t h e s e s w e r e f o r m u l a t e d r e g a r d i n g c h a n g e s i n t h e a b o v e s p e c i fi e d i n d i c e s d u r i n g t h e e a r l y a n d t h e l a t e p e r i o d s . T h e a b s o l u t e h i g h e s t m a x i m u m t e m p e r a t u r e s o n a n n u a l a n d s e a s o n a l s c a l e s a r e e x p e c t e d n o t t o c h a n g e o r t o d e c r e a s e d u r i n g t h e e a r l y p e r i o d a n d t o i n c r e a s e d u r i n g t h e l a t e 2 0 7 p e r i o d , s i n c e t h e e a r l y p e r i o d w a s r e g a r d e d a s b e i n g a c o o l e r s u b - p e r i o d d u r i n g t h e s e c o n d h a l f o f t h e 2 0 t h c e n t u r y ( K l e i n T a n k e t a l . , 2 0 0 3 ) , a n d t h e l a t e p e r i o d c o i n c i d e s t o a g r e a t e x t e n t w i t h t h e t h e w a r m e r s u b - p e r i o d a t t h e e n d o f t h e c e n t u r y , a s d e t e r m i n e d b y t h e s a m e a u t h o r s . T h e a b s o l u t e l o w e s t m i n i m u m t e m p e r a t u r e s o n a n n u a l a n d s e a s o n a l s c a l e s a r e a n t i c i p a t e d t o i n c r e a s e d u r i n g t h e e a r l y a n d l a t e p e r i o d s , b a s e d o n o b s e r v e d h i s t o r i c a l c h a n g e s o f t h e s e i n d i c e s i n E u r o p e . T h e h y p o t h e s i z e d c h a n g e s i n t h e d a i l y m a x i m u m a n d m i n i m u m t e m p e r a t u r e s d u r i n g t h e e a r l y a n d l a t e p e r i o d s ( e . g . , t h e e x p e c t e d d e c r e a s e o r l a c k o f c h a n g e i n t h e d a i l y T M A X a n d t h e i n c r e a s e i n T M I N d u r i n g 1 9 5 1 - 1 9 7 9 , a n d t h e i n c r e a s e i n b o t h T M A X a n d T M I N i n 1 9 7 3 - 1 9 9 9 ) p o s s i b l y m i g h t r e s u l t i n a d e c r e a s e i n t h e d a i l y t e m p e r a t u r e r a n g e ( D T R ) d u r i n g t h e e a r l y p e r i o d a n d i n a n i n c r e a s e i n t h e D T R i n t h e l a t e p e r i o d . T h e i n t e r - p e r i o d d i f f e r e n c e s ( l P D s ) a r e e x p e c t e d t o d e c r e a s e , s i m i l a r t o t h e c h a n g e s o b s e r v e d i n d i f f e r e n t r e g i o n s a r o u n d t h e w o r l d ( K a r l e t a l . , 1 9 9 5 ) , a n d a l s o i n a c c o r d a n c e w i t h t h e i n c r e a s e i n p e r s i s t e n c e i n s o m e c i r c u l a t i o n s u p e r t y p e s d e t e r m i n e d i n t h i s s t u d y . I n a g r e e m e n t w i t h t h e e x p e c t e d c h a n g e s i n t h e d a i l y m i n i m u m t e m p e r a t u r e s , t h e f r o s t p e r i o d d u r a t i o n i s h y p o t h e s i z e d n o t c h a n g e o r t o d e c r e a s e i n t h e e a r l y p e r i o d , a n d t o d e c r e a s e d u r i n g t h e l a t e p e r i o d . R e g a r d i n g t h e f r o s t p e r i o d s e v e r i t y , t h e e x p e c t a t i o n i s t h a t i t w i l l d e c r e a s e o r n o t c h a n g e i n 1 9 5 1 - 1 9 7 9 a n d d e c r e a s e i n 1 9 7 3 - 1 9 9 9 . T h e h y p o t h e s e s f o r t h e c o o l l i n g a n d h e a t i n g d e g r e e d a y s a r e o p p o s i t e , m o r e s p e c i fi c a l l y : i n 1 9 5 1 - 1 9 7 9 t h e c o o l i n g d e g r e e d a y s ( C D D s ) a r e e x p e c t e d t o d e c r e a s e a n d t h e h e a t i n g d e g r e e d a y s ( H D D s ) a r e h y p o t h e s i z e d t o i n c r e a s e . I n 1 9 7 3 - 1 9 9 9 , t h e C D D s a r e e x p e c t e d t o i n c r e a s e , w h i l e t h e H D D s 2 0 8 s h o u l d d e c r e a s e . T h e f r e q u e n c y a n d d u r a t i o n o f t h e h e a t w a v e s a r e a n t i c i p a t e d t o d e c r e a s e i n 1 9 5 1 - 1 9 7 9 a n d i n c r e a s e d u r i n g 1 9 7 3 - 1 9 9 9 . I n c o n t r a s t , t h e f r e q u e n c y a n d d u r a t i o n o f t h e c o l d s p e l l s a r e h y p o t h e s i z e d t o i n c r e a s e i n t h e e a r l y a n d d e c r e a s e i n t h e l a t e p e r i o d . 7 . M e t h o d s f o r c o m p a r i s o n o f t h e t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s f o r t h e e a r l y a n d l a t e p e r i o d s 7 . 1 . T r e n d a n a l y s i s T h e t r e n d s o f t h e i n d i c e s o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s w e r e e v a l u a t e d b a s e d o n t h e h o m o g e n e o u s d a t a f r o m t h e f o u r s t a t i o n s f r o m t h e e a r l y p e r i o d ( 1 9 5 1 - 1 9 7 9 ) a n d P l e v e n N C D C f r o m t h e l a t e p e r i o d ( 1 9 7 3 - 1 9 9 9 ) . T h e m u l t i p l e s t a t i o n s r e p r e s e n t i n g t h e e a r l y p e r i o d a l l o w e d t h e e x a m i n a t i o n o f t h e s p a t i a l d i f f e r e n t i a t i o n o f t h e o b s e r v e d t r e n d s . S o m e e x t r e m e t e m p e r a t u r e e v e n t s w e r e n o t o b s e r v e d e v e r y y e a r , f o r e x a m p l e m i n i m u m t e m p e r a t u r e s b e l o w 0 ° C a r e i n f r e q u e n t i n O c t o b e r a t O b r a z t s o v C h l fl i c k , P l o v d i v a n d P l e v e n . C o n s e q u e n t l y , t h e f r o s t p e r i o d s e v e r i t y f o r O c t o b e r w a s c a l c u l a t e d o n l y f o r t h e s e y e a r s w h e n t e m p e r a t u r e s 5 0 ° C w e r e r e c o r d e d . T h e t r e n d a n a l y s i s f o r t h e f r o s t s e v e r i t y i n O c t o b e r a n d f o r s o m e o t h e r i n d i c e s w a s p r e f o r m e d u s i n g p e n t a d a l v a l u e s i n s t e a d o f t h e a n n u a l v a l u e s o f t h e i n d i c e s , f o l l o w i n g C h a n g n o n a n d C h a n g n o n ( 1 9 9 2 ) . T h e p e n t a d a l v a l u e s a r e b a s e d o n fi v e - y e a r c o n s e c u t i v e n o n - o v e r l a p p i n g p e r i o d s . D e p e n d i n g o n t h e i n d e x e i t h e r p e n t a d a l a v e r a g e s o r p e n t a d a l s u m s w e r e u s e d . T o a s s e s s t h e o b s e r v e d t r e n d s , t h e M a n n K e n d a l l n o n p a r a m e t r i c t e s t f o r t h e e x i s t e n c e o f t r e n d a n d S e n ’ s n o n p a r a m e t r i c e s t i m a t o r o f s l o p e w e r e a p p l i e d . 2 0 9 A s m e n t i o n e d i n C h a p t e r 2 , t h e M a n n K e n d a l l n o n p a r a m e t r i c t r e n d t e s t a l l o w s f o r m i s s i n g d a t a i n t h e s e r i e s a n d d o e s n o t a s s u m e t h a t t h e o b s e r v a t i o n s h a v e a s p e c i fi c d i s t r i b u t i o n ( G i l b e r t , 1 9 8 7 ) . T h e t e s t i n g p r o c e d u r e v a r i e s d e p e n d i n g o n t h e l e n g t h o f t h e s e r i e s , m o r e s p e c i fi c a l l y , d e p e n d i n g o n w h e t h e r t h e e x a m i n e d s e r i e s c o m p r i s e s 4 0 v a l u e s o r l e s s , o r i s l o n g e r t h a n 4 0 v a l u e s ( G i l b e r t , 1 9 8 7 ) . I n t h e l a t t e r c a s e t h e n o r m a l a p p r o x i m a t i o n t e s t ( G i l b e r t , 1 9 8 7 , p . 2 1 1 ) n e e d s t o b e a p p l i e d . S e n ’ s ( 1 9 6 8 ) m e t h o d f o r c a l c u l a t i o n o f t h e s l o p e b u i l d s o n a t e s t b y T h e i l ( 1 9 5 0 ) . S e n ’ s t e s t i s n o t a f f e c t e d b y t h e e x i s t e n c e o f m i s s i n g v a l u e s , o u t l i e r s o r g r o s s d a t a e r r o r s ( G i l b e r t , 1 9 8 7 ) . T h e d e t a i l s o f t h e M a n n - K e n d a l l t e s t f o r e x i s t e n c e o f t r e n d a n d o f t h e S e n ’ s n o n p a r a m e t r i c e s t i m a t o r o f t r e n d w e r e p r e s e n t e d i n C h a p t e r 2 . 7 . 2 . E x t r e m e V a l u e A n a l y s i s I n a d d i t i o n t o t h e a p p l i c a t i o n o f t r e n d a n a l y s i s , t h e r e t u r n l e v e l s o f s o m e o f t h e i n d i c e s o f t e m p e r a t u r e e m r e m e s w e r e e m p l o y e d t o i n v e s t i g a t e t h e c h a n g e s i n t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n B u l g a r i a i n t h e e a r l y a n d l a t e p e r i o d s . T w o o f t h e m a i n a p p r o a c h e s t o e x t r e m e v a l u e ( E V ) a n a l y s i s a r e t h e c l a s s i c a l a n d t h e p e a k s - o v e r — t h r e s h o l d s ( P O T ) m e t h o d s ( S m i t h , 2 0 0 3 ) . T h e c l a s s i c a l m e t h o d , o r a l s o c a l l e d “ b l o c k m a x i m a a p p r o a c h ” , e x a m i n e s t h e m a x i m a o f e q u a l l e n g t h b l o c k s o f d a t a ( f o r e x a m p l e , a n n u a l m a x i m a o f T M A X ) ( C o l e s , 2 0 0 1 ; G i l l e l a n d a n d K a t z , 2 0 0 5 ) . I n c o n t r a s t , t h e P O T m e t h o d f o c u s e s o n e x c e e d a n c e s o v e r , o r d e fi c i e n c i e s b e l o w , a g i v e n t h r e s h o l d v a l u e ( C o l e s , 2 0 0 1 ; 2 1 0 S m i t h , 2 0 0 3 ) . A n a d d i t i o n a l a p p r o a c h w h i c h c o m b i n e s t h e c l a s s i c a l a n d t h e P O T m e t h o d s i s t h e p o i n t p r o c e s s a p p r o a c h ( G i l l e l a n d a n d K a t z , 2 0 0 5 ) . 7 . 2 . 1 . C l a s s i c a l E x t r e m e V a l u e a n a l y s i s a p p r o a c h t o m o d e l i n g o f e x t r e m e s A n i m p o r t a n t a s s u m p t i o n o f t h e c l a s s i c a l E V t h e o r y i s t h a t t h e o r i g i n a l d a t a a r e i n d e p e n d e n t a n d i d e n t i c a l l y d i s t r i b u t e d ( i . e . b e l o n g t o a s i n g l e p o p u l a t i o n ) r a n d o m v a r i a b l e s ( T a b o n y , 1 9 8 3 ) , o r , s t a t e d a l t e r n a t i v e l y , t h a t t h e e x t r e m e s a r e d e r i v e d f r o m s a m p l e s t a k e n f r o m s t a t i o n a r y s t o c h a s t i c p r o c e s s e s ( Z w i e r s a n d R o s s , 1 9 9 1 ) . T h e c l a s s i c a l E V t h e o r y e x p l a i n s h o w “ f o r s u f fi c i e n t l y l o n g s e q u e n c e s o f i n d e p e n d e n t a n d i d e n t i c a l l y d i s t r i b u t e d r a n d o m v a r i a b l e s t h e m a x i m a o f s a m p l e s o f s i z e n , f o r l a r g e n , c a n b e fi t t e d t o o n e o f t h r e e b a s i c f a m i l i e s ” ( P a l u t i k o f e t a l , 1 9 9 8 ) . T h e t h r e e f a m i l i e s ( G u m b e l , F r é c h e t a n d W e i b u l l ) w e r e c o m b i n e d i n t o o n e d i s t r i b u t i o n b y V o n M i s e s ( 1 9 3 6 ) a n d t h i s s i n g l e d i s t r i b u t i o n i s k n o w n a s t h e G e n e r a l i z e d E x t r e m e V a l u e ( G E V ) d i s t r i b u t i o n ( P a l u t i k o f e t a l . , 1 9 9 8 ) . T h e c u m u l a t i v e d i s t r i b u t i o n f u n c t i o n o f t h e G E V i s a s f o l l o w s : F ( X ) = e x p { ~ [ 1 — k y ] “ k } , k ¢ 0 e x P { - e X p l — ( y ) l } . k = 0 w h e r e k i s t h e s h a p e p a r a m e t e r w h i c h r e g u l a t e s t h e t y p e o f t h e E V d i s t r i b u t i o n ( P a l u t i k o f e t a l . , 1 9 9 8 ) . T h e s t a n d a r d i z e d , o r a l s o c a l l e d “ r e d u c e d v a r i a t e ’ , y , i s : X - , 3 y : , w h e r e 2 1 1 B i s t h e l o c a t i o n p a r a m e t e r , a i s t h e s c a l e p a r a m e t e r o f t h e G E V d i s t r i b u t i o n , a n d x i s e a c h v a l u e f r o m t h e s e r i e s o f i n t e r e s t ( P a l u t i k o f e t a l . , 1 9 9 8 ) . T h e l o c a t i o n p a r a m e t e r s p e c i fi e s w h e r e t h e d i s t r i b u t i o n i s “ c e n t e r e d ” a n d t h e s c a l e p a r a m e t e r c h a r a c t e r i z e s i t s “ s p r e a d ” ( K a t z e t a l . , 2 0 0 5 ) . W h e n k > 0 , t h e G E V d i s t r i b u t i o n i s h e a v y t a i l e d a n d r e f e r r e d t o a s t h e F r é c h e t d i s t r i b u t i o n . I n t h i s c a s e , t h e p r o b a b i l i t y d e n s i t y f u n c t i o n d e c r e a s e s a t a s l o w r a t e i n t h e u p p e r t a i l ( K a t z e t a l . , 2 0 0 2 ) . W h e n k < 0 , t h e n t h e d i s t r i b u t i o n h a s a b o u n d e d u p p e r t a i l a n d i s c a l l e d a W e i b u l l d i s t r i b u t i o n . W h e n k = 0 t h e d i s t r i b u t i o n i s c a l l e d t h e G u m b e l d i s t r i b u t i o n , a n d i t h a s a n u n b o u n d e d , t h i n t a i l ( K a t z e t a l . , 2 0 0 2 ) w h i c h d e c r e a s e s a t a r e l a t i v e l y r a p i d ( i . e . , e x p o n e n t i a l ) r a t e ( K a t z e t a l . , 2 0 0 5 ) . T h e c l a s s i c a l m e t h o d c a n b e a p p l i e d n o t o n l y t o p e r i o d m a x i m a ( e . g . , a n n u a l o r s e a s o n a l ) , b u t a l s o t o p e r i o d m i n i m a . I n o r d e r t o a p p l y t h e s a m e d i s t r i b u t i o n s t o t h e p e r i o d m i n i m a , t h e d a t a a r e t r a n s f o r m e d b y m u l t i p l y i n g t h e o r i g i n a l s e r i e s b y - 1 . 7 . 2 . 2 . P e a k s - o v e r - T h r e s h o l d a p p r o a c h t o m o d e l i n g o f e x t r e m e s A d i s a d v a n t a g e o f t h e c l a s s i c a l m e t h o d i s t h a t i t r e l i e s o n o n l y o n e e x t r e m e v a l u e p e r p e r i o d ( e . g . y e a r ) , h e n c e t h e i n f o r m a t i o n c o n t a i n e d i n t h e s e c o n d , t h i r d , e t c . m a x i m a f o r t h e p e r i o d i s l o s t . T h i s i n e f fi c i e n t u s e o f t h e i n f o r m a t i o n ( S m i t h , 2 0 0 3 ) c a n b e r e m e d i e d b y t h e a p p l i c a t i o n o f t h e p e a k s - o v e r - t h r e s h o l d s ( P O T ) a p p r o a c h . T h e t h r e s h o l d m e t h o d s a r e m o r e fl e x i b l e t h a n t h e b l o c k m a x i m a a p p r o a c h , b e c a u s e t h e y u s e t h e d a t a m o r e e f fi c i e n t l y a n d t h e y c a n b e e x t e n d e d t o d e s c r i b e h o w t h e e x t r e m e s o f a v a r i a b l e d e p e n d o n o t h e r 2 1 2 v a r i a b l e s ( S m i t h , 2 0 0 3 ) . T h e P O T m e t h o d , i n i t s s i m p l e s t f o r m , m o d e l s t h e “ o c c u r r e n c e o f p e a k s b y a P o i s s o n p r o c e s s a n d t h e m a g n i t u d e b y e x p o n e n t i a l r a n d o m v a r i a b l e s ” ( Z w i e r s a n d R o s s , 1 9 9 1 ) . A m o r e r e c e n t a p p r o a c h i s t o u s e t h e G e n e r a l i z e d P a r e t o d i s t r i b u t i o n t o m o d e l t h e m a g n i t u d e s o f t h e p e a k s o v e r a t h r e s h o l d . T h e G P d i s t r i b u t i o n “ i s t h e a n a l o g f o r t h r e s h o l d e x c e e d a n c e s o f t h e G E V d i s t r i b u t i o n f o r a n n u a l m a x i m a ” ( S m i t h , 2 0 0 3 ) . O n e o f t h e f o c i o f t h i s p a r t o f t h e a n a l y s i s i s t h e b e h a v i o r o f t h e e x c e e d a n c e s o v e r , o r d e fi c i e n c i e s b e l o w , a g i v e n t h r e s h o l d ( i . e . t h e m a g n i t u d e s o f t h e p e a k s ) o f t h e d a i l y T M A X o r T M I N . T h u s , t h e m a g n i t u d e s o f t h e p e a k s w e r e m o d e l e d u s i n g t h e G e n e r a l i z e d P a r e t o ( G P ) d i s t r i b u t i o n i n t h i s s t u d y . I f o n e c o n s i d e r s t h e i n t e n s i t y o f a n e x t r e m e e v e n t , o r t h e “ e x c e s s ” , Y , o v e r a t h r e s h o l d u , Y = X - u , w h e r e X i s t h e v a l u e o f t h e e x t r e m e e v e n t , t h e d i s t r i b u t i o n o f t h e e x c e s s s h o u l d h a v e a n a p p r o x i m a t e G e n e r a l i z e d P a r e t o ( G P ) d i s t r i b u t i o n f o r a s u f fi c i e n t l y h i g h t h r e s h o l d ( K a t z e t a l . , 2 0 0 5 , P i c k a n d s , 1 9 7 5 ) . T h e G P h a s a c u m u l a t i v e d i s t r i b u t i o n f u n c t i o n F ( x ) a s f o l l o w s : 1 1 k l / k F ( X ) = — [ — ; ( X — § ) ] , w h e r e k i s t h e s h a p e p a r a m e t e r , a i s t h e s c a l e p a r a m e t e r , x a r e t h e v a l u e s o f t h e r a n d o m v a r i a b l e b e i n g m o d e l e d , f i s t h e c h o s e n t h r e s h o l d . A s f o r t h e G E V d i s t r i b u t i o n , t h e s c a l e p a r a m e t e r i s r e p r e s e n t a t i v e o f t h e s p r e a d o f t h e d i s t r i b u t i o n . T h e s h a p e p a r a m e t e r d e t e r m i n e s t h r e e t y p e s o f G P d i s t r i b u t i o n s . W h e n f , = 0 , t h e d i s t r i b u t i o n i s l i g h t - t a i l e d , a n d i s c a l l e d e x p o n e n t i a l d i s t r i b u t i o n ; w h e n « i > 0 , t h e d i s t r i b u t i o n i s h e a v y - t a i l e d , a n d i s c a l l e d P a r e t o d i s t r i b u t i o n ; a n d w h e n E < 0 , t h e d i s t r i b u t i o n i s b o u n d e d , a n d i s c a l l e d b e t a d i s t r i b u t i o n . 2 1 3 C a u t i o n n e e d s t o b e e x e r c i s e d w h e n d e t e r m i n i n g t h e t h r e s h o l d s f o r t h e G P d i s t r i b u t i o n . I f t h e t h r e s h o l d i s t o o l o w t h e p a r a m e t e r e s t i m a t e s w i l l b e b i a s e d b e c a u s e d a t a o u t s i d e o f t h e t a i l s o f t h e p a r e n t d i s t r i b u t i o n w i l l b e i n c l u d e d . H o w e v e r , a t h r e s h o l d t h a t i s t o o h i g h w i l l r e s u l t i n h i g h v a r i a n c e o f t h e p a r a m e t e r e s t i m a t e s ( G i l l e l a n d a n d K a t z , 2 0 0 5 ) . I n o t h e r w o r d s , a t r a d e - o f f e x i s t s b e t w e e n c h o o s i n g a t h r e s h o l d h i g h e n o u g h t o e n s u r e t h a t t h e G P a p p r o x i m a t i o n i s v a l i d , b u t n o t s o h i g h t h a t t h e n u m b e r o f e x c e e d a n c e s w i l l b e t o o s m a l l f o r a c c u r a t e e s t i m a t i o n o f t h e p a r a m e t e r s ( K a t z , e t a l . , 2 0 0 5 ) . I n t h i s s t u d y t w o g r a p h i c a l a p p r o a c h e s f o r t h e c h o i c e o f a n a p p r o p r i a t e t h r e s h o l d w e r e u s e d : a . a M e a n R e s i d u a l L i f e p l o t ( F i g u r e 3 9 ) , a l s o c a l l e d M e a n E x c e s s F u n c t i o n o r C o n d i t i o n a l M e a n E x c e e d a n c e s g r a p h ( P a l u t i k o f e t a l . , 1 9 9 8 ) , w h i c h d e p i c t s t h e m e a n e x c e s s v a l u e s ( a v e r a g e s o f a l l t h e e x c e s s e s p e r t h r e s h o l d ) o f t h e v a r i a b l e f o r n u m e r o u s t h r e s h o l d s ( G i l l e l a n d a n d K a t z , 2 0 0 5 ) ; b . a p l o t o f t h e e s t i m a t e d p a r a m e t e r s o f t h e G P d i s t r i b u t i o n ( G P D ) fi t t e d o v e r m u l t i p l e t h r e s h o l d s ( F i g u r e 3 - 1 0 ) . T h i s s e c o n d a p p r o a c h a l l o w s t h e s t a b i l i t y o f t h e p a r a m e t e r e s t i m a t e s o f t h e G P D t o b e a s s e s s e d f o r d i f f e r e n t t h r e s h o l d s . 2 1 4 5 l 1 s s e c x E n a e M M e a n R e s i d u a l L i f e P l o t : O C _ T m a x S u m m e r T m a x 1 0 I m — F i g u r e 3 - 9 M e a n R e s i d u a l L i f e P l o t f o r O b r a z t s o v C h l fl i c k , S u m m e r T M A X 1 9 5 3 - 1 9 7 9 . ( T h r e s h o l d s ( u ) a r e p l o t t e d v e r s u s m e a n t e m p e r a t u r e e x c e s s ( ° C ) o v e r t h e s e t h r e s h o l d s ; t h e d a s h e d l i n e s r e p r e s e n t t h e 9 5 % c o n f i d e n c e i n t e r v a l ) W h e n u s i n g t h e M e a n R e s i d u a l L i f e P l o t , o n e n e e d s t o d e t e r m i n e t h e l o w e s t p o i n t o n t h e c u r v e , b e l o w w h i c h t h e c u r v e b e c o m e s m o r e h o r i z o n t a l a n d t h e c o n fi d e n c e i n t e r v a l s t a r t s t o b r o a d e n ( P a l u t i k o f e t a l . , 1 9 9 8 , G i l l e l a n d a n d K a t z , 2 0 0 5 ) , o r i n o t h e r w o r d s , o n e n e e d s t o fi n d t h e fl e x p o i n t a f t e r w h i c h t h e c u r v e a l m o s t l e v e l s o f f . T h e t h r e s h o l d c o r r e s p o n d i n g t o t h e r e s p e c t i v e fl e x p o i n t i s u s e d i n t h e s u b s e q u e n t e x t r e m e v a l u e a n a l y s i s o f t h e e x c e e d a n c e s o v e r t h e d e t e r m i n e d t h r e s h o l d o r o f d e fi c i e n c i e s b e l o w t h e d e t e r m i n e d t h r e s h o l d . I n t h i s 2 1 5 e x a m p l e ( F i g u r e 3 - 9 ) f o r s u m m e r m a x i m u m t e m p e r a t u r e s a t O b r a z t s o v C h l fl i c k , a t h r e s h o l d ( u ) o f 3 2 ° C s e e m s a p p r o p r i a t e b e c a u s e i t c o r r e s p o n d s t o t h e fl e x p o i n t o n t h e m e a n r e s i d u a l l i f e c u r v e w h e r e t h e c u r v e b e c o m e s fl a t t e r . I n a d d i t i o n , t h e c o n fi d e n c e i n t e r v a l w i d e n s a t h i g h e r t e m p e r a t u r e t h r e s h o l d s . T h e e x a m p l e ( F i g u r e 3 — 1 0 ) o f t h e s e c o n d t y p e o f p l o t u s e d t o d e t e r m i n e a n a p p r o p r i a t e t h r e s h o l d d i s p l a y s t h e s h a p e a n d m o d i fi e d s c a l e p a r a m e t e r s p l o t t e d a g a i n s t 5 0 t h r e s h o l d s v a r y i n g b e t w e e n 2 5 ° C a n d 3 5 ° C f o r O b r a z t s o v C h i fl i c k . T h e g o a l i s t o fi n d a t h r e s h o l d c o r r e s p o n d i n g t o a p o i n t a f t e r w h i c h t h e p a r a m e t e r s j u s t v a r y a r o u n d a c e r t a i n l e v e l . I n t h e c a s e o f O b r a z t s o v C h i fl i c k , 3 2 ° C a g a i n s e e m s a s a g o o d t h r e s h o l d , b e c a u s e t h e p a r a m e t e r v a l u e s d o n o t c h a n g e m u c h a f t e r 3 2 ° C , b u t s i m p l y fl u c t u a t e a r o u n d t h a t l e v e l . M o r e o v e r , t h e u n c e r t a i n t y o f t h e e s t i m a t e d p a r a m e t e r s , a s r e p r e s e n t e d b y t h e 9 5 % c o n fi d e n c e i n t e r v a l b a r s , i s l e s s a t 3 2 ° C a n d i n c r e a s e s r a p i d l y a t l a r g e r t h r e s h o l d s . 2 1 6 E 1 ; 2 ( ’ 2 ; - “ . o S 3 1 _ ! ‘ ? — " ¢ ¢ ¢ ¢ o ¢ 9 ¢ ¢ ¢ ¢ W W W W H H 2 | 6 2 ' 8 3 ‘ s 0 h T h r e H 1 1 H H 3 1 2 W o l d “ ’ w 3 ; n e n H Q H H H H H H + i + + + + + + + + + + + + ” t i { H H “ M K ” l I I I I 2 6 2 8 3 0 3 2 3 4 T h r e s h o l d F i g u r e 3 - 1 0 G P D f i t s f o r a r a n g e o f 5 0 t h r e s h o l d s f r o m 2 5 ° C t o 3 5 ° C f o r O b r a z t s o v C h l fl i c k s u m m e r T M A X ( t h e b a r s r e p r e s e n t t h e 9 5 % c o n f i d e n c e i n t e r v a l ) 7 . 2 . 3 . M e t h o d s f o r p a r a m e t e r e s t i m a t i o n S e v e r a l m e t h o d s e x i s t f o r e s t i m a t i n g t h e p a r a m e t e r s o f a g i v e n s t a t i s t i c a l d i s t r i b u t i o n i n c l u d i n g t h e m e t h o d o f m o m e n t s , t h e m a x i m u m l i k e l i h o o d ( M L ) m e t h o d , a n d t h e p r o b a b i l i t y w e i g h t e d m o m e n t s ( P W M , a l s o c a l l e d t h e L - m o m e n t s ) . T h e M L m e t h o d i s c o n s i d e r e d t o b e t h e m o s t p o w e r f u l f o r p a r a m e t e r 2 1 7 e s t i m a t i o n , e s p e c i a l l y f o r l a r g e s a m p l e s ( S m i t h , 2 0 0 3 ) . A s P a l u t i k o f e t a l . ( 1 9 9 8 ) s t a t e , “ i n e f fi c i e n c i e s i n d e t e r m i n i n g m o d e l p a r a m e t e r s a n d a r b i t r a r y c h o i c e o f s t a t i s t i c a l m o d e l ” c a n g i v e r i s e t o u n c e r t a i n t y i n t h e m o d e l p a r a m e t e r s a n d r e t u r n l e v e l s e s t i m a t i o n . I n r e l a t i o n t o t h i s s t a t e m e n t , a n a d d i t i o n a l i m p o r t a n t a d v a n t a g e o f t h e M L m e t h o d i s t h a t s t a n d a r d e r r o r s o f t h e p a r a m e t e r s o f t h e d i s t r i b u t i o n a n d t h e r e t u r n l e v e l s c a n b e e a s i l y p r o d u c e d , a l l o w i n g f o r t h e a s s e s s m e n t o f t h e u n c e r t a i n t y o f t h e m o d e l fi t a n d o f t h e r e t u r n l e v e l e s t i m a t e s ( K a t z e t a l . , 2 0 0 2 ) . S o m e a u t h o r s ( f o r e x a m p l e , H o s k i n g , 1 9 9 0 ) h a v e a r g u e d t h a t t h e L - m o m e n t s m e t h o d i s s u p e r i o r t o M L e s t i m a t e s f o r s m a l l s a m p l e s . A d i s a d v a n t a g e o f t h e L - m o m e n t s , h o w e v e r , i s t h a t , t h e L — m o m e n t s p a r a m e t e r e s t i m a t i o n i s n o t a l w a y s f e a s i b l e ( C h e n a n d B a l a k r i s h n a n , 1 9 9 5 ; D u p u i s , 1 9 9 6 ) . T h e t e m p e r a t u r e s e r i e s u s e d i n t h i s a n a l y s i s a r e l o n g e r t h a n 2 5 y e a r s , w h i c h i s t h e c u t o f f v a l u e a c c o r d i n g t o K a t z e t a l . ( 2 0 0 2 ) b e l o w w h i c h t h e p e r f o r m a n c e o f t h e M L m e t h o d c a n b e v e r y e r r a t i c . T h u s , M L e s t i m a t i o n o f t h e m o d e l p a r a m e t e r s w a s p e r f o r m e d i n t h i s s t u d y , w h i c h a l s o a l l o w e d t h e e s t i m a t i o n o f t h e u n c e r t a i n t y o f t h e m o d e l i n g . 7 . 2 . 4 . A s s e s s m e n t o f g o o d n e s s - o f - fi t o f t h e m o d e l t o t h e e m p i r i c a l d i s t r i b u t i o n T h e g o o d n e s s o f fi t o f a m o d e l t o t h e e m p i r i c a l d i s t r i b u t i o n u s u a l l y c a n b e i n f e r r e d b y a p p l y i n g f o r m a l s t a t i s t i c a l t e s t i n g o r b y e v a l u a t i n g t h e p l o t s o f t h e m o d e l e d a n d e m p i r i c a l p r o b a b i l i t y a n d q u a n t i l e d i s t r i b u t i o n s . S i n c e t h e G E V a n d t h e G P d i s t r i b u t i o n s a r e d e s c r i b e d b y a s h a p e p a r a m e t e r i n a d d i t i o n t o t h e s c a l e p a r a m e t e r , i t i s n o t a p p r o p r i a t e t o u s e s t a n d a r d g o o d n e s s - o f - fi t t e s t s , s u c h a s t h e K o l m o g o r o v — S m i m o v t e s t ( G i l l e l a n d , 2 0 0 7 , p e r s o n a l c o m m u n i c a t i o n ) . D a v i s o n 2 1 8 a n d S m i t h ( 1 9 9 0 ) , b e c a u s e o f t h e l a c k o f t e s t s f o r g o o d n e s s - o f — fi t f o r t h e G P d i s t r i b u t i o n , u s e d t h e r e n o r m a l i z e d K o l m o g o r o v - S m i r n o v a n d A n d e r s o n - D a r l i n g s t a t i s t i c s t o t e s t o n l y t h e e x p o n e n t i a l i t y o f t h e e m p i r i c a l d a t a . H o w e v e r , t h e a u t h o r s a d d e d t h a t i t w a s “ s u s p e c t ” t o u s e 5 % c r i t i c a l p o i n t s f o r t h e e x p o n e n t i a l d i s t r i b u t i o n i n o r d e r t o c o m p a r e t h e c a l c u l a t e d t e s t s t a t i s t i c s , s i n c e t h e e x p o n e n t i a l d i s t r i b u t i o n i s o n l y a s u b - m o d e l o f t h e G P d i s t r i b u t i o n , a n d t h e “ t r u e c r i t i c a l p o i n t s a r e s m a l l e r ” ( D a v i s o n a n d S m i t h , 1 9 9 0 ) . C h o u l a k i a n a n d S t e p h e n s ( 2 0 0 1 ) p r e s e n t e d g o o d n e s s - o f - fi t t e s t s f o r t h e g e n e r a l i z e d P a r e t o d i s t r i b u t i o n b a s e d o n t h e C r a m é r - v o n M i s e s W 2 a n d t h e A n d e r s o n - D a r l i n g A 2 s t a t i s t i c s . T h e s e t e s t s , h o w e v e r , a r e a p p r o p r i a t e o n l y i f t h e t h r e s h o l d i s h i g h e n o u g h t h a t o n l y a b o u t t w o c a s e s p e r y e a r e x c e e d i t ( C h o u l a k i a n , 2 0 0 7 , p e r s o n a l c o m m u n i c a t i o n ) . G i v e n t h e l i m i t a t i o n s o f t h e t e s t s a v a i l a b l e f o r t h e a s s e s s m e n t o f t h e g o o d n e s s - o f - fi t o f G E V a n d G P d i s t r i b u t i o n s , t h e g o o d n e s s - o f - fi t o f t h e m o d e l s t o t h e e m p i r i c a l d i s t r i b u t i o n s w a s a s s e s s e d g r a p h i c a l l y f r o m p r o b a b i l i t y a n d q u a n t i l e p l o t s ( F i g u r e 3 - 1 1 ) . I f a s a m p l e o f o r d e r e d i n d e p e n d e n t o b s e r v a t i o n s , X ) , f r o m a p o p u l a t i o n w i t h e s t i m a t e d d i s t r i b u t i o n f u n c t i o n , F , i s g i v e n : X “ , s X m s . . . s X ( , , ) , w h e r e n i s t h e t o t a l n u m b e r o f o b s e r v a t i o n s , t h e p r o b a b i l i t y p l o t , i s b a s e d o n a l l p o i n t s { ( F ( x , , , ) , n — ’ + 1 ) : 1 = 1 , . . . , n } . 2 1 9 I f F i s a r e a s o n a b l e m o d e l f o r t h e p o p u l a t i o n d i s t r i b u t i o n , t h e p o i n t s w i l l l i e c l o s e t o t h e u n i t d i a g o n a l ( C o l e s , 2 0 0 1 ) . T h e q u a n t i l e p l o t , c o n s i s t o f a l l t h e p o i n t s . . 1 ' { ( F ‘ 1 ( — ) , X . ) : 1 ' = 1 , . . , n n + 1 m } A g a i n t h e p o i n t s w i l l l i e a l o n g t h e u n i t d i a g o n a l , i f F i s a r e a s o n a b l e e s t i m a t e o f t h e p o p u l a t i o n d i s t r i b u t i o n ( C o l e s , 2 0 0 1 ) . T h e p r o b a b i l i t y a n d q u a n t i l e p l o t s r e p r e s e n t b a s i c a l l y t h e s a m e i n f o r m a t i o n b u t o n d i f f e r e n t s c a l e s ( C o l e s , 2 0 0 1 ) , w h i c h a l l o w s f o r a b e t t e r j u d g m e n t o f t h e g o o d n e s s - o f - fi t . L a r g e d e v i a t i o n s f r o m t h e s t r a i g h t l i n e a r e i n d i c a t i v e o f a d e p a r t u r e f r o m t h e t h e o r e t i c a l d i s t r i b u t i o n . T h e p l o t s , o b t a i n e d f o r t h e G E V a n d G P m o d e l fi t t o t h e s e r i e s i n t h i s a n a l y s i s , w e r e c o m p a r e d t o t h e e x a m p l e p l o t s i n t h e t e x t b o o k b y C o l e s ( 2 0 0 1 ) , i n o r d e r t o c r e a t e a f r a m e w o r k f o r t h e g o o d n e s s o f fi t a s s e s s m e n t . B a s e d o n t h e e v a l u a t i o n c r i t e r i a e m p l o y e d b y C o l e s , t h e m o d e l fi t w a s c l a s s i fi e d a s : ‘ g o o d ’ , ‘ a c c e p t a b l e ’ a n d ‘ p o o r ’ . I n t h e e x a m p l e o f t h e p r o b a b i l i t y a n d q u a n t i l e p l o t s f o r t h e a n n u a l h i g h e s t d a i l y T M A X f o r P l o v d i v ( F i g u r e 3 - 1 1 ) , b o t h p l o t s s u g g e s t a ‘ g o o d ’ fi t o f t h e e m p i r i c a l d a t a b y t h e G E V d i s t r i b u t i o n b e c a u s e t h e d a t a p o i n t s f o l l o w v e r y w e l l t h e u n i t d i a g o n a l . 2 2 0 P r o b a b i l i t y P l o t Q u a n t i l e P l o t S “ _ o 0 . . g _ V o o 0 0 0 O _ “ ’ - — o E 8 a g o 2 % 2 ° 3 2 : ‘ w : 9 , - 0 0 s ! _ O V . 4 ( ‘ 0 g _ o l l l l l r l T T T l 0 . 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 . 0 3 4 3 6 3 7 3 8 3 9 4 0 E m p i r i c a l M o d e l R e t u r n L e v e l P l o t D e n s i t y P l o t V . . V 8 S : — o ' ‘ 0 2 ’ : V d o " \ J A n o _ ° 1 ‘ . " s . . - 9 . - \ . 8 O a : < 0 _ 0 ' ) t o O - l o ' \ 3 - ¥ J O 0 , - 1 m m c c : e 4 + l I T I I o l I T l T l 0 . 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 3 2 3 4 3 6 3 8 4 0 4 2 R e t u r n P e r i o d F i g u r e 3 - 1 1 P l o t s f o r t h e G E V f i t o f t h e a n n u a l h i g h e s t d a i l y T M A X f o r P l o v d i v , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 I n t h e n e x t p l o t f o r V a m a ( F i g u r e 3 - 1 2 ) , t h e r e a r e s o m e a r e a s o f u n d e r e s t i m a t i o n o r o v e r e s t i m a t i o n o f t h e e m p i r i c a l d a t a b y t h e m o d e l , h o w e v e r , a r e a s o n a b l e l i n e a r i t y i s s t i l l e v i d e n t a n d t h e r e t u r n l e v e l p o i n t s a l l l i e w i t h i n t h e c o n fi d e n c e i n t e r v a l l i m i t s . T h i s e x a m p l e w a s c l a s s i fi e d a s b e i n g ‘ a c c e p t a b l e ’ . 2 2 1 0 . 1 8 . 0 l e d o M 4 . 0 l e v e L n r u t e R l a c i r i p m E 0 2 . 0 ) 2 0 ( 1 1 . 0 0 0 . 0 0 . 6 0 . 2 0 . 0 P r o b a b i l i t y P l o t l l l l r 0 . 4 0 . 6 E m p i r i c a l R e t u r n L e v e l P l o t T l l l 0 . 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 R e t u r n P e r i o d 0 . 1 5 0 . 0 5 Q u a n t i l e P l o t M o d e l D e n s i t y P l o t A G “ o — e — e m e e r l I r I F i g u r e 3 - 1 2 P l o t s o f t h e G E V fi t o f t h e s u m m e r l o w e s t d a i l y T M I N t e m p e r a t u r e f o r V a m a , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . T h e l a s t s e t o f p l o t s ( F i g u r e 3 - 1 3 ) i l l u s t r a t e s a ‘ p o o r ’ fi t o f t h e m o d e l t o t h e e m p i r i c a l d a t a . T h e e x a m p l e i s f o r w i n t e r l o w e s t m i n i m u m d a i l y t e m p e r a t u r e s a t P l e v e n N C D C . T h e p r o b a b i l i t y a n d q u a n t i l e p l o t s r e v e a l a d e v i a t i o n i n t h e m i d d l e o f t h e d a t a r a n g e f r o m t h e o p t i m a l l i n e o f c o r r e s p o n d e n c e b e t w e e n t h e 2 2 2 l a c i r i p m E ) Z ( f t h e o r e t i c a l a n d t h e e m p i r i c a l d i s t r i b u t i o n . A l s o , t h e e s t i m a t e o f t h e p r o b a b i l i t y d e n s i t y d i s t r i b u t i o n d o e s n o t fi t w e l l t h e h i s t o g r a m o f t h e d a t a , a s p r e s e n t e d i n t h e d e n s i t y p l o t . P r o b a b i l i t y P l o t O . . J ‘ - 0 0 C D 0 ° o n — — ‘ 0 . — ! . 8 o o O 2 V . _ o o 0 0 ° 0 0 O 3 1 O T l l T l 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 . 0 E m p i r i c a l R e t u r n L e v e l P l o t ( « 3 _ a 4 a 5 I n . J _ l E 3 6 $ 2 4 a : I n « — o I I I I I 0 . 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 R e t u r n P e r i o d F i g u r e 3 - 1 3 P l o t s o f t h e G E V f i t o f t h e w i n t e r l o w e s t d a i l y T M I N f o r P l e v e n N C D C , 1 9 7 3 - 1 9 9 9 . 2 2 3 Q u a n t i l e P l o t ' 0 _ N c o o 8 ‘ ° 0 0 0 0 I D 0 0 ” 2 - o l l l l 1 0 1 5 2 0 2 5 M o d e l D e n s i t y P l o t w 0 . . o ' 8 2 7 o ' a . . . / o / N Q _ O 8 - e - e - - s a b o — o l 1 I l 1 0 1 5 2 0 2 5 7 . 2 . 5 . O t h e r c o n s i d e r a t i o n s i n E V a n a l y s i s 7 . 2 . 5 . a . S e a s o n a l i t y S e a s o n a l i t y o r c y c l o - s t a t i o n a r i t y 9 i n t e r f e r e s w i t h t h e a s s u m p t i o n s o f t h e E V a n a l y s i s ( P a l u t i k o f e t a l . , 1 9 9 8 ) . I t i s o f t e n t h e c a s e t h a t a c l i m a t e v a r i a b l e h a s a c o n s i d e r a b l e a n n u a l c y c l e , a n d t h a t c o n s e q u e n t l y , t h e a n n u a l m a x i m u m s w i l l b e o b s e r v e d a t a b o u t t h e s a m e t i m e e a c h y e a r . T h u s , t h e a n n u a l m a x i m u m s a r e a c t u a l l y d r a w n f r o m s m a l l e r s u b s a m p l e s o f o n l y t w o o r t h r e e m o n t h s , r a t h e r t h a n f r o m t h e 3 6 5 d a i l y v a l u e s o f t h e y e a r . H e n c e , i t i s a r g u e d t h a t t h e o b s e r v e d v a r i a b i l i t y i n t h e a n n u a l e x t r e m e s r e fl e c t s t h e v a r i a b i l i t y o n l y i n t h e s e m o n t h s ( Z w i e r s a n d R o s s , 1 9 9 1 ) . O n e o p t i o n , a s r e c o m m e n d e d b y P a l u t i k o f e t a l . ( 1 9 9 8 ) , i s t o p e r f o r m t h e E V a n a l y s i s o n t h e e x t r e m e e v e n t s b y s e a s o n , r a t h e r t h a n o n a n n u a l e x t r e m e s . T h u s , t h i s s t u d y c o n s i d e r e d b o t h , a n n u a l a n d s e a s o n a l t e m p e r a t u r e e x t r e m e s . 7 . 2 . 5 . b . N o n - s t a t i o n a r i t y P o t e n t i a l n o n - s t a t i o n a r i t y 1 0 o f t h e t e m p e r a t u r e s e r i e s ( i . e . a n e x i s t i n g t r e n d i n t h e s e r i e s o r e r r o r t h a t c a u s e s n o n - h o m o g e n e i t i e s ) w i l l a l s o a f f e c t t h e a p p r o p r i a t e n e s s o f E V t h e o r y . T o a v o i d t h e i n fl u e n c e o f p o t e n t i a l n o n - s t a t i o n a r i t y i n t h e s e r i e s , P a l u t i k o f e t a l . ( 1 9 9 8 ) r e c o m m e n d t h e u s e o f o n l y t h e h o m o g e n e o u s p o r t i o n s o f a t i m e s e r i e s . A n o t h e r p o t e n t i a l s o l u t i o n i s t o fi l t e r t h e s e r i e s u s i n g a h i g h - p a s s fi l t e r t o r e m o v e a n y t r e n d ( Z w i e r s a n d R o s s , 1 9 9 1 ) . 9 C y c l o - s t a t i o n a r y p r o c e s s e s h a v e m e a n , v a r i a n c e a n d c o v a r i a n c e t h a t a r e c y c l i c w i t h p e r i o d o n e y e a r ( Z w i e r s a n d K h a r i n , 1 9 9 8 ; H u a n g a n d N o r t h , 1 9 9 6 ) . “ M o s t c l i m a t e p a r a m e t e r s t h a t a r e s a m p l e d m o r e f r e q u e n t l y t h a n o n e p e r y e a r a r e n o n - s t a t i o n a r y b u t c y c l o - s t a t i o n a r y , b e c a u s e o f t h e s e a s o n a l f o r c i n g o f t h e c l i m a t e s y s t e m ” ( Z w i e r s a n d v o n S t o r c h , 1 9 9 9 ) . 1 ° S t a t i o n a r y p r o c e s s i s a s t o c h a s t i c p r o c e s s w i t h p r o p e r t i e s t h a t d o n o t c h a n g e o v e r t i m e o r s p a c e ( A M S G l o s s a r y ) . N o n - s t a t i o n a r i t y r e f e r s “ t o i n t e r a n n u a l fl u c t u a t i o n s d u e e i t h e r t o n a t u r a l c a u s e s ( f o r e x a m p l e , a t r e n d t o w a r d s h i g h e r t e m p e r a t u r e s c a u s e d b y c l i m a t e c h a n g e ) o r t o h u m a n i n t e r v e n t i o n o r e r r o r ( c h a n g e i n i n s t r u m e n t t y p e , f a u l t y i n s t r u m e n t a t i o n o r p o o r e x p o s u r e ) ” ( P a l u t i k o f e t a l . , 1 9 9 8 ) . 2 2 4 S o m e v i o l a t i o n s o f t h e a s s u m p t i o n s o f E V , h o w e v e r , a r e a l l o w a b l e w i t h o u t n e g a t i v e l y i m p a c t i n g t h e a n a l y s i s . L e a d b e t t e r e t a l . ( 1 9 8 3 ) , a s s u m m a r i z e d i n Z w i e r s a n d v o n S t o r c h ( 1 9 9 9 ) , s h o w e d “ t h a t t h e i n d e p e n d e n c e a s s u m p t i o n c a n b e s u b s t a n t i a l l y r e l a x e d ” a n d t h a t “ t h e s a m e a s y m p t o t i c r e s u l t s o b t a i n e d i n t h e c l a s s i c a l s e t t i n g a r e o b t a i n a b l e w h e n e x t r e m e s a r e t h o s e o f s a m p l e s t a k e n f r o m a w e a k l y s t a t i o n a r y , e r g o d i c 1 1 t i m e s e r i e s ” . I n t h i s s t u d y , p e r i o d s o f h o m o g e n e o u s d a t a w e r e d e t e r m i n e d f o r e a c h s t a t i o n ( d e s c r i b e d e a r l i e r ) a n d e x t r e m e v a l u e a n a l y s i s w a s a p p l i e d o n l y t o t h o s e p e r i o d s . T r e n d s w e r e n o t r e m o v e d g i v e n t h a t w e a k t r e n d s d o n o t a p p e a r t o h a v e l a r g e i n fl u e n c e o n t h e a n a l y s i s . I n s u m m a r y , t h e G E V d i s t r i b u t i o n w a s e m p l o y e d t o m o d e l t h e a b s o l u t e h i g h e s t T M A X a n d l o w e s t T M I N o n a n a n n u a l a n d s e a s o n a l s c a l e . I n a d d i t i o n , t h e P O T a p p r o a c h w a s u s e d t o m o d e l t h e e x c e s s e s o v e r o r b e l o w p r e - d e t e r m i n e d t h r e s h o l d s i n o r d e r t o o b t a i n r e t u r n l e v e l s f o r s e v e r a l t e m p e r a t u r e i n d i c e s a t f o u r s t a t i o n s i n B u l g a r i a . T h e r e t u r n l e v e l s f r o m t w o c o n s e c u t i v e p e r i o d s ( 1 9 5 1 - 1 9 7 9 a n d 1 9 7 3 - 1 9 9 9 ) w e r e c o m p a r e d t o a s s e s s t h e c h a n g e s i n t h e i n d i c e s o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s . 7 . 2 . 6 . D e t a i l s o f t h e p r a c t i c a l a p p l i c a t i o n o f t h e E V a n a l y s i s i n t h i s s t u d y T h e s o f t w a r e u t i l i z e d i n t h i s s t u d y w a s t h e i n t e r a c t i v e t o o l k i t e x t R e m e s ( G i l l e l a n d a n d K a t z , 2 0 0 5 ) , w h i c h o p e r a t e s w i t h i n t h e R s t a t i s t i c a l p r o g r a m m i n g l a n g u a g e . T h i s i n t e r a c t i v e p r o g r a m a l l o w s o n e t o fi t G E V , G P d i s t r i b u t i o n , P o i s s o n p r o c e s s o r P o i n t P r o c e s s t o a g i v e n t i m e s e r i e s . T h e p r o g r a m s u p p l i e s ‘ 1 E r g o d i c - A s y s t e m i n w h i c h t h e t i m e m e a n o f e v e r y m e a s u r a b l e f u n c t i o n o f t h e s y s t e m e q u a l s i t s s p a c e m e a n . ( A M S G l o s s a r y ) 2 2 5 m a x i m u m - l i k e l i h o o d e s t i m a t e s o f t h e p a r a m e t e r s o f t h e d i s t r i b u t i o n s . T o a s s e s s t h e u n c e r t a i n t y o f t h e m o d e l fi t , s t a n d a r d e r r o r s o f t h e p a r a m e t e r s a r e o b t a i n e d a l s o u s i n g t h e p r o g r a m . T h e t o o l k i t p r o v i d e s a s e t o f f o u r p l o t s : a p r o b a b i l i t y p l o t , a q u a n t i l e p l o t , a r e t u r n l e v e l v e r s u s r e t u r n p e r i o d p l o t a n d a p r o b a b i l i t y d e n s i t y p l o t ( a s s h o w n i n F i g u r e 3 - 1 1 ) , w h i c h a r e u s e d t o a s s e s s t h e g o o d n e s s - o f - fi t o f t h e m o d e l t o t h e e m p i r i c a l d i s t r i b u t i o n . T h e e x t r e m e u p p e r q u a n t i l e s o f t h e G E V a n d G P d i s t r i b u t i o n s , o r t h e r e t u r n l e v e l s , a r e e s t i m a t e d b y t h e p r o g r a m . G i v e n t h e l i m i t e d l e n g t h ( o n l y a b o u t 3 0 v a l u e s ) o f t h e t i m e s e r i e s i n t h i s s t u d y , o n l y r e t u r n l e v e l s f o r 1 0 , 2 0 a n d 5 0 y e a r r e t u r n p e r i o d s w e r e c o n s i d e r e d . T h e t o o l k i t a l l o w s t h e a s s e s s m e n t o f t h e ( 1 - q ) % c o n fi d e n c e i n t e r v a l s o f t h e r e t u r n l e v e l s . T h e c o n fi d e n c e i n t e r v a l s w i d t h r e p r e s e n t s t h e u n c e r t a i n t y o f t h e e s t i m a t e d p a r a m e t e r s , i n t h i s c a s e t h e r e t u r n l e v e l s . A v e r y w i d e i n t e r v a l m i g h t i n d i c a t e t h a t m o r e d a t a a r e n e e d e d f o r a m o r e a c c u r a t e a s s e s s m e n t o f t h e r e t u r n l e v e l s ( E a s t o n a n d M c C o l l , 1 9 9 7 ) . i n o r d e r t o e v a l u a t e w h e t h e r t h e e s t i m a t e d c o n fi d e n c e i n t e r v a l s a r e ‘ c o r r e c t l y ’ d e t e r m i n e d ( c a t e g o r i z a t i o n g i v e n b y G i l l e l a n d a n d K a t z , 2 0 0 5 ) , t h e e x t R e m e s t o o l k i t s u p p l i e s p r o fi l e l i k e l i h o o d p l o t s . A n e x a m p l e o f a p r o fi l e l i k e l i h o o d p l o t i s g i v e n i n F i g u r e 3 - 1 4 . A c c o r d i n g t o G i l l e l a n d a n d K a t z ( 2 0 0 5 ) , t h e c o n fi d e n c e l i m i t s a r e ‘ c o r r e c t ’ i f t h e d a s h e d v e r t i c a l l i n e s ( r e p r e s e n t i n g t h e l o w e r a n d u p p e r c o n fi d e n c e l i m i t s ) , t h e p r o fi l e l i k e l i h o o d l i n e ( t h e c u r v e d l i n e ) a n d t h e l o w e r h o r i z o n t a l l i n e o n t h e p r o fi l e - l i k e l i h o o d p l o t s , a l l i n t e r s e c t e x a c t l y a t t h e s a m e p o i n t s . I n t h i s s t u d y , t h e 9 5 % c o n fi d e n c e l i m i t s o f t h e r e t u r n l e v e l s w e r e e s t i m a t e d u s i n g t h e p r o fi l e l i k e l i h o o d p l o t s . 2 2 6 ° - : : ' O ( D ' - l I 8 ' 7 : l 5 T I I ' 7 5 ° - : : . 2 . : { t ‘ . . T I I I U ) . . . I : 3 o 0 E d I : \ : 5 - - = a Q 0 : l a s - l l ' T I ‘ I I I l I 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 R e t u m L e v e I 0 . m o I 1 3 I o ' 7 : 2 ‘ . . _ I E - : : 5 I n , : _ . - N — ' O ) 3 ' 7 1 a , l E 7 I 9 O . : O ) 0 . ' T fi : I I I I I ‘ I - 0 . 4 - 0 . 2 0 . 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 S h a p e P a r a m e t e r F i g u r e 3 - 1 4 P r o f i l e l i k e l i h o o d p l o t s f o r t h e 2 0 - y e a r r e t u r n l e v e l ( i n ° C ) a n d s h a p e p a r a m e t e r ( g ) o f t h e G E V d i s t r i b u t i o n fi t f o r F A L L l o w e s t d a i l y T M I N f o r O b a z t s o v C h l fl i c k , 1 9 5 3 - 1 9 7 9 2 2 7 8 . C o m p a r i s o n o f t h e c h a n g e s i n t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s b e t w e e n t h e e a r l y a n d l a t e p e r i o d s 8 . 1 . T r e n d A n a l y s i s r e s u l t s b y i n d e x 8 . 1 . 1 . C h a n g e s i n t h e a n n u a l a n d s e a s o n a l h i g h e s t m a x i m u m a n d l o w e s t m i n i m u m t e m p e r a t u r e s a n d t h e d a i l y t e m p e r a t u r e r a n g e D u r i n g t h e e a r l y p e r i o d ( 1 9 5 1 - 1 9 7 9 ) , t h e h i g h e s t d a i l y m a x i m u m t e m p e r a t u r e e i t h e r d o e s n o t c h a n g e o r d e c r e a s e s . T h e s e r i e s o f h i g h e s t a n n u a l a n d s e a s o n a l m a x i m u m d a i l y t e m p e r a t u r e s a t V a r n a a n d O b r a z t s o v C h l fl i c k d o n o t d i s p l a y s i g n i fi c a n t t r e n d s ( T a b l e 3 - 8 ) . E x c e p t f o r t h e f a l l s e a s o n , t h e t w o i n t e r i o r s t a t i o n s ( P l e v e n a n d P l o v d i v ) a l s o d o n o t f e a t u r e t r e n d s i n t h e h i g h e s t m a x i m u m t e m p e r a t u r e s f o r t h e y e a r a n d f o r t h e s e a s o n s ( F i g u r e 3 - 1 5 ) . A s i g n i fi c a n t d e c r e a s e i n t h e h i g h e s t d a i l y t e m p e r a t u r e s , o f - 1 . 2 ° C / d e c a d e a t P l e v e n a n d - 1 . 4 ° C / d e c a d e a t P l o v d i v , i s s e e n f o r f a l l . O n a s e a s o n a l s c a l e , c h a n g e s d u r i n g 1 9 5 1 - 1 9 7 9 i n t h e l o w e s t d a i l y m i n i m u m t e m p e r a t u r e s a r e e v i d e n t o n l y f o r s p r i n g w h e n a l l s t a t i o n s h a v e p o s i t i v e t r e n d s ( F i g u r e 3 - 1 6 ) v a r y i n g b e t w e e n 2 2 ° C / d e c a d e a t O b r a z t s o v C h l fl i c k a n d 1 . 4 ° C / d e c a d e a t V a r n a a n d P l e v e n . A t t w o o f t h e s t a t i o n s , O b r a z t s o v C h l fl i c k a n d P l o v d i v , t h e a n n u a l l o w e s t m i n i m u m t e m p e r a t u r e s a l s o w a r m u p s i g n i fi c a n t l y i n 1 9 5 1 - 1 9 7 9 ( F i g u r e 3 - 1 7 , T a b l e 3 - 8 ) . T h e d i s p a r i t y i n t h e o b s e r v e d t r e n d s a t t h e d i f f e r e n t s t a t i o n s c o u l d b e d u e t o l o c a l s i t e f a c t o r s o r u n d e t e c t e d i n h o m o g e n e i t i e s . 2 2 8 T a b l e 3 - 8 S u m m a r y t a b l e f o r t h e e x i s t e n c e a n d m a g n i t u d e o f t r e n d s ( ° C l d e c a d e ) ( Y e s / N o m e a n s t h a t t r e n d i s s i g n i f i c a n t a t d = 0 . 0 5 , a n d n o t a t a = 0 . 0 1 ; Y e s m e a n s t h a t t r e n d i s s i g n i fi c a n t a t b o t h l e v e l s o f s i g n i f i c a n c e ; N o m e a n s t h a t t h e r e i s n o s i g n i fi c a n t t r e n d ) I n d e x / S t a t i o n O b r a z t s o v P l o v d i v V a r n a P l e v e n * P l e v e n C h l fl i c k N C D C " P e r i o d 1 9 5 3 — 1 9 5 1 - 1 9 5 1 - 1 9 5 1 - 1 9 7 3 - 1 9 7 9 1 9 7 9 1 9 7 9 1 9 7 9 1 9 9 9 H i g h e s t T m a x ( ° C ) A n n u a l N o N o N o N o N o W i n t e r N o N o N o N o Y e s / N o 1 . 4 S p r i n g N o N o N o N o Y e s / N o 1 . 1 S u m m e r N o N o N o N o N o F a l l N o Y e s N o Y e s / N o N o - 1 . 4 - 1 . 2 L o w e s t Y e s Y e s / N o T m i n ( ° C ) 1 . 5 2 . 3 N o N o N o A n n u a l W i n t e r N o N o N o N o N o S p r i n g Y e s / N o Y e s / N o Y e s / N o Y e s / N o N o 2 . 2 1 . 6 1 . 4 1 . 4 S u m m e r N o N o N o N o N o F a l l N o N o N o N o N o D T R ( ° C ) Y e s Y e s / N o Y e s / N o A n n u a l N o - 0 . 3 N o - 0 . 3 0 . 6 W i n t e r N o N o N o N o Y e s / N o 0 . 9 S p r i n g N o N o Y e s / N o N o N o 0 . 3 S u m m e r N o Y e s N o Y e s Y e s - 1 - 0 . 8 0 . 8 F a l l N o N o N o N o N o * 1 9 6 0 i s m i s s i n g , * * 1 9 9 6 i s m i s s i n g 2 2 9 1 H i g h e s t F a l l T M A X P l o v d i v , ‘ 1 9 5 1 - 1 9 7 9 H i g h e s t F a l l T M A X P l e v e n , ' 1 9 5 1 - 1 9 7 9 ‘ 3 . 4 o “ 3 . I 0 ) $ 3 5 , e I a 3 0 1 2 ‘ 1 8 2 5 8 ‘ E 2 0 E I — l — F i g u r e 3 - 1 5 C h a n g e s i n f a l l h i g h e s t d a i l y m a x i m u m t e m p e r a t u r e s ( ° C ) f o r s t a t i o n s P l o v d i v a n d P l e v e n , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 L o w e s t S p r i n g T M I N O b r a z t s o v L o w e s t S p r i n g T M I N V a m a , C h l fl i c k , 1 9 5 3 - 1 9 7 9 1 9 5 1 - 1 9 7 9 0 o ‘ 3 e 9 3 “ 3 : I a m Q - ' h S 0 ’ a : 0 - a E E a ) a ) I I r l r i 1 ‘ - F ' s — D O D M N F L O O ) I D I O I D C D O N N N m m m m m m m m F F F P T ‘ F F F Y e a r s I 1 F i g u r e 3 - 1 6 C h a n g e s i n s p r i n g l o w e s t d a i l y m i n i m u m t e m p e r a t u r e s ( ° C ) f o r a l l s t a t i o n s , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 2 3 0 h L o w e s t S p r i n g T M I N , P l o v d i v 1 9 5 1 - 1 9 7 9 0 ‘ 3 0 C 1 ' G D - 1 0 a 9 h - - — — — » 2 T 6 ' 9 5 - 2 0 ~ — * w — fi ~ w ~ — fl — — — — — e — : 0 9 - 2 0 _ _ , _ ‘ _ , _ _ , _ - _ _ O . D . $ - 3 0 1 i i i i l i l l i fi j I ' T T f ’ f G E D - ’ 3 0 i — i T l i i l l T T T j I I T I i T i i T 7 l ' - 1 - L O 0 ) ( ‘ 0 N ‘ - L D 0 ) l I ' — F t o C D ( ' 0 [ N ' - U ) t o L O t o ( D : 0 N N N l 0 l 0 l 0 ( 0 ( D N N 9 2 9 2 2 9 2 9 9 2 9 2 9 2 9 2 9 2 9 2 2 9 2 9 2 2 Y e a r s ‘ Y e a r s L _ _ _ . L L _ L _ _ L L f - fl _ L _ F i g u r e 3 - 1 6 C o n t i n u e d . A n n u a l L o w e s t T M I N O b r a z t s o v A n n u a l L o w e s t T M I N P l o v d i v , C h i fl i c k , 1 9 5 3 - 1 9 7 9 1 9 5 1 - 1 9 7 9 0 0 O O O l 2 ' a l a ' 1 0 l a a l a l 8 . - 2 0 * m a — — i I g l G E , - 3 0 r l f i f I l G E , l ' ' - c o r » ‘ - L O 0 ) n o r x l - 1 I D I n ( D ( O ( D N N 9 2 9 2 9 2 9 2 e 9 2 9 2 Y e a r s F i g u r e 3 - 1 7 C h a n g e s i n a n n u a l l o w e s t d a i l y m i n i m u m t e m p e r a t u r e s ( ° C ) f o r O b r a z t s o v C h i fl i c k a n d P l o v d i v , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 C o m p a r e d t o P l e v e n , t h e r e s u l t s f o r P l e v e n N C D C i n d i c a t e a n i n c r e a s e i n t h e w i n t e r ( 1 . 4 ° C / d e c a d e ) a n d s p r i n g ( 1 . 1 ° C / d e c a d e ) h i g h e s t d a i l y m a x i m u m t e m p e r a t u r e s d u r i n g 1 9 7 3 - 1 9 9 9 ( F i g u r e 3 - 1 8 ) . T h e l o w e s t m i n i m u m d a i l y t e m p e r a t u r e d o e s n o t d i s p l a y a n y t r e n d s o n a n n u a l o r s e a s o n a l s c a l e s . T h e t r e n d r e s u l t s f o r P l e v e n N C D C n e e d t o b e c o n s i d e r e d w i t h c a u t i o n s i n c e a l a r g e p e r c e n t a g e o f t h e d a t a w a s m i s s i n g ( 6 . 3 6 % , 6 2 7 d a y s o f 9 8 5 5 ) . 2 3 1 H i g h e s t W i n t e r T M A X P l e v e n ‘ ‘ H i g h e s t S p r i n g T M A X P l e v e n N C D C , 1 9 7 3 - 1 9 9 9 ‘ ‘ N C D C , 1 9 7 3 - 1 9 9 9 , l 3 3 0 A l 3 4 0 g 2 5 ‘ g 3 5 § 2 0 ‘ . * 5 3 0 3 1 5 - + ' 8 2 5 g 1 0 m , 5 , 2 0 | — v i s o c o c o o n N I ! ) l — N N w 0 0 c o c o 0 ) 0 ' ) 9 2 e 9 2 9 2 9 2 9 2 9 2 9 2 Y e a r s F i g u r e 1 3 4 8 C h a n g e s i n w i n t e r a n d s p r i n g h i g h e s t d a i l y m a x i m u m t e m p e r a t u r e s ( ° C ) f o r P l e v e n N C D C , 1 9 7 3 - 1 9 9 9 A l l s t a t i o n s f r o m t h e e a r l y p e r i o d , e x c e p t f o r O b r a z t s o v C h l fl i c k , a r e c h a r a c t e r i z e d b y c h a n g e s i n t h e m e a n a n n u a l o r s e a s o n a l D T R . V a r n a , l o c a t e d o n t h e B l a c k s e a c o a s t , d i s p l a y s a n i n c r e a s i n g t r e n d o f 0 . 3 ° C / d e c a d e d u r i n g s p r i n g ( F i g u r e 3 - 1 9 ) , a n d t h e t w o i n t e r i o r s t a t i o n s e x h i b i t a d e c r e a s i n g a n n u a l ( - 0 . 3 ° C / d e c a d e f o r P l o v d i v a n d P l e v e n ) a n d s u m m e r ( - 1 ° C / d e c a d e f o r P l o v d i v a n d - 0 . 8 ° C / d e c a d e f o r P l e v e n ) D T R ( T a b l e 3 - 8 ) . 2 3 2 2 ; 2 1 1 5 9 5 9 3 7 5 7 5 5 7 7 6 6 9 9 9 9 9 9 9 9 1 1 1 1 1 1 1 1 1 a 2 1 5 5 5 9 9 1 1 Y e a r s 1 9 5 1 - o ) c o 2 1 9 5 1 - A n n u a l M e a n D T R P l e v e n , 1 9 7 9 A n n u a l M e a n D T R P l o v d i v , 1 9 7 9 F i g u r e 3 - 1 9 C h a n g e s i n a n n u a l o r s e a s o n a l D T R f o r V a m a , 2 3 3 Y e a r s P l o v d i v a n d P l e v e n , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 Y e a r s r — r l l l F I O 0 3 F l l e T I T T T T T T T T I I T W i i i i T r 0 ) l 0 0 ) F S u m m e r M e a n D T R P l o v d i v , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 S u m m e r M e a n D T R P l e v e n , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 S p r i n g M e a n D T R V a r n a , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 I n c o n t r a s t t o t h e r e s u l t s f o r P l e v e n , P l e v e n N C D C i s c h a r a c t e r i z e d b y s i g n i fi c a n t i n c r e a s i n g t r e n d s o f t h e m e a n a n n u a l a n d s u m m e r ( 0 . 6 ° C / d e c a d e a n d 0 . 8 ° C / d e c a d e r e s p e c t i v e l y ) D T R ( F i g u r e 3 - 2 0 , T a b l e 3 - 8 ) . I n a d d i t i o n , a s i g n i fi c a n t p o s i t i v e t r e n d f o r P l e v e n N C D C i s e v i d e n t a l s o f o r t h e w i n t e r s e a s o n ( O . 9 ° C / d e c a d e ) . A n n u a l M e a n D T R P l e v e n N C D C , W i n t e r M e a n D T R P l e v e n N C D C , ‘ 1 9 7 3 - 1 9 9 9 1 9 7 3 - 1 9 9 9 1 6 ' 9 1 2 ‘ W 9 5 3 O ’ | 4 9 9 , M C D O N l n w v - E N V N O C O C D O D N I D N N N o o o o o o m O ) N N Q Q Q Q G C » 9 3 9 3 9 3 9 9 3 9 3 3 9 3 ? 9 3 9 3 9 3 9 3 9 3 9 2 9 3 ? Y e a r s Y e a r s S u m m e r M e a n D T R P l e v e n N C D C , 1 9 7 3 - 1 9 9 9 0 O l a : E F l D c o < 9 0 ) N I D n o ‘ - 3 N N N N c o c o c o 0 : o : o : o : o : o : o : o : o : a ) a : ‘ - 1 - v - v - ‘ - 1 - ‘ - ‘ — ‘ - Y e a r s F i g u r e 3 - 2 0 C h a n g e s i n t h e a n n u a l , w i n t e r a n d s u m m e r D T R f o r P l e v e n N C D C , 1 9 7 3 - 1 9 9 9 2 3 4 8 . 1 . 2 . C h a n g e s i n t h e a n n u a l a n d s e a s o n a l 5 - a n d 1 O - d a y i n t e r - p e r i o d d i f f e r e n c e s ( I P D ) f o r T M A X a n d T M I N I n a d d i t i o n t o t h e D T R , t h e i n t e r - p e r i o d d i f f e r e n c e s ( l P D s ) o f T M A X a n d T M I N r e p r e s e n t t h e v a r i a b i l i t y o f t h e t e m p e r a t u r e s e r i e s . H i g h e r d i f f e r e n c e s i n d i c a t e l a r g e r v a r i a b i l i t y , a n d l o w e r d i f f e r e n c e s s u g g e s t l e s s v a r i a b i l i t y a n d m o r e s t a g n a n t t h e r m a l c o n d i t i o n s a t a l o c a t i o n . T h e r e s u l t s f r o m t h i s a n a l y s i s a r e p r e s e n t e d o n l y i n t a b u l a r f o r m . T h e r e i s n o c o n s i s t e n c y i n t h e t r e n d r e s u l t s f o r a n y i n d e x / s e a s o n c o m b i n a t i o n a c r o s s t h e s t a t i o n s . T h e 1 9 5 1 - 1 9 7 9 p e r i o d i s c h a r a c t e r i z e d , i n g e n e r a l , b y t h e l a c k o f s i g n i fi c a n t t r e n d s f o r t h e T M A X a n d T M I N l P D s ( T a b l e 3 - 9 ) . A d e c r e a s e i n v a r i a b i l i t y o f t h e m a x i m u m a n d / o r m i n i m u m t e m p e r a t u r e , b a s e d o n s o m e o f t h e l P D i n d i c e s , i s e v i d e n t o n a n a n n u a l b a s i s a t P l o v d i v a n d O b r a z t s o v C h l fl i c k , a n d a l s o o n a s e a s o n a l b a s i s f o r t h e w i n t e r a n d s p r i n g s e a s o n s a t O b r a z t s o v C h l fl i c k , P l o v d i v a n d V a r n a . T h e s u m m e r s e a s o n , i n g e n e r a l , d o e s n o t d i s p l a y a n y t r e n d s . F a l l i s a l s o c h a r a c t e r i z e d b y n o t r e n d s i n m a x i m u m o r m i n i m u m t e m p e r a t u r e v a r i a b i l i t y . W h i l e s t a t i o n P l e v e n d o e s n o t e x h i b i t a n y c h a n g e s i n t h e i n t e r - p e r i o d d i f f e r e n c e s , P l e v e n N C D C i n d i c a t e s a n i n c r e a s e i n T M I N v a r i a b i l i t y d u r i n g t h e l a t e p e r i o d i n w i n t e r a n d s p r i n g , b a s e d o n s o m e o f t h e i n d i c e s ( T a b l e 3 - 9 ) . T h e r e s u l t s a r e t o b e r e g a r d e d c a u t i o u s l y , h o w e v e r , d u e t o t h e l a r g e a m o u n t o f m i s s i n g d a t a a t P l e v e n N C D C . 2 3 5 T a b l e 3 - 9 S u m m a r y t a b l e f o r t h e e x i s t e n c e a n d m a g n i t u d e o f t r e n d s i n T M A X a n d T M I N i n t e r - p e r i o d d i f f e r e n c e s ( ° C l d e c a d e ) ( Y e s / N o m e a n s t h a t t r e n d i s s i g n i fi c a n t a t a = 0 . 0 5 , a n d n o t a t u = 0 . 0 1 ; Y e s m e a n s t h a t t r e n d i s s i g n i f i c a n t a t b o t h l e v e l s o f s i g n i fi c a n c e ) * 1 9 6 0 i s m i s s i n g , * * 1 9 9 6 i s m i s s i n g I n d e x / S t a t i o n O b r a z t s o v P l o v d i v V a r n a P l e v e n * P l e v e n C h i fl i c k N C D C " P e r i o d 1 9 5 3 - 1 9 7 9 1 9 5 1 - 1 9 7 9 1 9 5 1 - 1 9 7 9 1 9 5 1 - 1 9 7 9 1 9 7 3 - 1 9 9 9 5 - d a y l P D T M A X ( ° C ) A n n u a l N o N o N o N o N o W i n t e r Y e s / N o N o N o N o N o - 0 . 4 S p r i n g N o N o Y e s / N o N o N o - 0 . 2 S u m m e r N o N o N o N o N o F a l l N o N o N o N o N o 5 - d a y l P D T M I N ( ° C ) Y e s I N o A n n u a l N o ~ 0 . 1 N o N o N o W i n t e r N o N o N o N o N o S p r i n g Y e s / N o Y e s / N o N o N o Y e s / N o ' - 0 . 3 - 0 . 1 0 . 2 S u m m e r N o N o N o N o N o F a l l N o N o N o N o N o 1 0 - d a y l P D T M A X ( ° C ) Y e s / N o A n n u a l - 0 . 2 N o N o N o N o W i n t e r Y e s N o N o N o N o - 0 . 6 S p r i n g N o N o N o N o N o S u m m e r N o N o N o N o N o F a l l N o N o N o N o N o 1 O - d a y l P D T M I N ( ° C ) Y e s / N o Y e s / N o A n n u a l - 0 . 1 - O . 1 N o N o N o W i n t e r Y e s / N o Y e s / N o Y e s / N o N o Y e s / N o - 0 . 4 - 0 . 4 - 0 . 3 0 . 5 S p r i n g Y e s / N o Y e s / N o N o N o Y e s / N o - 0 . 3 - 0 . 1 0 . 2 S u m m e r Y e s / N o N o N o N o N o 0 . 1 F a l l N o N o N o N o N o 2 3 6 8 . 1 . 3 . C h a n g e s i n t h e h e a t w a v e s i n s u m m e r T h e 3 0 ° C t h r e s h o l d w a s c h o s e n s i m i l a r l y t o H u t h e t a l . ( 2 0 0 0 ) . A s m e n t i o n e d e a r l i e r i n S e c t i o n 6 , t h e h e a t w a v e s i n c l u d e i n t e r r u p t i o n s . T h i s m e a n s t h a t t e m p e r a t u r e s e q u a l t o t h e t h r e s h o l d a n d t e m p e r a t u r e s l o w e r t h a n t h e t h r e s h o l d , a r e a l s o i n c l u d e d w i t h i n s o m e h e a t w a v e s . D e s p i t e t h e i n t e r r u p t i o n i n t h e h e a t w a v e s , h o w e v e r , t h e m e a n t e m p e r a t u r e o f t h e h e a t w a v e s t i l l h a s t o b e a b o v e t h e c h o s e n t h r e s h o l d , s i m i l a r l y t o H u t h e t a l . ( 2 0 0 0 ) . A d d i t i o n a l c o n d i t i o n w a s i m p o s e d t h a t t h e r e s h o u l d b e a t l e a s t t h r e e d a y s w i t h t e m p e r a t u r e s h i g h e r t h a n t h e t h r e s h o l d b e f o r e o r a f t e r t h e o n e d a y w i t h a d r o p i n t h e r m a l c o n d i t i o n s , s i n c e t h e e m p h a s i s i n u s i n g t h i s i n d e x i s o n e x t r e m e c o n d i t i o n s t h a t c a n a f f e c t t h e h u m a n w e l l b e i n g d u e t o l o n g e r p e r s i s t e n c e . F o r e x a m p l e , a p e r i o d w i t h h i g h e r t h a n t h e t h r e s h o l d t e m p e r a t u r e o n t h e fi r s t d a y , a d r o p b e l o w t h e t h r e s h o l d o n t h e n e x t d a y , f o l l o w e d b y t w o m o r e d a y s w i t h h i g h e r t e m p e r a t u r e s a b o v e t h e t h r e s h o l d i s n o t c o n s i d e r e d a h e a t w a v e , a s i t i s t o o s h o r t a p e r i o d o f h i g h t e m p e r a t u r e s t o i m p o s e c o n s i d e r a b l e h e a t s t r e s s o n h u m a n s . A n o t h e r a d d i t i o n a l c o n d i t i o n i s t h a t t h e d r o p s h o u l d n o t b e l a r g e r t h a n 1 ° C , s o t h a t t h e o v e r a l l m e a n m a x i m u m t e m p e r a t u r e f o r t h e h e a t w a v e s t i l l s t a y s a b o v e t h e c h o s e n t h r e s h o l d . T h e r e s t r i c t i v e 1 ° C d r o p w a s a d o p t e d t o m i n i m i z e a n y a l l e v i a t i o n o f t h e o p p r e s s i v e n e s s o f t h e w a r m c o n d i t i o n s . I t s h o u l d b e k e p t i n m i n d , h o w e v e r , t h a t s u c h a s m a l l d r o p i s s i m i l a r t o t h e r a n g e o f m e a s u r e m e n t e r r o r s t h a t m i g h t o c c u r d u e t o f a u l t y i n s t r u m e n t o r a n o b s e r v e r m i s t a k e . I n t h e s u m m a r y t a b l e , ‘ m a x i m u m e x c e s s ’ i s d e fi n e d a s t h e h i g h e s t h e a t w a v e i n t e n s i t y p e r y e a r . ” I n t e n s i t y ” , i s t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e t e m p e r a t u r e s w i t h i n a h e a t w a v e a n d t h e r e s p e c t i v e t h r e s h o l d . 2 3 7 T h e e a r l y p e r i o d ( 1 9 5 1 - 1 9 7 9 ) i s c h a r a c t e r i z e d b y a s i g n i fi c a n t d e c r e a s e i n t h e f r e q u e n c y o f h e a t w a v e s a n d t h e i r a v e r a g e l e n g t h f o r t h e t h r e e s t a t i o n s l o c a t e d i n t h e i n t e r i o r ( T a b l e 3 - 1 0 , F i g u r e 3 - 2 1 ) . A n i n t e r e s t i n g fi n d i n g i s t h a t a l t h o u g h t h e h e a t w a v e s b e c a m e l e s s f r e q u e n t a n d s h o r t e r d u r i n g 1 9 5 1 - 1 9 7 9 , t h e h i g h e s t i n t e n s i t y p e r y e a r ( t h e m a x i m u m e x c e s s ) r e m a i n e d u n c h a n g e d . V a r n a i s c h a r a c t e r i z e d b y s m a l l e r n u m b e r o f h e a t w a v e o c c u r r e n c e s , i n g e n e r a l , c o m p a r e d t o t h e i n t e r i o r s t a t i o n s . I n 1 9 5 1 - 1 9 7 9 V a r n a d i d n o t d i s p l a y a n y t r e n d s i n t h e h e a t w a v e f r e q u e n c y , l e n g t h o r m a x i m u m e x c e s s . T h e l a t e p e r i o d , r e p r e s e n t e d b y P l e v e n N C D C , i s c h a r a c t e r i z e d b y a s i g n i fi c a n t i n c r e a s e i n t h e f r e q u e n c y ( 0 . 8 c o u n t s / d e c a d e ) a n d l e n g t h ( 1 . 5 d a y s / d e c a d e ) o f h e a t w a v e s ( T a b l e 3 - 1 0 , F i g u r e 3 - 2 2 ) . A s f o r t h e e a r l y p e r i o d , t h e h i g h e s t t e m p e r a t u r e s p e r y e a r r e c o r d e d w i t h i n a h e a t w a v e d o n o t s h o w a n y t r e n d s d u r i n g 1 9 7 3 - 1 9 9 9 . 2 3 8 T a b l e 3 - 1 0 S u m m a r y t a b l e f o r t h e e x i s t e n c e a n d m a g n i t u d e o f t r e n d s i n h e a t w a v e s a n d c o l d s p e l l s ( p e r d e c a d e , e x c e p t w h e r e s p e c i f i e d p e r p e n t a d ) ( Y e s / N o m e a n s t h a t t r e n d i s s i g n i fi c a n t a t a = 0 . 0 5 , a n d n o t a t a = 0 . 0 1 ; Y e s m e a n s t h a t t r e n d i s s i g n i f i c a n t a t b o t h l e v e l s o f s i g n i fi c a n c e ) I n d e x / S t a t i o n O b r a z s t o v P l o v d i v V a r n a P l e v e n * P l e v e n C h i fl i c k N C D C “ P e r i o d 1 9 5 3 - 1 9 5 1 - 1 9 5 1 - 1 9 5 1 - 1 9 7 3 - 1 9 7 9 1 9 7 9 1 9 7 9 1 9 7 9 1 9 9 9 H e a t W a v e s B y N u m b e r p e r Y e s Y e s / N o p e n t a d s Y e s / N o Y e s / N o Y e a r - 1 . 2 - 0 . 5 — O . 7 0 . 8 ( c o u n t ) N o A v e L e n g t h B y p e r Y e a r Y e s / N o Y e s P e n t a d s Y e s Y e s ( d a y s ) — 0 . 8 - 1 - 1 . 1 1 . 5 N o M a x i m u m B y E x c e s s p e r P e n t a d s Y e a r N o N o N o N o ( ° C ) N o C o l d S p e l l s B y N u m b e r p e r P e n t a d s Y e a r N o N o N o N o ( c o u n t ) N o A v e L e n g t h B y p e r Y e a r Y e s P e n t a d s Y e s / N o ( d a y s ) - 1 . 3 N o N o 0 . 9 N o M a x i m u m B y E x c e s s p e r P e n t a d s Y e a r N o N o N o N o ( ° C ) N o * 1 9 6 0 i s m i s s i n g * * 1 9 9 6 i s m i s s i n g ; 1 9 9 1 w a s i g n o r e d f o r t h e h e a t w a v e s a n d 1 9 9 1 / 9 2 w a s i g n o r e d f o r t h e c o l d s p e l l s d u e t o t h e l a r g e p e r c e n t a g e o f m i s s i n g d a t a . 2 3 9 ) t n h t g 1 u l n o e 0 c ( r e b m u l 1 4 J ) L S y 0 e a g d 1 a ( r 0 e v 0 . 4 - j N ; : 1 j 7 . 1 A : 3 7 5 1 3 5 9 2 5 5 6 6 1 4 5 8 7 7 5 5 5 5 9 9 9 9 7 7 5 5 7 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ) t 3 n * t h 9 g u 0 o 0 c ‘ ( 3 r * 0 e - b m u e i w o n e ) L s y e a g d a ( . r 2 e . * v 3 N ‘ ‘ 3 3 i 3 - 3 ; - A 1 1 5 9 7 5 9 1 1 5 9 3 5 9 5 7 5 5 7 7 5 5 5 5 7 7 5 7 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ' i L I ; 1 I I ) t n u o S c m ( r e e b m m u O - - N : m a u G .T i 1 1 9 7 5 5 9 3 7 5 1 5 7 5 6 7 5 5 6 6 7 7 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 — L o w e - c a c a o _ 4 1 9 5 1 1 9 5 1 1 9 5 3 1 9 6 3 ; Y e a r s T f l l l l l l N u m b e r o f h e a t w a v e s 1 9 7 9 P l e v e n , Y e a r s 1 9 6 7 l i fl i ‘ l T 7 1 1 T l T T l 1 9 7 9 N u m b e r o f h e a t w a v e s P l o v d i v , Y e a r s N u m b e r o f h e a t w a v e s , O b r a z t s o v C h i fl i c k 1 9 5 3 - 1 9 7 9 2 4 0 A c u n t — L ( d a Y S ) F i g u r e 3 - 2 1 C h a n g e s i n t h e n u m b e r a n d a v e r a g e l e n g t h o f h e a t w a v e s f o r O b r a z t s o v C h i fl i c k , P l o v d i v a n d P l e v e n , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 Y e a r s 1 9 5 1 1 9 5 5 i l l P l e v e n , 1 9 5 1 - A v e r a g e l e n g t h o f h e a t w a v e s , 1 9 7 9 Y e a r s O U ’ I O O ' I P l o v d i v A v e r a g e l e n g t h o f h e a t w a v e s , , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 Y e a r s 1 I I T I r l l i l l l l i i l T O ) ( O 0 ' ) v _ I 1 9 7 3 1 A v e r a g e l e n g t h o f h e a t w a v e s , O b r a z t s o v C h i fl i c k , 1 9 5 3 - 1 9 7 9 N u m b e r o f h e a t w a v e s , P l e v e n ‘ A v e r a g e ' 9 0 c h 0 f h e a t w a v e s , N C D C 1 9 7 3 - 1 9 9 9 p ‘ P l e v e n N C D C . 1 9 7 3 - 1 9 9 9 9 1 O 5 g 5 g 1 5 8 1 0 . ) , " v 6 I _ I " $ 1 0 ‘ 3 4 5 : 9 5 ; 5 § 2 a z 0 g : 0 fl 2 . . . . . . . . , C O C D ( D N I n w ‘ - 3 N [ N N N c o c o 0 0 O ) C ) 9 3 9 3 9 9 3 9 3 9 3 3 9 3 9 3 Y e a r s F i g u r e 3 - 2 2 C h a n g e s i n t h e n u m b e r a n d a v e r a g e l e n g t h o f h e a t w a v e s f o r P l e v e n N C D C , 1 9 7 3 - 1 9 9 9 8 . 1 . 4 . C h a n g e s i n t h e c o l d s p e l l s i n w i n t e r T h e t h r e s h o l d o f - 5 ° C w a s u t i l i z e d t o d e t e r m i n e t h e c o l d s p e l l s ( m o r e d e t a i l s a b o u t t h e c h o i c e o f t h e t h r e s h o l d a r e g i v e n i n s u b s e c t i o n 8 . 2 . 3 . a ) . A s w i t h t h e h e a t w a v e s , i n t e r r u p t i o n s , m e a n i n g d a y s w i t h t e m p e r a t u r e s h i g h e r o r e q u a l t o t h e c h o s e n t h r e s h o l d , a r e a l l o w e d w i t h i n t h e c o l d s p e l l s . T h e r i s e i n m i n i m u m t e m p e r a t u r e c a n n o t b e l a r g e r t h a n 1 ° C , s i m i l a r t o t h e r e s t r i c t i o n i m p o s e d o n t h e h e a t w a v e s , s o t h a t t h e o v e r a l l m e a n m i n i m u m t e m p e r a t u r e f o r t h e c o l d s p e l l i s s t i l l b e l o w t h e c h o s e n t h r e s h o l d . T h e d a y w i t h a r i s e i n t e m p e r a t u r e , s i m i l a r t o t h e h e a t w a v e s , s h o u l d b e p r e c e d e d o r s u c c e e d e d b y a t l e a s t t h r e e d a y s w i t h t e m p e r a t u r e s l o w e r t h a n t h e t h r e s h o l d . T h e r e s t r i c t i v e 1 ° C d r o p w a s a d o p t e d t o m i n i m i z e a n y a l l e v i a t i o n o f t h e s e v e r i t y o f a c o l d s p e l l s . S i m i l a r t o t h e h e a t w a v e s i n d i c e s , ‘ m a x i m u m e x c e s s ’ i s t h e l o w e s t c o l d s p e l l i n t e n s i t y p e r y e a r . T h e c o l d s p e l l s d o n o t i n d i c a t e a n y c h a n g e s i n f r e q u e n c y , m a x i m u m e x c e s s o r a v e r a g e l e n g t h f o r t h e e a r l y p e r i o d f o r a n y s t a t i o n , e x c e p t f o r O b r a z t s o v C h l fl i c k ( T a b l e 3 - 1 0 , F i g u r e 3 - 2 3 ) . A t t h i s s t a t i o n t h e a v e r a g e l e n g t h o f 2 4 1 t h e c o l d s p e l l s d e c r e a s e d b y - 1 . 3 d a y s / d e c a d e i n 1 9 5 3 - 1 9 7 9 . W h i l e P l e v e n d i d n o t d i s p l a y a n y t r e n d s i n t h e c o l d s p e l l s c h a r a c t e r i s t i c s i n 1 9 5 1 - 1 9 7 9 , t h e a v e r a g e l e n g t h o f t h e c o l d s p e l l s i n c r e a s e d b y 0 . 9 d a y s / d e c a d e i n 1 9 7 3 - 1 9 9 9 a t P l e v e n N C D C ( T a b l e 3 - 1 0 , F i g u r e 3 - 2 3 ) . A v e r a g e l e n g t h o f c o l d s p e l l s , ‘ A v e r a g e l e n g t h o f c o l d s p e l l s , O b r a z t s o v C h i fl i c k , 1 P l e v e n N C D C , 1 9 7 3 - 1 9 9 9 1 9 5 3 - 1 9 7 9 ’ . . . C 1 Q ) A 1 5 a ) A 1 5 _ . l a ) 3 ’ . " > 1 1 0 ° ’ 5 ” 1 ° t o 0 3 - 5 £ 3 ' 1 i ! V 5 d b ) 5 G ) > 0 2 O < F i g u r e 3 - 2 3 C h a n g e s i n a v e r a g e l e n g t h o f c o l d s p e l l s f o r O b r a z t s o v C h i fl i c k ( 1 9 5 1 - 1 9 7 9 ) a n d P l e v e n N C D C ( 1 9 7 3 - 1 9 9 9 ) 8 . 1 . 5 . C h a n g e s i n f r o s t p e r i o d s e v e r i t y a n d d u r a t i o n , c o o l i n g d e g r e e d a y s a n d h e a t i n g d e g r e e d a y s T h e f r o s t p e r i o d d u r a t i o n d o e s n o t s h o w a n y t r e n d s f o r t h e e a r l y p e r i o d 1 9 5 1 - 1 9 7 9 a t a n y o f t h e s t a t i o n s ( T a b l e 3 - 1 1 ) . T h e f r o s t p e r i o d s e v e r i t y 1 2 ( d e fi n e d a s t h e p e r c e n t a g e o f d a y s w i t h i n a m o n t h w i t h m i n i m u m t e m p e r a t u r e s b e l o w 0 ° C ) a l s o d o e s n o t c h a n g e s i g n i fi c a n t l y f o r a n y o f t h e s t a t i o n s d u r i n g N o v e m b e r , D e c e m b e r , J a n u a r y a n d F e b r u a r y . I n O c t o b e r , t h e f r o s t p e r i o d s e v e r i t y i n c r e a s e s ‘ 2 F o r m o s t o f t h e s t a t i o n s i n O c t o b e r , A p r i l a n d f o r V a m a a l s o i n N o v e m b e r , f r o s t d a y s ( w i t h m i n i m u m t e m p e r a t u r e b e l o w 0 ° C ) d i d n o t o c c u r e v e r y y e a r . T h i s i s w h y t h e f r o s t p e r i o d s e v e r i t y f o r t h e s e m o n t h s w a s c a l c u l a t e d u s i n g p e n t a d a l p e r i o d s , i . e . t h e a v e r a g e f r o s t p e r i o d s e v e r i t y p e r n o n - o v e r l a p p i n g p e n t a d s w a s s u b j e c t e d t o t r e n d a n a l y s i s . 2 4 2 a t O b r a z t s o v C h i fl i c k a n d P l e v e n , b y 0 . 1 9 % l p e n t a d a n d 0 . 2 2 % I p e n t a d , r e s p e c t i v e l y ( F i g u r e 3 - 2 4 ) . I n M a r c h , t h e f r o s t s e v e r i t y d i s p l a y s s i g n i fi c a n t d e c r e a s i n g t r e n d s f o r a l l t h e s t a t i o n s d u r i n g 1 9 5 1 - 1 9 7 9 , v a r y i n g b e t w e e n - 8 . 5 % / d e c a d e a t P l o v d i v a n d - 1 6 . 1 % / d e c a d e a t P l e v e n ( F i g u r e 3 - 2 5 ) . I n A p r i l , o n l y O b r a z t s o v C h i fl i c k d i s p l a y s a s i g n i fi c a n t n e g a t i v e t r e n d o f - 0 . 2 5 / p e n t a d ( F i g u r e 3 - 2 6 ) . I n c o n t r a s t t o P l e v e n , f o r w h i c h n o c h a n g e s i n t h e f r o s t p e r i o d d u r a t i o n w e r e e v i d e n t , t h e r e s u l t s f o r P l e v e n N C D C i n d i c a t e a s i g n i fi c a n t n e g a t i v e t r e n d o f - 1 3 . 2 d a y s / d e c a d e ( T a b l e 3 - 1 1 , F i g u r e 3 - 2 7 ) . W h i l e a t P l e v e n t h e f r e q u e n c y o f f r o s t d a y s i n c r e a s e d i n O c t o b e r a n d d e c r e a s e d i n M a r c h d u r i n g 1 9 5 1 - 1 9 7 9 , n o s i g n i fi c a n t c h a n g e s i n t h e f r o s t p e r i o d s e v e r i t y w e r e o b s e r v e d a t P l e v e n N C D C i n 1 9 7 3 - 1 9 9 9 . 2 4 3 T a b l e 3 - 1 1 S u m m a r y t a b l e f o r t h e e x i s t e n c e a n d m a g n i t u d e o f t r e n d s i n f r o s t p e r i o d s e v e r i t y a n d d u r a t i o n , H 0 0 3 a n d 0 0 0 s ( p e r d e c a d e e x c e p t w h e r e s p e c i fi e d p e r p e n t a d ) ( Y e s / N o m e a n s t h a t t r e n d i s s i g n i fi c a n t a t a = 0 . 0 5 , a n d n o t a t a = 0 . 0 1 ; Y e s m e a n s t h a t t r e n d i s s i g n i fi c a n t a t b o t h l e v e l s o f s i g n i fi c a n c e ) l n d e x / O b r a z t s o v P l o v d i v V a r n a P l e v e n * P l e v e n S t a t i o n C h i fl i c k N C D C “ P e r i o d 1 9 5 3 - 1 9 5 1 - 1 9 5 1 - 1 9 5 1 - 1 9 7 3 - 1 9 7 9 1 9 7 9 1 9 7 9 1 9 7 9 1 9 9 9 F r o s t B y P e n t a d s B y P e n t a d s B y P e n t a d s B y P e r i o d Y e s / N o - - - - - - - - - Y e s / N o P e n t a d s S e v e r i t y 0 . 1 9 / p e n t a d N o 0 . 2 2 / p e n t a d ( % ) N o O c t o b e r N o v e m b e r B y N o N o P e n t a d s N o N o N o D e c e m b e r N o N o N o N o N o J a n u a r y N o N o N o N o N o F e b r u a r y N o N o N o N o N o M a r c h Y e s Y e s / N o Y e s / N o Y e s N o - 1 1 - 8 . 5 - 8 . 9 - 1 6 . 1 A p r i l B y P e n t a d s B y P e n t a d s - - - - - - B y P e n t a d s B y Y e s / N o P e n t a d s N o - O . 2 5 / p e n t a d N o N o F r o s t P e r i o d Y e s / N o D u r a t i o n N o N o N o N o - 1 3 . 2 ( d a y s ) A n n u a l C o o l i n g d e g r e e Y e s / N o Y e s / N o Y e s d a y s - 3 5 . 8 N o N o - 4 2 . 7 9 0 . 8 A n n u a l H e a t i n g d e g r e e Y e s / N o d a y s N o N o N o N o - 1 6 0 . 9 A n n u a l * 1 9 6 0 i s m i s s i n g , * * 1 9 9 6 i s m i s s i n g 2 4 4 d ) o % ( n e y P t i t r s e o v r e F S d ) o o % o i ( r n e y P t c i t r s s e o v t r e F S u o P e n t a d a l a v e r a g e f r o s t p e r i o d s e v e r i t y , O c t o b e r , O b r a z t s o v C h i fl i c k , 1 9 5 3 - 1 9 7 9 I - P e n t a d a l a v e r a g e f r o s t p e r i o d s e v e r i t y , O c t o b e r , P l e v e n , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 r f 1 9 5 5 1 9 6 0 1 9 6 5 1 9 7 0 1 9 7 5 Y e a r s F i g u r e 3 - 2 4 C h a n g e s i n f r o s t p e r i o d s e v e r i t y ( % ) i n O c t o b e r f o r O b r a z t s o v C h i fl i c k ( 1 9 5 3 - 1 9 7 9 ) a n d P l e v e n ( 1 9 5 1 - 1 9 7 9 ) , b a s e d o n a v e r a g e p e n t a d a l v a l u e s fl F r o s t P e r i o d S e v e r i t y i n M a r c h , O b r a z t s o v C h i fl i c k , 1 9 5 3 - 1 9 7 9 F r o s t P e r i o d S e v e r i t y i n M a r c h , V a m a , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 U , 3 1 0 0 D A 1 0 0 a g e . 1 . 2 9 : 9 0 I a s 1 9 5 6 0 * 5 9 ‘ , 3 5 4 0 1 9 m o 5 L ” - w , I E U ) 2 3 ‘ N o c o c o 0 ) N t o c o ‘ E t o ( O ( D N N N N ( O 0 m N t o 9 2 9 2 9 3 1 9 2 9 2 9 1 9 . 2 9 2 9 g s g é g g g Y e a r s Y e a r s F r o s t P e r i o d S e v e r i t y i n M a r c h , F r o s t P e r i o d S e v e r i t y i n M a r c h , P l o v d i v , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 P l e v e n , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 9 : 9 . 9 : d ) a ) a “ ’ 9 ‘ 3 5 9 7 g ‘ 5 3 a : 2 5 e 5 ~ 1 . 1 . 0 ) u . a > a a 9 9 F ' 9 s a 9 2 : 2 3 O ) o : a : 8 8 8 o : O ) a : ‘ 1 . - 1 - ‘ - V - ‘ - v - ‘ - P ‘ - Y e a r s F i g u r e 3 - 2 5 C h a n g e s I n f r o s t p e r i o d s e v e r i t y ( % ) i n M a r c h f o r a l l s t a t i o n s , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 2 4 5 ) I ( d ) o % ) ( O n e y P t b i « t r s e o v N r e F S O n o i t a r u D d o i r e P ) S Y a d ( P e n t a d a l a v e r a g e f r o s t p e r i o d s e v e r i t y , A p r i l , O b r a z t s o v C h i fl i c k , 1 9 5 3 - 1 9 7 9 l 1 9 5 8 1 9 6 3 1 9 6 8 1 9 7 3 1 9 7 9 Y e a r s F i g u r e 3 - 2 6 C h a n g e s i n f r o s t p e r i o d s e v e r i t y ( % ) i n A p r i l i n O b r a z t s o v C h i fl i c k , 1 9 5 3 - 1 9 7 9 , b a s e d o n a v e r a g e p e n t a d a l v a l u e s F r o s t p e r i o d d u r a t i o n , P l e v e n N C D C , 1 9 7 3 - 1 9 9 9 F i g u r e 3 - 2 7 C h a n g e s i n t h e f r o s t p e r i o d d u r a t i o n ( d a y s ) f o r P l e v e n N C D C , 1 9 7 3 - 1 9 9 9 T h e t r e n d s i n h e a t i n g d e g r e e d a y s a r e n o t s i g n i fi c a n t a t a l l s t a t i o n s f o r t h e e a r l y p e r i o d ( 1 9 5 1 - 1 9 7 9 ) . T h e s e r e s u l t s r e l a t e w e l l w i t h t h e o u t c o m e s f r o m t h e a n a l y s i s o f t h e c h a n g e s i n t h e n u m b e r , a v e r a g e l e n g t h a n d m a x i m u m e x c e s s o f t h e c o l d s p e l l s i n w i n t e r f o r m o s t s t a t i o n s ( e x c e p t f o r O b r a z t s o v C h i fl i c k ) , a s w e l l a s w i t h t h e r e s u l t s r e g a r d i n g t h e f r o s t p e r i o d s e v e r i t y . T h e l a t e p e r i o d , a s r e p r e s e n t e d b y P l e v e n N C D C , d i s p l a y s a s i g n i fi c a n t n e g a t i v e t r e n d ( - 1 6 0 . 9 2 4 6 H D D s / d e c a d e ) , w h i c h i n d i c a t e s w a r m i n g d u r i n g t h e c o o l e r p a r t o f t h e y e a r ( T a b l e 3 - 1 1 , F i g u r e 3 - 2 9 ) . T h e c o o l i n g d e g r e e d a y s i n d e x i s c h a r a c t e r i z e d b y o p p o s i t e t r e n d s d u r i n g t h e e a r l y p e r i o d ( n e g a t i v e c h a n g e s ) a n d t h e l a t e p e r i o d ( p o s i t i v e c h a n g e s ) ( T a b l e 3 - 1 1 ) . O b r a z t s o v C h i fl i c k a n d P l e v e n d i s p l a y a d e c r e a s e o f - 3 5 . 8 C D D s / d e c a d e a n d - 4 2 . 7 C D D s / d e c a d e ( F i g u r e 3 - 2 8 ) , r e s p e c t i v e l y , r e fl e c t i n g a d e c r e a s e d n e e d f o r a i r c o n d i t i o n i n g d u r i n g t h e w a r m e r h a l f o f t h e y e a r i n 1 9 5 1 - 1 9 7 9 ( 1 9 5 3 - 1 9 7 9 f o r O b r a z t s o v C h i fl i c k ) . I n c o n t r a s t t o P l e v e n f r o m t h e e a r l y p e r i o d , a s i g n i fi c a n t i n c r e a s i n g t r e n d ( 9 0 . 8 H D D s / d e c a d e ) i s e v i d e n t i n t h e c o o l i n g d e g r e e d a y s a t P l e v e n N C D C ( F i g u r e 3 - 2 9 ) , i n d i c a t i n g a r i s e i n t h e t e m p e r a t u r e s d u r i n g t h e w a r m e r h a l f o f t h e y e a r . C o o l i n g d e g r e e d a y s , O b r a z t s o v ‘ 1 C o o l i n g d e g r e e d a y s , P l e v e n . C h i fl i c k , 1 9 5 3 - 1 9 7 9 1 9 5 1 - 1 9 7 9 g 8 0 0 : 1 g . 8 ) m 6 0 0 A ‘ ' 8 , m I 8 , 3 4 0 0 , g ” ? 1 . 5 1 3 I 5 ° “ g 2 0 0 I I - 5 . I o I O 0 w — I I O 0 , I I T f I I T i l l I ( ‘ 0 N ‘ - I O 0 ) ( ' 0 N . 1 V - I ! ) O ) 0 ' ) N ‘ - I D L O L O c o 8 c o N N . I D I D n o c o c o N N 9 2 9 2 9 2 . . 9 2 9 2 9 2 w 9 2 9 2 9 2 9 2 9 2 9 2 9 2 I z z z _ z F i g u r e 3 - 2 8 C h a n g e s i n c o o l i n g d e g r e e d a y s f o r O b r a z t s o v C h i fl i c k ( 1 9 5 3 - 1 9 7 9 ) a n d P l e v e n ( 1 9 5 1 - 1 9 7 9 ) 2 4 7 H e a t i n g d e g r e e 1 9 d 7 a 3 y - s 1 , 9 9 p 9 l e v e n N C D C , C o o l i n g d e g r l e v e n N C D C , e 1 e 9 d 7 a 3 y 4 s , 9 9 P 9 3 6 0 0 8 0 0 m m 9 9 a ) 3 2 0 0 1 5 5 8 ’ 6 0 0 * 9 3 m . 0 0 ) 3 : 2 8 0 0 5 1 5 4 0 0 “ 3 2 4 0 0 £ 1 3 2 0 0 ‘ 5 6 I n : 0 I 2 0 0 0 U 0 f T v c o N ( D o < 1 » 0 0 N 1 - t o 0 5 c o N N N c o o o o o 0 5 a ) B ' 5 8 3 ' 3 8 8 c m a ) a : c » o n o : c » ‘ - ‘ — ‘ — ‘ — ‘ — 1 - V — ‘ - ‘ - v - a — ‘ - ‘ - F i g u r e 3 - 2 9 C h a n g e s i n h e a t i n g a n d c o o l i n g d e g r e e d a y s f o r P l e v e n N C D C , 1 9 7 3 - 1 9 9 9 8 . 2 . E x t r e m e v a l u e a n a l y s i s o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s T h e s e r i e s o f a n n u a l a n d s e a s o n a l h i g h e s t d a i l y T M A X a n d l o w e s t d a i l y T M I N f o r t h e a v a i l a b l e h o m o g e n e o u s p e r i o d s f o r e a c h o f t h e f o u r s t a t i o n s f r o m t h e Y e a r b o o k s , a n d f o r P l e v e n N C D C , w e r e m o d e l e d u s i n g t h e G e n e r a l i z e d E x t r e m e V a l u e d i s t r i b u t i o n . A l l t h e e x c e e d a n c e s o v e r a c h o s e n t h r e s h o l d i n s u m m e r a n d b e l o w a c h o s e n t h r e s h o l d i n w i n t e r w e r e m o d e l e d u s i n g t h e G P d i s t r i b u t i o n . T h e c h o i c e o f t h e e m p l o y e d t h r e s h o l d s w a s b a s e d o n g r a p h i c a l t e c h n i q u e s , a s e x p l a i n e d i n d e t a i l i n s u b s e c t i o n 8 . 2 . 3 . a . T h e a i m o f t h e a p p l i c a t i o n o f t h e e x t r e m e v a l u e a n a l y s i s w a s t o o b t a i n r e t u r n l e v e l s f o r d i f f e r e n t r e t u r n p e r i o d s f o r 1 9 5 1 - 1 9 7 9 a n d 1 9 7 3 - 1 9 9 9 , i n o r d e r t o a s s e s s c h a n g e s i n r e t u r n l e v e l s b e t w e e n t h e e a r l y a n d l a t e p e r i o d . A l l o f t h e p l o t s f o r t h e m o d e l fi t t o t h e t e m p e r a t u r e d a t a a t e a c h s t a t i o n , t o g e t h e r w i t h t h e d e t a i l e d t a b l e s l i s t i n g t h e m o d e l p a r a m e t e r s a n d s t a n d a r d e r r o r s , a r e l o c a t e d i n t h e A p p e n d i x t o C h a p t e r 3 . 2 4 8 8 . 2 . 1 . G e n e r a l i z e d E x t r e m e V a l u e d i s t r i b u t i o n r e s u l t s - A n n u a l a n d s e a s o n a l h i g h e s t m a x i m u m t e m p e r a t u r e F o r t h e h i g h e s t a n n u a l a n d s e a s o n a l T M A X , t h e fi t o f t h e m o d e l t o t h e e m p i r i c a l d a t a w a s j u d g e d t o b e ‘ g o o d ’ f o r m o s t o f t h e s t a t i o n s , b a s e d o n v i s u a l i n s p e c t i o n o f t h e p r o b a b i l i t y , t h e q u a n t i l e a n d t h e p r o b a b i l i t y d e n s i t y p l o t s ( T a b l e 3 - 1 2 ) . E x c e p t i o n s a r e t h e h i g h e s t a n n u a l a n d s u m m e r T M A X s e r i e s f o r V a m a , f o r w h i c h t h e c o r r e s p o n d e n c e b e t w e e n t h e m o d e l a n d t h e t e m p e r a t u r e d a t a w a s ‘ p o o r ’ ; a n d t h e h i g h e s t T M A X f o r O b r a z t s o v C h i fl i c k i n s p r i n g a n d f o r V a r n a i n f a l l , f o r w h i c h t h e fi t w a s ‘ a c c e p t a b l e ’ . A n e x p l a n a t i o n o f t h e ‘ p o o r ’ fi t a t V a m a c o u l d b e t h a t a f e w q u i t e l a r g e v a l u e s g r e a t l y a f f e c t t h e d i s t r i b u t i o n o f t h e d a t a ( A p p e n d i x F i g u r e 4 , A p p e n d i x F i g u r e 1 6 ) . T h e s e l a r g e v a l u e s w e r e s u s p i c i o u s , b e c a u s e t h e y d e v i a t e d g r e a t l y f r o m t h e d a t a f o r t h e r e m a i n i n g y e a r s , h o w e v e r , d u e t o t h e l a c k o f m e t a d a t a t h e v a l u e s w e r e k e p t w i t h i n t h e t e m p e r a t u r e s e r i e s . T h e fi t f o r t h e s u m m e r a n d t h e a n n u a l h i g h e s t T M A X i s a l m o s t e x a c t l y t h e s a m e f o r a l l s t a t i o n s s i n c e t h e a n n u a l h i g h e s t t e m p e r a t u r e s a r e m o s t l y d r a w n f r o m t h e h i g h e s t s u m m e r t e m p e r a t u r e s . M i n o r d e v i a t i o n s o c c u r w h e n t h e h i g h e s t a n n u a l s e r i e s i n c l u d e v a l u e s r e c o r d e d i n s e a s o n s o t h e r t h a n s u m m e r ( e . g . , s p r i n g o r f a l l ) . 2 4 9 d . o t i n s r e , ° ° , ° , ° , d o i t ° ° r e c i 5 8 ° 7 . . . p m 3 ° 7 3 8 n l % i r 5 9 u t e r 1 0 2 7 1 4 2 4 2 2 2 3 6 . . 1 1 3 5 e p 9 9 9 1 - r 3 a e n y ) r l u C e v 0 ° t 5 e l e ( R ° ° 4 ° ° ° ° 7 . 6 8 . 5 0 . . 7 9 1 2 4 1 3 4 5 3 m 2 2 2 3 3 o r f C D n % , ° ° 0 , ° ° C r u 5 8 . t 9 e d r o i r r a e e p y n 0 5 4 4 5 . 7 . 2 5 2 2 0 e 5 r l ° ° 2 u v t e e l R . 9 0 1 4 4 ° ° 7 3 2 4 ° 1 . 4 2 3 3 N n e v e l P d n a 9 7 5 1 - , , , ° ° ° , ° ° 5 . 6 ° ° 9 3 4 0 d o n 9 1 3 4 0 2 1 2 2 2 2 2 ° ° ° 7 3 8 1 . . ° ° 3 2 9 1 0 1 ° 4 . 0 ° 7 3 3 3 4 2 2 3 3 ° 1 6 1 5 . . 4 6 9 3 3 1 m r o f s n o i t a t l l l | e l e l l h l l l l t s d c u b o é b b m i r i i i r o f o e p y F e W , , 2 3 — - V V E e e e f W W W , , 3 3 - - . X 3 - A V V V M T T E E E E G G G G G u u a u b . t p e t s e h g d d i o o h c f o o G o G c A k c i C C fl C g ’ n i l e d o a C a n C e N n D i h v m v v o e o a n r a D C N n s a l e s V V e P V v t e z l a P r v e l P a C n N r D m V E G n e v e e h l t P y r o r d t i g F e t a c o o o o P G k c i fl i h C t z a r b O d o y i l r r e a P E b f O o y a l r m a m E y r u S 2 1 - 3 e l b a T 2 5 0 A n n u a l S t a t i o n s 1 0 y e a r r e t u r n p e R e t u r n § ° C l G o o d G E V - 3 , W e i b u l l 3 8 . 8 ° 3 9 3 ° 3 3 6 ° , 4 1 . 9 ° 3 6 . 3 ° 3 7 5 ° 3 6 0 ° , 4 1 . 9 ° P l o v d i v 3 9 . 7 ° 4 0 8 ° 3 9 3 ° , 4 5 8 ° G o o d G E V — 3 , W e i b u l l 4 1 2 ° 4 0 2 ° , 4 5 3 ° L a t e G o o d G E V - 3 , W e i b u l l W i n t e r E a r l y G o o d G E V - 3 , W e i b u | l 2 0 1 ° 2 0 4 ° 1 9 9 ° , 2 1 2 ° 2 0 5 ° G o o d G E V - 3 , W e i b u l l 2 0 8 ° 2 0 2 ° , 2 2 5 ° 2 0 . 7 ° , 2 3 . 9 ° P l o v d i v G o o d G E V - 3 , W e i b u | l 2 0 . 1 ° , 2 3 . 8 ° 2 2 2 ° 2 0 . 9 ° , 2 6 . 8 ° 2 1 . 7 ° , 3 2 2 ° P l e v e n G o o d 2 1 . 7 ° 2 1 . 3 ° , 2 5 . 9 ° L a t e A c c e p t . 2 2 9 ° 2 3 5 ° 2 4 . 0 ° 2 3 . 3 ° , 2 6 . 8 ° S p fl n g O b r a z t s o v C h i fl i c k G E V - 3 , W e i b u l | 3 3 0 ° 3 1 . 7 ° , 3 7 . 4 ° 3 2 6 ° , 4 3 . 1 ° 3 5 . 8 ° 3 3 . ° , 4 0 ° G o o d G E V - 2 . F r é c h e t 2 8 1 ° , 3 4 5 ° 3 2 . 1 ° 2 9 9 ° , 4 0 2 ° P l o v d i v G o o d G E V - 3 , W e i b u l l 3 3 2 ° 3 2 2 ° , 3 5 2 ° 3 3 . 0 ° . 3 7 . 3 ° 3 3 . 8 ° , 4 0 . 4 ° P l e v e n 3 2 8 ° , 3 5 . 4 ° 3 4 . 5 ° 3 3 . 5 ° , 3 7 . 1 ° 3 5 2 ° 3 4 2 ° , 3 9 4 ° L a t e G E V - 3 . W e i b u | | 3 5 . 0 ° 3 5 . 7 ° 3 4 . 8 ° . 3 8 . 0 ° 3 6 . 3 ° 3 9 8 ° , ° 5 . 1 4 ° 7 2 4 % 5 9 n r u t e R n r u t e d r o i r r a e e p y 0 2 , ° , , , , ° ° ° 5 ° ° ° 9 7 0 4 9 . 4 7 . . . 3 5 1 4 6 3 3 3 3 3 3 5 4 0 ° ° . 7 1 ° ° 7 4 . . 5 3 2 5 6 8 ) 3 3 3 3 t , , ° ° 9 5 0 4 3 3 i f ' e l b a t p e c c a ‘ s ° 8 ° n . a 7 1 5 3 3 . e m . t p l l | l l l l l l e c t e l l l l l l l l l h c u u u u u u u u u c A b b b b b b b b b é ( i i r i i i i i i i e e e e e e e e e d F W W W W W W W W W e , , , , , , , , , , 3 3 3 3 3 2 3 3 3 3 - - - - - - - - - - V V V V V V V V V V E E E E E E E E E E G G G G G G G G G G r o o P . t d d d d o o o o p e o o o o c G G G G c A u n i t n o C 2 1 - 3 e l b a T k k c c i i fl fl C C s n o i t a t i i D D h h n C C v C C e i N N d v v v v o e o n n o s l s e l e S t P t v v P z z e e a r l a P r b b O O d o e y y i t l l r r a r e L a a P E E l P e t a L l l a F 2 5 1 S u m m e r F i t c a t e g o r y T y p e o f m o d e l 1 0 y e a r r e t u r n p e r i o d 5 0 y e a r r e t u r n p e r i o d R e t u r n 9 5 % R e t u r n 9 5 % G o o d V a m a P l o v d i v G o o d 4 0 8 ° 3 9 3 ° G o o d 3 9 . 8 ° 3 8 9 ° , 4 1 2 ° 4 0 2 ° , 4 1 . 1 ° 4 0 1 ° 4 5 2 ° 3 4 2 ° 3 3 2 ° , 3 5 . 8 ° 3 4 . 7 ° , 4 0 . 4 ° V a r n a 3 3 7 ° 3 2 5 ° , 3 7 0 ° 3 4 2 ° 3 3 3 ° . 3 6 . 1 ° 3 4 . 8 ° , 4 1 . 0 ° P l e v e n 3 7 . 8 ° 3 6 2 ° , 4 5 . 1 ° G o o d 3 6 9 ° 3 5 3 ° 4 0 . 3 ° 3 7 . 6 ° , 5 3 . 7 ° A p a r t f r o m t h e a n n u a l , s p r i n g a n d s u m m e r h i g h e s t T M A X f o r V a m a , w h i c h w e r e fi t t e d u s i n g t h e G E V - 2 F r é c h e t m o d e l , a l l t h e h i g h e s t T M A X d a t a s e r i e s w e r e m o d e l e d u s i n g t h e G E V - 3 , W e i b u l l d i s t r i b u t i o n . T h e r e a s o n s f o r t h e d i f f e r e n t G E V m o d e l f o r V a r n a i n s o m e s e a s o n s a r e n o t c l e a r . I t i s p o s s i b l e t h a t t h e s u s p i c i o u s l y h i g h v a l u e s , m e n t i o n e d e a r l i e r , a f f e c t t h e e m p i r i c a l d i s t r i b u t i o n s d u r i n g t h e w a r m e r h a l f o f t h e y e a r , o r t h e c o a s t a l l o c a t i o n o f V a r n a i s r e fl e c t e d i n t h e d i f f e r e n t m o d e l u s e d f o r t h e fi t . F r o m t h e c a l c u l a t e d s t a n d a r d e r r o r s i t i s e v i d e n t t h a t t h e u n c e r t a i n t y o f t h e e s t i m a t e d m o d e l p a r a m e t e r s i s s m a l l f o r m o s t s t a t i o n s , r e g a r d l e s s o f t h e t i m e s c a l e ( a n n u a l o r s e a s o n a l ) . T h e s t a n d a r d e r r o r s a r e l a r g e , b e t w e e n 0 . 4 7 a n d 1 . 2 , o n l y f o r w i n t e r t i m e h i g h e s t T M A X a t O b r a z t s o v C h i f l i c k . T h e e s t i m a t e d r e t u r n l e v e l s d i s p l a y s p a t i a l v a r i a t i o n . T h e t h r e e i n t e r i o r s t a t i o n s , O b r a z t s o v C h i f l i c k , P l e v e n a n d P l o v d i v , f e a t u r e h i g h e r p r o j e c t e d a n n u a l a n d s e a s o n a l m a x i m u m t e m p e r a t u r e s , c o m p a r e d t o V a m a , f o r a n y r e t u r n p e r i o d . T h e r e t u r n l e v e l p r o j e c t i o n s a r e h i g h e s t f o r P l e v e n , f o l l o w e d b y P l o v d i v i n m o s t c a s e s . S i m i l a r t o P l e v e n , t h e a n n u a l a n d s e a s o n a l h i g h e s t T M A X f o r P l e v e n N C D C a r e m o d e l e d u s i n g t h e G E V - 3 W e i b u l l d i s t r i b u t i o n ( T a b l e 3 - 1 2 ) a n d t h e u n c e r t a i n t y o f t h e e s t i m a t e d m o d e l p a r a m e t e r s i s s m a l l . T h e fi t b e t w e e n t h e m o d e l a n d t h e h i g h e s t T M A X w a s j u d g e d a s ‘ g o o d ’ f o r t h e y e a r a n d f o r a l l s e a s o n s , e x c e p t f o r w i n t e r . i n w i n t e r , t h e fi t o f t h e m o d e l t o t h e e m p i r i c a l d a t a w a s e v a l u a t e d a s ‘ a c c e p t a b l e ’ , b e c a u s e t h e e m p i r i c a l d a t a d e v i a t e d f r o m t h e m o d e l i n t h e m i d d l e o f t h e d i s t r i b u t i o n ( A p p e n d i x F i g u r e 1 0 ) . F o r t h e y e a r a n d f o r 2 5 2 a l l t h e s e a s o n s P l e v e n N C D C d i s p l a y s h i g h e r e s t i m a t e s f o r t h e d i f f e r e n t r e t u r n l e v e l s f o r t h e l a t e p e r i o d , c o m p a r e d t o P l e v e n f r o m t h e e a r l y p e r i o d . T h e w i d t h o f t h e 9 5 % c o n fi d e n c e i n t e r v a l s f o r e a c h r e t u r n l e v e l f o r P l e v e n N C D C h a s a l s o i n c r e a s e d , c o m p a r e d t o P l e v e n , f o r t h e a n n u a l , s u m m e r a n d f a l l h i g h e s t T M A X . T h e i n c r e a s e d c o n f i d e n c e i n t e r v a l w i d t h r e fl e c t s t h e h i g h e r e s t i m a t e s f o r t h e u p p e r c o n fi d e n c e l i m i t s , e s p e c i a l l y f o r 5 0 - y e a r r e t u r n l e v e l s . I n a d d i t i o n , t h e w i d e r c o n fi d e n c e i n t e r v a l s i n d i c a t e l a r g e r u n c e r t a i n t y i n t h e e s t i m a t e d r e t u r n l e v e l s c o m p a r e d t o t h e e a r l y p e r i o d e s t i m a t e s . 8 . 2 . 2 . G e n e r a l i z e d E x t r e m e V a l u e d i s t r i b u t i o n r e s u l t s - A n n u a l a n d s e a s o n a l l o w e s t m i n i m u m t e m p e r a t u r e T h e a n n u a l a n d s e a s o n a l s e r i e s o f l o w e s t T M I N f o r m o s t o f t h e s t a t i o n s f o r t h e e a r l y p e r i o d w e r e m o d e l e d w e l l b y t h e G E V d i s t r i b u t i o n ( T a b l e 3 - 1 3 ) . F o r s e v e r a l s t a t i o n s s o m e u n d e r e s t i m a t i o n o r o v e r e s t i m a t i o n o f p a r t s o f t h e d a t a s e r i e s e x i s t e d . H o w e v e r , a r e a s o n a b l e l i n e a r i t y o f t h e m o d e l - e m p i r i c a l d a t a l i n e w a s s t i l l e v i d e n t o n t h e p r o b a b i l i t y a n d q u a n t i l e p l o t s . F o r t h e s e s t a t i o n s a n d s e a s o n s ( P l e v e n , a n d P l o v d i v i n s p r i n g , a n d V a m a i n s u m m e r ) , t h e fi t w a s c a t e g o r i z e d a s ‘ a c c e p t a b l e ’ . T h e l o w e s t d a i l y T M I N w e r e fi t b y t h e G E V - 3 W e i b u l l d i s t r i b u t i o n f o r m o s t o f t h e s t a t i o n - s e a s o n c o m b i n a t i o n s . E x c e p t i o n s a r e t h e a n n u a l , s u m m e r a n d f a l l s e r i e s a t O b r a z t s o v C h i fl i c k a n d t h e s p r i n g s e r i e s a t P l o v d i v , w h i c h w e r e m o d e l e d u s i n g t h e G E V - 2 F r é c h e t d i s t r i b u t i o n w i t h a p o s i t i v e s h a p e p a r a m e t e r . T h e p l o t s f o r t h e G E V m o d e l i n g o f t h e a n n u a l l o w e s t d a i l y T M I N a r e a l m o s t e x a c t l y r e p l i c a t e d b y t h e p l o t s o f t h e m o d e l fi t f o r t h e w i n t e r 2 5 3 s e a s o n , s i n c e i n m o s t c a s e s t h e l o w e s t t e m p e r a t u r e s p e r y e a r a r e a c t u a l l y d r a w n f r o m t h e w i n t e r s e a s o n . A t a l l s t a t i o n s , t h e s t a n d a r d e r r o r s s u g g e s t a s o m e w h a t l a r g e r u n c e r t a i n t y o f t h e m o d e l p a r a m e t e r s f o r t h e a n n u a l l o w e s t T M I N , c o m p a r e d t o t h e a n n u a l h i g h e s t T M A X . O n a s e a s o n a l s c a l e t h e u n c e r t a i n t y i n t h e m o d e l p a r a m e t e r s f o r t h e l o w e s t T M I N i s g e n e r a l l y l o w , e s p e c i a l l y i n s u m m e r . S p a t i a l v a r i a t i o n i n p r o j e c t i o n s o f t h e r e t u r n l e v e l s i s e v i d e n t . V a m a d i s p l a y s h i g h e s t r e t u r n l e v e l s f o r a l l t h e r e t u r n p e r i o d s o n a n a n n u a l a n d s e a s o n a l s c a l e . P l o v d i v i s c h a r a c t e r i z e d b y l o w e s t e s t i m a t e d r e t u r n l e v e l s f o r m o s t r e t u r n p e r i o d s o n a n n u a l s c a l e , i n w i n t e r a n d s p r i n g . I n s u m m e r a n d f a l l , h o w e v e r , O b r a z t s o v C h i f l i c k f e a t u r e s t h e l o w e s t r e t u r n l e v e l s f o r a n y r e t u r n p e r i o d . T h e c o n d i f e d e n c e i n t e r v a l s a r e s o m e w h a t w i d e r f o r O b r a z t s o v C h i fl i c k a n d P l o v d i v f o r t h e y e a r , i n w i n t e r , a n d s p r i n g , c o m p a r e d t o t h e r e s t o f t h e s t a t i o n s , i n d i c a t i n g l a r g e r u n c e r t a i n t y i n t h e e s t i m a t e d r e t u r n l e v e l s . I n a l l s e a s o n s a n d f o r a l l s t a t i o n s t h e c o n fi d e n c e i n t e r v a l s a r e a s s y m e t r i c a l t o t h e e s t i t a m e d r e t u r n l e v e l s , u s u a l l y d i s p l a y i n g c l o s e t o t h e r e t u r n l e v e l u p p e r l i m i t a n d q u i t e l o w l o w e r l i m i t . F o r P l e v e n N C D C , t h e G E V m o d e l d i d n o t fi t w e l l t h e a n n u a l a n d t h e w i n t e r d a t a . T h e p r o b a b i l i t y a n d q u a n t i l e p l o t s f o r t h e G E V fi t f o r s t a t i o n P l e v e n N C D C i n d i c a t e t h a t t h e m o d e l f i t i s i n fl u e n c e d b y s e v e r a l v e r y l o w e x t r e m e t e m p e r a t u r e v a l u e s ( A p p e n d i x F i g u r e 2 6 , a n d A p p e n d i x F i g u r e 2 7 ) . F u r t h e r m o r e . t h e e m p i r i c a l d e n s i t y p l o t s h o w s t h a t t h e d i s t r i b u t i o n m i g h t b e b i m o d a l i n b o t h c a s e s r a t h e r t h a n a u n i m o d a l o n e . B a s e d o n t h e s e d i s c r e p a n c i e s , t h e G E V m o d e l fi t f o r P l e v e n N C D C l o w e s t T M I N i n w i n t e r w a s c a t e g o r i z e d a s ‘ p o o r 2 5 4 ‘ ( T a b l e 3 - 1 3 ) . T h e fi t o f t h e m o d e l w a s a s s e s s e d a s ‘ a c c e p t a b l e ' f o r s p r i n g a n d s u m m e r , a n d ‘ g o o d ' f o r f a l l . T h e a n n u a l , s u m m e r a n d f a l l l o w e s t T M l N f o r P l e v e n N C D C w e r e m o d e l e d u s i n g t h e G E V - 2 F r e c h e t d i s t r i b u t i o n , w h i l e w i n t e r a n d s p r i n g w e r e m o d e l e d b y t h e G E V - 3 W e i b u l l d i s t r i b u t i o n . T h e p r o j e c t e d 1 0 - , 2 0 - a n d 5 0 - y e a r r e t u r n l e v e l s a t P l e v e n N C D C w e r e l o w e r t h a n t h o s e a t P l e v e n f o r t h e a n n u a l , w i n t e r , s u m m e r a n d f a l l l o w e s t T M I N , a n d t h e u n c e r t a i n t y o f t h e e s t i m a t e s , a s i n d i c a t e d b y t h e w i d t h o f t h e 9 5 % c o n fi d e n c e i n t e r v a l s . w a s a l w a y s l a r g e r . I n s p r i n g , t h e e s t i m a t e d r e t u r n l e v e l s f o r P l e v e n N C D C w e r e h i g h e r t h a n t h e p r o j e c t i o n s f o r P l e v e n f o r a n y r e t u r n p e r i o d . O n a n a n n u a l s c a l e a n d f o r f a l l , t h e l o w e r l i m i t s o f t h e 9 5 % c o n fi d e n c e i n t e r v a l s f o r t h e 5 0 - y e a r r e t u r n l e v e l w e r e n o t e s t i m a t e d s u c c e s s f u l l y . I n t h e s u m m a r y t a b l e , a n a s t e r i s k w a s p l a c e d i n s t e a d o f a v a l u e f o r t h e l o w e r l i m i t o f t h e 9 5 % c o n fi d e n c e i n t e r v a l f o r t h e 5 0 — y e a r r e t u r n l e v e l ( T a b l e 3 - 1 3 ) . 8 . 2 . 3 . G e n e r a l i z e d P a r e t o D i s t r i b u t i o n m o d e l i n g o f t h e e x c e e d a n c e s a b o v e c h o s e n t h r e s h o l d s 8 . 2 . 3 . 2 1 . C h o i c e o f t h r e s h o l d s T h e M e a n R e s i d u a l L i f e p l o t s a n d t h e p l o t s o f t h e G P d i s t r i b u t i o n fi t o v e r a r a n g e o f t h r e s h o l d s f o r e v e r y s t a t i o n f o r w i n t e r a n d s u m m e r w e r e u s e d t o d e t e r m i n e t h e a p p r o p r i a t e t h r e s h o l d s ( t h e p l o t s a r e p r e s e n t e d i n t h e A p p e n d i x t o C h a p t e r 3 . A p p e n d i x F i g u r e 4 3 t o A p p e n d i x F i g u r e 4 9 ) . F o l l o w i n g t h e d i r e c t i o n s f o r e v a l u a t i o n o f t h e p l o t s , d i s c u s s e d i n m o r e d e t a i l i n s u b - s e c t i o n 7 . 2 . 2 . , t h e 3 2 ° C w a s d e t e r m i n e d a s b e i n g a n a p p r o p r i a t e t h r e s h o l d f o r e x c e e d a n c e s i n s u m m e r f o r a l m o s t a l l o f t h e s t a t i o n s . O n l y f o r t h e d a t a f r o m V a r n a w a s t h i s t h r e s h o l d t o o h i g h , s i n c e t h e c l i m a t e o f t h i s c i t y i s m o d e r a t e d b y t h e s e a a n d 2 5 5 o c c u r r e n c e s o f e x t r e m e h i g h t e m p e r a t u r e s a b o v e 3 2 ° C a r e r a r e . H o w e v e r , s i n c e t h e 3 2 ° C t h r e s h o l d w a s a p p r o p r i a t e f o r t h e r e s t o f t h e s t a t i o n s a n d t o p e r f o r m a n i n t e r - s t a t i o n a n d i n t e r - p e r i o d ( e a r l y v e r s u s l a t e p e r i o d ) c o m p a r i s o n o f t h e r e t u r n l e v e l s , t h e s a m e t h r e s h o l d w a s u s e d f o r a l l t h e l o c a t i o n s . 2 5 6 d o , , s ° ° ° , , , , , i . ° ° ° 4 ° ° ° ° ° % t f 7 r ° i t . 9 2 9 8 4 6 7 8 e 5 m n . . . . . . . o . . 1 . . . 6 . . . p i 5 1 5 3 1 4 o 1 3 8 4 3 9 4 . 7 7 8 i 6 . . . . . . . . 7 5 9 1 4 3 9 c l 1 2 2 3 3 1 2 2 4 3 8 4 2 2 2 2 0 - 1 1 1 2 1 2 2 2 1 2 2 r 3 9 6 5 6 6 ° ° ° d 4 6 0 2 0 - - - - - - - - - — » - - - - - ~ - - - - - - - - e ° ° , , , ° ° ° , ° ° ° , , , ° ° r n a r l e ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ) 4 7 9 4 8 ° 9 3 0 5 5 9 e C . . u v . . . . . 5 . . . . ° ° ° 6 9 9 y 8 t 5 7 ° e 4 0 5 8 8 4 4 e 2 2 l 3 ( 2 1 2 1 2 2 2 0 - - R - - - - 7 . 1 9 . 3 . . 1 5 3 7 - - 9 2 1 1 - - - - - - - 5 1 d o , , , , ° , m o r f i ° . s % t 3 ° ° ° r 4 6 3 f 3 ° ° ° ° , , ° ° ° ° , , , , , 5 1 ° , ° ° ° ° ° 1 8 5 9 ° ° ° ° , 4 7 ° 4 ° C 4 e 5 . . . m . n . . . 1 . . . . . . . 3 . 5 . . . . . . 4 8 p i o 0 4 2 0 1 0 2 2 6 8 0 4 1 0 3 2 5 . 2 0 . 8 D 9 2 0 0 c 1 2 l 2 2 2 3 2 3 2 7 3 2 1 2 2 1 9 2 1 2 2 1 i . 1 5 5 4 3 2 - - 1 1 C - - - - - - - - - - - - ~ - - - - - - - - — — n r u t e r n r u t e r r o i r r a e e p p 9 9 9 1 - N n e v e r o f N I M t s e w o l f r n ° ° ° ° ° ° a r l ) 8 2 2 ° ° ° ° ° ° ° ° e 4 1 3 2 7 5 6 7 ° l e u C . . . v . . . . . . . . y t 6 5 ° 2 e 2 6 2 6 5 2 4 5 e l ( 2 1 2 2 2 2 1 2 2 2 1 5 . 8 2 4 7 . . . P 5 3 1 1 1 1 d 0 R - - - - - - - - — - - - - - - 2 , , ° , , , , n 0 % t 4 1 0 7 ° ° ° ° ° ° ° ° . s ° ° ° ° ° ° , , , , ° ° ° ° , , , ° ° n a 9 7 9 1 r i . 9 6 8 2 9 0 6 ° 0 7 ° ° f 0 3 3 7 0 ° - 0 0 u 8 5 m n . . . . . . . . . . 3 2 . 1 . . 4 . . 4 6 3 8 . . . . t 5 l 2 0 9 8 o 9 3 9 9 i 8 0 8 5 7 8 . 0 . . . 4 5 e d - 9 1 c 1 1 l 1 2 6 8 1 2 1 2 2 1 1 9 8 2 1 ‘ 1 1 2 1 1 1 - 9 - - - - - - - - - - - - - - - - - — - - - - - 1 y n ° ° ° ° r l ) 9 8 4 8 ° ° ° ° ° ° ° 0 e 0 8 9 5 8 9 3 1 v . . . . . . . u C . . . . t ° 0 4 2 0 e 3 0 4 2 1 3 2 ' m r o ° 5 . ° ° ° f 5 4 0 . s . . 1 1 0 n e 2 l 2 2 2 ( 2 1 7 1 2 2 2 1 R - - - - - - - - — - - - 1 1 1 o - - - i l e t l l l . t t t e e l l l l l l l t a t s e h l l l h l l l l l l e l l | d c u u c u u u u u a u h l l h u u o é é b b b b b b b c b u c b é b b m r i i i r i i i é i i F e e e F e e r W W W F W W . , , , , , , , 2 3 3 3 2 2 3 3 i r i i e F e e e e e W W W W W W , , , , , , , 3 3 3 3 2 3 3 - - - - V V V V - - - - - - - - V V V V V V V V - - - V V V E E E E E E E E E E E E T E E G G G G G G G G G G G G E G G G f o e p y T y r o d d d d r d d d d r d t t d t . . . t i g o o o o o o o o p p p o o o o F e t o o o o o e e e o o o o o o o o a G G G G P G P G G G c k c i fl i h s k c i fl C D i G G c c c c c c A A A k c i g n i l e d o C fl m C D i D n h v h o a C n C i a C v i n C C a n C v V i e n d N e E e i v N v n d n d N t v r v r v v v r v G v a o e o t s l l s e s l a V l e l e l e S t V P t P V v P P t a o n e o n e o a o n v P P h v z a r b O d o y e z l a P r b O e y e z l a P r b O y l e t l f P o y r a m e i l e t l r r t m e a P E a r L a E a L r t a a u E L l a u n n r e t n i A W g n i r p S S 3 1 - 3 e l b a T 2 5 7 d o i , . s r % t f i e m 5 n ° 4 , ° 8 p i 9 c l 7 3 o . n r u t e r r n a ) r l ° 5 1 7 ° ° ° ° ° e 4 u C . . . e ° 5 4 y t v e ° e l ( 0 R 5 . 7 2 7 6 . . 7 9 6 0 1 1 2 - - - - - n , r u t e d r o i r r a e e p y ° 0 5 0 ° 2 9 2 n r u t e d r o i r r a e e p y 0 1 ° 0 . 8 1 - ° 0 . 3 1 — ° ° 5 2 . . 5 7 - - l e d o m f o e p y T l l l l | l u u u t e h c l l l l l l u u u b b b é b b b i i i r i i i e e e F e e e W W W W W W , , , , , , , 3 3 3 2 3 3 3 - - - - - - V V V E E E G G G - V E G V V V E E E G G G a e e v N n C D n C l e P v e l P d d t . o o o o G G p e c c A C s D n o i t C N t S d o y i l r r e a P E n e v e l P y l r a E r e m m u S 2 5 8 F i t c a t e g o r y R e t u r n 7 — 9 5 % l e v e l c o n f . ( ° C ) l i m i t s R e t u r n 9 5 % O b r a z t s o v C h i fl i c k G E V - 2 , F r é c h e t 6 4 ° 7 5 ° , 4 0 ° 6 0 ° , - 6 . 0 ° V a r n a A c c e p t . 8 2 ° 8 . 9 ° , 7 2 ° 7 . 8 ° , 5 2 ° P l o v d i v 7 9 ° 8 5 ° , 6 . 8 ° 7 5 ° , 4 2 ° P l e v e n G o o d 7 . 8 ° 8 5 ° , 7 2 ° 8 0 ° , L a t e G E V - 2 , F r é c h e t 4 . 4 ° 6 . 0 ° , F a l l O b r a z t s o v C h i f l i c k G o o d - 1 1 . 5 ° - 1 4 . 1 ° V a r n a G o o d - 6 . 5 ° P l o v d i v G o o d - 8 . 2 ° G o o d - 8 . 5 ° - 1 0 . 1 ° L a t e G o o d G E V - 2 , F r é c h e t T a b l e 3 - 1 3 C o n t i n u e d B a s e d a g a i n o n t h e M e a n R e s i d u a l L i f e p l o t s a n d t h e p l o t s f o r t h e G P d i s t r i b u t i o n fi t t o m u l t i p l e t h r e s h o l d s f o r t h e w i n t e r s e a s o n , 0 ° C a n d - 5 ° C w e r e p o t e n t i a l c h o i c e s f o r t h r e s h o l d s a t a l l o f t h e s t a t i o n s ( A p p e n d i x F i g u r e 5 0 t o A p p e n d i x F i g u r e 5 9 ) . U s i n g t h e 0 ° C v a l u e , h o w e v e r , r e s u l t e d i n a l a r g e n u m b e r o f e x c e e d a n c e s o v e r t h e t h r e s h o l d ( i n w i n t e r t h e o r i g i n a l s e r i e s a r e m u l t i p l i e d b y - 1 ) , i . e . , a l m o s t t h e e n t i r e w i n t e r s e a s o n w a s i n c l u d e d i n t h e a n a l y s i s f o r e a c h s t a t i o n . H e n c e , d a t a n o t a c t u a l l y p e r t a i n i n g t o t h e l o w e r t a i l o f t h e m i n i m u m t e m p e r a t u r e d i s t r i b u t i o n w a s c o n s i d e r e d w h e n t h i s t h r e s h o l d w a s u s e d . M o r e o v e r , i n t h i s s t u d y f o c u s o f a t t e n t i o n a r e e x c e e d a n c e s t h a t p o t e n t i a l l y c a n a f f e c t n e g a t i v e l y t h e h u m a n w e l l b e i n g , h e n c e , t h e t h r e s h o l d n e e d s t o b e l o w e r t h a n 0 ° C . G i v e n t h e s e c o n s i d e r a t i o n s , t h e - 5 ° C w a s c h o s e n a s m o r e s u i t a b l e f o r t h e o b j e c t i v e s o f t h e s t u d y a n d m o r e a p p r o p r i a t e f o r t h e a c h i e v e m e n t o f n o n - b i a s e d e s t i m a t o r s o f t h e p a r a m e t e r s o f t h e G P d i s t r i b u t i o n . F u r t h e r m o r e , a t h r e s h o l d o f - 5 ° C h a s b e e n u s e d b y s o m e a u t h o r s i n t h e i r r e s e a r c h o f e x t r e m e t e m p e r a t u r e e v e n t s d u r i n g t h e c o l d e r h a l f o f t h e y e a r i n B u l g a r i a ( K o l e v a , 1 9 8 7 ) , i n s o u t h c e n t r a l E u r o p e ( D o m o n k o s e t a l . , 2 0 0 3 ) a n d i n c e n t r a l E u r o p e ( D o m o n k o s e t a l . , 1 9 9 8 ) . 8 . 2 . 3 . b . G P D m o d e l i n g o f s u m m e r T M A X e x c e e d a n c e s o v e r 3 2 ” C T h e fi t o f t h e G P m o d e l t o t h e e m p i r i c a l d a t a f o r a l l s t a t i o n s , e x c e p t f o r V a r n a , w a s a s s e s s e d a s ‘ g o o d ' ( A p p e n d i x F i g u r e 6 0 t o A p p e n d i x F i g u r e 6 2 ) . F o r V a m a t h e fi t w a s e v a l u a t e d a s ‘ p o o r ' s i n c e a s i g n i fi c a n t u n d e r e s t i m a t i o n b y t h e m o d e l i s e v i d e n t i n t h e u p p e r q u a n t i l e s , d u e t o t h e i n fl u e n c e o f s e v e r a l q u i t e l a r g e t e m p e r a t u r e v a l u e s o n t h e o v e r a l l d i s t r i b u t i o n ( A p p e n d i x F i g u r e 6 3 ) . 2 5 9 T h e d a t a f o r a l l t h e s t a t i o n s f r o m t h e e a r l y p e r i o d w e r e m o d e l e d u s i n g t h e G P D - 3 b e t a d i s t r i b u t i o n w i t h n e g a t i v e s h a p e p a r a m e t e r , e x c e p t f o r t h e d a t a a t V a m a . T h e V a r n a s u m m e r T M A X e x c e e d a n c e s w e r e fi t t e d u s i n g t h e G P D - 2 P a r e t o d i s t r i b u t i o n w i t h a p o s i t i v e s h a p e p a r a m e t e r . T h e s t a n d a r d e r r o r s a r e q u i t e l o w i n d i c a t i n g t h a t t h e u n c e r t a i n t y i n t h e e s t i m a t e d p a r a m e t e r s i s n o t h i g h ( A p p e n d i x T a b l e 1 2 ) . T h e r e t u r n l e v e l s f o r t h e e x c e e d a n c e s o v e r t h e 3 2 ° C t h r e s h o l d a r e h i g h e s t a t P l e v e n ( T a b l e 3 - 1 4 ) a n d s e c o n d h i g h e s t a t P l o v d i v . A l l t h e 9 5 % c o n fi d e n c e i n t e r v a l s o f t h e r e t u r n l e v e l s f o r t h e s t a t i o n s w i t h ‘ g o o d ' fi t o f t h e G P D m o d e l t o t h e d a t a a r e q u i t e n a r r o w i n d i c a t i n g l e s s e r u n c e r t a i n t y i n t h e e s t i m a t e s . T h e e x c e e d a n c e s o f t h e s u m m e r T M A X o v e r t h e 3 2 ° C t h r e s h o l d a t P l e v e n N C D C w e r e m o d e l e d a l s o u s i n g t h e G P D - 3 , b e t a d i s t r i b u t i o n a n d t h e s t a n d a r d e r r o r s o f t h e m o d e l p a r a m e t e r s w e r e n o t h i g h ( A p p e n d i x T a b l e 1 2 ) . A t P l e v e n N C D C , t h e r e t u r n l e v e l e s t i m a t e s a r e h i g h e r , c o m p a r e d t o t h e r e t u r n l e v e l s a t P l e v e n f r o m t h e e a r l y p e r i o d ( T a b l e 3 - 1 4 ) . C o m p a r i n g t h e p r o j e c t e d r e t u r n l e v e l s a t e a c h s t a t i o n b a s e d o n t h e G E V f i t o f t h e e x t r e m e h i g h s u m m e r T M A X , t o t h e e s t i m a t e d r e t u r n l e v e l s a t t h e s a m e s t a t i o n f r o m t h e G P D f i t , n o c o n s i s t e n c y o f t h e r e s u l t s i s e v i d e n t . A t P l e v e n t h e G P D p r o j e c t i o n s a r e w a r m e r f o r a l l r e t u r n p e r i o d s ; a t O b r a z t s o v C h i fl i c k t h e G P D m o d e l p r o j e c t i o n s a r e t h e s a m e a s t h e e s t i m a t e s f o r t h e G E V m o d e l i n g f o r t h e 1 0 a n d 2 0 y e a r r e t u r n p e r i o d s , b u t a r e h i g h e r f o r t h e 5 0 y e a r r e t u r n p e r i o d ; a t P l o v d i v t h e C P D m o d e l e s t i m a t e d h i g h e r r e t u r n l e v e l s f o r 1 0 a n d 2 0 y e a r r e t u r n p e r i o d s , a n d l o w e r f o r t h e 5 0 y e a r r e t u r n p e r i o d ; a t P l e v e n N C D C t h e 1 0 y e a r 2 6 0 e s t i m a t e s a r e w a r m e r b a s e d o n t h e G P D fi t , b u t t h e 2 0 a n d 5 0 y e a r r e t u r n l e v e l s a r e l o w e r , a n d a t V a m a t h e e s t i m a t e s a r e t h e s a m e r e g a r d l e s s o f r e t u r n p e r i o d . T a b l e 3 - 1 4 S u m m e r T M A X e x c e e d a n c e s o v e r a 3 2 ° C t h r e s h o l d - G P D fi t R e t u r n l e v e l s f o r d i f f e r e n t r e t u r n p e r i o d s ( R e t . L e v e l m e a n s R e t u r n l e v e l ) S t a t i o n O b r a z t s o v V a r n a P l o v d i v P l e v e n P l e v e n C h i f l i c k N C D C R e t u r n R e t . 9 5 % R e t . 9 5 % R e t . 9 5 % R e t . 9 5 % R e t . 9 5 % P e r i o d L e v e l C o n f . L e v e l C o n f . L e v e l C o n f . L e v e l C o n f . L e v e l C o n f . l n t e r v l n t e r v . l n t e r v . l n t e r v . l n t e r v . 3 7 6 ° 3 4 6 ° 3 8 . 7 ° 3 9 5 ° 4 0 8 ° 1 0 3 8 2 ° 3 5 . 3 ° 3 9 3 ° 4 0 2 ° 4 1 2 ° J e a r s 3 9 4 ° 3 6 8 ° 4 0 3 ° 4 1 2 ° 4 1 . 8 ° 3 3 1 ° 3 5 2 ° 3 9 2 ° 4 0 0 ° 4 1 . 1 ° 2 0 3 8 . 8 ° 3 6 2 ° 3 9 9 ° 4 0 8 ° 4 1 6 ° y e a r s 4 0 . 3 ° 3 8 . 5 ° 4 1 2 ° 4 2 1 ° 4 2 4 ° 3 8 6 ° 3 5 9 ° 3 9 . 8 ° 4 0 . 5 ° 4 1 . 5 ° 5 0 3 9 . 5 ° 3 7 . 3 ° 4 0 7 ° 4 1 . 4 ° 4 2 0 ° y e a r s 4 1 6 ° 4 1 3 ° 4 2 3 ° 4 3 . 1 ° 4 3 . 0 ° 8 . 2 . 3 . c . G P D m o d e l i n g o f w i n t e r T M I N d e fi c i e n c i e s b e l o w - 5 ° C T h e fi t o f t h e G P d i s t r i b u t i o n t o t h e d e fi c i e n c i e s b e l o w - 5 ° C w a s a s s e s s e d a s ‘ g o o d ' f o r a l l t h e s t a t i o n s i n t h e e a r l y p e r i o d ( A p p e n d i x F i g u r e 6 5 t h r o u g h A p p e n d i x F i g u r e 6 9 ) . S o m e s l i g h t u n d e r e s t i m a t i o n i s e v i d e n t i n t h e u p p e r q u a n t i l e s a t P l e v e n ( s i n c e t h e d a t a w e r e m u l t i p l i e d b y - 1 o n t h e p l o t s t h e l o w e s t v a l u e s a r e r e p r e s e n t e d b y t h e u p p e r q u a n t i l e s ) a n d i n t h e m i d d l e o f t h e d i s t r i b u t i o n a t P l o v d i v . F o r a l l o f t h e s t a t i o n s , t h e w i n t e r T M I N d e fi c i e n c i e s w e r e fi t t e d u s i n g t h e G P D - 3 b e t a d i s t r i b u t i o n , w i t h n e g a t i v e s h a p e p a r a m e t e r s ( A p p e n d i x T a b l e 1 3 ) . T h e u n c e r t a i n t y i n t h e e s t i m a t e d p a r a m e t e r s i s l o w g i v e n t h e s m a l l v a l u e s o f t h e s t a n d a r d e r r o r s , v a r y i n g b e t w e e n 0 . 0 2 a n d 0 . 4 . 2 6 1 F o r t h e e a r l y p e r i o d , P l o v d i v f e a t u r e s t h e l o w e s t r e t u r n l e v e l s f o r a n y r e t u r n p e r i o d ( T a b l e 3 - 1 5 ) . E v e n t h e 1 0 - y e a r p r o j e c t i o n i s l o w e r t h a n t h e 5 0 - y e a r p r o j e c t i o n s f o r t h e o t h e r s t a t i o n s . I n a d d i t i o n , t h e e s t i m a t e d r e t u r n l e v e l s f o r P l o v d i v a r e c h a r a c t e r i z e d b y t h e g r e a t e s t u n c e r t a i n t y , a s i n d i c a t e d b y t h e w i d e s t 9 5 % c o n fi d e n c e i n t e r v a l s . V a m a d i s p l a y s h i g h e s t r e t u r n l e v e l s ( i . e . , “ w a r m e s t " l o w t e m p e r a t u r e s ) d u e t o i t s p r o x i m i t y t o t h e B l a c k S e a . F o r t h e l a t e p e r i o d , t h e w i n t e r T M I N d e fi c i e n c i e s b e l o w - 5 ° C a t P l e v e n N C D C w e r e a l s o m o d e l e d u s i n g t h e G P D - 3 , b e t a d i s t r i b u t i o n . T h e p a r a m e t e r e s t i m a t e s h a v e s m a l l s t a n d a r d e r r o r s i n d i c a t i n g l o w e r u n c e r t a i n t y i n t h e m o d e l . T h e p r o j e c t e d r e t u r n l e v e l s a r e l o w e r c o m p a r e d t o P l e v e n f r o m t h e e a r l y p e r i o d ( T a b l e 3 - 1 5 ) . T h e 9 5 % c o n fi d e n c e i n t e r v a l s a r e w i d e r , i n d i c a t i n g g r e a t e r u n c e r t a i n t y i n t h e e s t i m a t e d r e t u r n l e v e l s , c o m p a r e d t o P l e v e n f r o m t h e e a r l y p e n o d . T a b l e 3 - 1 5 W i n t e r T M I N d e f i c i e n c i e s b e l o w a - 5 ° C t h r e s h o l d , G P D fi t R e t u r n l e v e l s f o r d i f f e r e n t r e t u r n p e r i o d s ( R e t . L e v e l m e a n s R e t u r n L e v e l ) S t a t i o n O b r a z t s o v V a r n a P l o v d i v C h i f l i c k R e t u r n R e t . 9 5 % R e t . 9 5 % R e t . 9 5 % P e r i o d L e v e l C o n f . L e v e l C o n f . L e v e l C o n f . l n t e r v . l n t e r v . l n t e r v . - 2 1 . 5 ° - 1 5 . 1 ° 2 2 8 ° 1 0 - 2 2 . 5 ° - 1 5 . 7 ° - 2 5 . 5 ° y e a r s - 2 4 . 1 ° - 1 6 . 9 ° - 3 0 2 ° - 2 2 . 2 ° - 1 5 . 7 ° 2 4 6 ° 2 0 - 2 3 . 4 ° - 1 6 . 4 ° - 2 8 . 1 ° y e a r s - 2 5 . 3 ° - 1 7 . 8 ° - 3 4 . 4 ° - 2 3 . 0 ° - 1 6 . 3 ° - 2 6 . 7 ° 5 0 - 2 4 . 3 ° - 1 7 . 1 ° - 3 1 . 5 ° y e a r s - 2 6 . 6 ° - 1 8 . 8 ° - 4 0 . 3 ° 2 6 2 T a b l e 3 - 1 5 c o n t i n u e d S t a t i o n P l e v e n P l e v e n N C D C R e t u r n R e t . 9 5 % R e t . 9 5 % P e r i o d L e v e l C o n f . L e v e l C o n f . l n t e r v . l n t e r v . 2 1 0 ° 2 2 6 ° 1 0 y e a r s - 2 2 . 1 ° - 2 4 . 3 ° - 2 3 . 9 ° — 2 7 . 0 ° - 2 1 . 8 ° - 2 3 . 7 ° 2 0 y e a r s 2 3 1 ° 2 5 7 ° 2 5 2 ° 2 9 1 ° . 2 2 7 ° 2 4 9 ° 5 0 y e a r s - 2 4 2 ° 2 7 3 ° 2 6 8 ° - 3 1 . 6 ° W h e n c o m p a r i n g b y s t a t i o n t h e r e t u r n l e v e l e s t i m a t e s f r o m t h e G E V fi t t o t h e a b s o l u t e l o w e s t T M I N i n w i n t e r , t o t h e p r o j e c t e d r e t u r n l e v e l s b a s e d o n t h e G P D m o d e l fi t t o t h e e x c e e d a n c e s b e l o w t h e - 5 ° C t h r e s h o l d , s o m e c o n s i s t e n c y i s e v i d e n t . F o r a l l t h e s t a t i o n s , t h e e s t i m a t e d 1 0 a n d 2 0 y e a r r e t u r n l e v e l s o b t a i n e d f r o m t h e G P D fi t a r e c o l d e r t h a n t h o s e p r o j e c t e d u s i n g t h e G E V fi t . I n a d d i t i o n , t h e 5 0 y e a r r e t u r n l e v e l s a r e a l s o l o w e r a t P l o v d i v a n d P l e v e n N C D C , c o m p a r e d t o t h e r e s u l t s f r o m t h e G E V p r o j e c t i o n s f o r t h e s e s t a t i o n s . O n l y a t O b r a z t s o v C h i f l i c k , V a r n a , a n d P l e v e n t h e 5 0 y e a r p r o j e c t e d r e t u r n l e v e l s a r e w a r m e r t h a n t h e r e s p e c t i v e 5 0 y e a r p r o j e c t i o n s b a s e d o n t h e G E V fi t f o r t h e s e s t a t i o n s . 9 . D i s c u s s i o n N o t o n l y h a s t h e g l o b a l s u r f a c e t e m p e r a t u r e r i s e n d u r i n g t h e l a s t 1 0 0 y e a r s b u t o t h e r t h e r m a l c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e c l i m a t e f o r d i f f e r e n t r e g i o n s a n d w o r l d w i d e h a v e c h a n g e d c o n s i d e r a b l y a s w e l l . B o t h t h e d a i l y m a x i m u m a n d m i n i m u m e x t r e m e t e m p e r a t u r e s h a v e i n c r e a s e d o v e r t h e s e c o n d h a l f o f t h e 2 0 t h 2 6 3 c e n t u r y , a l t h o u g h a t d i s s i m i l a r r a t e s ( E a s t e r l i n g e t a l . 1 9 9 7 , 2 0 0 0 a ) . K a r l e t a l . ( 1 9 9 1 ) f o u n d t h a t t h e a b s o l u t e a n n u a l a n d m o n t h l y e x t r e m e s o f T M A X a n d T M l N i n t h e U S A a n d t h e F o r m e r S o v i e t U n i o n ( F S U ) s h o w l i t t l e o r n o t r e n d f o r T M A X . b u t g e n e r a l l y s h o w a s t r o n g r i s e i n T M I N f r o m 1 9 5 1 - 1 9 8 9 . T h i s a s y m m e t r y i n t h e e x t r e m e m a x i m u m a n d m i n i m u m t e m p e r a t u r e c h a n g e s o n a n a n n u a l b a s i s w a s o b s e r v e d a l s o b y E a s t e r l i n g e t a l . ( 1 9 9 7 ) o n a g l o b a l s c a l e , B r a z d i l e t a l . ( 1 9 9 6 ) f o r C e n t r a l E u r o p e , H e i n o e t a l . ( 1 9 9 9 ) f o r N o r t h e r n a n d C e n t r a l E u r o p e , J o n e s e t a l . ( 1 9 9 9 ) f o r t h e C e n t r a l E n g l a n d T e m p e r a t u r e r e c o r d , a n d H u n d e c h a a n d B a r d o s s y ( 2 0 0 5 ) f o r W e s t e r n G e r m a n y . E a r l i e r i n t h i s s t u d y s e v e r a l h y p o t h e s e s w e r e f o r m u l a t e d r e g a r d i n g c h a n g e s i n t h e s p e c i fi e d i n d i c e s d u r i n g t h e e a r l y a n d t h e l a t e p e r i o d s . F o r B u l g a r i a , t h e a b s o l u t e h i g h e s t m a x i m u m t e m p e r a t u r e s w e r e h y p o t h e s i z e d n o t t o c h a n g e o r t o d e c r e a s e w h i l e t h e l o w e s t m i n i m u m t e m p e r a t u r e s o n a n n u a l a n d s e a s o n a l s c a l e s w e r e e x p e c t e d t o i n c r e a s e d u r i n g t h e e a r l y p e r i o d . I n c o n t r a s t , t h e h y p o t h e s i s r e g a r d i n g t h e c h a n g e s i n a b s o l u t e h i g h e s t a n d l o w e s t t e m p e r a t u r e s d u r i n g t h e l a t e p e r i o d w a s f o r a n i n c r e a s e i n b o t h i n d i c e s . T h e r e s u l t s o f t h i s s t u d y a r e i n a g r e e m e n t w i t h t h e i n i t i a l s p e c u l a t i o n a n d t h e fi n d i n g s o f p r e v i o u s s t u d i e s f o r t h e h i g h e s t a n n u a l m a x i m u m t e m p e r a t u r e s , w h i c h d o n o t c h a n g e f o r a n y o f t h e s t a t i o n s i n B u l g a r i a . A d d i t i o n a l l y , i n a g r e e m e n t w i t h o t h e r s t u d i e s a n d t h e h y p o t h e s i z e d c h a n g e s t h e a b s o l u t e a n n u a l m i n i m u m t e m p e r a t u r e s i n c r e a s e s i g n i fi c a n t l y a t O b r a z t s o v C h i f l i c k a n d P l o v d i v d u r i n g 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . T h e r e a s o n s w h y t h e s e t r e n d s a r e n o t o b s e r v e d a t t h e r e s t o f t h e s t a t i o n s d u r i n g t h e e a r l y p e r i o d m i g h t b e r e l a t e d t o u n i d e n t i fi e d i n h o m o g e n e i t i e s . 2 6 4 F r o m a s e a s o n a l p e r s p e c t i v e , i n w i n t e r a n d s p r i n g , d u r i n g t h e l a t e p e r i o d . i n a c c o r d a n c e w i t h t h e s t a t e d h y p o t h e s i s , t h e a b s o l u t e h i g h e s t m a x i m u m t e m p e r a t u r e w a s f o u n d t o i n c r e a s e a t P l e v e n N C D C . F u r t h e r m o r e , i n a g r e e m e n t w i t h t h e o v e r a l l r i s e i n t h e m i n i m u m t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n s p r i n g , a s r e p o r t e d b y K a r l e t a l . ( 1 9 9 1 ) f o r o t h e r r e g i o n s a r o u n d t h e g l o b e , a n d i n a c c o r d a n c e w i t h t h e i n i t i a l h y p o t h e s i s , t h e r e s u l t s f r o m t h i s s t u d y i n d i c a t e s i g n i f i c a n t p o s i t i v e t r e n d s o f t h e l o w e s t s p r i n g m i n i m u m t e m p e r a t u r e s f o r a l l s t a t i o n s d u r i n g t h e e a r l y 1 9 5 1 - 1 9 7 9 p e r i o d . I n s u m m e r , F r i c h e t a l . ( 2 0 0 2 ) e s t a b l i s h e d t h a t d u r i n g 1 9 4 6 - 1 9 9 9 t h e w a r m s u m m e r n i g h t s ( w i t h m i n i m u m t e m p e r a t u r e a b o v e t h e 9 0 t h p e r c e n t i l e ) h a v e i n c r e a s e d i n f r e q u e n c y o n a g l o b a l s c a l e , e s p e c i a l l y i n t h e m i d - l a t i t u d e s a n d t h e s u b t r o p i c s . M o b e r g a n d J o n e s ( 2 0 0 5 ) c o n f i r m e d t h a t t h e w a r m t a i l o f d a i l y T M I N d i s p l a y e d s i g n i fi c a n t p o s i t i v e t r e n d s d u r i n g t h e p a s t c e n t u r y i n w e s t e r n a n d c e n t r a l E u r o p e . I n c o n t r a s t , n o s i g n i fi c a n t t r e n d s o f t h e e x t r e m e s u m m e r m a x i m u m o r m i n i m u m t e m p e r a t u r e s w e r e o b s e r v e d i n B u l g a r i a d u r i n g t h e s e c o n d h a l f o f t h e 2 0 t h c e n t u r y . I n f a l l , H u n d e c h a a n d B a r d o s s y ( 2 0 0 5 ) f o u n d t h a t t h e 9 0 t h p e r c e n t i l e T M A X a n d 1 0 t h p e r c e n t i l e T M I N i n d i c e s w e r e d e c r e a s i n g i n W e s t e r n G e r m a n y f o r t h e 1 9 5 8 - 2 0 0 1 p e r i o d , a l t h o u g h t h e s e t r e n d s w e r e s i g n i fi c a n t f o r o n l y a f e w s t a t i o n s . S i m i l a r r e s u l t s w e r e a t t a i n e d i n t h i s s t u d y . A s i g n i fi c a n t d e c r e a s e w a s f o u n d i n t h e h i g h e s t m a x i m u m t e m p e r a t u r e s i n f a l l f o r P l e v e n a n d P l o v d i v d u r i n g 1 9 5 1 - 1 9 7 9 , b u t n o t f o r t h e r e s t o f t h e s t a t i o n s . T h i s fi n d i n g i s a l s o i n a c c o r d w i t h t h e c o n c l u s i o n s o f K o l e v a ( 1 9 8 7 ) . w h o d e t e r m i n e d . b a s e d o n m o n t h l y 2 6 5 t e m p e r a t u r e d a t a , t h a t t h e f a l l s e a s o n i n 1 9 7 1 - 1 9 8 4 w a s c h a r a c t e r i z e d b y c o o l i n g i n B u l g a r i a . M a n y a u t h o r s h a v e r e p o r t e d a d e c r e a s i n g t r e n d o f t h e d a i l y t e m p e r a t u r e r a n g e ( D T R ) d u r i n g t h e p a s t c e n t u r y . B r a z d i l e t a l . ( 1 9 9 6 ) f o u n d a s m a l l d e c l i n e o f a b o u t 0 0 8 ° C i n D T R f o r C e n t r a l E u r o p e d u r i n g 1 9 5 1 - 1 9 9 0 . H e i n o e t a l . ( 1 9 9 9 ) a l s o i d e n t i f i e d a d e c r e a s e i n t h e D T R i n N o r t h e r n a n d C e n t r a l E u r o p e i n 1 9 0 1 - 1 9 9 5 . K l e i n - T a n k e t a l . ( 2 0 0 3 ) o b s e r v e d a n e g a t i v e t r e n d o f - 0 . 0 4 ° C / d e c a d e i n E u r o p e d u r i n g t h e 1 9 4 6 - 1 9 9 9 . T h e l a t e s t d o c u m e n t o f t h e I P C C , t h e S u m m a r y f o r P o l i c y m a k e r s ( I P C C , F A R 2 0 0 7 ) , r e p o r t s t h a t d u e t o t h e s i m u l t a n e o u s r i s e a t s i m i l a r r a t e s o f d a y - t i m e a n d n i g h t - t i m e t e m p e r a t u r e s t h e D T R h a s n o t c h a n g e d g l o b a l l y d u r i n g 1 9 7 9 - 2 0 0 4 . T h e r e s e a r c h e r s f r o m W o r k i n g G r o u p I a l s o s t a t e d t h a t t h e o b s e r v e d t r e n d s i n D T R v a r i e d w i d e l y f r o m r e g i o n t o r e g i o n . T h e i n i t i a l h y p o t h e s i s i n t h i s s t u d y c o n s i s t e d o f t h e e x p e c t a t i o n o f a d e c r e a s e i n t h e d a i l y t e m p e r a t u r e r a n g e ( D T R ) d u r i n g t h e e a r l y p e r i o d a n d i n a n i n c r e a s e i n t h e D T R i n t h e l a t e p e r i o d d u e t o t h e e x p e c t e d m u c h f a s t e r r i s e i n t h e d a i l y m a x i m u m t h a n i n t h e d a i l y m i n i m u m t e m p e r a t u r e s . T h e c h a n g e s i n D T R e s t a b l i s h e d i n t h i s s t u d y w e r e n o t c o n s i s t e n t b e t w e e n t h e s t a t i o n s . T h e a n n u a l m e a n a n d t h e s u m m e r m e a n D T R d e c r e a s e d a t P l o v d i v a n d P l e v e n f o r 1 9 5 1 - 1 9 7 9 , i n a g r e e m e n t w i t h t h e h y p o t h e s i z e d e x p e c t a t i o n s a n d m o s t o f p r e v i o u s r e s e a r c h . W h i l e . c o n t r a r y t o p r e v i o u s s t u d i e s t h e s p r i n g m e a n D T R f o r V a m a i n c r e a s e d w h i c h m i g h t b e r e l a t e d t o e i t h e r m a x i m u m t e m p e r a t u r e s i n c r e a s i n g f a s t e r t h a n t h e m i n i m u m t e m p e r a t u r e s , o r l o w e r m i n i m u m t e m p e r a t u r e s d u e t o l o n g e r l a s t i n g i c e c o v e r o f t h e s e a w a t e r s . T h e s e h y p o t h e s e s h a v e n o t b e e n t e s t e d . A l s o i n c o n t r a s t t o p a s t 2 6 6 s t u d i e s , t h e a n n u a l , w i n t e r a n d s u m m e r m e a n D T R i n c r e a s e d a t P l e v e n N C D C i n 1 9 7 3 - 1 9 9 9 , w h i c h a g r e e d w i t h t h e e x p e c t e d d i r e c t i o n o f c h a n g e i n t h e D T R . O t h e r m e a s u r e s o f t e m p e r a t u r e v a r i a b i l i t y h a v e c h a n g e d d u r i n g t h e 2 0 t h c e n t u r y a s w e l l . K a r l e t a l . ( 1 9 9 5 ) r e p o r t e d a d e c r e a s e i n i n t r a s e a s o n a l v a r i a b i l i t y i n t h e N o r t h e r n H e m i s p h e r e b a s e d o n a s t u d y o f t h e 1 - , 2 - , 5 - , 1 0 - d a y a n d 3 0 - d a y i n t e r - p e r i o d t e m p e r a t u r e d i f f e r e n c e s . T h e a u t h o r s f o u n d a s i g n i fi c a n t d e c r e a s e i n t h e d a y - t o - d a y v a r i a b i l i t y f o r t h e U S i n 1 9 1 1 - 1 9 8 9 r e s u l t i n g m o s t l y f r o m s p r i n g a n d s u m m e r c h a n g e s . S i m i l a r r e d u c t i o n i n t h e i n t r a s e a s o n a l v a r i a b i l i t y o f t h e D T R w a s i d e n t i fi e d i n C h i n a d u r i n g 1 9 5 2 - 1 9 8 9 a n d t h e F S U d u r i n g 1 9 3 5 - 1 9 8 9 , a l s o s t e m m i n g f r o m t h e s p r i n g a n d s u m m e r c h a n g e s ( K a r l e t a l . , 1 9 9 5 ) . I n t h i s r e s e a r c h t h e i n t e r - p e r i o d d i f f e r e n c e s ( l P D s ) w e r e e x p e c t e d t o d e c r e a s e , s i m i l a r t o t h e c h a n g e s o b s e r v e d i n t h e d i f f e r e n t r e g i o n s a r o u n d t h e w o r l d , a n d a l s o i n a c c o r d a n c e w i t h t h e i n c r e a s e i n p e r s i s t e n c e i n s o m e c i r c u l a t i o n s u p e r t y p e s d e t e r m i n e d i n t h i s s t u d y . I n a g r e e m e n t w i t h t h e r e s u l t s o f K a r l e t a l . ( 1 9 9 5 ) , i n 1 9 5 1 - 1 9 7 9 , a d e c r e a s e w a s e v i d e n t f o r t h r e e s t a t i o n s f o r t h e a n n u a l , w i n t e r a n d s p r i n g 5 - a n d 1 0 - d a y i n t e r - p e r i o d d i f f e r e n c e s ( l P D s ) f o r T M A X a n d T M I N . A s i n g l e c a s e o f a s i g n i fi c a n t p o s i t i v e t r e n d w a s o b s e r v e d a t O b r a z t s o v C h i fl i c k f o r t h e 1 0 - d a y T M I N s u m m e r l P D s i n t h e e a r l y p e r i o d . A n i n c r e a s e i n t h e s p r i n g a n d w i n t e r i n t r a s e a s o n a l v a r i a b i l i t y w a s f o u n d d u r i n g 1 9 7 3 - 1 9 9 9 i n B u l g a r i a , b a s e d o n t h e r e s u l t s f o r P l e v e n N C D C . H o w e v e r , t h e s e r e s u l t s m i g h t b e i n fl u e n c e d b y t h e a m o u n t o f m i s s i n g d a t a a t P l e v e n N C D C o r b y o t h e r f a c t o r s . I n p a r a l l e l t o t h e e s t a b l i s h e d r i s e i n t h e e x t r e m e d a i l y T M I N , t h e n u m b e r o f d a y s w i t h T M I N b e l o w 0 ° C ( f r o s t d a y s ) h a s d e c r e a s e d i n m a n y r e g i o n s a r o u n d 2 6 7 t h e w o r l d . H e i n o e t a l . ( 1 9 9 9 ) o b s e r v e d t h i s t r e n d o f t h e f r o s t d a y s i n N o r t h e r n a n d C e n t r a l E u r o p e d u r i n g 1 9 0 5 - 1 9 9 5 . P l u m m e r e t a l . ( 1 9 9 9 ) , a s s u m m a r i z e d b y E a s t e r l i n g e t a l . ( 2 0 0 0 3 ) , a l s o r e p o r t e d a d e c l i n e i n t h e n u m b e r o f f r o s t d a y s i n A u s t r a l i a a n d N e w Z e a l a n d . E a s t e r l i n g e t a l . ( 2 0 0 0 b ) d e t e r m i n e d a d e c r e a s i n g t r e n d i n t h e d a y s w i t h d a i l y T M I N b e l o w 0 ° C i n t h e U S d u r i n g 1 9 1 0 - 1 9 9 8 . F r i c h e t a l . ( 2 0 0 2 ) e s t a b l i s h e d t h e e x i s t e n c e o f a d e c r e a s i n g t r e n d o n a l a r g e r s p a t i a l s c a l e , i . e . i n t h e e x t r a - t r o p i c s i n t h e N o r t h e r n H e m i s p h e r e d u r i n g 1 9 4 6 - 1 9 9 9 . K l e i n - T a n k e t a l . ( 2 0 0 3 ) c o n f i r m e d t h e d e c l i n e i n t h e n u m b e r o f f r o s t d a y s f o r t h e e n t i r e E u r o p e a n c o n t i n e n t d u r i n g t h e s e c o n d h a l f o f t h e 2 0 t h c e n t u r y . R e g a r d i n g t h e f r o s t p e r i o d s e v e r i t y , w h i c h r e p r e s e n t s t h e n u m b e r o f f r o s t d a y s p e r m o n t h , t h e e x p e c t a t i o n i n t h i s s t u d y w a s t h a t t h e f r o s t p e r i o d s e v e r i t y w o u l d d e c r e a s e o r n o t c h a n g e i n 1 9 5 1 - 1 9 7 9 , a n d w o u l d d e c r e a s e i n 1 9 7 3 - 1 9 9 9 . I n B u l g a r i a , t h e n u m b e r o f f r o s t d a y s h a s d e c r e a s e d s i g n i fi c a n t l y i n s p r i n g d u r i n g 1 9 5 1 - 1 9 7 9 a s r e f l e c t e d i n t h e d e c l i n e i n f r o s t p e r i o d s e v e r i t y i n M a r c h f o r a l l s t a t i o n s a n d i n A p r i l f o r O b r a z t s o v C h i fl i c k . O n l y i n f a l l , a n i n c r e a s e i n t h e p e r c e n t a g e o f d a y s i n a m o n t h w i t h T M I N b e l o w 0 ° C w a s o b s e r v e d a t O b r a z t s o v C h i fl i c k a n d P l e v e n d u r i n g t h e e a r l y p e r i o d , i n a c c o r d a n c e w i t h t h e s t a t e d h y p o t h e s i s . T h e n u m b e r o f f r o s t d a y s d i d n o t c h a n g e s i g n i fi c a n t l y d u r i n g 1 9 7 3 - 1 9 9 9 , b a s e d o n t h e r e s u l t s f r o m s t a t i o n P l e v e n N C D C , w h i c h i s i n d i s a g r e e m e n t w i t h p r e v i o u s r e s e a r c h a n d t h e h y p o t h e s i z e d e x p e c t a t i o n s o f c h a n g e . T h e d e c r e a s e i n t h e n u m b e r o f f r o s t d a y s i s c l o s e l y r e l a t e d t o t h e r e d u c t i o n i n c o l d s e a s o n l e n g t h , a n d l e n g t h e n i n g o f t h e f r o s t - f r e e p e r i o d . C o o t e r a n d L e D u c ( 1 9 9 5 ) d e t e r m i n e d t h a t t h e f r o s t - f r e e p e r i o d s t a r t e d e a r l i e r i n t h e 2 6 8 1 9 9 0 5 t h a n i n t h e 1 9 5 0 5 i n t h e n o r t h e a s t e r n U S , t h u s d e c r e a s i n g t h e c o l d s e a s o n l e n g t h . D o m o n k o s e t a l . ( 1 9 9 8 ) e s t a b l i s h e d t h a t t h e c o l d p e r i o d i n H u n g a r y a n d P o l a n d s t a r t e d l a t e r a n d e n d e d e a r l i e r d u r i n g 1 9 0 1 - 1 9 9 3 r e s u l t i n g i n a r e d u c t i o n o f i t s l e n g t h . I n a g r e e m e n t w i t h t h e e x p e c t e d c h a n g e s i n t h e d a i l y m i n i m u m t e m p e r a t u r e s , t h e f r o s t p e r i o d d u r a t i o n w a s h y p o t h e s i z e d n o t t o c h a n g e o r t o d e c r e a s e i n t h e e a r l y p e r i o d , a n d t o d e c r e a s e d u r i n g t h e l a t e p e r i o d . T h i s r e s e a r c h f o u n d t h a t i n B u l g a r i a , a l t h o u g h t h e d u r a t i o n o f t h e f r o s t p e r i o d d i d n o t c h a n g e i n t h e e a r l y p e r i o d , i t d e c r e a s e d b y - 1 3 . 2 d a y s / d e c a d e i n 1 9 7 3 - 1 9 9 9 , i n a c c o r d a n c e w i t h t h e s t a t e d h y p o t h e s i s . O t h e r i n d i c e s o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s h a v e a l s o c h a n g e d d u r i n g t h e p a s t c e n t u r y i n d i f f e r e n t r e g i o n s o f t h e w o r l d . K y s e l y ( 2 0 0 2 a ) s t u d i e d i n d e p t h h e a t w a v e s c h a r a c t e r i s t i c s a t P r a g u e - K l e m e n t u m , o n e o f t h e o l d e s t m e t e o r o l o g i c a l s t a t i o n s i n t h e C z e c h R e p u b l i c . H e r e p o r t e d t h a t h e a t w a v e s e v e r i t y i n c r e a s e d f r o m 1 9 1 0 - 1 9 4 0 a n d f r o m t h e l a t e 1 9 7 0 5 t h r o u g h t h e e a r l y 1 9 9 0 5 . T h e a u t h o r e s t a b l i s h e d a l s o t h a t h e a t w a v e s w e r e i n f r e q u e n t a t t h e b e g i n n i n g o f t h e 2 0 t h c e n t u r y a n d a r o u n d 1 9 8 0 , w h i l e t h e f r e q u e n c y o f h e a t w a v e s w a s l a r g e i n t h e 1 9 4 0 5 t o e a r l y 1 9 5 0 5 a n d a g a i n i n t h e 1 9 9 0 5 . D o m o n k o s e t a l . ( 2 0 0 3 ) d e t e r m i n e d s i m i l a r t i m i n g o f p e r i o d s o f h i g h a n d l o w f r e q u e n c y o f e x t r e m e w a r m e v e n t s i n C e n t r a l a n d S o u t h e r n E u r o p e d u r i n g t h e 2 0 t h c e n t u r y . H u n d e c h a a n d B a r d o s s y ( 2 0 0 5 ) f o u n d t h a t i n W e s t e r n G e r m a n y h e a t w a v e d u r a t i o n i n c r e a s e d f o r a l l s e a s o n s i n 1 9 5 8 - 2 0 0 1 . T h e f r e q u e n c y a n d d u r a t i o n o f t h e h e a t w a v e s w e r e h y p o t h e s i z e d i n t h i s s t u d y t o d e c r e a s e i n 1 9 5 1 - 1 9 7 9 a n d i n c r e a s e d u r i n g 1 9 7 3 - 1 9 9 9 . T h i s r e s e a r c h f o u n d t h a t i n B u l g a r i a o n l y t h e f r e q u e n c y a n d a v e r a g e 2 6 9 l e n g t h o f t h e h e a t w a v e s h a v e c h a n g e d i n t h e s e c o n d h a l f o f t h e 2 0 t h c e n t u r y w h i l e t h e s e v e r i t y r e m a i n e d u n c h a n g e d . D u r i n g 1 9 5 1 - 1 9 7 9 , i n a g r e e m e n t w i t h t h e fi n d i n g s o f K y s e l y ( 2 0 0 2 a ) a n d w i t h t h e p r e v i o u s l y s t a t e d h y p o t h e s i s , t h e f r e q u e n c y a n d a v e r a g e l e n g t h o f h e a t w a v e s d e c r e a s e d f o r t h e i n t e r i o r s t a t i o n s . N o c h a n g e s w e r e e v i d e n t f o r t h e c o a s t a l s t a t i o n . T h e l a t e p e r i o d , 1 9 7 3 - 1 9 9 9 , w a s c h a r a c t e r i z e d b y a s i g n i fi c a n t p o s i t i v e t r e n d i n o c c u r r e n c e a n d d u r a t i o n o f t h e h e a t w a v e s a t P l e v e n N C D C , s i m i l a r t o t h e r e s u l t s r e p o r t e d b y K y s e l y ( 2 0 0 2 3 ) a n d H u n d e c h a a n d B a r d o s s y ( 2 0 0 5 ) , a n d i n a c c o r d a n c e w i t h t h e h y p o t h e s i z e d e x p e c t a t i o n s . R e g a r d i n g t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f e x t r e m e c o l d e v e n t s , D o m o n k o s ( 1 9 9 8 ) f o u n d a d e c r e a s e i n t h e l e n g t h o f e x t r e m e c o l d p e r i o d s i n 1 9 0 1 - 1 9 9 3 f o r H u n g a r y . L a t e r , D o m o n k o s e t a l . ( 2 0 0 3 ) r e p o r t e d t h a t t h e h i g h e s t f r e q u e n c y o f e x t r e m e c o l d e v e n t s w a s o b s e r v e d i n t h e e a r l y 1 9 4 0 5 a n d i n t h e e a r l y 1 9 6 0 5 i n C e n t r a l a n d S o u t h e r n E u r o p e . W h i l e t h e f r e q u e n c y a n d d u r a t i o n o f t h e c o l d s p e l l s w e r e h y p o t h e s i z e d t o i n c r e a s e i n t h e e a r l y a n d d e c r e a s e i n t h e l a t e p e r i o d i n t h i s s t u d y , i t w a s d e t e r m i n e d t h a t i n B u l g a r i a , t h e f r e q u e n c y a n d i n t e n s i t y o f c o l d s p e l l s d i d n o t d i s p l a y a n y t r e n d s i n t h e e a r l y o r l a t e p e r i o d s a t a n y s t a t i o n . T h e l e n g t h o f c o l d s p e l l s d e c l i n e d s i g n i f i c a n t l y o n l y a t O b r a z t s o v C h i f l i c k i n 1 9 5 1 - 1 9 7 9 a n d i n c r e a s e d a t P l e v e n N C D C i n 1 9 7 3 - 1 9 9 9 , c o n t r a r y t o t h e s t a t e d h y p o t h e s i s . T h e h y p o t h e s e s f o r t h e c o o l l i n g a n d h e a t i n g d e g r e e d a y s s t a t e d e a r l i e r i n t h i s c h a p t e r w e r e o p p o s i t e , m o r e s p e c i fi c a l l y : i n 1 9 5 1 - 1 9 7 9 t h e c o o l i n g d e g r e e d a y s ( C D D s ) w e r e e x p e c t e d t o d e c r e a s e a n d t h e h e a t i n g d e g r e e d a y s ( H D D s ) w e r e h y p o t h e s i z e d t o i n c r e a s e . I n 1 9 7 3 - 1 9 9 9 , t h e C D D s w e r e e x p e c t e d t o 2 7 0 i n c r e a s e , w h i l e t h e H D D s s h o u l d d e c r e a s e . T h e e a r l i e r p e r i o d , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 , w a s c h a r a c t e r i z e d b y a s i g n i fi c a n t d e c r e a s e i n t h e C D D s f o r O b r a z t s o v C h i fl i c k a n d P l e v e n , w h i c h a l s o p a r a l l e l s t h e d e c l i n e i n f r e q u e n c y a n d l e n g t h o f t h e h e a t w a v e s i n s u m m e r a t t h e s e s t a t i o n s . I n a c c o r d a n c e w i t h t h e o b s e r v e d t e m p e r a t u r e t r e n d s i n B u l g a r i a d u r i n g 1 9 7 3 - 1 9 9 9 a n d i n a g r e e m e n t w i t h t h e s t a t e d h y p o t h e s e s , t h e h e a t i n g d e g r e e d a y s e x h i b i t e d a d e c r e a s e w h i l e t h e c o o l i n g d e g r e e d a y s d i s p l a y e d a n i n c r e a s e . 1 0 . C o n c l u s i o n s T e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n B u l g a r i a w e r e s t u d i e d b a s e d o n d a t a f o r f o u r s t a t i o n s f r o m 1 9 5 1 - 1 9 7 9 a n d o n e s t a t i o n f r o m 1 9 7 3 - 1 9 9 9 , t h a t w e r e j u d g e d t o h a v e r e l a t i v e l y h o m o g e n e o u s t e m p e r a t u r e t i m e s e r i e s . T o i n v e s t i g a t e t h e c h a n g e s i n t h e t e m p e r a t u r e e x t r e m e s , t r e n d a n d e x t r e m e v a l u e a n a l y s i s w e r e p e r f o r m e d o n t h e s e r i e s o f i n d i c e s o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s f o r t h e e a r l y a n d l a t e p e r i o d s . D u e t o t h e l a r g e a m o u n t o f m i s s i n g d a t a a t P l e v e n N C D C , t h e a n a l y s e s o u t c o m e s f o r t h e l a t e p e r i o d a r e t o b e r e g a r d e d w i t h c a u t i o n . T h e r e s u l t s f r o m t h e t r e n d a n d e x t r e m e v a l u e a n a l y s e s a r e s u m m a r i z e d b e l o w : 0 T h e h i g h e s t m a x i m u m t e m p e r a t u r e s d o n o t c h a n g e a t a l l s t a t i o n s . o r d e c r e a s e i n f a l l s e a s o n a t s o m e o f t h e s t a t i o n s ( P l e v e n a n d P l o v d i v ) d u r i n g 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . I n c o n t r a s t , t h e l o w e s t a n n u a l m i n i m u m t e m p e r a t u r e s a t s o m e s t a t i o n s ( O b r a z t s o v C h i fl i c k a n d P l o v d i v ) , a n d t h e l o w e s t s p r i n g m i n i m u m t e m p e r a t u r e s a t a l l s t a t i o n s i n c r e a s e s i g n i fi c a n t l y d u r i n g t h e s a m e p e r i o d . W h i l e n o c h a n g e s a r e 2 7 1 e v i d e n t i n t h e l a t e p e r i o d f o r t h e l o w e s t m i n i m u m t e m p e r a t u r e s , t h e w i n t e r a n d s p r i n g h i g h e s t m a x i m u m t e m p e r a t u r e s i n c r e a s e d a t P l e v e n N C D C . T h e d a i l y t e m p e r a t u r e r a n g e ( D T R ) d e c r e a s e d i n 1 9 5 1 - 1 9 7 9 f o r t h e y e a r a s a w h o l e a n d i n s u m m e r a t t w o s t a t i o n s ( P l o v d i v a n d P l e v e n ) , a n d i n c r e a s e d f o r o n e s t a t i o n ( V a r n a ) i n s p r i n g . N o c h a n g e s w e r e o b s e r v e d i n t h e D T R i n w i n t e r a n d f a l l . S i g n i fi c a n t i n c r e a s i n g t r e n d s i n a n n u a l , w i n t e r a n d s u m m e r D T R f o r t h e l a t e p e r i o d a r e e v i d e n t b a s e d o n P l e v e n N C D C . N o c h a n g e o r n e g a t i v e t r e n d s f o r t h e 5 - a n d 1 0 - d a y i n t e r - p e r i o d d i f f e r e n c e s ( I P D ) o f T M A X a n d T M I N w e r e e v i d e n t o n a n a n n u a l b a s i s a n d i n w i n t e r a n d s p r i n g d u r i n g 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . A p o s i t i v e t r e n d w a s o b s e r v e d o n l y a t O b r a z t s o v C h i fl i c k f o r t h e s u m m e r 1 0 - d a y T M I N l P D . N o s i g n i fi c a n t t r e n d s w e r e i d e n t i f i e d i n f a l l f o r a n y o f t h e l P D i n d i c e s . T h e l a t e p e r i o d ( 1 9 7 3 - 1 9 9 9 ) w a s c h a r a c t e r i z e d b y s i g n i f i c a n t p o s i t i v e t r e n d s i n s p r i n g a n d w i n t e r i n t r a s e a s o n a l v a r i a b i l i t y . W h i l e t h e f r e q u e n c y a n d a v e r a g e l e n g t h o f h e a t w a v e s d e c r e a s e d f o r t h e i n t e r i o r s t a t i o n s d u r i n g 1 9 5 1 - 1 9 7 9 , t h e i r i n t e n s i t y d i d n o t c h a n g e . N o t r e n d s w e r e e v i d e n t f o r t h e c o a s t a l s t a t i o n . I n c o n t r a s t , d u r i n g 1 9 7 3 - 1 9 9 9 . s i g n i fi c a n t i n c r e a s i n g t r e n d w a s o b s e r v e d i n t h e h e a t w a v e f r e q u e n c y a n d d u r a t i o n . 2 7 2 T h e n u m b e r a n d i n t e n s i t y o f c o l d s p e l l s d i d n o t c h a n g e d u r i n g t h e e a r l y o r l a t e p e r i o d s . T h e a v e r a g e l e n g t h , h o w e v e r , d e c r e a s e d a t O b r a z t s o v C h i f l i c k i n t h e e a r l y p e r i o d a n d i n c r e a s e d a t P l e v e n N C D C d u r i n g t h e l a t e p e r i o d . A l t h o u g h t h e l e n g t h o f t h e f r o s t p e r i o d d i d n o t c h a n g e d u r i n g t h e e a r l y p e r i o d , t h e f r o s t p e r i o d s e v e r i t y i n c r e a s e d a t t h e s t a t i o n s i n n o r t h e r n B u l g a r i a ( O b r a z t s o v C h i f l i c k a n d P l e v e n ) i n O c t o b e r . I n a d d i t i o n , d e c r e a s i n g t r e n d s w e r e e v i d e n t i n f r o s t p e r i o d s e v e r i t y a t a l l s t a t i o n s i n M a r c h a n d a t O b r a z t s o v C h i fl i c k i n A p r i l . I n c o n t r a s t , t h e 1 9 7 3 - 1 9 9 9 p e r i o d w a s c h a r a c t e r i z e d b y a s i g n i fi c a n t d e c r e a s i n g t r e n d i n f r o s t p e r i o d d u r a t i o n w h i c h w a s n o t a c c o m p a n i e d b y a n y c h a n g e s i n f r o s t p e r i o d s e v e r i t y . D u r i n g 1 9 5 1 - 1 9 7 9 , t h e n u m b e r o f c o o l i n g d e g r e e d a y s ( C D D s ) d e c r e a s e d a t t w o s t a t i o n s ( O b r a z t s o v C h i fl i c k a n d P l e v e n ) . A n o p p o s i t e t r e n d w a s e v i d e n t i n 1 9 7 3 - 1 9 9 9 , w h e n t h e n u m b e r o f C D 0 5 i n c r e a s e d a t P l e v e n N C D C . C h a n g e s i n h e a t i n g d e g r e e d a y s ( H D D S ) w e r e e v i d e n t o n l y d u r i n g t h e l a t e p e r i o d . T h e s i g n i f i c a n t n e g a t i v e t r e n d i n d i c a t e s w a r m i n g d u r i n g t h e c o o l e r p a r t o f t h e y e a r . M o s t o f t h e o n e - d a y T M A X a n d T M I N e x t r e m e s s e r i e s w e r e fi t t e d b y t h e G E V - 3 , W e i b u l l d i s t r i b u t i o n , a n d i n s o m e c a s e s t h e G E V - 2 , F r é c h e t d i s t r i b u t i o n p r o v i d e d a b e t t e r fi t . N o c o n n e c t i o n , h o w e v e r , 2 7 3 w a s f o u n d b e t w e e n t h e t y p e o f fi t t e d d i s t r i b u t i o n a n d t h e s p a t i a l d i s t r i b u t i o n o f t h e s t a t i o n s . T h e i n t e r i o r s t a t i o n s d i s p l a y e d h i g h e s t r e t u r n l e v e l s r e g a r d l e s s o f r e t u r n p e r i o d f o r t h e o n e - d a y T M A X e x t r e m e s , a n d l o w e s t e s t i m a t e d r e t u r n l e v e l s f o r a n y r e t u r n p e r i o d f o r t h e T M I N e x t r e m e s . L o w e s t e s t i m a t e d r e t u r n l e v e l s f o r t h e T M A X e x t r e m e s a n d h i g h e s t f o r t h e T M I N e x t r e m e s w e r e e v i d e n t f o r t h e c o a s t a l s t a t i o n V a r n a . T h e r e t u r n l e v e l s a t P l e v e n N C D C f o r 1 9 7 3 - 1 9 9 9 w e r e f o u n d t o b e a l w a y s h i g h e r t h a n t h o s e a t P l e v e n f o r t h e T M A X e x t r e m e s o n a n y t i m e s c a l e a n d l o w e r t h a n P l e v e n f o r t h e T M I N f o r t h e y e a r , a n d a l l s e a s o n s , e x c e p t f o r s p r i n g . T h e e x c e e d a n c e s a b o v e o r t h e d e fi c i e n c i e s b e l o w a t h r e s h o l d w e r e m o d e l e d i n m o s t c a s e s u s i n g t h e G P D 3 b e t a d i s t r i b u t i o n . T h e r e t u r n l e v e l s f o r t h e e x c e e d a n c e s a b o v e t h e 3 2 ° C t h r e s h o l d i n s u m m e r w e r e h i g h e s t a t P l e v e n f o r t h e e a r l y p e r i o d . C o m p a r e d t o t h e e a r l y p e r i o d t h e p r o j e c t e d r e t u r n l e v e l s w e r e h i g h e r a t P l e v e n N C D C . T h e r e t u r n l e v e l s o f t h e d e fi c i e n c i e s b e l o w t h e - 5 ° C w e r e l o w e s t a t P l o v d i v a m o n g t h e e a r l y p e r i o d s t a t i o n s . P l e v e n N C D C f e a t u r e d l o w e r e s t i m a t e d r e t u r n l e v e l s r e g a r d l e s s o f r e t u r n p e r i o d c o m p a r e d t o P l e v e n , c o r r o b o r a t i n g t h e r e s u l t s o b t a i n e d f r o m t h e G E V fi t t i n g t o t h e o n e - d a y e x t r e m e s f o r T M I N . 2 7 4 0 W h e n c o m p a r i n g t h e r e s u l t s o b t a i n e d f r o m t h e G E V f i t , t o t h e r e s u l t s f r o m t h e G P D fi t f o r t h e s u m m e r a n d w i n t e r s e a s o n s , c o n s i s t e n c y b y s t a t i o n w a s e v i d e n t o n l y i n w i n t e r . T h e p r o j e c t e d 1 0 a n d 2 0 y e a r r e t u r n l e v e l s w e r e l o w e r a t a l l s t a t i o n s b a s e d o n t h e G P D m o d e l i n g . S i g n i fi c a n t c h a n g e s i n s o m e t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s h a v e o c c u r r e d i n t w o s u b - p e r i o d s o f t h e s e c o n d h a l f o f t h e 2 0 t h c e n t u r y i n B u l g a r i a . M a n y o f t h e s e c h a n g e s c o r r e s p o n d t o o b s e r v e d t r e n d s i n t h e s e e x t r e m e s o n a l a r g e r s p a t i a l s c a l e , i . e . , r e g i o n a l o r g l o b a l . H i g h e r c o n s i s t e n c y i n t h e r e s u l t s a c r o s s s t a t i o n s w a s o b s e r v e d f o r t h e h e a t w a v e s a n d c o l d s p e l l s , t h a n f o r t h e o n e - d a y t e m p e r a t u r e e x t r e m e s . T h e h e a t w a v e s a n d c o l d s p e l l s a p p e a r n o t t o b e a s a f f e c t e d b y c h a n g e s i n s i t e c h a r a c t e r i s t i c s o r u n d e t e c t e d i n h o m o g e n e i t i e s a s t h e a b s o l u t e h i g h e s t o r l o w e s t t e m p e r a t u r e e x t r e m e s , b a s e d o n t h e s t a t i s t i c a n a l y s e s p e r f o r m e d . 2 7 5 k . . \ . . . . » ¢ . . u . a x n k . i h _ w : n fi i fl fi fi fi w x m w n fi . . J a l . ‘ . . I , a . L g . 4 e . 7 . g 1 a fi x 5 . fi fi « . , . « $ ¢ . : A . I . . . : w . c . . ? . “ 0 . - . v a l « 4 $ n . i . ) . . 2 5 . m . . r . . fi 9 . “ M P # f a e t a y Y t t S R i A n s R a r e g B v i I i h n L c U i M — h - [ L P L A C E I N R E T U R N B O X t o r e m o v e t h i s c h e c k o u t f r o m y o u r r e c o r d . T O A V O I D F I N E S r e t u r n o n o r b e f o r e d a t e d u e . M A Y B E R E C A L L E D w i t h e a r l i e r d u e d a t e i f r e q u e s t e d . D A T E D U E D A T E D U E D A T E D U E 6 / 0 7 p : / C l R C / D a l e D u e . i n d d - p . 1 C H A N G E S I N A T M O S P H E R I C C I R C U L A T I O N O V E R E U R O P E A N D T H E R E L A T I O N S H I P T O T E M P E R A T U R E E X T R E M E S I N B U L G A R I A V o l u m e I I B y G a l i n a S t e f a n o v a G u e n t c h e v A D I S S E R T A T I O N S u b m i t t e d t o M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y i n p a r t i a l f u l f i l l m e n t o f t h e r e q u i r e m e n t s f o r t h e d e g r e e o f D O C T O R O F P H I L O S O P H Y D e p a r t m e n t o f G e o g r a p h y 2 0 0 7 C h a p t e r 4 R e l a t i o n s h i p s b e t w e e n a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n a n d t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s 1 . I n t r o d u c t i o n T h e t e m p o r a l a n d s p a t i a l c h a r a c t e r i s t i c s o f e x t r e m e t e m p e r a t u r e e v e n t s a f f e c t m a n y s e c t o r s o f t h e e c o n o m y ( e . g . , a g r i c u l t u r e , f o r e s t r y , t o u r i s m , a n d t h e e n e r g y s e c t o r ) , t h e n a t u r a l e n v i r o n m e n t , a n d h u m a n w e l l b e i n g . U n c o v e r i n g t h e u n d e r l y i n g r e l a t i o n s h i p s i n fl u e n c i n g t h e b e h a v i o r o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i s o f g r e a t i n t e r e s t f o r t h e p l a n n i n g o f c o p i n g a n d m i t i g a t i o n m e a s u r e s d u r i n g o r i n a d v a n c e o f d i s a s t r o u s t e m p e r a t u r e e v e n t s . I n r e c e n t y e a r s , m a n y a u t h o r s h a v e s t u d i e d e x t r e m e t e m p e r a t u r e e v e n t s a t d i f f e r e n t s p a t i a l s c a l e s ( C h a n g n o n , 1 9 9 3 ; R o h l i a n d K e i m , 1 9 9 4 ; H e n n e s s y a n d P i t t o c k , 1 9 9 5 ; D e G a e t a n o , 1 9 9 6 ; S a l i n g e r a n d G r i f fi t h s , 2 0 0 1 , f o r e x a m p l e ) . A n u m b e r o f r e s e a r c h e r s h a v e s o u g h t t o r e l a t e t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n t o t h e o c c u r r e n c e a n d i n t e n s i t y o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s . M o r e s p e c i fi c a l l y , s u c h s t u d i e s f o r E u r o p e h a v e f o c u s e d o n H u n g a r y ( D o m o n k o s , 1 9 9 8 ) , t h e C z e c h R e p u b l i c ( H u t h , 2 0 0 1 ; K y s e l y , 2 0 0 2 a ) , s o u t h c e n t r a l E u r o p e ( D o m o n k o s e t a l . , 2 0 0 3 ) , a n d G r e e c e ( K a t s o u l i s e t a l . , 2 0 0 5 ) . 1 . 1 . R e s e a r c h t o d a t e S e v e r a l r e s e a r c h e r s h a v e u t i l i z e d e x i s t i n g a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n c a t a l o g u e s o r c i r c u l a t i o n i n d i c e s t o i n v e s t i g a t e t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n c i r c u l a t i o n a n d t h e o c c u r r e n c e a n d i n t e n s i t y o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s . F o r e x a m p l e , t h e H e s s - B r e z o w s k y c a t a l o g u e h a s b e e n u s e d t o r e l a t e c i r c u l a t i o n t o t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s i n c e n t r a l ( K y s e l y , 2 0 0 2 a ) a n d s o u t h c e n t r a l E u r o p e 2 7 6 ( D o m o n k o s e t a l . , 2 0 0 3 ) , a n d t h e P é c z e l y m a c r o c i r c u l a t i o n t y p e s w e r e r e l a t e d t o e x t r e m e t e m p e r a t u r e a n o m a l i e s i n H u n g a r y ( D o m o n k o s , 1 9 9 8 ) . I n a d d i t i o n , K y s e l y ( 2 0 0 2 3 ) c o r r e l a t e d t h e N o r t h A t l a n t i c O s c i l l a t i o n I n d e x w i t h h e a t w a v e s i n t h e C z e c h R e p u b l i c . O t h e r r e s e a r c h e r s h a v e s i m p l y v i s u a l l y c o m p a r e d d a i l y s u r f a c e a n d u p p e r - l e v e l w e a t h e r m a p s d u r i n g s p e l l s o f c o n s e c u t i v e h o t d a y s w i t h t e m p e r a t u r e s a b o v e 3 0 ° C i n o r d e r t o i d e n t i f y t h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n a s s o c i a t e d w i t h t h e s e e v e n t s ( K a t s o u l i s e t a l . , 2 0 0 5 ) M o s t a u t h o r s a g r e e t h a t s i g n i fi c a n t r e l a t i o n s h i p s e x i s t b e t w e e n a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n a n d t h e o c c u r r e n c e a n d i n t e n s i t y o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s . D o m o n k o s e t a l . ( 2 0 0 3 ) f o u n d s t r o n g s t a t i s t i c a l r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n t h e f r e q u e n c y o f e x t r e m e t e m p e r a t u r e e v e n t s , e s p e c i a l l y e x t r e m e c o l d e v e n t s , i n s o u t h c e n t r a l E u r o p e a n d t h e o c c u r r e n c e o f c i r c u l a t i o n p a t t e r n s a s d e fi n e d b y t h e H e s s - B r e z o w s k y c a t a l o g u e . I n a n e a r l i e r s t u d y , D o m o n k o s ( 1 9 9 8 ) e s t a b l i s h e d t h a t t h e f r e q u e n t r e c u r r e n c e o f c e r t a i n P é c z e l y m a c r o c i r c u l a t i o n t y p e s w a s m o r e t y p i c a l t h a n t h e p e r s i s t e n c e o f t h e s e t y p e s d u r i n g p e r i o d s o f e x t r e m e t e m p e r a t u r e a n o m a l i e s i n H u n g a r y . K y s e l y ( 2 0 0 2 3 ) d e t e r m i n e d t h a t a s i g n i f i c a n t p o s i t i v e r e l a t i o n s h i p e x i s t e d b e t w e e n t h e N o r t h A t l a n t i c O s c i l l a t i o n I n d e x i n s p r i n g a n d t h e s e v e r i t y o f h e a t w a v e s i n P r a g u e - K l e m e n t i n u m i n t h e f o l l o w i n g s u m m e r . T h e p e r c e n t a g e o f e x p l a i n e d v a r i a t i o n , h o w e v e r , w a s l o w . T h e s p e c i fi c c i r c u l a t i o n p a t t e r n s f a v o r i n g t h e o c c u r r e n c e o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n t h e s e r e f e r e n c e d s t u d i e s a r e p r e s e n t e d i n d e t a i l i n t h e n e x t p a r a g r a p h . A I I r e s e a r c h e r s d e t e r m i n e d t h a t t e m p e r a t u r e e x t r e m e s o c c u r p r e f e r a b l y u n d e r s p e c i f i c c i r c u l a t i o n t y p e s . F o r t h e m o s t p a r t , t h e s e s t u d i e s u t i l i z e d 2 7 7 t e m p e r a t u r e e x t r e m e s t h a t e x c e e d s p e c i fi e d t h r e s h o l d s . O n e l i m i t a t i o n o f t h e p r e v i o u s s t u d i e s i s t h a t t h e y w e r e b a s e d o n a r e l a t i v e l y s m a l l n u m b e r o f s t a t i o n s r a n g i n g f r o m 3 s t a t i o n s u s e d D o m o n k o s ( 1 9 9 8 ) t o 1 6 s t a t i o n s u s e d b y K a t s o u l i s e t a l . ( 2 0 0 5 ) . T h e r e s u l t s o f t h e s e s t u d i e s i n d i c a t e c e r t a i n s i m i l a r i t i e s i n t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n c i r c u l a t i o n a n d e x t r e m e t e m p e r a t u r e a c r o s s c e n t r a l a n d e a s t e r n E u r o p e . I n H u n g a r y , p e r i o d s w i t h w i n t e r t i m e e x t r e m e h i g h t e m p e r a t u r e s o c c u r r e d u n d e r t h e H e s s B r e z o w s k y “ S o u t h e r l y ” a n d “ W e s t e r l y " c i r c u l a t i o n t y p e s , w h i l e p e r i o d s w i t h e x t r e m e l o w t e m p e r a t u r e s w e r e f a v o r e d u n d e r a n t i c y c l o n i c c o n d i t i o n s ( D o m o n k o s , 1 9 9 8 ) . E x t r e m e l o w t e m p e r a t u r e s i n s o u t h c e n t r a l E u r o p e w e r e o b s e r v e d a l s o u n d e r a n t i c y c l o n i c p a t t e r n s , a l o n g w i t h t h e H e s s B r e z o w s k y “ N o r t h e r l i e s ” , “ E a s t e r l i e s ” , a n d “ M e r i d i o n a l ” t y p e s ( D o m o n k o s e t a l . , 2 0 0 3 ) . I n s u m m e r , a n t i c y c l o n e s o v e r c e n t r a l o r e a s t e r n E u r o p e c r e a t e f a v o r a b l e c o n d i t i o n s f o r t h e o c c u r r e n c e o f w a r m p e r i o d s o f e x t r e m e a n o m a l i e s i n H u n g a r y ( D o m o n k o s , 1 9 9 8 ) . A n t i c y c l o n e s , a s w e l l a s a i r fl o w f r o m t h e s o u t h , c o n t r i b u t e d t o t h e o c c u r r e n c e o f h e a t w a v e s i n t h e C z e c h R e p u b l i c ( K y s e l y , 2 0 0 2 a ) a n d i n s o u t h c e n t r a l E u r o p e ( D o m o n k o s e t a l . , 2 0 0 3 ) . F o r G r e e c e , t h e p r o b a b i l i t y o f a h o t s p e l l ( 4 2 % ) w a s h i g h e s t w h e n t h e A z o r e s H i g h w a s l o c a t e d o v e r N o r t h A f r i c a a n d e x t e n d e d t o w a r d s t h e e a s t - n o r t h e a s t , c r e a t i n g a w e s t e r l y - n o r t h w e s t e r l y a i r f l o w o v e r t h e r e g i o n . I n a d d i t i o n , h e a t w a v e s i n G r e e c e w e r e o b s e r v e d w h e n : a ) a n A z o r e s a n t i c y c l o n e e x t e n d e d t o w a r d s w e s t e r n a n d c e n t r a l E u r o p e a n d a s e c o n d a r y h i g h p r e s s u r e s y s t e m w a s p r e s e n t i n t h e c e n t r a l a n d e a s t e r n M e d i t e r r a n e a n a n d o v e r t h e B a l k a n s ; o r b ) w h e n a w e a k u p p e r - l e v e l r i d g e w a s s i t u a t e d o v e r t h e E a s t e r n M e d i t e r r a n e a n ; o r c ) w h e n a n a n t i c y c l o n e o r a r i d g e 2 7 8 w a s l o c a t e d o v e r t h e M e d i t e r r a n e a n a n d a w e a k t h e r m a l l o w w a s e v i d e n t o v e r t h e B a l k a n s ( K a t s o u l i s e t a l . , 2 0 0 5 ) . P e r i o d s w i t h l o w t e m p e r a t u r e s i n s u m m e r o c c u r r e d i n H u n g a r y u n d e r t h e i n fl u e n c e o f n o r t h e r l y a i r fl o w ( D o m o n k o s , 1 9 9 8 ) . A l t h o u g h V e l e v ( 1 9 9 6 ) p o i n t e d o u t t h a t c h a n g e s i n t h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n c o u l d p o s s i b l y e x p l a i n s o m e o f t h e o b s e r v e d c h a n g e s i n m e a n c l i m a t i c c o n d i t i o n s d u r i n g t h e 2 0 ‘ h c e n t u r y i n B u l g a r i a , t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n t h e l a r g e - s c a l e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s a n d t e m p e r a t u r e e x t r e m e s h a v e n o t b e e n e x p l o r e d . 1 . 2 . R e v i e w o f m e t h o d s a p p l i e d i n p r e v i o u s s t u d i e s D i v e r s e m e t h o d s h a v e b e e n u s e d t o r e l a t e t h e t e m p o r a l a n d s p a t i a l c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e l a r g e - s c a l e c i r c u l a t i o n t o t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s i n t h e a b o v e s t u d i e s . S o m e a u t h o r s u s e d c o n d i t i o n a l f r e q u e n c i e s . F o r e x a m p l e , D o m o n k o s ( 1 9 9 8 ) d e t e r m i n e d t h e c o n d i t i o n a l f r e q u e n c i e s o f P é c z e l y m a c r o c i r c u l a t i o n t y p e s ( P é c z e l y , 1 9 5 7 ) d u r i n g p e r i o d s o f e x t r e m e h i g h o r l o w t e m p e r a t u r e s . T h e s e c o n d i t i o n a l f r e q u e n c i e s w e r e c o m p a r e d t o t h e u n c o n d i t i o n a l ( c l i m a t o l o g i c a l ) f r e q u e n c i e s o f t h e c i r c u l a t i o n t y p e s b y a p p l y i n g a x 2 t e s t . T h e c i r c u l a t i o n t y p e s u s e d i n t h e a n a l y s i s w e r e a g g l o m e r a t e d a c c o r d i n g t o t h e p r e v a i l i n g a i r fl o w a n d t h e c y c l o n i c / a n t i c y c l o n i c c h a r a c t e r o f t h e c i r c u l a t i o n c o n fi g u r a t i o n . K y s e l y ( 2 0 0 2 a ) g r o u p e d t h e c i r c u l a t i o n t y p e s f r o m t h e H e s s - B r e z o w s k y c a t a l o g u e i n t o c y c l o n i c a n d a n t i c y c l o n i c c o n fi g u r a t i o n s o v e r c e n t r a l E u r o p e a n d i n t o t y p e s w i t h a g e n e r a l l y i n c r e a s e d o r d e c r e a s e d h e a t w a v e f r e q u e n c y i n h i s s t u d y o f t h e h e a t w a v e s i n P r a g u e - K l e m e n t i n u m . S u b s e q u e n t l y , t h e a u t h o r c a l c u l a t e d f r e q u e n c i e s o f t h e a g g l o m e r a t e d c i r c u l a t i o n t y p e s d u r i n g 2 7 9 w a r m a n d c o l d d e c a d e s . T h e w a r m a n d c o l d d e c a d e s w e r e i d e n t i fi e d a c c o r d i n g t o h e a t w a v e s e v e r i t y a t t h e P r a g u e - K l e m e n t i n u m s t a t i o n . T h e c o n d i t i o n a l f r e q u e n c i e s w e r e c o m p a r e d t o t h e c l i m a t o l o g i c a l m e a n f r e q u e n c y o f t h e c i r c u l a t i o n t y p e s f o r t h e p e r i o d 1 9 0 1 - 1 9 9 7 . T o i n v e s t i g a t e t h e c h a n g e s i n t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n t e m p e r a t u r e e x t r e m e s a n d t h e H e s s - B r e z o w s k y c i r c u l a t i o n t y p e s i n t h e i r s t u d y f o c u s i n g o n s o u t h c e n t r a l E u r o p e , D o m o n k o s e t a l . ( 2 0 0 3 ) c o m p u t e d c o n d i t i o n a l f r e q u e n c i e s o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s u n d e r g i v e n c i r c u l a t i o n p a t t e r n s a n d s u b j e c t e d t h e f r e q u e n c i e s t o t r e n d a n a l y s i s . C o r r e l a t i o n a n a l y s i s h a s a l s o b e e n e m p l o y e d i n t h e r e f e r e n c e d s t u d i e s o f t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n t e m p e r a t u r e e x t r e m e s a n d c i r c u l a t i o n p a t t e r n s . K y s e l y ( 2 0 0 2 a ) , a s m e n t i o n e d a b o v e , c o r r e l a t e d h e a t w a v e c h a r a c t e r i s t i c s a t P r a g u e - K l e m e n t i n u m w i t h t h e N o r t h - A m e r i c a n O s c i l l a t i o n i n d e x . D o m o n k o s e t a l . ( 2 0 0 3 ) c o r r e l a t e d t h e f r e q u e n c y o f e x t r e m e t e m p e r a t u r e e v e n t s a n d c i r c u l a t i o n p a t t e r n s V b y s e a s o n a n d f o r o v e r l a p p i n g d e c a d e s . A n o t h e r a p p r o a c h t o a s s e s s t h e a s s o c i a t i o n b e t w e e n c i r c u l a t i o n c o n fi g u r a t i o n s a n d t e m p e r a t u r e e x t r e m e s , u s e d i n t h e c i t e d s t u d i e s , w a s t o v i s u a l l y c o m p a r e w e a t h e r m a p s d u r i n g e x t r e m e e v e n t s . K a t s o u l i s e t a l . ( 2 0 0 5 ) e x a m i n e d d a i l y s u r f a c e a n d u p p e r l e v e l w e a t h e r c h a r t s i n o r d e r t o s u b j e c t i v e l y c l a s s i f y t h e s y n o p t i c s i t u a t i o n s c o n d u c i v e t o t h e o c c u r r e n c e o f h o t s p e l l s i n G r e e c e . I n a d d i t i o n , a u t h o r s h a v e e m p l o y e d c o e f fi c i e n t s o f r e l a t i v e f r e q u e n c y t o i n v e s t i g a t e t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n t h e l a r g e - s c a l e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n a n d t e m p e r a t u r e e x t r e m e s . H u t h e t a l . ( 2 0 0 0 ) r e l a t e d c i r c u l a t i o n t y p e s o b t a i n e d f r o m 2 8 0 5 0 0 h P a g e o p o t e n t i a l fi e l d s t o h e a t w a v e s a n d d r y s p e l l s b a s e d o n o b s e r v e d a n d m o d e l s i m u l a t e d d a t a . T h e a u t h o r s c a l c u l a t e d c o e f fi c i e n t s o f t h e r e l a t i v e c o n t r i b u t i o n o f a c i r c u l a t i o n t y p e t o a n e x t r e m e e v e n t . A c c o r d i n g t o H u t h e t a l . ( 2 0 0 0 ) , w h e n t h e v a l u e o f t h e c o e f fi c i e n t i s l a r g e r ( s m a l l e r ) t h a n o n e , t h e n t h e e x t r e m e e v e n t s o c c u r m o r e ( l e s s ) f r e q u e n t l y u n d e r t h e r e s p e c t i v e c i r c u l a t i o n t y p e i n c o m p a r i s o n t o t h e c a s e w h e n n o r e l a t i o n t o t h e c i r c u l a t i o n e x i s t s . 1 . 3 . O b j e c t i v e s G i v e n t h e l a c k o f s t u d i e s c o n s i d e r i n g t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n a n d t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n B u l g a r i a , a n d t o a s s e s s t h e p e r f o r m a n c e o f t h e c i r c u l a t i o n c l a s s i fi c a t i o n d e r i v e d i n C h a p t e r 2 , t h e a i m o f t h i s p o r t i o n o f t h e r e s e a r c h i s t w o f o l d : a ) t o e x p l o r e t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n o b s e r v e d t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s i n B u l g a r i a a n d t h e l a r g e - s c a l e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n , a n d b ) t o i n v e s t i g a t e t h e u s e f u l n e s s o f t h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n c l a s s i fi c a t i o n p r e s e n t e d i n C h a p t e r 2 , b y a d d r e s s i n g t h e q u e s t i o n w h e t h e r t e m p e r a t u r e e x t r e m e s a r e m o r e l i k e l y w i t h d i f f e r e n t c i r c u l a t i o n t y p e s . 2 . M e t h o d T h e c o e f fi c i e n t o f r e l a t i v e f r e q u e n c y p r o p o s e d b y H u t h e t a l . ( 2 0 0 0 ) i s u s e d i n t h i s s t u d y . T h e c h o i c e o f t h i s m e t h o d w a s b a s e d o n t h e c o n s i d e r a t i o n 2 8 1 t h a t , a s p o i n t e d o u t b y H u t h e t a l . ( 2 0 0 0 ) , t h i s c o e f fi c i e n t , w h i c h w i l l b e r e f e r r e d t o b e l o w a s t h e ‘ c o n t r i b u t i o n c o e f fi c i e n t ' , a l l o w s f o r t h e a s s e s s m e n t o f t h e c o n t r i b u t i o n o f e a c h c i r c u l a t i o n t y p e t o t h e o c c u r r e n c e o f a g i v e n e x t r e m e e v e n t . A s w a s p o i n t e d o u t i n s u b s e c t i o n 1 . 2 . , p r e v i o u s a n a l y s e s o f t e n a g g l o m e r a t e d c i r c u l a t i o n t y p e s i n t o l a r g e r g r o u p s w i t h h i g h e r r a t e s o f o c c u r r e n c e i n o r d e r t o o b t a i n m e a n i n g f u l r e s u l t s . G i v e n t h a t t h e r e l a t i v e f r e q u e n c y o f t h e c i r c u l a t i o n t y p e s v a r i e s b e t w e e n r e g i o n s a n d s e a s o n s , H u t h e t a l . ( 2 0 0 0 ) p r o p o s e d t o i n c l u d e t h e r e l a t i v e f r e q u e n c y o f t h e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s w i t h i n t h e c o n t r i b u t i o n c o e f fi c i e n t . B y c o n s i d e r i n g t h e r e l a t i v e f r e q u e n c i e s o f t h e c i r c u l a t i o n t y p e s t h e m e t h o d e n s u r e s t h a t c i r c u l a t i o n t y p e s w i t h l o w r e l a t i v e f r e q u e n c i e s a r e g i v e n t h e s a m e w e i g h t a s t h e t y p e s w i t h h i g h r e l a t i v e f r e q u e n c y . T h i s a p p r o a c h e l i m i n a t e s t h e n e e d t o a g g l o m e r a t e t h e c i r c u l a t i o n t y p e s a s w a s d o n e i n p a s t s t u d i e s . 2 . 1 . C a l c u l a t i o n o f t h e c o n t r i b u t i o n c o e f fi c i e n t T h e c o n t r i b u t i o n c o e f fi c i e n t w a s c a l c u l a t e d a s f o l l o w s : a ) f o r a g i v e n t e m p e r a t u r e i n d e x , t h e r a t i o b e t w e e n t h e n u m b e r o f e x t r e m e e v e n t d a y s c l a s s i fi e d w i t h a g i v e n c i r c u l a t i o n t y p e a n d t h e t o t a l n u m b e r o f e x t r e m e e v e n t d a y s i s c a l c u l a t e d . U s i n g s u m m e r h e a t w a v e s a t P l o v d i v a s a n e x a m p l e , t h e t o t a l n u m b e r o f d a y s w i t h i n h e a t w a v e s f o r t h e p e r i o d 1 9 5 1 - 1 9 7 9 i s 9 4 3 . T h e n u m b e r o f d a y s w i t h i n h e a t w a v e s t h a t h a d c i r c u l a t i o n t y p e A L - P G L 1 s u m i s 1 0 6 . T h e r a t i o o f h e a t w a v e d a y s w i t h t h e A L - P G L 1 s u m c i r c u l a t i o n t y p e t o t h e t o t a l n u m b e r o f h e a t w a v e d a y s i s ( 1 0 6 / 9 4 3 ) * 1 0 0 o r 1 1 . 2 % . 2 8 2 b ) t h e r a t i o b e t w e e n t h e e v e n t d a y s ( e v e n t d a y s a r e t h e d a y s w h e n a n e x t r e m e e v e n t w a s o b s e r v e d ) w i t h g i v e n c i r c u l a t i o n t y p e a n d t h e t o t a l n u m b e r o f e v e n t d a y s i s s u b s e q u e n t l y d i v i d e d b y t h e r e l a t i v e f r e q u e n c y o f t h e c i r c u l a t i o n t y p e i n o r d e r t o p e r m i t c o m p a r i s o n s a c r o s s c i r c u l a t i o n t y p e s . T h e r e l a t i v e f r e q u e n c y i s d e t e r m i n e d b y d i v i d i n g t h e n u m b e r o f d a y s w i t h a g i v e n c i r c u l a t i o n t y p e b y t h e t o t a l n u m b e r o f d a y s f o r t h e p e r i o d . C o n t i n u i n g w i t h t h e e x a m p l e f o r P l o v d i v , t h e r a t i o ( 1 1 . 2 % ) f o r t y p e A L - P G L 1 s u m w a s d i v i d e d b y t h e r e l a t i v e f r e q u e n c y o f t h i s c i r c u l a t i o n t y p e d u r i n g 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . S i n c e t h e r e l a t i v e f r e q u e n c y o f t h e A L - P G L 1 s u m t y p e i s 7 . 3 % ( t h e n u m b e r o f d a y s c l a s s i fi e d w i t h A L - P G L 1 s u m c o m p a r e d t o t h e t o t a l n u m b e r o f s u m m e r d a y s i n 1 9 5 1 - 1 9 7 9 ) , t h e c o n t r i b u t i o n c o e f fi c i e n t w a s f o u n d t o b e 1 1 . 2 % l 7 . 3 % = 1 . 5 . T h e c o e f fi c i e n t i s h i g h e r t h a n o n e w h i c h , a c c o r d i n g t o H u t h e t a l . ( 2 0 0 0 ) , m e a n s t h a t h e a t w a v e e v e n t s o c c u r m o r e f r e q u e n t l y u n d e r A L - P G L 1 s u m t y p e t h a n i f t h e r e w e r e n o r e l a t i o n s h i p w i t h t h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n . 2 . 2 . I n d i c e s o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s u s e d i n t h e a n a l y s i s M a n y d i v e r s e i n d i c e s w e r e e m p l o y e d i n t h i s s t u d y t o i n v e s t i g a t e t h e h i s t o r i c a l t e m p o r a l a n d s p a t i a l c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e t e m p e r a t u r e e x t r e m e s b a s e d o n m a x i m u m ( T M A X ) a n d m i n i m u m ( T M I N ) d a i l y t e m p e r a t u r e s i n B u l g a r i a . A s m e n t i o n e d i n s u b s e c t i o n 1 . 1 . , p a s t s t u d i e s r e l a t e d c i r c u l a t i o n t o o n l y t h r e s h o l d i n d i c e s o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s t h a t w e r e b a s e d e i t h e r o n a b s o l u t e v a l u e s o r o n 2 8 3 p e r c e n t i l e s ( f o r e x a m p l e , t h e 1 0 t h a n d t h e 9 0 ‘ h p e r c e n t i l e s o f t h e T M A X o r T M I N e m p i r i c a l d i s t r i b u t i o n s ) . I n t h i s s t u d y , t h e c o n t r i b u t i o n c o e f fi c i e n t w a s u s e d t o a s s e s s t h e i m p o r t a n c e o f a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n t y p e s o c c u r r i n g o n d a y s w i t h i n h e a t w a v e s i n s u m m e r a n d c o l d s p e l l s i n w i n t e r ( i . e . , t h r e s h o l d e x t r e m e s ) , a n d a l s o o n d a y s w h e n t h e s e a s o n a l h i g h e s t m a x i m u m a n d l o w e s t m i n i m u m t e m p e r a t u r e s w e r e o b s e r v e d ( i . e . , a b s o l u t e o r o n e - d a y e x t r e m e s ) . T h e c h o i c e o f o n l y t h e s e i n d i c e s w a s b a s e d o n t h e s u p p o s i t i o n t h a t t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n t h e e x t r e m e s f r o m t h e t a i l s o f t h e T M A X a n d T M I N d i s t r i b u t i o n s ( a s r e p r e s e n t e d b y t h e t h r e s h o l d a n d a b s o l u t e e x t r e m e s ) a n d t h e c i r c u l a t i o n t y p e s w o u l d b e s u f fi c i e n t l y s t r o n g t o b e r e f l e c t e d w e l l b y t h e c o n t r i b u t i o n c o e f fi c i e n t . S e v e r a l g r o u p s o f i n d i c e s f r o m C h a p t e r 3 w e r e n o t u s e d i n t h i s a n a l y s i s d u e e i t h e r t o t h e c o m p l i c a t e d n a t u r e o f t h e c a l c u l a t i o n o f s o m e i n d i c e s , t h e i r a c c u m u l a t i o n o v e r t h e i r e n t i r e y e a r , o r t h e u s e o f b o t h T M A X a n d T M I N t o c a l c u l a t e t h e i n d e x . F o r e x a m p l e , c o o l i n g a n d h e a t i n g d e g r e e d a y i n d i c e s a r e a c c u m u l a t e d o v e r t h e e n t i r e y e a r a n d a r e b a s e d o n d a i l y m e a n ( r a t h e r t h a n T M A X o r T M I N ) t e m p e r a t u r e d e v i a t i o n s f r o m t h e h u m a n c o m f o r t l e v e l t e m p e r a t u r e o f 6 5 ° F ( 1 8 3 ° C ) . T h e 5 - a n d 1 0 - d a y i n t e r - p e r i o d d i f f e r e n c e s i n m a x i m u m a n d m i n i m u m t e m p e r a t u r e s a r e c a l c u l a t e d b y s u b t r a c t i n g 5 - a n d 1 0 - d a y m e a n s o f m a x i m u m a n d m i n i m u m t e m p e r a t u r e a n o m a l y v a l u e s u s i n g o v e r l a p p i n g p e r i o d s w i t h a o n e - d a y t i m e s t e p . T h e d a i l y t e m p e r a t u r e r a n g e c o m b i n e s t h e d a i l y m a x i m u m a n d m i n i m u m t e m p e r a t u r e s , a n d t h e c i r c u l a t i o n t y p e s a f f e c t T M A X a n d t h e T M I N d i f f e r e n t l y . T h e f r o s t p e r i o d l e n g t h a n d s e v e r i t y a r e a l s o d i f fi c u l t t o r e l a t e t o t h e c i r c u l a t i o n t y p e s . 2 8 4 T h e r e l a t i v e f r e q u e n c i e s o f t h e c i r c u l a t i o n t y p e s u s e d i n t h e c a l c u l a t i o n s o f t h e c o n t r i b u t i o n c o e f fi c i e n t s w e r e n o t b a s e d o n t h e o v e r a l l 1 9 5 1 - 2 0 0 4 p e r i o d , b u t r a t h e r o n t h e l e n g t h o f t h e d a t a p e r i o d s f o r t h e d i f f e r e n t s t a t i o n s , i . e . 1 9 5 1 - 1 9 7 9 f o r V a r n a a n d P l o v d i v , 1 9 5 3 - 1 9 7 9 f o r O b r a z t s o v C h i fl i c k , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 e x c l u d i n g 1 9 6 0 f o r P l e v e n a n d 1 9 7 3 - 1 9 9 9 e x c l u d i n g 1 9 9 6 f o r P l e v e n N C D C . T h e t i m e p e r i o d s e n d i n g i n 1 9 7 9 a r e r e f e r r e d b e l o w t o a s t h e “ e a r l y p e r i o d " , a n d t h e 1 9 7 3 - 1 9 9 9 p e r i o d f o r P l e v e n N C D C i s r e f e r r e d t o a s t h e “ l a t e p e r i o d " , s i m i l a r t o t h e n o m e n c l a t u r e i n C h a p t e r 3 . 3 . R e s u l t s I n t h i s s e c t i o n , t h e e m p h a s i s i s o n t h e c i r c u l a t i o n t y p e s f r o m t h e c l a s s i fi c a t i o n p r e s e n t e d i n C h a p t e r 2 r a t h e r t h a n o n t h e s u p e r t y p e s , b e c a u s e t h e fi n e r d e t a i l t h a t i s r e p r e s e n t e d i n t h e c i r c u l a t i o n t y p e s w i l l a l l o w f o r a b e t t e r u n d e r s t a n d i n g o f t h e c o m p l e x i t y a n d n u a n c e s o f t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n a n d t e m p e r a t u r e e x t r e m e s . T h e c o n t r i b u t i o n c o e f fi c i e n t s o f t h e c i r c u l a t i o n t y p e s a s s o c i a t e d w i t h t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s a r e d i s c u s s e d . T h e t e x t i s p r i m a r i l y f o c u s e d o n t h e c i r c u l a t i o n t y p e s t h a t a r e i d e n t i f i e d a s i m p o r t a n t t o t h e o c c u r r e n c e o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s a t a l l s t a t i o n s d u r i n g t h e e a r l y p e r i o d , s i n c e t h e c o n s i s t e n c y o f t h e r e s u l t s a l l o w s f o r g r e a t e r c o n fi d e n c e i n t h e i d e n t i fi e d r e l a t i o n s h i p s . I n a d d i t i o n , c h a n g e s i n t h e c o n t r i b u t i o n c o e f f i c i e n t s b e t w e e n t h e e a r l y a n d l a t e p e r i o d s a t P l e v e n a n d P l e v e n N C D C a r e d i s c u s s e d . T h e r e s u l t s l i s t e d i n t h e f o l l o w i n g t a b l e s a r e s o r t e d d e p e n d i n g o n t h e n u m b e r o f 2 8 5 s t a t i o n s f o r w h i c h t h e c i r c u l a t i o n t y p e s c o n t r i b u t e t o t h e o c c u r r e n c e o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s d u r i n g t h e e a r l y p e r i o d . 3 . 1 . T h r e s h o l d t e m p e r a t u r e e x t r e m e s 3 . 1 . 1 . S u m m e r h e a t w a v e s M o s t o f t h e c i r c u l a t i o n t y p e s a s s o c i a t e d w i t h t h e A L - P G L s u m s u p e r t y p e , w i t h t h e e x c e p t i o n o f t h e A L - P G L s u m 3 t y p e c o n t r i b u t e d t o t h e o c c u r r e n c e o f h e a t w a v e s i n B u l g a r i a d u r i n g t h e e a r l y p e r i o d ( T a b l e 4 - 1 ) . T h e s i m i l a r i t i e s b e t w e e n t h e s e t y p e s i n c l u d e a l a r g e c y c l o n i c a r e a o v e r S c a n d i n a v i a ( r e f e r r e d t o h e r e a s t h e A r c t i c L o w ) , a n i n t e n s e A z o r e s H i g h t h a t e x t e n d s o v e r c o n t i n e n t a l E u r o p e , a n d a t h e r m a l c y c l o n e o v e r t h e P e r s i a n G u l f ( F i g u r e 2 - 1 8 ) . B u l g a r i a i s s i t u a t e d i n a n u n o r g a n i z e d z o n e o f h i g h e r p r e s s u r e b e t w e e n t h e t w o c y c l o n i c f e a t u r e s a n d n e a r t h e e a s t e r n e d g e o f t h e A z o r e s H i g h . W e a k p r e s s u r e g r a d i e n t s a r e e v i d e n t o v e r t h e c o u n t r y r e s u l t i n g i n w e a k w i n d s . T h r e e o t h e r c i r c u l a t i o n t y p e s , A S R 4 s u m , A S R S S u m a n d A L - P G L / A S R N V P G L s u m , w e r e a l s o f o u n d t o b e i m p o r t a n t f o r t h e o c c u r r e n c e o f s u m m e r t i m e h e a t w a v e s a t a l l t h e s t a t i o n s . T h e A S R 5 $ u m t y p e f e a t u r e s a n e x t e n s i o n o f t h e P e r s i a n G u l f t h e r m a l l o w o v e r t h e c o u n t r y , w h i l e t h e A S R 4 s u m a n d t h e m i x e d A L - P G L / A S R N V P G L s u m t y p e s d i s p l a y l o w e r p r e s s u r e , p e r h a p s a t h e r m a l l o w , o v e r c e n t r a l a n d w e s t e r n E u r o p e . T h e l a t t e r t h e r m a l l o w f e a t u r e i s l o c a t e d w i t h i n a b r o a d e r a r e a o f s u r f a c e r i d g e e x t e n d i n g f r o m t h e s o u t h w e s t e r n p o r t i o n o f t h e a n a l y s i s d o m a i n t o t h e n o r t h e a s t o v e r S c a n d i n a v i a a n d t h e R u s s i a n P l a i n . T h e m a i n c i r c u l a t i o n t y p e s c o n t r i b u t i n g t o t h e o c c u r r e n c e o f h e a t w a v e s a t 2 8 6 P l e v e n f o r t h e e a r l y p e r i o d a r e a l s o i m p o r t a n t a t P l e v e n N C D C d u r i n g t h e l a t e p e fi o d . I n c o n t r a s t , a l l o f t h e W P G L s u m t y p e s w e r e n o t c o n d u c i v e f o r t h e o c c u r r e n c e o f h e a t w a v e s . M o s t o f t h e W P G L t y p e s , d u e t o t h e c o n f i g u r a t i o n o f p r e s s u r e f e a t u r e s , a r e a s s o c i a t e d w i t h n o r t h e r l y l o w - l e v e l a i r f l o w o v e r B u l g a r i a . U n d e r s o m e t y p e s ( i . e . , W P G L 2 $ u m a n d W P G L 4 s u m ) , t h e p r e s s u r e g r a d i e n t a n d t h e a i r fl o w a r e q u i t e w e a k . I n a d d i t i o n , h e a t w a v e s w e r e n o t o b s e r v e d u n d e r t h e A S R 3 5 u m t y p e , w h i c h a l s o i s c h a r a c t e r i z e d b y n o r t h e r l y o r n o r t h e a s t e r l y a i r f l o w o v e r B u l g a r i a . T a b l e 4 - 1 C o n t r i b u t i o n c o e f fi c i e n t s ( C C s ) f o r c i r c u l a t i o n t y p e s d u r i n g s u m m e r t i m e h e a t w a v e s . V a l u e s i n b o l d a r e C C s > 1 a t a l l s t a t i o n s d u r i n g 1 9 5 1 - 1 9 7 9 ; u n d e r l i n e d v a l u e s a r e C C s > 1 a t a n y s t a t i o n . T h e v a l u e s o n t h e s e c o n d l i n e o f e a c h c e l l o f t h e t a b l e a r e t h e a b s o l u t e f r e q u e n c y ( d a y s ) , a n d , i n p a r e n t h e s e s , t h e r a t i o ( e x p r e s s e d a s a p e r c e n t ) o f t h e a b s o l u t e f r e q u e n c y o f a p a r t i c u l a r c i r c u l a t i o n t y p e d u r i n g a s u m m e r t i m e h e a t w a v e t o t h e t o t a l n u m b e r o f s u m m e r t i m e h e a t w a v e d a y s f o r t h e s t a t i o n . S t a t i o n O b r a z t s o v V a r n a P l o v d i v P l e v e n P l e v e n C h i f l i c k ( V N ) ( P D ) ( P L ) N C D C ( O C ) ( P L N C D C ) A L - P G L 1 s u m y ; _ 1 . _ 4 1 + 5 u E 6 1 ( 1 4 . 5 % ) 1 8 ( 1 0 . 4 % ) 1 0 6 ( 1 1 . 2 % ) 8 9 ( 1 2 . 4 % ) 5 1 ( 6 . 0 % ) _ _ _ A L - P G L Z S U M L 3 M 1 . 3 1 E 1 . 5 4 4 ( 1 0 . 5 % ) 1 4 ( 8 . 1 % ) 9 0 ( 9 . 5 % ) 6 8 ( 9 . 5 % ) 2 1 ( 2 . 5 % ) _ _ _ _ A L - P G | - 4 s u m . 1 4 . 1 - _ 0 1 4 L 9 fl 2 6 ( 6 . 2 % ) 1 0 ( 5 . 8 % ) 6 3 ( 6 . 7 % ) 4 4 ( 6 . 1 % ) 6 5 ( 7 . 6 % ) _ _ _ _ _ A L - P G L 5 S U M a L S ! M M L 6 . 3 9 ( 9 . 3 % ) 1 0 ( 5 . 8 % ) 6 5 ( 6 . 9 % ) 6 0 ( 8 . 4 % ) 4 4 ( 5 . 2 % ) _ _ _ _ _ A | - - P G L 5 $ U M u l é M M E 5 4 ( 1 2 . 8 % ) 1 5 ( 8 . 7 % ) 8 7 ( 9 . 2 % ) 8 9 ( 1 2 . 4 % ) 5 6 ( 6 . 6 % ) 2 8 7 T a b l e 4 - 1 C o n t i n u e d S t a t i o n O b r a z t s o v V a r n a P l o v d i v P l e v e n P l e v e n C h i f l i c k ( V N ) ( P D ) ( P L ) N C D C ( O C ) ( P L N C D C ) _ _ _ A S R 4 s u m L 5 M 2 1 . 1 ! 1 4 L 1 4 3 ( 1 0 . 2 % ) 1 9 ( 1 1 . 0 % ) 8 3 ( 8 . 8 % ) 5 . 3 ( 7 . 4 % ) 3 2 ( 3 . 8 % ) _ _ A S R S S u m . 1 - _ 2 L 2 L 2 1 _ - 1 _ Q 2 8 ( 6 . 7 % ) 2 1 ( 1 2 . 1 % ) 6 2 ( 6 . 6 % ) 4 2 ( 5 . 8 % ) 6 5 ( 7 . 6 % ) _ A L - P G L / M 1 . ; M 1 _ - Q 1 _ . 2 . A S R I W P G L s g m 2 3 ( 5 . 5 % ) 1 2 ( 6 . 9 % ) 5 9 ( 6 . 3 % ) 4 0 ( 5 . 6 % ) 6 2 ( 7 . 3 % ) A L - P G L 3 s u m 0 . 9 u m 0 . 8 _ 1 . _ 0 _ 2 0 ( 4 . 8 % ) 1 0 ( 5 . 8 % ) 5 0 ( 5 . 3 % ) 3 0 ( 4 . 2 % ) 5 9 ( 6 . 9 % ) A S R 1 s u m 0 . 3 L 1 0 . 7 0 . 5 1 . _ ( _ ) _ 9 ( 2 . 1 % ) 1 1 ( 6 . 4 % ) 3 9 ( 4 . 1 % ) 2 3 ( 3 . 2 % ) 4 7 ( 5 . 5 % ) T a b l e 4 - 1 C o n t i n u e d S t a t i o n O b r a z t s o v V a r n a P l o v d i v P l e v e n P l e v e n C h i f l i c k ( V N ) ( P D ) ( P L ) N C D C ( 0 C ) ( P L N C D C ) A S R 2 $ u m 0 . 6 Q 0 . 9 0 . 9 _ 1 . _ 1 1 3 ( 3 . 1 % ) 1 2 ( 6 . 9 % ) 4 8 ( 5 . 1 % ) 3 7 ( 5 . 2 % ) 5 6 ( 6 . 6 % ) A S R 6 s u m 0 . 7 0 . 7 0 . 9 _ 1 . _ 0 m 1 2 ( 2 . 9 % ) 5 ( 2 . 9 % ) 3 2 ( 3 . 4 % ) 2 8 ( 3 . 9 % ) 3 9 ( 4 . 6 % ) A S R 3 $ u m 0 . 3 0 . 4 0 . 6 0 . 6 0 . 9 9 ( 2 . 1 % ) 5 ( 2 . 9 % ) 3 5 ( 3 . 7 % ) 2 9 ( 4 . 0 % ) 5 0 ( 5 . 9 % ) W P G L 1 s u m 0 . 0 0 . 0 0 . 1 0 . 1 0 . 1 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 2 ( 0 . 2 % ) 2 ( 0 . 3 % ) 3 ( 0 . 4 % ) W P G L Z S u m 0 . 5 0 . 5 0 . 9 0 . 7 _ 1 _ . _ 2 _ 8 ( 1 . 9 % ) 4 ( 2 . 3 % ) 3 8 ( 4 . 0 % ) 2 3 ( 3 . 2 % ) 7 3 ( 8 . 6 % ) 2 8 8 T a b l e 4 - 1 C o n t i n u e d S t a t i o n O b r a z t s o v V a r n a P l o v d i v P l e v e n P l e v e n C h i f l i c k ( V N ) ( P D ) ( P L ) N C D C ( 0 C ) ( P L N C D C ) W P G L 3 s u m 0 . 6 0 . 0 0 . 4 0 . 4 0 . 5 1 1 ( 2 . 6 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 1 6 ( 1 . 7 % ) 1 4 ( 1 . 9 % ) 1 7 ( 2 . 0 % ) W P G L 4 s u m 0 . 7 0 . 0 0 . 7 0 . 8 0 . 8 1 0 ( 2 . 4 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 2 2 ( 2 . 3 % ) 1 8 ( 2 . 5 % ) 4 1 ( 4 . 8 % ) W P G L S s u m 0 . 6 0 . 5 0 . 6 0 . 6 0 . 7 1 1 ( 2 . 6 % ) 4 ( 2 . 3 % ) 2 6 ( 2 . 8 % ) 2 0 ( 2 . 8 % ) 3 8 ( 4 . 5 % ) W P G L 6 5 u m 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 3 0 . 6 5 ( 1 . 2 % ) 3 ( 1 . 7 % ) 2 0 ( 2 . 1 % ) 9 ( 1 . 3 % ) 3 4 ( 4 . 0 % ) 3 . 1 . 2 . W i n t e r c o l d s p e l l s F o u r c i r c u l a t i o n t y p e s ( S H - M L 1 w i n , S H - M L 2 w i n , M L - N A H / S H - M L w i n a n d M L - N A H / E H w i n ) c o n t r i b u t e d t o t h e o c c u r r e n c e o f c o l d s p e l l s a t a l l s t a t i o n s ( T a b l e 4 - 2 , F i g u r e 2 - 8 ) . U n d e r t y p e s S H - M L 1 w i n a n d M L - N A H / E H w i n , B u l g a r i a i s i n fl u e n c e d b y s t r o n g a n t i c y c l o n e s c e n t e r e d o v e r S c a n d i n a v i a a n d t h e R u s s i a n P l a i n f o r t h e f o r m e r , o r l o c a t e d o v e r w e s t e r n a n d c e n t r a l E u r o p e f o r t h e l a t t e r . T h e a n t i c y c l o n i c c o n d i t i o n s c r e a t e o p t i m a l s e t t i n g f o r i n t e n s e r a d i a t i o n a l c o o l i n g o f t h e s u r f a c e a i r d u r i n g t h e n i g h t a n d t h e p e r s i s t e n c e o f l o w m i n i m u m t e m p e r a t u r e s . A l s o , s u r f a c e a i r fl o w o v e r B u l g a r i a i s l i k e l y e a s t e r l y o r n o r t h e a s t e r l y , w h i c h w o u l d c o n t r i b u t e t o c o l d a i r t r a n s f e r f r o m t h e i n t e r i o r o f t h e A s i a n c o n t i n e n t o r f r o m n o r t h e r n E u r o p e a n d t h e A r c t i c . T h e S H - M L Z w i n a n d M L - N A H / S H - M L w i n t y p e s a r e b o t h c h a r a c t e r i z e d b y a s t r o n g a n t i c y c l o n e o v e r 2 8 9 S c a n d i n a v i a a n d R u s s i a a n d a c y c l o n e o v e r t h e M e d i t e r r a n e a n , I b e r i a n P e n i n s u l a , a n d N o r t h A f r i c a . B u l g a r i a a p p e a r s t o b e d o m i n a t e d b y t h e e a s t e r l y a i r fl o w a s s o c i a t e d w i t h t h e c o l d a n t i c y c l o n e , w h e r e a s t h e w a r m e r s o u t h e r l y a i r fl o w a s s o c i a t e d w i t h t h e M e d i t e r r a n e a n c y c l o n e i s c o n fi n e d t o s o u t h w e s t e r n E u r o p e . A l m o s t a l l o f t h e c i r c u l a t i o n t y p e s u n d e r w h i c h c o l d s p e l l s o c c u r r e d a t P l e v e n i n t h e e a r l y p e r i o d w e r e a l s o f o u n d t o b e i m p o r t a n t f o r t h e o c c u r r e n c e o f c o l d s p e l l s a t P l e v e n N C D C d u r i n g t h e l a t e p e r i o d . A n e x c e p t i o n i s t y p e M L - N A H / S H - M L w i n w h i c h d i d n o t c o n t r i b u t e t o o c c u r r e n c e o f c o l d s p e l l s d u r i n g t h e l a t e p e r i o d , b u t w a s i m p o r t a n t f o r t h e e a r l y p e r i o d . C o l d s p e l l s d i d n o t o c c u r w i t h c i r c u l a t i o n t y p e s A L - V B 3 w i n a n d l L 1 w i n . U n d e r t h e f o r m e r t y p e , B u l g a r i a i s i n fl u e n c e d b y a m o d i fi e d m a r i n e w e s t e r l y a i r fl o w a r o u n d t h e n o r t h e r n e d g e o f a s t r o n g A z o r e s H i g h , e x t e n d i n g f r o m t h e t r o p i c a l A t l a n t i c o v e r s o u t h w e s t e r n E u r o p e a n d n o r t h A f r i c a . U n d e r t h e l a t t e r t y p e . a s o u t h e r l y fl o w i n fl u e n c e s t h e c o u n t r y . I n t e r e s t i n g l y , c i r c u l a t i o n t y p e S H - M L 3 w i n w a s a s s o c i a t e d w i t h c o l d s p e l l s o n l y a t t h e t h r e e n o r t h e r n s t a t i o n s ( O b r a z t s o v C h i fl i c k , P l e v e n a n d V a r n a ) . T h e t y p e i s c h a r a c t e r i z e d b y a l a r g e b u t n o t v e r y i n t e n s e d e p r e s s i o n o v e r t h e B r i t i s h I s l e s a n d a h i g h p r e s s u r e c e n t e r o v e r R u s s i a e x t e n d i n g o v e r N o r t h A f r i c a . P l o v d i v , i n s o u t h e r n B u l g a r i a , a p p e a r s t o b e p r i m a r i l y i n f l u e n c e d b y a f o e h n e f f e c t f r o m t h e e a s t e r l y - s o u t h e a s t e r l y a i r fl o w d u e t o t h e e x i s t e n c e o f a h i g h m o u n t a i n o u s a r e a t o t h e s o u t h o f t h e c i t y , w h e r e a s n o r t h e r n B u l g a r i a e x p e r i e n c e s d i r e c t l y t h e e a s t e r l y a i r fl o w f r o m t h e c o l d i n t e r i o r o f t h e A s i a n c o n t i n e n t . 2 9 0 T a b l e 4 - 2 C o n t r i b u t i o n c o e f f i c i e n t s ( C C s ) f o r c i r c u l a t i o n t y p e s d u r i n g w i n t e r t i m e c o l d s p e l l s . V a l u e s i n b o l d a r e C C s > 1 a t a l l s t a t i o n s d u r i n g 1 9 5 1 - 1 9 7 9 ; u n d e r l i n e d v a l u e s a r e 0 0 5 > 1 a t a n y s t a t i o n . T h e v a l u e s o n t h e s e c o n d l i n e o f e a c h c e l l o f t h e t a b l e a r e t h e a b s o l u t e f r e q u e n c y ( d a y s ) , a n d , i n p a r e n t h e s e s , t h e r a t i o ( e x p r e s s e d a s a p e r c e n t ) o f t h e a b s o l u t e f r e q u e n c y o f a p a r t i c u l a r c i r c u l a t i o n t y p e d u r i n g a w i n t e r t i m e c o l d s p e l l t o t h e t o t a l n u m b e r o f w i n t e r t i m e c o l d s p e l l d a y s f o r t h e s t a t i o n . S t a t i o n O b r a z t s o v V a r n a P l o v d i v P l e v e n P l e v e n C h i f l i c k ( V N ) ( P D ) ( P L ) N C D C ( 0 C ) ( P L N C D C ) S H - M L 1 w i n _ 1 _ . _ 4 _ 2 3 fl 1 . ; Q 8 9 ( 1 3 . 2 % ) 5 0 ( 1 7 . 7 % ) 5 3 ( 1 4 . 4 % ) 6 6 ( 1 1 . 3 % ) 6 8 ( 1 5 . 7 % ) S H - M L 2 w i n 1 : ; L 1 _ 1 . _ 2 L ; Q 5 4 ( 8 . 0 % ) 1 9 ( 6 . 7 % ) 2 8 ( 7 . 6 % ) 4 7 ( 8 . 0 % ) 2 4 ( 5 . 5 % ) M L - N A H I 1 _ . _ 1 _ 1 . _ 1 _ _ 1 _ . _ 9 1 : ; 0 . 7 . S J i - fl - fl fl 6 1 ( 9 . 0 % ) 2 6 ( 9 . 2 % ) 2 9 ( 7 . 9 % ) 5 6 ( 9 . 6 % ) 1 6 ( 3 . 7 % ) M L - N A H I E H w i n 1 + 5 Q 1 . ; ] . _ 6 _ u 8 9 ( 1 3 . 2 % ) 4 8 ( 1 7 . 0 % ) 4 6 ( 1 2 . 5 % ) 7 8 ( 1 3 . 3 % ) 6 8 ( 1 5 . 7 % ) S H - M L 3 w i n 1 _ . 2 _ 1 4 0 . 8 E 0 . 8 5 3 ( 7 . 9 % ) 2 5 ( 8 . 9 % ) 1 8 ( 4 . 9 % ) 5 1 ( 8 . 7 % ) 1 3 ( 3 . 0 % ) A L - V B 1 w i n 0 . 9 u 0 . 8 M Q 2 5 ( 3 . 7 % ) 1 3 ( 4 . 6 % ) 1 2 ( 3 . 3 % ) 2 4 ( 4 . 1 % ) 4 5 ( 1 0 . 4 % ) E H 1 w i n 1 _ . 9 _ 1 . _ 3 0 . 9 0 . 9 0 . 9 3 9 ( 5 . 8 % ) 2 0 ( 7 . 1 % ) 1 8 ( 4 . 9 % ) 2 9 ( 5 . 0 % ) 4 2 ( 9 . 7 % ) M L - N A H 1 w i n L 9 0 . 5 0 . 9 _ 1 _ . 1 _ Q 4 4 ( 6 . 5 % ) 1 0 ( 3 . 5 % ) 2 2 ( 6 . 0 % ) 4 3 ( 7 . 4 % ) 2 6 ( 6 . 0 % ) l L 2 w i n 1 . _ Q 0 . 6 E 0 . 9 0 . 6 4 5 ( 6 . 7 % ) 1 1 ( 3 . 9 % ) 3 0 ( 8 . 2 % ) 3 3 ( 5 . 6 % ) 2 3 ( 5 . 3 % ) M L - N A H 2 w i n 0 . 9 0 . 7 m 0 . 9 g 4 5 ( 6 . 7 % ) 1 5 ( 5 . 3 % ) 2 9 ( 7 . 9 % ) 4 3 ( 7 . 4 % ) 3 3 ( 7 . 6 % ) 2 9 1 T a b l e 4 - 2 C o n t i n u e d S t a t i o n O b r a z t s o v V a r n a P l o v d i v P l e v e n P l e v e n C h i f l i c k ( V N ) ( P D ) ( P L ) N C D C ( O C ) ( P L N C D C ) A L - V B Z w i n 0 . 8 0 . 4 _ 1 . _ 0 0 . 7 0 . 6 3 1 ( 4 . 6 % ) 7 ( 2 . 5 % ) 2 2 ( 6 . 0 % ) 2 6 ( 4 . 4 % ) 1 7 ( 3 . 9 % ) E H 2 w i n 0 . 8 E 0 . 6 0 . 8 0 . 9 4 5 ( 6 . 7 % ) 2 4 ( 8 . 5 % ) 1 7 ( 4 . 6 % ) 4 1 ( 7 . 0 % ) 2 3 ( 5 . 3 % ) A L - V B B w i n 0 . 4 0 . 4 0 . 7 0 . 5 0 . 4 1 7 ( 2 . 5 % ) 7 ( 2 . 5 % ) 1 5 ( 4 . 1 % ) 1 7 ( 2 . 9 % ) 1 6 ( 3 . 7 % ) l L 1 w i n 0 . 6 0 . 3 0 . 8 0 . 6 0 . 8 3 8 ( 5 . 6 % ) 7 ( 2 . 5 % ) 2 8 ( 7 . 6 % ) 3 1 ( 5 . 3 % ) 2 0 ( 4 . 6 % ) 3 . 2 . A b s o l u t e t e m p e r a t u r e e x t r e m e s T h e y e a r l y a b s o l u t e e x t r e m e s o f m a x i m u m a n d m i n i m u m t e m p e r a t u r e f o r e a c h s e a s o n c a n a l s o b e r e l a t e d t o t h e c i r c u l a t i o n t y p e s . A l i m i t a t i o n o f t h i s p a r t o f t h e a n a l y s i s i s t h a t , a s t h e r e i s o n l y o n e v a l u e p e r y e a r f o r a n y s e a s o n a n d t h e s t u d y p e r i o d s a r e r e l a t i v e l y s h o r t , t h e c o n t r i b u t i o n c o e f fi c i e n t s a r e b a s e d o n o n l y a s m a l l n u m b e r o f v a l u e s . T h u s , t h e r e s u l t s o f t h i s p o r t i o n o f t h e a n a l y s i s n e e d t o b e c o n s i d e r e d w i t h c a u t i o n . O n l y t h e c i r c u l a t i o n t y p e s w h i c h f a v o r o r d o n o t f a v o r t h e o c c u r r e n c e o f a b s o l u t e e x t r e m e s a t a l l s t a t i o n s d u r i n g t h e e a r l y p e r i o d a r e d i s c u s s e d . T h e c o m p a r i s o n b e t w e e n t h e e a r l y a n d l a t e p e r i o d s f o r P l e v e n a n d P l e v e n N C D C i s l i m i t e d t o o n l y t h e g e n e r a l c o r r e s p o n d e n c e b e t w e e n t h e c i r c u l a t i o n t y p e s . 2 9 2 3 . 2 . 1 . E x t r e m e m a x i m u m t e m p e r a t u r e s F o r a n y s e a s o n a n d a t a l l s t a t i o n s , t h e h i g h e s t v a l u e s o f T M A X d u r i n g 1 9 5 1 - 1 9 7 9 o c c u r r e d p r e d o m i n a n t l y u n d e r t h e i n fl u e n c e o f s o u t h e r l y o r s o u t h w e s t e r l y a i r fl o w o v e r B u l g a r i a . C i r c u l a t i o n t y p e s a s s o c i a t e d w i t h t h e e x t r e m e w a r m t e m p e r a t u r e s t h a t a r e c h a r a c t e r i z e d b y d i s t i n c t s u r f a c e l o w p r e s s u r e s y s t e m s i n c l u d e I L 1 w i n , S H - M L 1 s p r , S H - M L S S p r , A L - V B / E L s p r , a n d P G L 4 f a l ( T a b l e 4 - 3 ) . T h e c o m p o s i t e s f o r I L 1 w i n , S H - M L 1 s p r a n d P G L 4 f a l a l l f e a t u r e a s t r o n g I c e l a n d i c L o w c e n t e r e d o v e r t h e B r i t i s h I s l e s . B u l g a r i a i s l o c a t e d t o t h e s o u t h e a s t o f t h e I c e l a n d i c L o w , a n d t h e s u r f a c e a i r fl o w a r o u n d t h e c y c l o n i c f e a t u r e i s d i r e c t e d f r o m t h e s o u t h - s o u t h w e s t o v e r t h e c o u n t r y . A d i s t i n c t l o w p r e s s u r e c e n t e r i s a l s o e v i d e n t f o r c i r c u l a t i o n t y p e S H - M L 3 s p r , a l t h o u g h t h e l o w i s l o c a t e d o v e r c e n t r a l a n d s o u t h c e n t r a l E u r o p e . U n d e r t h i s t y p e , B u l g a r i a a p p e a r s t o b e l o c a t e d w i t h i n t h e w a r m s e c t o r o f t h e l o w p r e s s u r e s y s t e m a n d e x p e r i e n c e s s o u t h e r l y s u r f a c e a i r fl o w . U n d e r t h e A L - V B / E L s p r t y p e B u l g a r i a i s l o c a t e d w i t h i n a t r o u g h o f l o w e r p r e s s u r e e x t e n d i n g f r o m S c a n d i n a v i a t o N o r t h A f r i c a . O n e i n t e r p r e t a t i o n i s t h a t t h e h i g h t e m p e r a t u r e s a r e a s s o c i a t e d w i t h s o u t h e r l y a i r fl o w a h e a d ( e a s t ) o f t h e t r o u g h a x i s . A c i r c u l a t i o n t y p e t h a t a p p e a r s t o b e r e s p o n s i b l e f o r w i n t e r t i m e w a r m a b s o l u t e e x t r e m e s i s A L - V B Z w i n . I n t h i s c a s e , t h e s u r f a c e a n t i c y c l o n e i n t h e w e s t e r n p o r t i o n o f t h e V o e i k o v B e l t i s w e a k e r t h a n n o r m a l , a n d t h e A r c t i c L o w . a l t h o u g h i n t e n s e , i s c o n fi n e d t o e x t r e m e S c a n d i n a v i a a n d n o r t h e r n E u r o p e . B u l g a r i a e x p e r i e n c e s e i t h e r w e a k o r m o d i fi e d m a r i n e w e s t e r l y a i r fl o w a r o u n d t h e n o r t h e r n e d g e o f t h e s u r f a c e a n t i c y c l o n e l o c a t e d o v e r w e s t e r n M e d i t e r r a n e a n a n d n o r t h A f r i c a . T h e o n l y s u m m e r t i m e p a t t e r n w i t h c o n t r i b u t i o n c o e f fi c i e n t s > 1 a t 2 9 3 a l l f o u r s t a t i o n s i s A S R 2 $ u m . B u l g a r i a i s l o c a t e d w i t h i n a t r o u g h o f l o w e r p r e s s u r e e x t e n d i n g n o r t h w e s t w a r d f r o m t h e t h e r m a l l o w o v e r t h e P e r s i a n G u l f a n d A r a b i a n P e n i n s u l a . T h e P G L 1 f a l t y p e , w h i c h c o n t r i b u t e s t o t h e o c c u r r e n c e o f e x t r e m e h i g h t e m p e r a t u r e s i n f a l l , i s s i m i l a r t o t h e A S R Z s u m t y p e , a n d f e a t u r e s n e g a t i v e p r e s s u r e a n o m a l i e s e x t e n d i n g n o r t h w e s t w a r d o v e r B u l g a r i a f r o m t h e A r a b i a n P e n i n s u l a . A n u m b e r o f c i r c u l a t i o n t y p e s a r e i n f r e q u e n t l y a s s o c i a t e d w i t h s e a s o n a l e x t r e m e s o f T M A X . T w o w i n t e r t i m e c i r c u l a t i o n t y p e s w i t h c o n t r i b u t i o n c o e f fi c i e n t s < 1 a t a l l s t a t i o n s a r e A L - V B I w i n a n d E H 2 w i n ( T a b l e 4 - 3 ) . F o r b o t h t y p e s , a s t r o n g a n t i c y c l o n e i s c e n t e r e d o v e r t h e I b e r i a n P e n i n s u l a a n d w e s t e r n E u r o p e , a n d n o r t h e r l y s u r f a c e a i r f l o w i s e v i d e n t o v e r B u l g a r i a . A n o t h e r c i r c u l a t i o n t y p e r a r e l y a s s o c i a t e d w i t h w i n t e r t i m e e x t r e m e w a r m t e m p e r a t u r e s i s S H - M L 1 w i n . U n d e r t h i s c i r c u l a t i o n t y p e , B u l g a r i a i s i n fl u e n c e d b y a s t r o n g a n t i c y c l o n e o v e r S c a n d i n a v i a a n d n o r t h e r n R u s s i a , a n d t h e s u r f a c e a i r fl o w i s p r e d o m i n a t e l y n o r t h e a s t e r l y a n d e a s t e r l y . T y p e E H 1 w i n , w h i c h a l s o i s i n f r e q u e n t l y a s s o c i a t e d w i t h w a r m e x t r e m e t e m p e r a t u r e s i n w i n t e r , i s c h a r a c t e r i z e d b y a w e a k l o w p r e s s u r e s y s t e m o v e r t h e e a s t e r n M e d i t e r r a n e a n . B u l g a r i a l i e s t o t h e n o r t h o f t h e s u r f a c e l o w a n d e x p e r i e n c e s e a s t e r l y a n d n o r t h e a s t e r l y a i r fl o w f r o m t h e R u s s i a n P l a i n a n d w e s t e r n A s i a . F o u r o f t h e s p r i n g t i m e c i r c u l a t i o n t y p e s a r e r a r e l y a s s o c i a t e d w i t h e x t r e m e w a r m t e m p e r a t u r e s . F o r b o t h A L - V B 1 s p r a n d A L - V B 3 5 p r , s u r f a c e a n t i c y c l o n e s e i t h e r o v e r e a s t e r n A t l a n t i c a n d e x t r e m e w e s t e r n E u r o p e ( f o r A L - V B 1 s p r ) o r o v e r w e s t e r n a n d c e n t r a l E u r o p e ( f o r A L - V B 3 s p r ) d o m i n a t e t h e c o m p o s i t e p r e s s u r e 2 9 4 p a t t e r n s . N o r t h e r l y s u r f a c e a i r f l o w o v e r B u l g a r i a i s c h a r a c t e r i s t i c f o r b o t h c i r c u l a t i o n t y p e s . I t i s m o r e d i f fi c u l t t o e x p l a i n w h y t h e A S R 3 $ p r a n d | L 2 $ p r c i r c u l a t i o n t y p e s a r e r a r e l y a s s o c i a t e d w i t h e x t r e m e w a r m t e m p e r a t u r e s , a s B u l g a r i a o n b o t h c o m p o s i t e m a p s l i e s w i t h i n a n a r e a o f w e a k a i r fl o w . U n d e r l L 2 $ p r , h o w e v e r , t h e c o u n t r y i s s i t u a t e d i n a c o l b e t w e e n t w o h i g h p r e s s u r e s y s t e m s . A r o u n d t h e s o u t h e r n e d g e o f t h e h i g h p r e s s u r e s y s t e m l o c a t e d t o t h e e a s t o f B u l g a r i a , t h e a i r f l o w i s e a s t e r l y a n d l i k e l y a f f e c t s t h e c o u n t r y . I n s u m m e r . e x t r e m e w a r m t e m p e r a t u r e s a r e i n f r e q u e n t l y r e p o r t e d w h e n t h e P e r s i a n G u l f l o w i s w e a k e r t h a n n o r m a l a s s e e n i n t h e W P G 1 $ u m , W P G L 2 $ u m , A S R 3 s u m , a n d A S R 6 s u m c i r c u l a t i o n t y p e s . F o r a l l t h e s e t y p e s , s u r f a c e a i r fl o w o v e r B u l g a r i a i s w e a k . T y p e S H - M L 1 f a l , l i k e t h e s i m i l a r w i n t e r t i m e p a t t e r n ( i . e . , S H - M L 1 w i n ) , r a r e l y i s a s s o c i a t e d w i t h e x t r e m e w a r m t e m p e r a t u r e s i n f a l l . O t h e r f a l l p a t t e r n s t h a t a r e n o t c o n d u c i v e f o r w a r m e x t r e m e t e m p e r a t u r e s a r e A L - V B I f a I , | L / A L - V B f a l , a n d S H - M L 2 f a l , a l l o f w h i c h h a v e n o r t h e r l y s u r f a c e a i r f l o w o v e r B u l g a r i a . F o r t h e A L - V B 1 f a l c i r c u l a t i o n t y p e , a s t r o n g a n t i c y c l o n e i s l o c a t e d o v e r w e s t e r n a n d c e n t r a l E u r o p e . A n a n t i c y c l o n e i s a l s o e v i d e n t f o r S H - M L 2 f a l t y p e , a l t h o u g h i t i s d i s p l a c e d e a s t w a r d o v e r e a s t e r n E u r o p e . U n d e r t h e A L - V B / l L f a l t y p e , B u l g a r i a l o c a t e d o n t h e w e s t e r n s i d e o f s u r f a c e t r o u g h e x t e n d i n g f r o m S c a n d i n a v i a t o t h e M e d i t e r r a n e a n S e a . I n a d d i t i o n i n f a l l , e x t r e m e h i g h t e m p e r a t u r e s a r e n o t o b s e r v e d u n d e r A L - V B 2 f a I , I L 1 f a I , I L 2 f a l a n d S H - M L / l L f a l . A l l o f t h e s e t y p e s i n d i c a t e e a s t e r l y s u r f a c e a i r fl o w f r o m A s i a o v e r t h e c o u n t r y . 2 9 5 W h e n t h e c o n t r i b u t i o n c o e f fi c i e n t s f o r t h e e a r l y p e r i o d a t P l e v e n a r e c o m p a r e d t o t h e l a t e p e r i o d a t P l e v e n N C D C , t h e c i r c u l a t i o n t y p e s b o t h f a v o r i n g a n d n o t f a v o r i n g e x t r e m e w a r m t e m p e r a t u r e s c o r r e s p o n d w e l l . T a b l e 4 - 3 C o n t r i b u t i o n c o e f fi c i e n t s f o r t h e c i r c u l a t i o n t y p e s f a v o r i n g / n o t f a v o r i n g t h e o c c u r r e n c e o f h i g h e s t d a i l y m a x i m u m t e m p e r a t u r e s i n e a c h s e a s o n V a l u e s i n b o l d a r e C C s > 1 a t a l l s t a t i o n s d u r i n g 1 9 5 1 - 1 9 7 9 ; u n d e r l i n e d v a l u e s a r e C C s > 1 a t a n y s t a t i o n . T h e v a l u e s o n t h e s e c o n d l i n e o f e a c h c e l l o f t h e t a b l e a r e t h e a b s o l u t e f r e q u e n c y ( d a y s ) , a n d , i n p a r e n t h e s e s , t h e r a t i o ( e x p r e s s e d a s a p e r c e n t ) o f t h e a b s o l u t e f r e q u e n c y o f a p a r t i c u l a r c i r c u l a t i o n t y p e d u r i n g a n e x t r e m e t e m p e r a t u r e e v e n t t o t h e t o t a l n u m b e r o f e x t r e m e t e m p e r a t u r e e v e n t d a y s f o r t h e s t a t i o n . W I N T E R S t a t i o n O b r a z t s o v V a r n a P l o v d i v P l e v e n P l e v e n C h i fl i c k ( V N ) ( P D ) ( P L ) N C D C ( O C ) ( P L N C D C ) l L 1 w i n M 3 _ - 9 L E . 2 _ - § . 2 - _ 8 9 ( 3 3 . 3 % ) 1 0 ( 2 9 . 4 % ) 5 ( 1 7 . 9 % ) 7 ( 2 6 . 9 % ) 5 ( 1 7 . 2 % ) _ A L - V B N i n fl . 2 - _ 8 . 1 - 1 2 1 4 . L l 2 ( 7 . 4 % ) 6 ( 1 7 . 6 % ) 3 ( 1 0 . 7 % ) 4 ( 1 5 . 4 % ) 3 ( 1 0 . 3 % ) M L - N A H 1 w i n L 1 1 . 8 E 0 . 6 0 . 7 2 ( 7 . 4 % ) 4 ( 1 1 . 8 % ) 3 ( 1 0 . 7 % ) 1 ( 3 . 8 % ) 1 ( 3 . 4 % ) M L - N A H Z w i n l g ] . _ 2 0 . 9 _ 1 _ . 9 _ 0 . 6 4 ( 1 4 . 8 % ) 3 ( 8 . 8 % ) 2 ( 7 . 1 % ) 4 ( 1 5 . 4 % ) 1 ( 3 . 4 % ) M L - N A H / L A 1 + 5 2 _ 2 0 . 5 0 . 7 S H - M L w i n 3 ( 1 1 . 1 % ) 4 ( 1 1 . 8 % ) 5 ( 1 7 . 9 % ) 1 ( 3 . 8 % ) 1 ( 3 . 4 % ) l L 2 w i n 0 . 0 0 . 9 E E u 0 ( 0 . 0 % ) 2 ( 5 . 9 % ) 3 ( 1 0 . 7 % ) 2 ( 7 . 7 % ) 3 ( 1 0 . 3 % ) 2 9 6 T a b l e 4 - 3 C o n t i n u e d W I N T E R S t a t i o n O b r a z t s o v V a r n a P l o v d i v P l e v e n P l e v e n C h i f l i c k ( V N ) ( P D ) ( P L ) N C D C ( 0 0 ) ( P L N C D C ) S H - M L Z w i n 1 . _ 2 _ 0 . 5 0 . 6 L 9 1 g 2 ( 7 . 4 % ) 1 ( 2 . 9 % ) 1 ( 3 . 6 % ) 3 ( 1 1 . 5 % ) 2 ( 6 . 9 % ) S H - M L 3 w i n _ 1 _ . 1 0 . 0 0 . 5 1 ; 2 ; 2 ( 7 . 4 % ) 0 . ( 0 . 0 % ) 1 ( 3 . 6 % ) 2 ( 7 . 7 % ) 3 ( 1 0 . 3 % ) M L - N A H / E H w i n 0 . 0 0 . 3 1 ; 0 . 0 0 . 0 0 ( 0 . 0 % ) 1 ( 2 . 9 % ) 3 ( 1 0 . 7 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) A L - V B 1 w i n 0 . 0 0 . 7 0 . 0 0 . 0 1 _ . _ Q 0 ( 0 . 0 % ) 1 ( 2 . 9 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 3 ( 1 0 . 3 % ) A L - V B 3 w i n 0 . 6 0 . 5 0 . 0 0 . 6 L 1 1 ( 3 . 7 % ) 1 ( 2 . 9 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 1 ( 3 . 8 % ) 6 ( 2 0 . 7 % ) S H - M L 1 w i n 0 . 8 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 . 4 2 ( 7 . 4 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 1 ( 3 . 4 % ) E H 1 w i n 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) E H 2 w i n 0 . 0 0 . 4 0 . 9 0 . 4 0 . 0 0 ( 0 . 0 % ) 1 ( 2 . 9 % ) 2 ( 7 . 1 % ) 1 ( 3 . 8 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 2 9 7 T a b l e 4 - 3 C o n t i n u e d S P R I N G S t a t i o n O b r a z t s o v V a r n a P l o v d i v P l e v e n P l e v e n C h i f l i c k ( V N ) ( P D ) ( P L ) N C D C ( O C ) ( P L N C D C ) S H - M L 1 s p r 1 _ . 2 1 _ . § g ; 2 _ . 2 _ L 9 2 ( 7 . 1 % ) 3 ( 1 0 . 0 % ) 4 ( 1 3 . 3 % ) 4 ( 1 2 . 9 % ) 2 ( 6 . 9 % ) S H - M L 3 s p r 2 . ; J . _ 7 1 . ; . 2 _ . 5 _ M 5 ( 1 7 . 9 % ) 4 ( 1 3 . 3 % ) 3 ( 1 0 . 0 % ) 6 ( 1 9 . 4 % ) 3 ( 1 0 . 3 % ) A L - V B I E L s g r Q 1 . 8 1 . 4 L 9 fl 6 ( 2 1 . 4 % ) 5 ( 1 6 . 7 % ) 4 ( 1 3 . 3 % ) 3 ( 9 . 7 % ) 5 ( 1 7 . 2 % ) m L 5 0 . 9 M Q Q 3 ( 1 0 . 7 % ) 2 ( 6 . 7 % ) 3 ( 1 0 . 0 % ) 4 ( 1 2 . 9 % ) 4 ( 1 3 . 8 % ) E L 2 $ p r g ; 0 . 6 a Q 3 . _ 7 4 ( 1 4 . 3 % ) 1 ( 3 . 3 % ) 4 ( 1 3 . 3 % ) 4 ( 1 2 . 9 % ) 5 ( 1 7 . 2 % ) A S R 1 s p r 0 . 6 _ 1 _ . _ 6 L 1 _ 1 _ . _ 1 _ _ 1 _ . 3 1 ( 3 . 6 % ) 3 ( 1 0 . 0 % ) 2 ( 6 . 7 % ) 2 ( 6 . 5 % ) 3 ( 1 0 . 3 % ) A L - V B 4 s p r _ 1 . _ 9 0 . 0 0 . 0 1 1 L 9 2 ( 7 . 1 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 2 ( 6 . 5 % ) 1 ( 3 . 4 % ) A L - V B Z S p r 0 . 0 H 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 ( 0 . 0 % ) 2 ( 6 . 7 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) A S R Z S p r 0 . 6 0 . 6 _ 1 . _ 2 0 . 6 0 . 0 1 ( 3 . 6 % ) 1 ( 3 . 3 % ) 2 ( 6 . 7 % ) 1 ( 3 . 2 % ) 0 ( 0 . 0 % ) l L / E L s p r 0 . 6 0 . 5 0 . 0 1 _ . 1 _ 0 . 0 1 ( 3 . 6 % ) 1 ( 3 . 3 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 2 ( 6 . 5 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 2 9 8 T a b l e 4 - 3 C o n t i n u e d S P R I N G S t a t i o n O b r a z t s o v V a r n a P l o v d i v P l e v e n P l e v e n C h i f l i c k ( V N ) ( P D ) ( P L ) N C D C ( O C ) ( P L N C D C ) E L / l L s p r 0 . 0 0 . 7 1 . 3 0 . 7 0 . 8 0 ( 0 . 0 % ) 1 ( 3 . 3 % ) 2 ( 6 . 7 % ) 1 ( 3 . 2 % ) 1 ( 3 . 4 % ) S H - M L Z S p r 0 . 0 2 0 0 . 5 0 . 0 0 . 0 0 ( 0 . 0 % ) 4 ( 1 3 . 3 % ) 1 ( 3 . 3 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) E L 1 s p r 0 . 9 0 . 9 E 0 . 9 L 9 1 ( 3 . 6 % ) 1 ( 3 . 3 % ) 2 ( 6 . 7 % ) 1 ( 3 . 2 % ) 3 ( 1 0 . 3 % ) A S R B S p r 0 . 5 0 . 0 0 . 5 0 . 5 0 . 5 1 ( 3 . 6 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 1 ( 3 . 3 % ) 1 ( 3 . 2 % ) 1 ( 3 . 4 % ) A L - V B 1 s p r 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) | L 2 5 p r 0 . 0 0 . 0 0 . 8 0 . 0 0 . 0 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 1 ( 3 . 3 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) A L - V B 3 s p r 0 . 8 0 . 7 0 . 7 0 . 0 0 . 0 1 ( 3 . 6 % ) 1 ( 3 . 3 % ) 1 ( 3 . 3 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) I U A S R s p r 0 . 0 0 . 9 0 . 0 0 . 0 1 _ 0 0 ( 0 . 0 % ) 1 ( 3 . 3 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 1 ( 3 . 4 % ) 2 9 9 T a b l e 4 - 3 C o n t i n u e d S U M M E R S t a t i o n O b r a z t s o v V a r n a P l o v d i v P l e v e n P l e v e n C h i f l i c k ( V N ) ( P D ) ( P L ) N C D C ( O C ) ( P L N C D C ) A S R 2 $ u m Q m _ 2 _ . _ 9 _ L 8 L 5 5 ( 1 6 . 1 % ) 2 ( 6 . 3 % ) 5 ( 1 5 . 6 % ) 5 ( 1 5 . 6 % ) 3 ( 9 . 1 % ) A L - P G L I s u m L 2 0 . 9 3 _ . ( _ ) _ A ; 2 _ . 1 1 5 ( 1 6 . 5 % ) 2 ( 6 . 3 % ) 7 ( 2 1 . 9 % ) 5 ( 1 5 . 6 % ) 3 ( 9 . 1 % ) A L - P G L S S u m a 0 . 7 L 4 fl L 1 4 ( 1 2 . 9 % ) 1 ( 3 . 1 % ) 2 ( 6 . 3 % ) 3 ( 9 . 4 % ) 4 ( 1 2 . 1 % ) W P G L S S u m L 4 0 . 7 L 3 1 _ . § _ 0 . 9 2 ( 6 . 5 % ) 1 ( 3 . 1 % ) 2 ( 6 . 3 % ) 2 ( 6 . 3 % ) 2 ( 6 . 1 % ) W P G L 4 s u m L 8 0 . 9 0 . 9 . 1 . _ 9 L 0 3 ( 9 . 7 % ) 1 ( 3 . 1 % ) 1 ( 3 . 1 % ) 2 ( 6 . 3 % ) 2 ( 6 . 1 % ) A S R 4 s u m 0 . 5 3 . _ 3 _ 1 . _ 9 0 . 5 0 . 0 1 ( 3 . 2 % ) 7 ( 2 1 . 9 % ) 4 ( 1 2 . 5 % ) 1 ( 3 . 1 % ) 0 ( 0 . 0 % ) A L - P G L G S u m 0 . 9 E 0 . 5 _ 1 _ . § Q 2 ( 6 . 5 % ) 4 ( 1 2 . 5 % ) 1 ( 3 . 1 % ) 4 ( 1 2 . 5 % ) 2 ( 6 . 1 % ) A L - P G L / L 3 0 . 6 0 . 0 Q Q A S R / W P G L s u m 2 ( 6 . 5 % ) 1 ( 3 . 1 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 2 ( 6 . 3 % ) 6 ( 1 8 . 2 % ) A S R 1 s u m 0 . 0 L 6 0 . 5 0 . 5 0 . 0 0 ( 0 . 0 % ) 3 ( 9 . 4 % ) 1 ( 3 . 1 % ) 1 ( 3 . 1 % ) 0 ( 0 . 0 % ) A L - P G L S S u m 0 . 0 g 0 . 6 0 . 0 0 . 0 0 ( 0 . 0 % ) 3 ( 9 . 4 % ) 1 ( 3 . 1 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 3 0 0 T a b l e 4 - 3 C o n t i n u e d S U M M E R S t a t i o n O b r a z t s o v V a r n a P l o v d i v P l e v e n P l e v e n C h i f l i c k ( V N ) ( P D ) ( P L ) N C D C ( O C ) ( P L N C D C ) A L - P G L 4 s u m 0 . 6 0 . 5 u 0 . 5 0 . 9 1 ( 3 . 2 % ) 1 ( 3 . 1 % ) 2 ( 6 . 3 % ) 1 ( 3 . 1 % ) 2 ( 6 . 1 % ) A S R S s u m 0 . 6 _ 1 L 1 _ 0 . 6 0 . 6 _ 1 _ . 1 1 ( 3 . 2 % ) 2 ( 6 . 3 % ) 1 ( 3 . 1 % ) 1 ( 3 . 1 % ) 3 ( 9 . 1 % ) W P G L 3 5 u m L 5 0 . 0 0 . 0 0 . 7 0 . 8 2 ( 6 . 5 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 1 ( 3 . 1 % ) 1 ( 3 . 0 % ) W P G L 6 s u m 0 . 8 0 . 7 0 . 7 1 4 0 . 0 1 ( 3 . 2 % ) 1 ( 3 . 1 % ) 1 ( 3 . 1 % ) 2 ( 6 . 3 % ) 0 ( 0 . 0 % ) W P G L 1 s u m 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) W P G L Z S u m 0 . 8 0 . 0 0 . 0 0 . 7 0 . 8 1 ( 3 . 2 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 1 ( 3 . 1 % ) 2 ( 6 . 1 % ) A L - P G L 2 5 u m 0 . 0 0 . 4 0 . 8 0 . 0 fl 0 ( 0 . 0 % ) 1 ( 3 . 1 % ) 2 ( 6 . 3 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 1 ( 3 . 0 % ) A S R 3 s u m 0 . 0 0 . 9 0 . 9 0 . 5 0 . 4 0 ( 0 . 0 % ) 2 ( 6 . 3 % ) 2 ( 6 . 3 % ) 1 ( 3 . 1 % ) 1 ( 3 . 0 % ) A S R 6 s u m 0 . 8 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 . 7 1 ( 3 . 2 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 1 ( 3 . 0 % ) 3 0 1 T a b l e 4 - 3 C o n t i n u e d F A L L S t a t i o n O b r a z t s o v V a r n a P l o v d i v P l e v e n P l e v e n C h i f l i c k ( V N ) ( P D ) ( P L ) N C D C ( 0 C ) ( P L N C D C ) P G L 1 f a I L g 2 _ . 7 _ M u L 4 1 2 ( 3 8 . 7 % ) 1 1 ( 3 3 . 3 % ) 1 2 ( 3 8 . 7 % ) 1 2 ( 3 7 . 5 % ) 1 ( 3 . 7 % ) P G L 4 f a I 1 _ . 8 _ 2 L 8 3 . 1 L 1 4 ( 1 2 . 9 % ) 4 ( 1 2 . 1 % ) 4 ( 1 2 . 9 % ) 7 ( 2 1 . 9 % ) 6 ( 2 2 . 2 % ) P G L Z f a l L 3 L 2 L 2 0 . 9 fl 4 ( 1 2 . 9 % ) 4 ( 1 2 . 1 % ) 4 ( 1 2 . 9 % ) 3 ( 9 . 4 % ) 4 ( 1 4 . 8 % ) P G L 3 f a l 0 . 5 _ 2 . _ 4 E 0 . 5 0 . 8 1 ( 3 . 2 % ) 5 ( 1 5 . 2 % ) 3 ( 9 . 7 % ) 1 ( 3 . 1 % ) 2 ( 7 . 4 % ) P G L 5 f a l 1 L 7 0 . 8 0 . 9 fl _ 5 . _ 2 4 ( 1 2 . 9 % ) 2 ( 6 . 1 % ) 2 ( 6 . 5 % ) 4 ( 1 2 . 5 % ) 6 ( 2 2 . 2 % ) S H - M L 3 f a l 1 ; 0 . 9 fl ' 0 . 9 M 3 ( 9 . 7 % ) 2 ( 6 . 1 % ) 2 ( 6 . 5 % ) 2 ( 6 . 3 % ) 2 ( 7 . 4 % ) A L - V B 3 f a l 0 . 5 fl L 0 0 . 5 0 . 5 1 ( 3 . 2 % ) 2 ( 6 . 1 % ) 2 ( 6 . 5 % ) 1 ( 3 . 1 % ) 1 ( 3 . 7 % ) P G L 6 f a l 0 . 9 0 . 4 0 . 9 0 . 9 fl 2 ( 6 . 5 % ) 1 ( 3 . 0 % ) 2 ( 6 . 5 % ) 2 ( 6 . 3 % ) 2 ( 7 . 4 % ) A L - V B / l L f a l 0 . 0 0 . 6 0 . 0 0 . 0 L E } 0 ( 0 . 0 % ) 1 ( 3 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 3 ( 1 1 . 1 % ) l L 1 f a l 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) | L 2 f a l 0 . 0 0 . 7 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 ( 0 . 0 % ) 1 ( 3 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 3 0 2 T a b l e 4 - 3 C o n t i n u e d F A L L S t a t i o n O b r a z t s o v V a r n a P l o v d i v P l e v e n P l e v e n C h i f l i c k ( V N ) ( P D ) ( P L ) N C D C ( 0 C ) ( P L N C D C ) S H - M L I f a l 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) S H - M L 2 f a l 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) S H - M L / l L f a l 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) l l J A L - V B f a l 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) A L - V B 1 f a I 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) A L - V B Z f a I 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 3 . 2 . 2 . E x t r e m e m i n i m u m t e m p e r a t u r e s M o s t o f t h e c i r c u l a t i o n t y p e s w i t h c o n t r i b u t i o n c o e f fi c i e n t s > 1 a t a l l s t a t i o n s f o r t h e s e r i e s o f l o w e s t m i n i m u m t e m p e r a t u r e b y s e a s o n d u r i n g 1 9 5 1 - 1 9 7 9 c a n b e c o m b i n e d i n f o u r l a r g e g r o u p s ( T a b l e 4 - 4 ) . T h e fi r s t g r o u p i n c l u d e s c i r c u l a t i o n t y p e s w i t h s u r f a c e a n t i c y c l o n e s o v e r c e n t r a l E u r o p e a n d p o s i t i v e p r e s s u r e a n o m a l i e s e x t e n d i n g i n t o B u l g a r i a . C i r c u l a t i o n t y p e s A L - V B B s p r , l L / A S R s p r , S H - M L 2 f a l a n d A L - V B 1 f a l f a l l w i t h i n t h i s g r o u p . A l l a r e c h a r a c t e r i z e d b y g e n e r a l l y n o r t h e r l y a i r fl o w o v e r B u l g a r i a a n d w e r e i d e n t i fi e d a b o v e a s b e i n g l e a s t f a v o r a b l e f o r t h e o c c u r r e n c e o f w a r m e x t r e m e t e m p e r a t u r e s . 3 0 3 F o r t h e s e c o n d g r o u p o f c i r c u l a t i o n t y p e s r e s p o n s i b l e f o r e x t r e m e m i n i m u m t e m p e r a t u r e s i n B u l g a r i a , a n a n t i c y c l o n e i s e v i d e n t o v e r t h e R u s s i a n P l a i n o r S c a n d i n a v i a a n d e x t e n d s s o u t h o r s o u t h w e s t w a r d o v e r B u l g a r i a . T h e c o m p o s i t e p r e s s u r e g r a d i e n t s a r e w e a k f o r t h e s e c i r c u l a t i o n t y p e s s u g g e s t i n g w e a k w i n d s . T h e s u r f a c e a i r fl o w i s o f t e n e a s t e r l y . T y p e s t h a t f a l l i n t h i s g r o u p i n c l u d e E L / l L s p r , I L Z S p r , A S R 2 $ p r , a n d l L 1 f a l . T h e t h i r d g r o u p c o n s i s t s o f c i r c u l a t i o n t y p e s w i t h e a s t e r l y o r n o r t h e a s t e r l y s u r f a c e a i r fl o w o v e r B u l g a r i a . T h e s e c i r c u l a t i o n t y p e s v a r y c o n s i d e r a b l y i n t h e i r c o n fi g u r a t i o n . A l o w p r e s s u r e s y s t e m i s l o c a t e d o v e r t h e w e s t e r n M e d i t e r r a n e a n a n d a n e x t e n s i o n o f a n a n t i c y c l o n e i s f o u n d o v e r t h e B l a c k a n d C a s p i a n s e a s f o r M L - N A H 1 w i n , w h i c h i s t h e o n l y w i n t e r t i m e c i r c u l a t i o n t y p e w i t h c o n t r i b u t i o n c o e f fi c i e n t > 1 a t a l l s t a t i o n s d u r i n g t h e e a r l y p e r i o d . B u l g a r i a i s l i k e l y e x p e r i e n c i n g e a s t e r l y a i r f l o w n o r t h o f a w a r m f r o n t . U n d e r S H - M L 1 f a l , B u l g a r i a a l s o a p p e a r s t o b e l o c a t e d i n e a s t e r l y o r s o u t h e a s t e r l y a i r fl o w n o r t h o f a w a r m f r o n t , a l t h o u g h f o r t h i s c i r c u l a t i o n t y p e t h e s u r f a c e l o w p r e s s u r e s y s t e m i s l o c a t e d o v e r t h e c e n t r a l M e d i t e r r a n e a n . O n t h e o t h e r h a n d , t h e n o r t h e a s t e r l y a i r fl o w s e e n f o r t y p e A S R 1 s p r i s c a u s e d b y a n a n t i c y c l o n e l o c a t e d o v e r t h e B r i t i s h I s l e s . F o r t h e A S R 2 $ u m c i r c u l a t i o n t y p e , t h e A z o r e s H i g h e x t e n d s n o r t h e a s t w a r d o v e r w e s t e r n E u r o p e , a n d B u l g a r i a , w h i c h i s l o c a t e d s o u t h e a s t o f t h e a n t i c y c l o n e c e n t e r , e x p e r i e n c e s n o r t h e a s t e r l y a i r fl o w a r o u n d t h i s a n t i c y c l o n e . F i n a l l y , e x t r e m e m i n i m u m t e m p e r a t u r e s i n s u m m e r o c c u r w h e n t h e P e r s i a n G u l f l o w i s w e a k e r t h a n n o r m a l , a s s e e n b y t h e c o n t r i b u t i o n c o e f fi c i e n t s 3 0 4 > 1 f o r t h e W P G L 1 s u m , W P G L Z S u m , a n d W P G L 3 $ u m c i r c u l a t i o n t y p e s . F o r t h e s e t y p e s , a i r fl o w o v e r B u l g a r i a i s g e n e r a l l y w e a k . I n a d d i t i o n , a s i n g l e c i r c u l a t i o n t y p e , n o t b e l o n g i n g t o t h e d i s c u s s e d f o u r g r o u p s , t h a t a l s o c o n t r i b u t e s t o t h e o c c u r r e n c e o f e x t r e m e l o w t e m p e r a t u r e s i s t h e l L 3 f a I . T h i s t y p e f e a t u r e s a s u r f a c e a n t i c y c l o n e c e n t e r e d o v e r B u l g a r i a . T h e a n t i c y c l o n i c c o n d i t i o n s t y p i c a l l y b r i n g c l e a r s k i e s a n d l o w e r h u m i d i t y , t h u s c r e a t i n g o p t i m a l c o n d i t i o n s f o r i n t e n s e r a d i a t i v e c o o l i n g d u r i n g t h e n i g h t a n d t h e o c c u r r e n c e o f e x t r e m e m i n i m u m t e m p e r a t u r e s . C i r c u l a t i o n t y p e A S R 2 $ u m m e r i t s s o m e f u r t h e r d i s c u s s i o n a s t h e c o n t r i b u t i o n c o e f fi c i e n t s w e r e > 1 f o r b o t h t h e o c c u r r e n c e o f e x t r e m e m i n i m u m t e m p e r a t u r e s a n d e x t r e m e m a x i m u m t e m p e r a t u r e s i n s u m m e r . T h e m a i n p r e s s u r e f e a t u r e o f t h i s t y p e , t h e l a r g e A z o r e s H i g h a n t i c y c l o n e , e x p a n d s o v e r w e s t e r n E u r o p e . T e m p e r a t u r e s i n B u l g a r i a d e p e n d o n t h e s p e c i fi c p o s i t i o n o f t h e e x t e n d i n g a n t i c y c l o n e o v e r E u r o p e . T h e f a r t h e r n o r t h a n d w e s t t h e c e n t e r o f t h e a n t i c y c l o n e , t h e m o r e l i k e l y t h a t B u l g a r i a w i l l b e l o c a t e d w i t h i n a b r o a d a r e a o f t h e r m a l l o w p r e s s u r e c e n t e r e d o n t h e A r a b i a n P e n i n s u l a a n d N o r t h A f r i c a a n d e x p e r i e n c e w a r m t e m p e r a t u r e s . H o w e v e r , i f t h e a n t i c y c l o n e i s d i s p l a c e d s o m e w h a t t o t h e s o u t h e a s t , t h e a i r fl o w o v e r t h e c o u n t r y w i l l b e n o r t h e a s t e r l y f r o m S c a n d i n a v i a a n d n o r t h e r n R u s s i a , a n d B u l g a r i a w i l l e x p e r i e n c e c o o l e r t e m p e r a t u r e s . E x t r e m e l o w m i n i m u m t e m p e r a t u r e s a r e n o t o b s e r v e d i n a n y s e a s o n w h e n t h e s u r f a c e a i r fl o w i s d i r e c t e d f r o m t h e s o u t h o v e r B u l g a r i a . E x a m p l e s o f c i r c u l a t i o n t y p e s t h a t p r o d u c e a i r fl o w f r o m s o u t h e r l y d i r e c t i o n s i n c l u d e S H - 3 0 5 M L 1 s p r , S H - M L 3 s p r , l L 1 s p r , E L 1 s p r , a n d S H - M L 3 f a l . F o r t y p e s S H - M L I s p r a n d l L 1 s p r , a l a r g e I c e l a n d i c L o w i s c e n t e r e d t o t h e w e s t o f t h e B r i t i s h I s l e s . B u l g a r i a i s s i t u a t e d t o t h e s o u t h e a s t o f t h e c y c l o n i c a r e a a n d i s i n f l u e n c e d b y a s o u t h e r l y a i r fl o w . T y p e s E L 1 s p r , S H - M L 3 s p r a n d S H - M L 3 f a l a r e d o m i n a t e d b y l a r g e d e p r e s s i o n a r e a s o v e r t h e c e n t r a l p o r t i o n s o f t h e E u r o p e a n c o n t i n e n t . B u l g a r i a i s l o c a t e d w i t h i n t h e w a r m s e c t o r s o f t h e s e c y c l o n e s . T o t h i s g r o u p o f c i r c u l a t i o n t y p e s c a n b e a d d e d a l s o t y p e s P G L 4 f a l , l L 2 f a l , a n d A L - V B / E L s p r . B o t h f a l l t y p e s f e a t u r e a l o w o v e r t h e B r i t i s h I s l e s a n d a h i g h p r e s s u r e a r e a l o c a t e d o r e x t e n d i n g o v e r t h e R u s s i a n P l a i n , p r o d u c i n g a s o u t h e r l y s u r f a c e a i r f l o w o v e r B u l g a r i a . A s p r e v i o u s l y s t a t e d , t h e A L - V B / E L s p r c o n t r i b u t e s t o t h e o b s e r v a t i o n o f e x t r e m e h i g h , r a t h e r t h a n e x t r e m e l o w t e m p e r a t u r e s . U n d e r t h i s t y p e , B u l g a r i a i s l o c a t e d w i t h i n a t r o u g h o f l o w e r p r e s s u r e e x t e n d i n g f r o m S c a n d i n a v i a t o N o r t h A f r i c a , a n d i s a g a i n u n d e r t h e i n fl u e n c e o f s o u t h e r l y a i r fl o w a h e a d ( e a s t ) o f t h e t r o u g h a x i s . S i m i l a r t o t h e l a s t t y p e , u n d e r P G L 5 f a l t h e c o u n t r y i s s i t u a t e d t o t h e e a s t o f a t r o u g h a x i s e x t e n d i n g f r o m S c a n d i n a v i a t o n o r t h A f r i c a a n d i s a g a i n i n fl u e n c e d b y s o u t h e r l y fl o w . S o m e c i r c u l a t i o n t y p e s w h i c h f e a t u r e u n o r g a n i z e d z o n e s o f h i g h e r p r e s s u r e o v e r B u l g a r i a , a s f o r e x a m p l e , m o s t o f t h e s u m m e r A L - P G L s u m t y p e s a n d t y p e P G L 6 f a l , a l s o d o n o t c o n t r i b u t e t o t h e o c c u r r e n c e o f e x t r e m e m i n i m u m t e m p e r a t u r e s . I n a d d i t i o n , t h e A S R 4 s u m a n d A L - P G L / A S R N V P G L s u m t y p e s d o n o t f a v o r t h e o c c u r r e n c e o f e x t r e m e l o w t e m p e r a t u r e s i n s u m m e r . T h e s e t y p e s , a s m e n t i o n e d b e f o r e , f e a t u r e s o m e w h a t l o w e r p r e s s u r e , p e r h a p s a t h e r m a l l o w o v e r c e n t r a l a n d w e s t e r n E u r o p e , w i t h i n a r i d g e e x t e n d i n g t o t h e n o r t h e a s t f r o m 3 0 6 t h e t r o p i c a l A t l a n t i c . A l l o f t h e s e s u m m e r t y p e s w e r e i d e n t i f i e d a s f a v o r i n g t h e i n c i d e n c e o f h e a t w a v e s i n B u l g a r i a . W h e n t h e c o u n t r y i s s i t u a t e d u n d e r t h e i n f l u e n c e o f t h e P e r s i a n G u l f t h e r m a l c y c l o n e , a s f o r e x a m p l e d u r i n g P G L 1 f a l a n d P G L 2 f a l c i r c u l a t i o n t y p e s , e x t r e m e l o w t e m p e r a t u r e s a r e n o t o b s e r v e d . U n d e r o n e c i r c u l a t i o n t y p e , A L - V B 3 w i n , w h i c h f e a t u r e s a l a r g e c y c l o n i c a r e a o v e r S c a n d i n a v i a a n d a n A z o r e s H i g h e x t e n d i n g o v e r t h e I b e r i a n P e n i n s u l a a n d n o r t h A f r i c a , l o w t e m p e r a t u r e e x t r e m e s a l s o h a v e o c c u r r e d i n f r e q u e n t l y . T h i s t y p e i s c h a r a c t e r i z e d b y a m o d i fi e d m a r i n e w e s t e r l y fl o w o v e r B u l g a r i a . I t i s n o t c l e a r w h y s o m e c i r c u l a t i o n t y p e s d i d n o t c o n t r i b u t e t o t h e o b s e r v a t i o n o f e x t r e m e l o w t e m p e r a t u r e s . T h e s e t y p e s a r e : S H - M L Z S p r , P G L 3 f a l , a n d M L - N A H / S H - M L w i n . A l t h o u g h s o m e d i f f e r e n c e s a r e e v i d e n t w h e n c o m p a r i n g t h e r e s u l t s f o r b o t h P l e v e n s t a t i o n s f r o m t h e e a r l y a n d t h e l a t e p e r i o d s , o v e r a l l t h e c o r r e s p o n d e n c e i s g o o d . M o s t o f t h e c i r c u l a t i o n t y p e s i m p o r t a n t d u r i n g t h e e a r l y p e r i o d s t i l l s h o w u p f o r m o s t s e a s o n s a s c o n t r i b u t i n g t o t h e o c c u r r e n c e o f e x t r e m e m i n i m u m t e m p e r a t u r e s d u r i n g t h e l a t e p e r i o d . 3 0 7 T a b l e 4 - 4 C o n t r i b u t i o n c o e f fi c i e n t s f o r t h e c i r c u l a t i o n t y p e s f a v o r i n g / n o t f a v o r i n g t h e o c c u r r e n c e o f l o w e s t d a i l y m i n i m u m t e m p e r a t u r e s i n e a c h s e a s o n V a l u e s i n b o l d a r e C C s > 1 a t a l l s t a t i o n s d u r i n g 1 9 5 1 - 1 9 7 9 ; u n d e r l i n e d v a l u e s a r e C C s > 1 a t a n y s t a t i o n . T h e v a l u e s o n t h e s e c o n d l i n e o f e a c h c e l l o f t h e t a b l e a r e t h e a b s o l u t e f r e q u e n c y ( d a y s ) , a n d , i n p a r e n t h e s e s , t h e r a t i o ( e x p r e s s e d a s a p e r c e n t ) o f t h e a b s o l u t e f r e q u e n c y o f a p a r t i c u l a r c i r c u l a t i o n t y p e d u r i n g a n e x t r e m e t e m p e r a t u r e e v e n t t o t h e t o t a l n u m b e r o f e x t r e m e t e m p e r a t u r e e v e n t d a y s f o r t h e s t a t i o n . W I N T E R S t a t i o n O b r a z t s o v V a r n a P l o v d i v P l e v e n P l e v e n C h i fl i c k ( V N ) ( P D ) ( P L ) N C D C ( 0 C ) ( P L N C D C ) M L - N A H 1 w i n L 1 L 5 . 1 . _ 5 L 1 1 ; 2 ( 7 . 1 % ) 3 ( 1 0 . 0 % ) 3 ( 1 0 . 3 % ) , 4 ( 1 4 . 3 % ) 2 ( 7 . 1 % ) M L - N A H 2 w i n L 1 0 . 9 E L ; 0 . 6 3 ( 1 0 . 7 % ) 2 ( 6 . 7 % ) 4 ( 1 3 . 8 % ) 3 ( 1 0 . 7 % ) 1 ( 3 . 6 % ) S H - M L 1 w i n 1 . _ 5 3 . _ 3 1 L 5 0 . 8 0 . 9 4 ( 1 4 . 3 % ) 9 ( 3 0 . 0 % ) 4 ( 1 3 . 8 % ) 2 ( 7 . 1 % ) 2 ( 7 . 1 % ) S H - M L 2 w i n 0 . 6 fl L 1 Q Q 1 ( 3 . 6 % ) 2 ( 6 . 7 % ) 3 ( 1 0 . 3 % ) 2 ( 7 . 1 % ) 4 ( 1 4 . 3 % ) M L - N A H / E H w i n M E _ 1 . _ 2 0 . 8 0 . 8 4 ( 1 4 . 3 % ) 3 ( 1 0 . 0 % ) 3 ( 1 0 . 3 % ) 2 ( 7 . 1 % ) 2 ( 7 . 1 % ) E H 2 w i n _ 1 . _ 3 _ 1 _ . _ 2 _ 0 . 4 fl 1 ; 3 ( 1 0 . 7 % ) 3 ( 1 0 . 0 % ) 1 ( 3 . 4 % ) 4 ( 1 4 . 3 % ) 2 ( 7 . 1 % ) E H 1 w i n 1 . ; L 1 0 . 0 0 . 6 _ 1 . _ 3 . 2 ( 7 . 1 % ) 2 ( 6 . 7 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 1 ( 3 . 6 % ) 4 ( 1 4 . 3 % ) A L - V B Z w i n 0 . 0 0 . 5 L g L 1 0 . 6 0 ( 0 . 0 % ) 1 ( 3 . 3 % ) 4 ( 1 3 . 8 % ) 2 ( 7 . 1 % ) 1 ( 3 . 6 % ) l L 2 w i n _ 2 _ . _ 1 L g 0 . 5 0 . 0 0 . 7 4 ( 1 4 . 3 % ) 2 ( 6 . 7 % ) 1 ( 3 . 4 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 2 ( 7 . 1 % ) S H - M L 3 w i n 0 . 0 _ 1 _ . _ Q 0 . 5 fl _ 1 . _ 0 0 ( 0 . 0 % ) 2 ( 6 . 7 % ) 1 ( 3 . 4 % ) 3 ( 1 0 . 7 % ) 1 ( 3 . 6 % ) 3 0 8 T a b l e 4 - 4 C o n t i n u e d W I N T E R S t a t i o n O b r a z t s o v V a r n a P l o v d i v P l e v e n P l e v e n C h i f l i c k ( V N ) ( P D ) ( P L ) N C D C ( 0 C ) ( P L N C D C ) l L 1 w i n L 4 0 . 0 0 . 7 0 . 0 1 ; 4 ( 1 4 . 3 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 2 ( 6 . 9 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 2 ( 7 . 1 % ) A L - V B 1 w i n 0 . 0 0 . 0 0 . 8 L 1 _ 1 . _ 3 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 1 ( 3 . 4 % ) 2 ( 7 . 1 % ) 4 ( 1 4 . 3 % ) A L - V B 3 w i n 0 0 . 5 0 . 5 0 . 6 0 . 4 ( 0 . 0 % ) 1 ( 3 . 3 % ) 1 ( 3 . 4 % ) 1 ( 3 . 6 % ) 1 ( 3 . 6 % ) M L - N A H / 0 . 4 0 . 0 0 . 4 0 . 9 0 . 0 S H - M L w i n 1 ( 3 . 6 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 1 ( 3 . 4 % ) 2 ( 7 . 1 % ) 0 ( 0 . 0 % ) T a b l e 4 - 4 C o n t i n u e d S P R I N G C i r c u l a t i o n t y p e / O b r a z t s o v V a r n a P l o v d i v P l e v e n P l e v e n S t a t i o n C h i f l i c k ( V N ) ( P D ) ( P L ) N C D C ( O C ) ( P L N C D C ) A L - V B 3 s p r L g fl 1 . ; 3 . _ 4 2 1 9 4 ( 1 4 . 3 % ) 3 ( 9 . 7 % ) 3 ( 1 0 . 0 % ) 5 ( 1 5 . 2 % ) 4 ( 1 4 . 8 % ) I L Z S E . 3 1 3 Q 1 % 2 _ - 1 . $ 2 4 ( 1 4 . 3 % ) 3 ( 9 . 7 % ) 4 ( 1 3 . 3 % ) 3 ( 9 . 1 % ) 5 ( 1 8 . 5 % ) _ I L I U A S R S r 1 _ - 9 L 7 L 7 l é L 9 1 ( 3 . 6 % ) 2 ( 6 . 5 % ) 2 ( 6 . 7 % ) 2 ( 6 . 1 % ) 1 ( 3 . 7 % ) A S R 1 s p r 1 _ . 7 _ _ 3 . _ 1 L g L 5 ; 0 . 5 3 ( 1 0 . 7 % ) 6 ( 1 9 . 4 % ) 3 ( 1 0 . 0 % ) 3 ( 9 . 1 % ) 1 ( 3 . 7 % ) A S R Z S E I ‘ u g 3 _ . 1 _ Q 2 1 3 ( 1 0 . 7 % ) 2 ( 6 . 5 % ) 5 ( 1 6 . 7 % ) 4 ( 1 2 . 1 % ) 5 ( 1 8 . 5 % ) 3 0 9 T a b l e 4 - 4 C o n t i n u e d S P R I N G C i r c u l a t i o n t y p e / O b r a z t s o v V a r n a P l o v d i v P l e v e n P l e v e n S t a t i o n C h i fl i c k ( V N ) ( P D ) ( P L ) N C D C ( O C ) ( P L N C D C ) E U l L s p r L 8 L g 2 L 8 1 _ . 2 _ 0 . 8 3 ( 1 0 . 7 % ) 2 ( 6 . 5 % ) 4 ( 1 3 . 3 % ) 2 ( 6 . 1 % ) 1 ( 3 . 7 % ) A L - V B I s p r 2 _ . Q 0 . 0 2 Q Q g fi 1 ( 3 . 6 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 1 ( 3 . 3 % ) 2 ( 6 . 1 % ) 2 ( 7 . 4 % ) A L - V B 4 s p r 0 . 9 0 . 0 L 8 0 . 8 0 . 0 1 ( 3 . 6 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 2 ( 6 . 7 % ) 1 ( 3 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) E L 2 $ p r 0 . 6 0 . 0 0 . 0 L 1 0 . 0 1 ( 3 . 6 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 2 ( 6 . 1 % ) 0 ( 0 . 0 % ) l L / E L s p r 0 . 6 0 . 5 0 . 5 J . _ 0 0 . 0 1 ( 3 . 6 % ) 1 ( 3 . 2 % ) 1 ( 3 . 3 % ) 2 ( 6 . 1 % ) 0 ( 0 . 0 % ) S H - M L 1 s p r 0 . 6 0 . 5 0 . 0 0 . 5 0 . 0 1 ( 3 . 6 % ) 1 ( 3 . 2 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 1 ( 3 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) S H - M L Z S p r 0 . 5 0 . 5 0 . 5 0 . 5 0 1 ( 3 . 6 % ) 1 ( 3 . 2 % ) 1 ( 3 . 3 % ) 1 ( 3 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) A L - V B 2 5 p r 0 . 6 _ 2 _ . Q 0 . 5 0 . 9 fl 1 ( 3 . 6 % ) 4 ( 1 2 . 9 % ) 1 ( 3 . 3 % ) 2 ( 6 . 1 % ) 2 ( 7 . 4 % ) S H - M L 3 s p r 0 . 4 0 . 8 0 . 4 0 . 4 0 . 0 1 ( 3 . 6 % ) 2 ( 6 . 5 % ) 1 ( 3 . 3 % ) 1 ( 3 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) A S R 3 $ p r 0 . 0 0 . 9 0 . 5 0 . 4 _ 1 _ . _ 8 _ 0 ( 0 . 0 % ) 2 ( 6 . 5 % ) 1 ( 3 . 3 % ) 1 ( 3 . 0 % ) 3 ( 1 1 . 1 % ) | L 1 s p r 0 0 0 0 0 . 5 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 1 ( 3 . 7 % ) 3 1 0 T a b l e 4 - 4 C o n t i n u e d S P R I N G C i r c u l a t i o n t y p e / O b r a z t s o v V a r n a P l o v d i v P l e v e n P l e v e n S t a t i o n C h i f l i c k ( V N ) ( P D ) ( P L ) N C D C ( O C ) ( P L N C D C ) E L 1 s p r 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 . 7 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 1 ( 3 . 7 % ) A L - V B / E L s p r 0 . 8 0 . 7 0 . 4 0 . 3 0 . 4 2 ( 7 . 1 % ) 2 ( 6 . 5 % ) 1 ( 3 . 3 % ) 1 ( 3 . 0 % ) 1 ( 3 . 7 % ) T a b l e 4 - 4 C o n t i n u e d S U M M E R S t a t i o n O b r a z t s o v V a r n a P l o v d i v P l e v e n P l e v e n C h i fl i c k ( V N ) ( P D ) ( P L ) N C D C ( O C ) ( P L N C D C ) A S R Z s u m L 8 1 . _ 2 u M 0 . 0 2 ( 6 . 9 % ) 2 ( 6 . 7 % ) 3 ( 9 . 4 % ) 2 ( 5 . 6 % ) 0 ( 0 . 0 % ) W P G L 1 s u m a 1 0 . 5 L 8 1 . 3 3 . _ 8 5 ( 1 7 . 2 % ) 6 ( 2 0 . 0 % ) 3 ( 9 . 4 % ) 3 ( 8 . 3 % ) 5 ( 1 3 . 5 % ) W P G L Z s u m 2 1 8 1 g _ 2 . _ 7 L 8 1 . _ 1 _ 3 ( 1 0 . 3 % ) 2 ( 6 . 7 % ) 4 ( 1 2 . 5 % ) 3 ( 8 . 3 % ) 3 ( 8 . 1 % ) W P § L 3 s u m 2 _ . « 1 L 8 L 8 M 2 _ . 1 3 ( 1 0 . 3 % ) 3 ( 1 0 . 0 % ) 5 ( 1 5 . 6 % ) 6 ( 1 6 . 7 % ) 4 ( 1 0 . 8 % ) A S R 3 s u m _ 2 _ . _ Q 0 . 5 Q g ; _ 1 _ . g 4 ( 1 3 . 8 % ) 1 ( 3 . 3 % ) 4 ( 1 2 . 5 % ) 6 ( 1 6 . 7 % ) 3 ( 8 . 1 % ) A S R 6 s u m 0 . 9 3 _ . § L 6 _ 1 _ . _ 1 0 . 6 1 ( 3 . 4 % ) 4 ( 1 3 . 3 % ) 2 ( 6 . 3 % ) 2 ( 5 . 6 % ) 1 ( 2 . 7 % ) W P G L 4 s u m L 9 0 . 0 0 . 0 L 1 1 8 1 ( 3 . 4 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 2 ( 5 . 6 % ) 4 ( 1 0 . 8 % ) 3 1 1 T a b l e 4 - 4 C o n t i n u e d S U M M E R S t a t i o n O b r a z t s o v V a r n a P l o v d i v P l e v e n P l e v e n C h i f l i c k ( V N ) ( P D ) ( P L ) N C D C ( O C ) ( P L N C D C ) W P G L 6 s u m 0 . 0 L 8 0 . 7 g Q 0 ( 0 . 0 % ) 2 ( 6 . 7 % ) 1 ( 3 . 1 % ) 2 ( 5 . 6 % ) 4 ( 1 0 . 8 % ) A L - P G L 3 5 u m _ 2 _ . ( _ ) _ 0 . 6 0 . 6 1 1 0 . 8 3 ( 1 0 . 3 % ) 1 ( 3 . 3 % ) 1 ( 3 . 1 % ) 2 ( 5 . 6 % ) 2 ( 5 . 4 % ) A S R 5 5 u m Q 1 8 0 . 6 0 . 5 0 . 0 2 ( 6 . 9 % ) 3 ( 1 0 . 0 % ) 1 ( 3 . 1 % ) 1 ( 2 . 8 % ) 0 ( 0 . 0 % ) A S R 1 s u m 0 . 5 1 1 0 . 0 0 . 0 0 . 0 1 ( 3 . 4 % ) 3 ( 1 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) W P G L S s u m 0 . 7 0 . 0 0 . 7 1 . _ 2 _ _ 2 _ . l 1 1 ( 3 . 4 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 1 ( 3 . 1 % ) 2 ( 5 . 6 % ) 6 ( 1 6 . 2 % ) A L - P G L l s u m 0 . 0 0 . 0 0 . 4 0 . 0 L 1 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 1 ( 3 . 1 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 2 ( 5 . 4 % ) A L - P G L Z S u m 0 . 4 0 . 9 0 . 0 0 . 8 fl 1 ( 3 . 4 % ) 2 ( 6 . 7 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 2 ( 5 . 6 % ) 1 ( 2 . 7 % ) A L - P G L 4 s u m 0 . 0 0 . 0 0 . 5 0 . 0 0 . 0 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 1 ( 3 . 1 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) A L - P G L 5 5 u m 0 . 8 0 . 0 0 . 7 0 . 6 0 . 0 1 ( 3 . 4 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 1 ( 3 . 1 % ) 1 ( 2 . 8 % ) 0 ( 0 . 0 % ) A L - P G L G S u m 0 . 0 0 . 0 0 . 9 0 . 0 0 . 0 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 2 ( 6 . 3 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) A S R 4 s u m 0 . 5 0 . 5 0 . 0 0 . 4 0 . 0 1 ( 3 . 4 % ) 1 ( 3 . 3 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 1 ( 2 . 8 % ) 0 ( 0 . 0 % ) A L - P G U 0 . 0 0 . 0 1 . 2 0 . 5 0 . 9 A S R I W P G L s u m 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 2 ( 6 . 3 % ) 1 ( 2 . 8 % ) 2 ( 5 . 4 % ) 3 1 2 T a b l e 4 - 4 C o n t i n u e d F A L L S t a t i o n O b r a z t s o v V a r n a P l o v d i v P l e v e n P l e v e n C h i f l i c k ( V N ) ( P D ) ( P L ) N C D C ( 0 C ) ( P L N C D C ) S H - M L 1 f a l 3 L 2 fl . 4 . _ 2 3 A l fi 4 ( 1 2 . 5 % ) 5 ( 1 6 . 1 % ) 5 ( 1 7 . 2 % ) 5 ( 1 4 . 7 % ) 3 ( 1 0 . 3 % ) S H - M L 2 f a I L 8 L 8 _ 2 _ . g L 8 1 . _ 3 _ 3 ( 9 . 4 % ) 1 ( 3 . 2 % ) 2 ( 6 . 9 % ) 4 ( 1 1 . 8 % ) 2 ( 6 . 9 % ) A L - V B 1 f a I . 2 . _ 9 L 1 L 1 L 8 fl 5 ( 1 5 . 6 % ) 6 ( 1 9 . 4 % ) 4 ( 1 3 . 8 % ) 3 ( 8 . 8 % ) 6 ( 2 0 . 7 % ) I L 1 f a | L 8 a 1 . 8 Q _ 1 _ . _ 3 4 ( 1 2 . 5 % ) 3 ( 9 . 7 % ) 1 ( 3 . 4 % ) 4 ( 1 1 . 8 % ) 2 ( 6 . 9 % ) I L 3 f a I L 8 8 . 8 g 1 . 8 L g 3 ( 9 . 4 % ) 4 ( 1 2 . 9 % ) 6 ( 2 0 . 7 % ) 5 ( 1 4 . 7 % ) 6 ( 2 0 . 7 % ) A L - V B 2 f a l _ 1 . _ 9 2 L 1 0 . 0 L 8 Q 2 ( 6 . 3 % ) 2 ( 6 . 5 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 3 ( 8 . 8 % ) 4 ( 1 3 . 8 % ) S H - M U I L f a I a a E 0 . 7 0 . 7 3 ( 9 4 % ) 4 ( 1 2 . 9 % ) 4 ( 1 3 . 8 % ) 1 ( 2 . 9 % ) 1 ( 3 . 4 % ) A L - V B 3 f a l 1 4 E 0 . 6 0 . 0 0 . 9 3 ( 9 . 4 % ) 3 ( 9 . 7 % ) 1 ( 3 . 4 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 2 ( 6 . 9 % ) A L - V B / l L f a l 0 . 6 0 . 0 0 . 0 fl L 8 1 ( 3 . 1 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 2 ( 5 . 9 % ) 2 ( 6 . 9 % ) l L 2 f a l 0 . 0 0 . 0 2 ; 0 . 8 0 . 0 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 3 ( 1 0 . 3 % ) 1 ( 2 . 9 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 3 1 3 T a b l e 4 - 3 C o n t i n u e d F A L L S t a t i o n O b r a z t s o v V a r n a P l o v d i v P l e v e n P l e v e n C h i f l i c k ( V N ) ( P D ) ( P L ) N C D C ( 0 C ) J P L N C D C ) S H - M L 3 f a l 0 . 5 0 . 0 0 . 5 0 . 4 0 . 7 1 ( 3 . 1 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 1 ( 3 . 4 % ) 1 ( 2 . 9 % ) 1 ( 3 . 4 % ) P G L I f a I 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) P G L 2 f a l 0 . 3 0 . 3 0 . 3 0 . 3 0 . 0 1 ( 3 . 1 % ) 1 ( 3 . 2 % ) 1 ( 3 . 4 % ) 1 ( 2 . 9 % ) 0 ( 0 . 0 % ) P G L 3 f a l 0 . 5 0 . 5 0 . 0 0 . 9 0 . 0 1 ( 3 . 1 % ) 1 ( 3 . 2 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 2 ( 5 . 9 % ) 0 ( 0 . 0 % ) P G L 4 f a l 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) P G L 5 f a l 0 . 0 0 . 0 0 . 5 0 . 4 0 . 0 O ( 0 . 0 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 1 ( 3 . 4 % ) 1 ( 2 . 9 % ) 0 ( 0 . 0 % ) P G L 6 f a l 0 . 4 0 . 5 ‘ 0 . 0 0 . 4 0 . 0 1 ( 3 . 1 % ) 1 ( 3 . 2 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 1 ( 2 . 9 % ) 0 ( 0 . 0 % ) 3 . 3 . Q u a n t i t a t i v e c o m p a r i s o n o f c h a n g e s i n c i r c u l a t i o n t o c h a n g e s i n h e a t w a v e s , c o l d s p e l l s a n d a b s o l u t e o n e - d a y e x t r e m e s T h e o c c u r r e n c e o f s u m m e r t i m e h e a t w a v e s i s f a v o r e d a t a l l s t a t i o n s m o s t l y b y t h e t y p e s a s s o c i a t e d w i t h t h e A L - P G L s u m a n d A S R s u m s u p e r t y p e s . O f t h e t w o , o n l y t h e A L - P G L s u m s u p e r t y p e w a s c h a r a c t e r i z e d b y s i g n i f i c a n t t r e n d s i n f r e q u e n c y o f o c c u r r e n c e a n d p e r s i s t e n c e d u r i n g 1 9 5 1 - 2 0 0 4 . T h e d e c r e a s e i n f r e q u e n c y f o r A L - P G L s u m w a s a c c o m p a n i e d b y a d e c r e a s e i n 3 1 4 W I e q s u l S i g d u r s u ; t h a - S i g ; C h i l l e n g d e t r p e r k t h e 5 a v e r a g e l e n g t h o f a l l e v e n t s w i t h t h i s s u p e r t y p e . N o s i g n i fi c a n t c h a n g e s d u r i n g s u b - p e r i o d s w e r e i d e n t i f i e d . T h e h e a t w a v e s a t a l l t h e s t a t i o n s f r o m t h e e a r l y p e r i o d ( 1 9 5 1 - 1 9 7 9 ) d e c r e a s e d i n f r e q u e n c y a n d a v e r a g e l e n g t h , w h i c h i s c o n s i s t e n t w i t h t h e o b s e r v e d d e c l i n e o f t h e c i r c u l a t i o n s u p e r t y p e . D u r i n g t h e l a t e p e r i o d ( 1 9 7 3 - 1 9 9 9 ) , h o w e v e r , a t P l e v e n N C D C t h e f r e q u e n c y a n d a v e r a g e l e n g t h o f t h e h e a t w a v e s i n c r e a s e d s i g n i fi c a n t l y , w h i c h i s n o t i n a g r e e m e n t w i t h t h e r e s u l t s f o r t h e A L - P G L s u m s u p e r t y p e . T h e w i n t e r t i m e c o l d s p e l l s o c c u r a t a l l s t a t i o n s f r o m t h e e a r l y p e r i o d u n d e r t y p e s r e l a t e d t o t h e S H - M L w i n s u p e r t y p e a n d a l s o u n d e r t w o m i x e d t y p e s a l m o s t e q u a l l y r e l a t e d t o M L - N A H w i n , S H - M L w i n a n d E H w i n . W h i l e n o t r e n d i n f r e q u e n c y o f o c c u r r e n c e w a s i d e n t i f i e d f o r s u p e r t y p e M L - N A H w i n , t h e S H - M L w i n s u p e r t y p e d e c r e a s e d s i g n i f i c a n t l y , a n d t h e E H w i n s u p e r t y p e i n c r e a s e d s i g n i fi c a n t l y d u r i n g 1 9 5 1 - 2 0 0 4 . F o r n o n e o f t h e s u p e r t y p e s c h a n g e s w e r e e v i d e n t d u r i n g s u b - p e r i o d s . T h e p e r s i s t e n c e o f t h e M L - N A H w i n a n d S H - M L w i n s u p e r t y p e s d e c l i n e d i n 1 9 5 1 - 2 0 0 4 , e s p e c i a l l y i n r e l a t i o n t o e v e n t s l a s t i n g m o r e t h a n 4 d a y s . I n c o n t r a s t , t h e p e r s i s t e n c e o f t h e E H w i n s u p e r t y p e i n c r e a s e d . S i g n i fi c a n t c h a n g e s i n c o l d s p e l l s c h a r a c t e r i s t i c s w e r e e v i d e n t o n l y a t O b r a z t s o v C h i fl i c k i n 1 9 5 1 - 1 9 7 9 , a n d a t P l e v e n N C D C i n 1 9 7 3 - 1 9 9 9 . W h i l e t h e a v e r a g e l e n g t h o f t h e c o l d s p e l l s a t O b t a z t s o v C h i fl i c k d e c r e a s e d , i n a c c o r d w i t h t h e d e c r e a s e i n f r e q u e n c y a n d p e r s i s t e n c e i n S H - M L w i n s u p e r t y p e , d u r i n g t h e l a t e p e r i o d t h e a v e r a g e l e n g t h o f t h e c o l d s p e l l s i n c r e a s e d , c o n t r a r y t o t h e c h a n g e s i n t h e S H - M L w i n s u p e r t y p e . 3 1 5 S I l h l w l ' C o m p a r i n g t r e n d s i n t h e s i n g u l a r e x t r e m e s t o t h e o b s e r v e d t r e n d s i n a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n , t h e h i g h e s t m a x i m u m t e m p e r a t u r e h a s c h a n g e d s i g n i fi c a n t l y j u s t a t t w o s t a t i o n s d u r i n g t h e e a r l y p e r i o d , a n d o n l y i n t h e f a l l s e a s o n . T h e c i r c u l a t i o n t y p e s w h i c h f a v o r t h e o c c u r r e n c e o f e x t r e m e h i g h t e m p e r a t u r e s i n t h e f a l l a r e r e l a t e d t o t h e P G L f a l s u p e r t y p e . T h i s s u p e r t y p e e x h i b i t e d a n e g a t i v e t r e n d i n f r e q u e n c y a n d p e r s i s t e n c e d u r i n g 1 9 5 1 - 2 0 0 4 p e r i o d . I n a d d i t i o n , d u r i n g t h e 1 9 5 1 - 1 9 6 6 a n d 1 9 7 6 - 2 0 0 4 s u b - p e r i o d s , p o s i t i v e t r e n d s w e r e i d e n t i f i e d i n t h e f r e q u e n c y o f o c c u r r e n c e o f t h e P G L f a l . T h e d e c r e a s e i n t h e f a l l h i g h e s t t e m p e r a t u r e s i n 1 9 5 1 - 1 9 7 9 a t P l e v e n a n d P l o v d i v i s i n a c c o r d o n l y w i t h t h e o v e r a l l n e g a t i v e t r e n d i n f r e q u e n c y a n d p e r s i s t e n c e o f t h e P G L f a I s u p e r t y p e d u r i n g t h e e n t i r e p e r i o d 1 9 5 1 - 2 0 0 4 . T h e s e a s o n a l h i g h e s t t e m p e r a t u r e s i n w i n t e r a n d s p r i n g h a v e c h a n g e d s i g n i fi c a n t l y d u r i n g t h e l a t e p e r i o d , h o w e v e r , t h e s e r e s u l t s a r e b a s e d o n o n e s t a t i o n o n l y . T h e c i r c u l a t i o n t y p e s c o n t r i b u t i n g t o t h e o c c u r r e n c e o f e x t r e m e h i g h t e m p e r a t u r e s i n w i n t e r a r e a s s o c i a t e d w i t h t h e l e i n a n d A L - V B w i n s u p e r t y p e s . W h i l e t h e f r e q u e n c y a n d p e r s i s t e n c e o f t h e l e i n s u p e r t y p e h a v e d e c r e a s e d i n 1 9 5 1 - 2 0 0 4 , t h e A L - V B w i n s u p e r t y p e w a s c h a r a c t e r i z e d b y a n i n c r e a s e i n f r e q u e n c y a n d p e r s i s t e n c e . I n a d d i t i o n , d u r i n g t h e 1 9 5 1 - 1 9 7 2 s u b - p e r i o d t h e f r e q u e n c y o f t h e A L - V B w i n s u p e r t y p e d e c l i n e d s i g n i f i c a n t l y . T h e o b s e r v e d i n c r e a s e i n w i n t e r h i g h e s t T M A X a t P l e v e n N C D C i n 1 9 7 3 - 1 9 9 9 r e l a t e s w e l l o n l y t o t h e r i s e i n t h e f r e q u e n c y a n d p e r s i s t e n c e o f t h e A L - V B w i n s u p e r t y p e . I n s p r i n g , t h e h i g h e s t T M A X t e m p e r a t u r e s a r e o b s e r v e d u n d e r c i r c u l a t i o n t y p e s a s s o c i a t e d w i t h t h e S H - M L s p r s u p e r t y p e a n d u n d e r a m i x e d t y p e a s s o c i a t e d w i t h t h e A L - 3 1 6 V B s p r a n d t o t h e E R L s p r s u p e r t y p e s . N o s i g n i fi c a n t t r e n d s w e r e i d e n t i fi e d f o r a n y o f t h e s p r i n g s u p e r t y p e s i n 1 9 5 1 - 2 0 0 4 . T h e l o w e s t m i n i m u m t e m p e r a t u r e s h a v e c h a n g e d s i g n i f i c a n t l y o n l y d u r i n g t h e s p r i n g s e a s o n i n t h e e a r l y p e r i o d . S i n c e n o s i g n i fi c a n t c h a n g e s i n t h e s p r i n g s u p e r t y p e s w e r e o b s e r v e d i n 1 9 5 1 - 2 0 0 4 , t h e o b s e r v e d i n c r e a s e i n t h e a b s o l u t e e x t r e m e t e m p e r a t u r e s i n s p r i n g i s , p e r h a p s , r e l a t e d t o o t h e r c o n t r i b u t i n g f a c t o r s . 4 . D i s c u s s i o n 4 . 1 . C o m p a r i s o n o f t h e r e s u l t s o f t h e a n a l y s i s o f a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n - t e m p e r a t u r e e x t r e m e s r e l a t i o n s h i p s t o e x i s t i n g s t u d i e s P r e v i o u s r e s e a r c h e r s h a v e f o u n d t h a t p e r s i s t e n t a n t i c y c l o n i c c o n d i t i o n s a n d g e n e r a l l y s o u t h e r l y o r e a s t e r l y a i r fl o w c o n t r i b u t e t o t h e o c c u r r e n c e o f p r o l o n g e d p e r i o d s w i t h h i g h m a x i m u m t e m p e r a t u r e s i n t h e i r s t u d y a r e a s w i t h i n E u r o p e . U s i n g t h e s u b j e c t i v e H e s s - B r e z o w s k y c l a s s i fi c a t i o n , K y s e l y ( 2 0 0 2 a ) f o u n d t h a t a l m o s t 7 5 % o f a l l s u m m e r t i m e h e a t w a v e s i n P r a g u e o c c u r u n d e r t h r e e p r e v a i l i n g g r o u p s o f c i r c u l a t i o n t y p e s : a ) a c e n t r a l E u r o p e a n H i g h ( H e s s B r e z o w s k y t y p e “ H M " ) ; b ) a F e n n o s c a n d i a n o r N o n I v e g i a n s e a / F e n n o s c a n d i a n H i g h ( m a j o r t y p e “ E " ) ; a n d c ) c i r c u l a t i o n w i t h a n i n fl o w o f w a r m a i r f r o m t h e s o u t h w e s t t o s o u t h e a s t ( m a j o r t y p e s “ " , S “ S W " a n d “ S E " ) . D o m o n k o s e t a l . ( 2 0 0 3 ) a l s o e m p l o y e d t h e H e s s - B r e z o w s k y c l a s s i fi c a t i o n a n d c o n c l u d e d t h a t s o u t h e r l y a i r fl o w a n d p e r s i s t e n t a n t i c y c l o n e s w e r e f a v o r a b l e f o r t h e o c c u r r e n c e o f e x t r e m e h i g h t e m p e r a t u r e e v e n t s i n s o u t h c e n t r a l E u r o p e . F u r t h e r m o r e , f o r t h e m i d a n d s o u t h e r n s u b - r e g i o n s o f t h e i r s t u d y d o m a i n ( s o u t h c e n t r a l E u r o p e ) t h e y d e t e r m i n e d t h a t z o n a l c i r c u l a t i o n i s f r e q u e n t d u r i n g e x t r e m e h i g h t e m p e r a t u r e 3 1 7 e v e n t s . B a s e d o n a v i s u a l a s s e s s m e n t o f s u r f a c e a n d u p p e r - a i r c h a r t s , K a t s o u l i s e t a l . ( 2 0 0 5 , p . 2 3 9 ) e s t a b l i s h e d t h a t h o t s p e l l s w e r e m o s t p r o b a b l e ( 7 2 % o c c u r r e n c e ) o v e r G r e e c e w h e n a “ p e r s i s t e n t A z o r e s a n t i c y c l o n e a p p e a r s o v e r N o r t h A f r i c a a n d e x t e n d s a r i d g e o f h i g h p r e s s u r e t o w a r d s t h e n o r t h e a s t e r n M e d i t e r r a n e a n " a n d a l s o w h e n a n a n t i c y c l o n e l o c a t e d o v e r w e s t e r n o r c e n t r a l E u r o p e e x t e n d e d s o u t h e a s t w a r d t o w a r d t h e i r s t u d y a r e a . T h e e x p e c t a t i o n s i n t h i s s t u d y w e r e t h a t i n s o m e c a s e s d u r i n g h e a t w a v e s i n B u l g a r i a s o m e w h a t s i m i l a r a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n c o n d i t i o n s m i g h t b e e n c o u n t e r e d , h o w e v e r , d u e t o t h e s p a t i a l l o c a t i o n o f t h e c o u n t r y a n d i t s s p e c i fi c g e o m o r p h o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s d i f f e r e n c e s w e r e a n t i c i p a t e d . D u r i n g h e a t w a v e s , B u l g a r i a i s m o s t l y u n d e r t h e i n f l u e n c e o f a n u n o r g a n i z e d z o n e o f h i g h e r p r e s s u r e b e t w e e n t w o c y c l o n i c f e a t u r e s a n d n e a r t h e e a s t e r n e d g e o f t h e A z o r e s H i g h ( a s r e p r e s e n t e d i n m o s t o f t h e A L - P G L s u m t y p e s ) . I n a d d i t i o n , t h e A S R 4 s u m a n d A L - P G L I A S R N V P G L s u m t y p e s , w h i c h a l s o f a v o r t h e o c c u r r e n c e o f h e a t w a v e s , a r e c h a r a c t e r i z e d b y l o w e r p r e s s u r e , p e r h a p s , a t h e r m a l l o w o v e r c e n t r a l a n d w e s t e r n E u r o p e , w i t h i n a b r o a d e r a r e a o f s u r f a c e r i d g e , e x t e n d i n g f r o m t h e s o u t h w e s t t o n o r t h e a s t o v e r S c a n d i n a v i a a n d t h e R u s s i a n P l a i n . U n d e r t h e A S R 5 5 u m t y p e w h i c h i s c o n d u c i v e t o t h e o c c u r r e n c e o f h e a t w a v e s t h e c o u n t r y i s u n d e r t h e i n fl u e n c e o f a n e x t e n s i o n o f t h e P e r s i a n G u l f t h e r m a l l o w . H e n c e , t h e c o n f i g u r a t i o n s c o n t r i b u t i n g t o t h e o c c u r r e n c e o f h e a t w a v e s i n B u l g a r i a a r e n o t c o m p a r a b l e t o t h e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s e s t a b l i s h e d t o b e i m p o r t a n t f o r h e a t w a v e s o c c u r r e n c e i n c e n t r a l E u r o p e o r i n G r e e c e i n p a s t s t u d i e s . 3 1 8 a i I f . 8 E 0 V W h e n c o m p a r i n g t h e o c c u r r e n c e s o f s i n g u l a r a b s o l u t e e x t r e m e s , h o w e v e r , t o t h e c i r c u l a t i o n t y p e s , i t w a s e v i d e n t t h a t t h e m a j o r i t y o f t h e s e e x t r e m e h i g h t e m p e r a t u r e e v e n t s o c c u r r e d u n d e r s o u t h e r l y o r s o u t h w e s t e r l y fl o w . I n t h e s e o c c a s i o n s , e i t h e r a s t r o n g I c e l a n d i c L o w w a s l o c a t e d o v e r t h e B r i t i s h I s l e s , a n d B u l g a r i a w a s s i t u a t e d t o t h e s o u t h e a s t o f t h i s c y c l o n e , o r a d e p r e s s i o n a r e a w a s e v i d e n t o v e r c e n t r a l o r s o u t h c e n t r a l E u r o p e , a n d t h e c o u n t r y w a s s i t u a t e d i n t h e w a r m s e c t o r o f t h e c y c l o n e , o r B u l g a r i a w a s l o c a t e d w i t h i n a t r o u g h o f l o w e r p r e s s u r e a n d w a s i n f l u e n c e d b y t h e w a r m a i r fl o w e a s t o f t h e t r o u g h a x i s . I n a d d i t i o n , a b s o l u t e h i g h e s t t e m p e r a t u r e s w e r e a l s o o b s e r v e d w h e n a t r o u g h o f l o w e r p r e s s u r e e x t e n d e d n o r t h w e s t w a r d o v e r B u l g a r i a f r o m t h e t h e r m a l l o w o v e r t h e P e r s i a n G u l f a n d t h e A r a b i a n P e n i n s u l a , a n d a l s o u n d e r t h e i n fl u e n c e o f a m i l d h i g h p r e s s u r e s y s t e m l o c a t e d o v e r t h e w e s t e r n M e d i t e r r a n e a n . F o r t h e w i n t e r s e a s o n , D o m o n k o s ( 1 9 9 8 ) , u s i n g P é c z e l y ' s c l a s s i fi c a t i o n , f o u n d t h a t a n t i c y c l o n e s w e r e t h e m o s t f r e q u e n t p r e s s u r e f e a t u r e s d u r i n g p e r i o d s w i t h e x t r e m e l o w t e m p e r a t u r e s i n H u n g a r y . I n a s u b s e q u e n t s t u d y , D o m o n k o s e t a l . ( 2 0 0 3 ) , u s i n g t h e H e s s - B r e z o w s k y c l a s s i f i c a t i o n , e s t a b l i s h e d t h a t “ n o r t h e r l i e s ” a n d “ e a s t e r l i e s " , “ m e r i d i o n a l " a n d “ a n t i c y c l o n i c " a i r fl o w f a v o r e d t h e o c c u r r e n c e o f e x t r e m e c o l d t e m p e r a t u r e e v e n t s i n s o u t h - c e n t r a l E u r o p e . I n a g r e e m e n t w i t h t h e s e fi n d i n g s , r e s u l t s p r e s e n t e d h e r e s h o w t h a t w i n t e r t i m e c o l d s p e l l s i n B u l g a r i a o f t e n o c c u r u n d e r c i r c u l a t i o n t y p e s i n d u c i n g n o r t h e r l y , e a s t e r l y o r n o r t h - e a s t e r l y f l o w o v e r t h e c o u n t r y . I n a d d i t i o n , t h e o c c u r r e n c e o f a b s o l u t e e x t r e m e l o w t e m p e r a t u r e s w a s a l s o f a v o r e d b y n o r t h e r l y , e a s t e r l y , n o r t h - e a s t e r l y a i r fl o w o v e r B u l g a r i a a r o u n d a n a n t i c y c l o n e o r n o r t h o f a w a r m f r o n t , o r w h e n a n 3 1 9 9 X W e I l l e - a n t i c y c l o n e w a s c e n t e r e d o v e r t h e c o u n t r y . I n s u m m e r , t h e e x t r e m e l o w t e m p e r a t u r e s w e r e f a v o r e d b y c i r c u l a t i o n t y p e s f e a t u r i n g w e a k e r t h a n n o r m a l P e r s i a n G u l f L o w . 4 . 2 . E v a l u a t i o n o f t h e c l a s s i fi c a t i o n p e r f o r m a n c e M a n y p r e v i o u s a u t h o r s , s t u d y i n g t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n a n d t e m p e r a t u r e e x t r e m e s , h a v e d e fi n e d t e m p e r a t u r e e x t r e m e s a s t h e e x c e e d a n c e s o f p r e - s e l e c t e d t h r e s h o l d v a l u e s s u c h a s i n t h e d e fi n i t i o n o f h e a t w a v e s ( D o m o n k o s , 1 9 9 8 ; H u t h e t a l . , 2 0 0 0 ; K y s e l y , 2 0 0 2 3 ; D o m o n k o s e t a l . , 2 0 0 3 : K a s t o u l i s e t a l . , 2 0 0 5 ) o r b y t h e e x c e e d a n c e s o f t h e u p p e r 9 0 t h o r l o w e r 1 0 t h q u a n t i l e s o f t h e t e m p e r a t u r e d i s t r i b u t i o n ( D o m o n k o s e t a l . , 2 0 0 3 ) . I n a d d i t i o n , i n o r d e r t o a v o i d l o w f r e q u e n c y c o u n t s , s o m e a u t h o r s h a v e a g g l o m e r a t e d c i r c u l a t i o n t y p e s i n t o c y c l o n i c / a n t i c y c l o n i c g r o u p s o r g r o u p s f a v o r i n g / n o t f a v o r i n g t h e o c c u r r e n c e o f t h e e x t r e m e s ( K y s e l y , 2 0 0 2 a ; D o m o n k o s , 1 9 9 8 ) . I n c o n t r a s t , i n t h i s s t u d y t h e c i r c u l a t i o n t y p e s w e r e r e l a t e d t o t e m p e r a t u r e e x t r e m e s o c c u r r i n g a b o v e o r b e l o w a t h r e s h o l d ( h e a t w a v e s a n d c o l d s p e l l s ) a n d t o s i n g l e d a y t e m p e r a t u r e e x t r e m e s ( t h e y e a r l y h i g h e s t m a x i m u m a n d l o w e s t m i n i m u m t e m p e r a t u r e s p e r s e a s o n ) . A l t h o u g h d i f f i c u l t i e s e m e r g e w h e n a t t e m p t i n g t o r e l a t e s i n g u l a r e x t r e m e s t o c i r c u l a t i o n t y p e s , c o n s i s t e n c y w a s e v i d e n t i n t h e r e l a t i o n s h i p s i d e n t i f i e d a t a l l s t a t i o n s f r o m t h e e a r l y p e r i o d . N o t o n l y t h e s a m e c i r c u l a t i o n t y p e s w e r e c o n t r i b u t i n g t o t h e o c c u r r e n c e o f a b s o l u t e e x t r e m e s o f t h e s a m e s i g n a t a l l t h e s t a t i o n s , b u t t h e o p p o s i t e i n s i g n e x t r e m e s w e r e r e l a t e d t o w e l l d i f f e r e n t i a t e d , s e p a r a t e c i r c u l a t i o n t y p e s . T h i s c o n s i s t e n c y o f t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n e x t r e m e t e m p e r a t u r e e v e n t s o c c u r r i n g a t a l l t h e 3 2 0 s t a t i o n s i n t h e e a r l y p e r i o d a n d t h e c i r c u l a t i o n t y p e s w a s a p p a r e n t a l s o w h e n t h e t h r e s h o l d e x t r e m e s , t h e h e a t w a v e s a n d c o l d s p e l l s , w e r e s t u d i e d . I n a d d i t i o n , s o m e o f t h e c i r c u l a t i o n t y p e s c o n t r i b u t i n g t o t h e o c c u r r e n c e o f t h r e s h o l d e x t r e m e s w e r e f o u n d n o t t o b e i m p o r t a n t f o r t h e o c c u r r e n c e o f s i n g u l a r a b s o l u t e e x t r e m e s o f t h e o p p o s i t e s i g n . F o r e x a m p l e , m o s t o f t h e A L - P G L s u m t y p e s w h i c h f a v o r e d t h e o c c u r r e n c e o f h e a t w a v e s a t a l l s t a t i o n s w e r e f o u n d n o t t o b e i m p o r t a n t f o r t h e o c c u r r e n c e o f a b s o l u t e l o w e s t s u m m e r t e m p e r a t u r e s a t a l l s t a t i o n s . T h i s i s a n o t h e r i l l u s t r a t i o n o f t h e g o o d d i f f e r e n t i a t i o n b e t w e e n t h e c i r c u l a t i o n t y p e s c o n t r i b u t i n g t o t h e i n c i d e n c e o f o p p o s i t e s i g n t e m p e r a t u r e e x t r e m e s . I n s u m m a r y , t h e o v e r a l l p e r f o r m a n c e o f t h e c i r c u l a t i o n c l a s s i fi c a t i o n m a y b e e v a l u a t e d a s i n s i g h t f u l , b a s e d o n c o n s i s t e n c y o f t h e r e s u l t s f o r a l l s t a t i o n s i n t h e e a r l y p e r i o d , t h e g o o d d i f f e r e n t i a t i o n , i n m o s t c a s e s , b e t w e e n t h e c i r c u l a t i o n t y p e s c o n d u c i v e t o t h e o c c u r r e n c e o f o p p o s i t e i n s i g n t e m p e r a t u r e e x t r e m e s , a n d t h e c o r r e s p o n d e n c e b e t w e e n c i r c u l a t i o n t y p e s f o u n d i m p o r t a n t f o r t h e o c c u r r e n c e o f s i n g u l a r e x t r e m e s a n d f o r t h r e s h o l d e x t r e m e s . 5 . C o n c l u s i o n s T h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n t y p e s a n d t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s w e r e e x p l o r e d f o r B u l g a r i a d u r i n g t h e h i s t o r i c a l 1 9 5 1 - 1 9 7 9 a n d 1 9 7 3 - 1 9 9 9 p e r i o d s . A n i m p o r t a n t o b j e c t i v e o f t h i s p a r t o f t h e a n a l y s i s w a s a l s o t o t e s t t h e a p p l i c a b i l i t y o f t h e c l a s s i fi c a t i o n s c h e m e t o a s p e c i fi c r e s e a r c h q u e s t i o n w h e t h e r t h e t e m p e r a t u r e e x t r e m e s a r e f a v o r e d b y c e r t a i n c i r c u l a t i o n t y p e s . T o a c h i e v e t h i s o b j e c t i v e , t h r e s h o l d e x t r e m e s , h e a t w a v e s a n d c o l d s p e l l s l a s t i n g a t 3 2 1 l e a s t t h r e e d a y s , a s w e l l a s s i n g u l a r ( o n e d a y ) e x t r e m e s w e r e u s e d . T h e r e s u l t s f r o m t h e a n a l y s i s c a n b e s u m m a r i z e d a s f o l l o w s : a ) b ) H e a t w a v e s i n s u m m e r a r e f a v o r e d w h e n B u l g a r i a i s s i t u a t e d w i t h i n a n u n o r g a n i z e d z o n e o f h i g h e r p r e s s u r e b e t w e e n t w o c y c l o n i c f e a t u r e s a n d n e a r t h e e d g e o f t h e A z o r e s h i g h . I n a d d i t i o n , w h e n l o w e r p r e s s u r e , p e r h a p s a t h e r m a l l o w o v e r c e n t r a l a n d w e s t e r n E u r o p e , w i t h i n a b r o a d e r a r e a o f s u r f a c e r i d g e e x t e n d i n g f r o m t h e s o u t h w e s t t o n o r t h e a s t o v e r S c a n d i n a v i a a n d t h e R u s s i a n P l a i n , i s e v i d e n t o n t h e c o m p o s i t e m a p s , h e a t w a v e s a r e o b s e r v e d i n B u l g a r i a . A l s o , p r o l o n g e d p e r i o d s w i t h h i g h m a x i m u m t e m p e r a t u r e s w e r e o b s e r v e d w h e n a n e x t e n s i o n o f t h e P e r s i a n G u l f t h e r m a l l o w a p p e a r s o v e r t h e c o u n t r y . C o l d s p e l l s i n w i n t e r o c c u r m o s t l y u n d e r c i r c u l a t i o n t y p e s p r o d u c i n g n o r t h e r l y , n o r t h e a s t e r l y o r e a s t e r l y a i r fl o w o v e r B u l g a r i a a r o u n d a n t i c y c l o n e s s i t u a t e d e i t h e r o v e r w e s t e r n a n d c e n t r a l E u r o p e , o r o v e r S c a n d i n a v i a a n d t h e R u s s i n a P l a i n . C o n t r i b u t i n g t o t h e o c c u r r e n c e o f t h e a b s o l u t e h i g h e s t t e m p e r a t u r e e x t r e m e s a r e t h e c i r c u l a t i o n t y p e s t h a t p r o d u c e s o u t h e r l y o r s o u t h w e s t e r l y fl o w o v e r B u l g a r i a . I n a d d i t i o n , t h e c i r c u l a t i o n t y p e s u n d e r w h i c h t h e c o u n t r y i s i n fl u e n c e d b y t h e t h e r m a l l o w o v e r t h e P e r s i a n G u l f , o r t h e c i r c u l a t i o n t y p e w h i c h p r o d u c e s m o d i fi e d m a r i n e w e s t e r l y fl o w o v e r B u l g a r i a a l s o c o n t r i b u t e t o t h e o c c u r r e n c e o f e x t r e m e h i g h t e m p e r a t u r e s . T h e e x i s t e n c e o f a t r o u g h o f l o w e r p r e s s u r e e x t e n d e d f r o m S c a n d i n a v i a t o 3 2 2 N o r t h A f r i c a , i n d u c i n g s o u t h e r l y f l o w o v e r t h e c o u n t r y , i s a l s o f a v o r a b l e t o t h e o c c u r r e n c e o f a b s o l u t e h i g h t e m p e r a t u r e s . d ) T h e c i r c u l a t i o n t y p e s w h i c h f a v o r e d t h e o c c u r r e n c e o f t h e a b s o l u t e l o w e s t m i n i m u m t e m p e r a t u r e s i n a n y s e a s o n w e r e t h o s e t h a t f e a t u r e d a n t i c y c l o n e s o v e r c e n t r a l E u r o p e o r t h e R u s s i a n P l a i n a n d S c a n d i n a v i a e x t e n d i n g o v e r B u l g a r i a , a n d p r o d u c i n g n o r t h w e s t e r l y t o n o r t h e a s t e r l y a n d e a s t e r l y a i r f l o w a t t h e s u r f a c e o v e r t h e c o u n t r y . S o m e c i r c u l a t i o n t y p e s t h a t f e a t u r e d w e a k e r t h a n n o r m a l P e r s i a n G u l f L o w w e r e a l s o f o u n d i m p o r t a n t i n t h e s u m m e r s e a s o n f o r t h e o c c u r r e n c e o f e x t r e m e l o w t e m p e r a t u r e s . I n a d d i t i o n , i n f a l l l o w e s t m i n i m u m t e m p e r a t u r e s w e r e r e g i s t e r e d w h e n a s u r f a c e a n t i c y c l o n e w a s s i t u a t e d o v e r t h e c o u n t r y . e ) I n g e n e r a l , t h e c i r c u l a t i o n t y p e s w h i c h w e r e i m p o r t a n t f o r t h e o c c u r r e n c e o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n t h e e a r l y p e r i o d w e r e f o u n d a l s o t o b e i m p o r t a n t d u r i n g t h e l a t e p e r i o d . f ) S o m e c o r r e s p o n d e n c e b e t w e e n t h e t r e n d s i n f r e q u e n c y a n d p e r s i s t e n c e o f s o m e c i r c u l a t i o n s u p e r t y p e s r e l a t e d t o t h e t y p e s c o n t r i b u t i n g t o t h e o c c u r r e n c e o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s , a n d t h e t r e n d s i n c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e t e m p e r a t u r e e x t r e m e s , w a s e v i d e n t b a s e d o n a q u a l i t a t i v e e v a l u a t i o n . F u r t h e r q u a n t i t a t i v e a s s e s s m e n t , h o w e v e r , i s n e e d e d . T h e c o m p a r i s o n o f t h e c i r c u l a t i o n t y p e s t o t h e o b s e r v e d t h r e s h o l d a n d a b s o l u t e e x t r e m e s w a s i n s i g h t f u l . T h e r e s u l t s f o r m o s t o f t h e s t a t i o n s s h o w e d c o n s i s t e n c y , t h e o p p o s i t e t y p e s o f e x t r e m e s w e r e i n fl u e n c e d i n m o s t c a s e s b y 3 2 3 d i f f e r e n t c i r c u l a t i o n t y p e s , a n d a g o o d c o r r e s p o n d e n c e b e t w e e n t h e c i r c u l a t i o n t y p e s c o n t r i b u t i n g t o t h e t h r e s h o l d a s w e l l a s t o t h e s i n g u l a r e x t r e m e s w a s f o u n d . T h e i n c o n s i s t e n c y i n s o m e r e s u l t s r e fl e c t s t h e l i m i t e d n u m b e r o f c a s e s w h e n c o m p a r i n g c i r c u l a t i o n t y p e s t o s i n g u l a r e x t r e m e s , a n d a l s o t h e i m p o r t a n c e o f a d d i t i o n a l f a c t o r s , a p a r t f r o m t h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n , f o r t h e e v a l u a t i o n o f t h e t e m p o r a l a n d s p a t i a l c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e s e e x t r e m e s . 3 2 4 C h a p t e r 5 C o n c l u s i o n s a n d f u t u r e w o r k 1 . S u m m a r y o f m a j o r fi n d i n g s L a r g e - s c a l e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n p a t t e r n s o v e r E u r o p e a n d t h e i r r e l a t i o n s h i p s t o e x t r e m e t e m p e r a t u r e e v e n t s i n B u l g a r i a w e r e i n v e s t i g a t e d . T h e m a j o r g o a l s o f t h i s r e s e a r c h w e r e t o : 1 ) d e v e l o p a c l a s s i fi c a t i o n s c h e m e o f s e a - l e v e l p r e s s u r e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s , 2 ) i d e n t i f y c h a n g e s i n t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n B u l g a r i a d u r i n g t h e s e c o n d h a l f o f t h e 2 0 t h c e n t u r y , a n d 3 ) d e t e r m i n e t h e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s a s s o c i a t e d w i t h t h e o c c u r r e n c e o f t h e s e t e m p e r a t u r e e x t r e m e s . 1 . 1 . A t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n c l a s s i fi c a t i o n f o r E u r o p e T o e x p l o r e t h e c h a n g e s i n t h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n i n t h e E u r o p e a n / N o r t h A t l a n t i c d o m a i n a c o m p r e h e n s i v e t w o - t i e r c i r c u l a t i o n c l a s s i fi c a t i o n w a s d e r i v e d u s i n g t h e m e t h o d s o f p r i n c i p a l c o m p o n e n t s a n a l y s i s a n d c l u s t e r a n a l y s i s . T h e v a r i e t y o f e x i s t i n g c l a s s i fi c a t i o n s h a m p e r s g r e a t l y t h e c o m p a r i s o n o f r e s e a r c h o u t c o m e s b e t w e e n s t u d i e s . T h i s i s s u e i s r e c o g n i z e d b y t h e E u r o p e a n S c i e n c e F o u n d a t i o n w h i c h o v e r s e e s a c u r r e n t p r o j e c t r e g a r d i n g t h e “ H a r m o n i z a t i o n a n d a p p l i c a t i o n s o f w e a t h e r t y p e c l a s s i fi c a t i o n s f o r E u r o p e a n r e g i o n s " . T h e m a i n p u r p o s e o f t h i s p r o j e c t i s “ t o a c h i e v e a g e n e r a l n u m e r i c a l m e t h o d f o r a s s e s s i n g , c o m p a r i n g a n d c l a s s i f y i n g t y p i c a l w e a t h e r s i t u a t i o n s i n E u r o p e a n r e g i o n s " ( C O S T a c t i o n 7 3 3 , h t t p : / / w w w . c o s t 7 3 3 . o r g / ) . T h e t w o - t i e r a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n c a t a l o g u e d e v e l o p e d i n t h i s s t u d y r e p r e s e n t s a u n i fi e d f r a m e w o r k , o n e s o l u t i o n t o t h e i m p o r t a n t n e e d f o r c o n s i s t e n c y a n d 3 2 5 s t a n d a r d i z a t i o n o f t h e r e s e a r c h a p p r o a c h e s t o c l a s s i f y i n g t h e c l i m a t e o f a n y r e g i o n i n E u r o p e o r t h e e n t i r e E u r o p e a n c o n t i n e n t . I n c o n t r a s t t o o t h e r c l a s s i f i c a t i o n s f o r w h i c h t h e c i r c u l a t i o n t y p e s a r e s u b s e q u e n t l y s u b j e c t i v e l y a g g l o m e r a t e d i n t o l a r g e r g r o u p s f o r f u r t h e r a n a l y s e s ( e . g . , K y s e l y [ 2 0 0 2 a ] , g r o u p e d t h e c i r c u l a t i o n t y p e s f r o m t h e H e s s - B r e z o w s k y c l a s s i fi c a t i o n i n t o C y c l o n i c a n d A n t i c y c l o n i c t y p e s ) , t h e c l a s s i fi c a t i o n p r e s e n t e d h e r e f e a t u r e s t w o d i s t i n c t i v e s o l u t i o n s o b t a i n e d u s i n g a n o b j e c t i v e s t a t i s t i c a l m e t h o d o l o g y . O n e t i e r o f t h e c l a s s i fi c a t i o n c o m p r i s e s ‘ s u p e r t y p e ’ p a t t e r n s t h a t h i g h l i g h t t h e m a i n c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e l a r g e - s c a l e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n o v e r E u r o p e a n d a r e a p p l i c a b l e f o r b a s e l i n e a n a l y s e s o f t h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n f r e q u e n c y a n d p e r s i s t e n c e . T h e s e c o n d , m o r e d e t a i l e d , t i e r c o n s i s t s o f ‘ c i r c u l a t i o n t y p e s ' a n d c a n b e u s e d t o a d d r e s s a p p l i e d r e s e a r c h q u e s t i o n s r e g a r d i n g t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n l a r g e - s c a l e a t m O s p h e r i c c i r c u l a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s a n d l o c a l c l i m a t e s . T h e c l a s s i f i c a t i o n p r e s e n t e d h e r e o f f e r s f u r t h e r a d v a n t a g e s o v e r e x i s t i n g c l a s s i fi c a t i o n s . T h e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s o f t h e e x i s t i n g c l a s s i fi c a t i o n s p r o v i d e d l i m i t e d a r e a l c o v e r a g e o f o n l y p a r t s o f t h e c o n t i n e n t ( f o r e x a m p l e , c e n t r a l E u r o p e [ H e s s - B r e z o w s k y , 1 9 6 9 ] , t h e B r i t i s h I s l e s [ L a m b , 1 9 7 2 ; J o n e s e t a l . , 1 9 9 3 ] ; t h e A l p i n e r e g i o n [ S c h i j e p p , 1 9 7 9 ] , o r w e s t e r n E u r o p e [ P l a u t a n d S i m o n n e t , 2 0 0 1 ; E s t e b a n e t a l . , 2 0 0 6 ] ) . F u r t h e r m o r e , s o m e c l a s s i fi c a t i o n c a t a l o g u e s w e r e d e v e l o p e d i n r e l a t i o n t o a s p e c i fi c c o u n t r y ( H u n g a r y [ P é c z e l y , 1 9 5 7 ] , o r G r e e c e [ M a h e r a s e t a l . , 2 0 0 0 ; K a s s o m e n o s e t a l . 2 0 0 3 ] ) . I n a d d i t i o n , t h e c l a s s i f i c a t i o n s d e v e l o p e d t o d a t e c o n s i d e r e d r e g i o n s i n E u r o p e t h a t w e r e n o t r e l e v a n t t o 3 2 6 B u l g a r i a o r t o m a n y o t h e r a r e a s o f t h e c o n t i n e n t . T h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n c a t a l o g u e i n t h i s s t u d y w a s d e v e l o p e d f o r a m u c h l a r g e r a r e a e n c o m p a s s i n g t h e E u r o p e a n c o n t i n e n t a n d m a j o r p o r t i o n s o f t h e N o r t h A t l a n t i c w h i c h r e n d e r s t h e c l a s s i fi c a t i o n a p p l i c a b l e t o r e s e a r c h a g e n d a s c o n c e r n i n g a n y r e g i o n w i t h i n t h e c o n fi n e n t T h e d e r i v e d a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n c a t a l o g u e c a p t u r e s t h e m a i n c e n t e r s o f a c t i o n t h a t i n fl u e n c e t h e w e a t h e r a n d c l i m a t e o f t h e E u r o p e a n c o n t i n e n t a n d t h e n o r t h A t l a n t i c . T h e p r e v a l e n t z o n a l w e s t e r l y f l o w ( m o r e i n t e n s e d u r i n g t h e c o o l e r h a l f o f t h e y e a r ) i s w e l l d e p i c t e d o v e r t h e B r i t i s h I s l e s a n d t h e m i d - c o n t i n e n t i n t h e A L - V B w i n , A L - V B s p r a n d A L - V B f a l s u p e r t y p e s . T h e i m p o r t a n c e a n d s t r e n g t h o f t h e I c e l a n d i c L o w d u r i n g t h e c o o l e r s e a s o n i s r e fl e c t e d i n t h e I L w i n , l L s p r a n d l L f a l s u p e r t y p e s , a l l o f w h i c h a r e d o m i n a t e d b y a l a r g e a n d i n t e n s e n e g a t i v e a n o m a l y l o c a t e d i n t h e v i c i n i t y o f I c e l a n d . T h e A z o r e s H i g h i n c r e a s e s i n a r e a l e x t e n t a n d b e c o m e s m o r e i n t e n s e i n t h e s u m m e r s e a s o n . I t s l a r g e r s p a t i a l e x t e n t a n d h i g h e r i n t e n s i t y a r e e v i d e n t i n a l l o f t h e s u p e r t y p e s f o r s u m m e r . I n a d d i t i o n t o t h e a n n u a l c e n t e r s o f a c t i o n ( t h e I c e l a n d i c L o w , t h e S i b e r i a n H i g h ) s e v e r a l s e a s o n a l c e n t e r s o f a c t i o n a r e c a p t u r e d b y t h e d e r i v e d c i r c u l a t i o n s u p e r t y p e s . T h e c o o l s e a s o n c e n t e r o f i n t e n s e c y c l o g e n e s i s o v e r t h e G u l f o f G e n o a i s w e l l e v i d e n t i n t h e M L - N A H w i n , S H - M L w i n , S H - M L s p r a n d S H - M L f a l s u p e r t y p e s . T h e A s i a n t h e r m a l c y c l o n e i n s u m m e r , a s r e p r e s e n t e d b y t h e P e r s i a n G u l f L o w w i t h i n t h e m a p d o m a i n , i s a l s o c a p t u r e d b y t h e d i f f e r e n t s u p e r t y p e s . T h e e x t e n s i o n o f t h e S i b e r i a n H i g h i n w i n t e r , a s d e p i c t e d b y t h e h i g h p r e s s u r e f e a t u r e s f o u n d o v e r t h e R u s s i a n P l a i n , i s w e l l r e p r e s e n t e d i n v a r i o u s 3 2 7 s u p e r t y p e s . T h e h i g h p r e s s u r e c e n t e r s o v e r t h e c o n t i n e n t a r e a l s o w e l l d e p i c t e d i n t h e E H w i n , A S R s p r a n d A S R s u m s u p e r t y p e s . T h e d i s t i n c t i v e n e s s o f t h i s c l a s s i fi c a t i o n i s c l e a r l y e v i d e n t i n t h a t t h e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s w e r e d e r i v e d b y s e a s o n , r a t h e r t h a n a n n u a l l y , t o a c c o u n t f o r t h e i n t r a - s e a s o n a l d i f f e r e n c e s i n a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n . I n a d d i t i o n , t h e n a t u r a l a n n u a l p r o g r e s s i o n o f t h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n p r o c e s s e s i s w e l l e v i d e n t i n t h e e x i s t e n c e o f s i m i l a r s u p e r t y p e s i n a l m o s t e v e r y s e a s o n . T i m e - w i s e , t h e c l a s s i fi c a t i o n s p a n s a l o n g t i m e p e r i o d s t a r t i n g i n 1 9 5 1 a n d e x t e n d i n g i n t o t h e e a r l y 2 0 0 0 5 . T h e s u p e r t y p e s a n d t y p e s o f t h e c l a s s i fi c a t i o n p r e s e n t e d h e r e w e r e n a m e d a f t e r t h e p h y s i c a l e n t i t i e s ( i . e . , E u r o p e a n H i g h , I c e l a n d i c L o w , e t c . ) w h i c h d o m i n a t e t h e s p e c i f i c p a t t e r n s . T h i s a p p r o a c h a l l o w s f o r a n e a s y a n d c l e a r a s s o c i a t i o n t o b e m a d e b e t w e e n t h e p a t t e r n n a m e a n d t h e s p e c i fi c c e n t e r s o f a c t i o n o r s e a l e v e l p r e s s u r e a n o m a l i e s r e p r e s e n t i n g t h e g i v e n c i r c u l a t i o n s u p e r t y p e o r t y p e . I n c o n t r a s t , t h e t r a d i t i o n a l n a m i n g c o n v e n t i o n i s b a s e d m o s t l y o n t h e d i r e c t i o n o f t h e a i r fl o w o r t h e c u r v a t u r e o f t h e c i r c u l a t i o n e n t i t i e s o v e r a l i m i t e d a r e a . D u e t o t h e f a c t t h a t t h e c l a s s i f i c a t i o n w a s p r o d u c e d u s i n g c o m p u t e r - a s s i s t e d m e t h o d s , t h e m e t h o d o l o g y i s e a s i l y t r a n s f e r a b l e t o a n y o t h e r r e g i o n o n a n y o t h e r c o n t i n e n t . T h e c h o s e n a p p r o a c h p e r m i t s a l l d a y s t o b e c l a s s i fi e d ( c o m p a r e d t o t h e H e s s a n d B r e z o w s k y [ 1 9 6 9 ] c l a s s i fi c a t i o n , f o r e x a m p l e , w h i c h c o n t a i n s o n l y p a t t e r n s l a s t i n g a t l e a s t 3 d a y s ) , t h u s s p e c i fi c a l l y a l l o w i n g f o r t r a n s i t i o n a l p a t t e r n s . 3 2 8 T h e f r e q u e n c y a n d p e r s i s t e n c e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e d e r i v e d a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n c a t a l o g u e v a l i d a t e t h e fi n d i n g s o f p r e v i o u s a u t h o r s u s i n g s m a l l e r a r e a p a t t e r n s , o f t e n s u b s e q u e n t l y a g g r e g a t e d i n l a r g e r g r o u p s . I m p o r t a n t c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n o v e r E u r o p e d u r i n g t h e 2 0 t h c e n t u r y d e t e r m i n e d b y p r e v i o u s r e s e a r c h w e r e s u c c e s s f u l l y c a p t u r e d b y t h e c o n t i n e n t a l s c a l e c l a s s i f i c a t i o n s c h e m e d e r i v e d h e r e . M o r e s p e c i f i c a l l y , t h e i n c r e a s e i n f r e q u e n c y o f a n t i c y c l o n i c ( o r d o m i n a t e d b y a n t i c y c l o n e s ) s u p e r t y p e s d u r i n g t h e 1 9 5 1 - 2 0 0 4 p e r i o d a n d t h e d e c r e a s e i n f r e q u e n c y o f s u p e r t y p e s d o m i n a t e d b y c y c l o n i c f e a t u r e s d u r i n g t h e s a m e p e r i o d , w e r e e s t a b l i s h e d a s w e l l i n t h i s s t u d y . T h e s e a s o n a l c h a r a c t e r o f t h e d e r i v e d c l a s s i f i c a t i o n , t h e t w o - t i e r s t r u c t u r e a n d t h e l a r g e r n u m b e r o f p a r a m e t e r s , e s p e c i a l l y r e g a r d i n g t h e p e r s i s t e n c e o f e v e n t s o f d i f f e r e n t l e n g t h , p e r m i t t e d f u r t h e r d e t a i l s o f t h e f r e q u e n c y a n d p e r s i s t e n c e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n o v e r E u r o p e t o b e e l u c i d a t e d c o m p a r e d t o p r e v i o u s r e s e a r c h . C h a n g e s i n t h e f r e q u e n c y o f o c c u r r e n c e o f t h e s u p e r t y p e s w e r e e v i d e n t i n a l l s e a s o n s , e x c e p t f o r s p r i n g . F o r m o s t s u p e r t y p e s , b r e a k p o i n t s i n t h e f r e q u e n c y t i m e s e r i e s w e r e i d e n t i fi e d i n t h e 1 9 6 0 5 o r 1 9 7 0 5 , a n d s e v e r a l s u p e r t y p e s d i s p l a y e d s i g n i f i c a n t t e m p o r a l t r e n d s d u r i n g t h e s u b - p e r i o d s d e t e r m i n e d b y t h e b r e a k p o i n t s . T h e p e r s i s t e n c e o f t h e c i r c u l a t i o n s u p e r t y p e s w a s c o n s i d e r e d i n m u c h g r e a t e r d e t a i l t h a n p r e v i o u s s t u d i e s b y f o c u s i n g n o t o n l y o n t h e a v e r a g e e v e n t l e n g t h b u t a l s o o n t h e i n t e r a n n u a l c h a n g e s i n t h e n u m b e r o f s i n g l e d a y ( t r a n s i t i o n a l d a y ) e v e n t s , e v e n t s l a s t i n g 2 - 4 d a y s a n d e v e n t s l a s t i n g l o n g e r t h a n 4 d a y s . T h e f i n d i n g s i n t h i s s t u d y a r e i n d i s a g r e e m e n t w i t h p r e v i o u s r e s e a r c h b y 3 2 9 K y s e l y a n d D o m o n k o s ( 2 0 0 6 ) , w h o s t u d i e d t h e p e r s i s t e n c e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e H e s s - B r e z o w s k y s u b j e c t i v e c a t a l o g u e , a n d e s t a b l i s h e d a n i n c r e a s e i n p e r s i s t e n c e f o r m o s t g r o u p s o f c i r c u l a t i o n t y p e s a n d i n a l l s e a s o n s . T h r e e s u p e r t y p e s ( d o m i n a t e d b y c y c l o n i c f e a t u r e s o r n e g a t i v e a n o m a l i e s ) i n d i c a t e d a d e c r e a s e i n p e r s i s t e n c e d u r i n g 1 9 5 1 - 2 0 0 4 r e fl e c t e d i n t h e n e g a t i v e t r e n d o f t h e a v e r a g e e v e n t l e n g t h . I n a d d i t i o n , i f o n l y t h e e v e n t s l a s t i n g l o n g e r t h a n 4 d a y s w e r e c o n s i d e r e d , a g a i n s o m e o f t h e s u p e r t y p e s ( t h o s e d o m i n a t e d b y c y c l o n i c f e a t u r e s o r n e g a t i v e a n o m a l i e s ) i n d i c a t e d a d e c r e a s e i n p e r s i s t e n c e . O n l y t h e s u p e r t y p e s d o m i n a t e d b y a n t i c y c l o n i c f e a t u r e s o r p o s i t i v e a n o m a l i e s e x h i b i t i n c r e a s i n g t r e n d s i n a l l o r s o m e o f t h e s e p a r a m e t e r s , i . e . , a n i n c r e a s e i n p e r s i s t e n c e i n a c c o r d a n c e w i t h p r e v i o u s r e s e a r c h . 1 . 2 . H i s t o r i c a l c h a n g e s o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s i n B u l g a r i a T h e h i s t o r i c a l c h a n g e s i n t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s i n B u l g a r i a w e r e e x p l o r e d i n t e r m s o f t e m p o r a l t r e n d s a n d c h a n g e s i n e s t i m a t e d r e t u r n l e v e l s f o r t w o h i s t o r i c a l p e r i o d s . T h e e a r l y h i s t o r i c a l p e r i o d 1 9 5 1 - 1 9 7 9 a n d t h e l a t e h i s t o r i c a l p e r i o d 1 9 7 3 - 1 9 9 9 w e r e d e t e r m i n e d b a s e d o n d a t a a v a i l a b i l i t y a n d h o m o g e n e i t y . T h e b a s i s f o r t h i s p a r t o f t h e r e s e a r c h w e r e t h e d a i l y m a x i m u m a n d m i n i m u m t e m p e r a t u r e d a t a f r o m f o u r s t a t i o n s e x t r a c t e d f r o m t h e B u l g a r i a n M e t e o r o l o g i c a l Y e a r b o o k s a n d f r o m o n e s t a t i o n o b t a i n e d f r o m t h e N C D C d a t a b a s e . S i g n i fi c a n t c h a n g e s i n t h e t e m p e r a t u r e e x t r e m e s w e r e d e t e r m i n e d d u r i n g t h e e a r l y a n d t h e l a t e p e r i o d . T h e c o n t r i b u t i o n s o f t h i s p a r t o f t h e s t u d y a r e 3 3 0 r e l a t e d t o t h e c o m p r e h e n s i v e s e t o f i n d i c e s o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s u s e d i n t h e a n a l y s i s , c o m p a r e d t o p r e v i o u s r e s e a r c h . I n a d d i t i o n t o t h e t r e n d a n a l y s i s , c h a n g e s o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n d i c e s w e r e a s s e s s e d b a s e d o n d i f f e r e n c e s i n t h e i r r e t u r n l e v e l s b e t w e e n t h e e a r l y a n d l a t e p e r i o d s . T h e r e s u l t s c o n c e r n i n g B u l g a r i a e x p a n d t h e k n o w l e d g e r e g a r d i n g h i s t o r i c a l c h a n g e s i n t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n E u r o p e o n a s i n g l e s t a t e s c a l e . M o s t o f t h e fi n d i n g s r e g a r d i n g c h a n g e s i n t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n B u l g a r i a b e t w e e n t h e e a r l y a n d l a t e p e r i o d s c o n fi r m t h e r e s u l t s e s t a b l i s h e d b y p a s t r e s e a r c h o n a c o n t i n e n t a l , r e g i o n a l a n d a s i n g l e c o u n t r y s c a l e s . S i m i l a r l y t o p r e v i o u s r e s e a r c h , t h e h i g h e s t m a x i m u m t e m p e r a t u r e i n B u l g a r i a d o e s n o t c h a n g e o n a n n u a l o r s e a s o n a l s c a l e s i n t h e e a r l y p e r i o d , e x c e p t i n f a l l w h e n t h i s i n d e x i n d i c a t e s a d e c r e a s e a t t w o o f t h e s t a t i o n s i n 1 9 5 1 - 1 9 7 9 . I n t h e l a t e p e r i o d . h o w e v e r , a n i n c r e a s e i n t h e a b s o l u t e h i g h e s t m a x i m u m t e m p e r a t u r e v a l u e s i s e v i d e n t i n w i n t e r a n d s p r i n g a s e x p e c t e d b a s e d o n e x i s t i n g r e s e a r c h . I n B u l g a r i a , i n a g r e e m e n t w i t h p r e v i o u s r e p o r t s f o r o t h e r r e g i o n s i n E u r o p e , t h e l o w e s t d a i l y m i n i m u m t e m p e r a t u r e c h a n g e d s i g n i fi c a n t l y . T h e a b s o l u t e m i n i m u m t e m p e r a t u r e i n c r e a s e d o n a n n u a l s c a l e a t t w o o f t h e s t a t i o n s a n d o n a s e a s o n a l s c a l e a t a l l s t a t i o n s , b u t o n l y i n s p r i n g . D u r i n g t h e e a r l y p e r i o d , t h e d a i l y t e m p e r a t u r e r a n g e ( D T R ) d e c r e a s e d i n t h e y e a r a s a w h o l e a n d i n s u m m e r f o r t w o s t a t i o n s ( P l o v d i v a n d P l e v e n ) s i m i l a r l y t o t h e o b s e r v e d c h a n g e s i n d a i l y t e m p e r a t u r e r a n g e i n o t h e r r e g i o n s . T h e 5 - a n d 1 0 - d a y i n t e r - p e r i o d d i f f e r e n c e s i n m a x i m u m a n d m i n i m u m t e m p e r a t u r e e i t h e r d i d n o t c h a n g e o r d e c r e a s e d f o r t h e y e a r a s a w h o l e , i n w i n t e r a n d i n s p r i n g d u r i n g 1 9 5 1 - 1 9 7 9 f o r s o m e s t a t i o n s ( O b r a z t s o v C h i fl i c k , P l o v d i v 3 3 1 a n d V a r n a ) s i m i l a r l y t o e x i s t i n g r e s e a r c h . F r o s t p e r i o d s e v e r i t y d e c l i n e d a t a l l s t a t i o n s i n M a r c h i n 1 9 5 1 - 1 9 7 9 , i n a g r e e m e n t w i t h t h e r e s e a r c h t o d a t e f o r o t h e r r e g i o n s . I n a d d i t i o n , f r o s t p e r i o d s e v e r i t y i n c r e a s e d a t t w o s t a t i o n s i n O c t o b e r d u r i n g t h e e a r l y p e r i o d i n p a r a l l e l w i t h t h e o b s e r v e d d e c r e a s i n g t r e n d o f l o w e s t m i n i m u m t e m p e a r t u r e f o u n d i n t h i s s t u d y a n d r e p o r t e d a l s o b y H u n d e c h a a n d B a r d o s s y ( 2 0 0 5 ) f o r W e s t e r n G e r m a n y . I n 1 9 7 3 - 1 9 9 9 a s i g n i fi c a n t d e c r e a s e i n t h e f r o s t p e r i o d d u r a t i o n w a s e s t a b l i s h e d i n B u l g a r i a . A d e c r e a s e i n t h e n u m b e r a n d a v e r a g e l e n g t h o f h e a t w a v e s w a s o b s e r v e d i n 1 9 5 1 - 1 9 7 9 f o r a l l s t a t i o n s e x c e p t f o r V a r n a , s i m i l a r t o t h e fi n d i n g s o f K y s e l y ( 2 0 0 2 a ) a n d D o m o n k o s e t a l . ( 2 0 0 3 ) . I n c o n t r a s t , t h e l a t e p e r i o d , 1 9 7 3 - 1 9 9 9 , w a s c h a r a c t e r i z e d b y a n i n c r e a s e d f r e q u e n c y a n d d u r a t i o n o f h e a t w a v e s ( b a s e d o n P l e v e n N C D C ) i n a c c o r d a n c e w i t h t h e fi n d i n g s o f K y s e l y ( 2 0 0 2 a ) , D o m o n k o s e t a l . ( 2 0 0 3 ) , a n d o f H u n d e c h a a n d B a r d o s s y ( 2 0 0 5 ) . T h e a v e r a g e l e n g t h o f t h e c o l d s p e l l s d e c r e a s e d i n t h e e a r l y p e r i o d , b u t o n l y a t o n e s t a t i o n ( O b r a z t s o v C h i fl i c k ) . S o m e fi n d i n g s w e r e n o t i n a g r e e m e n t w i t h t h o s e o f t h e r e s e a r c h t o d a t e . I n c o n t r a s t t o p r e v i o u s s t u d i e s , t h e c h a n g e s ( m o r e s p e c i fi c a l l y , t h e i n c r e a s e ) i n t h e a b s o l u t e l o w e s t m i n i m u m t e m p e r a t u r e w e r e e v i d e n t o n l y d u r i n g t h e e a r l y p e r i o d ( 1 9 5 1 - 1 9 7 9 ) a n d n o t d u r i n g t h e l a t e p e r i o d ( 1 9 7 3 - 1 9 9 9 ) . I n a d d i t i o n , n o s i g n i fi c a n t t r e n d s i n e x t r e m e s u m m e r m a x i m u m o r m i n i m u m t e m p e r a t u r e s w e r e o b s e r v e d i n B u l g a r i a d u r i n g t h e s e c o n d h a l f o f t h e 2 0 t h c e n t u r y . D u r i n g t h e e a r l y p e r i o d , c o n t r a r y t o p r e v i o u s fi n d i n g s , t h e d a i l y t e m p e r a t u r e r a n g e i n c r e a s e d f o r o n e s t a t i o n ( V a r n a ) i n s p r i n g . S i g n i fi c a n t i n c r e a s i n g t r e n d s i n a n n u a l , w i n t e r a n d s u m m e r d a i l y t e m p e r a t u r e r a n g e f o r t h e l a t e p e r i o d w e r e a l s o e v i d e n t ( b a s e d o n 3 3 2 P l e v e n N C D C ) . P o s i t i v e t r e n d s i n s p r i n g a n d w i n t e r f o r 1 9 7 3 - 1 9 9 9 ( b a s e d o n P l e v e n N C D C ) w e r e d e t e r m i n e d f o r t h e 5 - a n d 1 0 - d a y i n t e r - p e r i o d d i f f e r e n c e s o f m i n i m u m t e m p e r a t u r e , c o n t r a r y t o r e s e a r c h t o d a t e . T h e f r o s t p e r i o d l e n g t h d i d n o t c h a n g e d u r i n g t h e e a r l y p e r i o d , a n d n o c h a n g e s i n f r o s t p e r i o d s e v e r i t y w e r e o b s e r v e d d u r i n g t h e l a t e p e r i o d . T h e n u m b e r o f c o l d s p e l l s a n d t h e i r m a x i m u m e x c e s s d i d n o t i n d i c a t e a n y c h a n g e s d u r i n g t h e e a r l y o r t h e l a t e p e r i o d s . T h e a v e r a g e l e n g t h o f t h e c o l d s p e l l s i n c r e a s e d a t P l e v e n N C D C i n t h e l a t e p e r i o d . A l l o f t h e s e fi n d i n g s i n d i c a t e t h a t m o r e r e s e a r c h i s n e e d e d i n o r d e r t o d e t e r m i n e i f s o m e o f t h e r e s u l t s f o r t h e l a t e p e r i o d a n d t h e d i f f e r e n c e s r e p o r t e d h e r e f r o m p r e v i o u s s t u d i e s d e p i c t a c t u a l c l i m a t e v a r i a t i o n s i n B u l g a r i a o r i f t h e y a r e r e l a t e d t o t h e l i m i t a t i o n s o f t h e d a t a a n d t h e s e t o f s t a t i o n s u s e d i n t h e s t u d y . T h e e x i s t i n g r e s e a r c h c o n c e r n i n g c o o l i n g a n d h e a t i n g d e g r e e d a y s h a s b e e n q u i t e l i m i t e d a n d t h e r e s u l t s o f t h i s s t u d y e x p a n d t h e k n o w l e d g e r e g a r d i n g t h e s e i n d i c e s . D u r i n g 1 9 5 1 - 1 9 7 9 , t h e c o o l i n g d e g r e e d a y s d e c r e a s e d a t t w o s t a t i o n s ( O b r a z t s o v C h i fl i c k a n d P l e v e n ) w h i l e i n 1 9 7 3 - 1 9 9 9 a s i g n i fi c a n t i n c r e a s i n g t r e n d i s e v i d e n t a t P l e v e n N C D C . C h a n g e s i n t h e h e a t i n g d e g r e e d a y s w e r e e v i d e n t o n l y d u r i n g t h e l a t e p e r i o d . T h e s i g n i fi c a n t n e g a t i v e t r e n d a t P l e v e n N C D C i n d i c a t e d w a r m i n g d u r i n g t h e c o o l e r p a r t o f t h e y e a r f o r t h i s s t a t i o n . T h e r e s u l t s o b t a i n e d i n t h i s s t u d y c o n t r i b u t e t o t h e e x i s t i n g k n o w l e d g e r e g a r d i n g h i s t o r i c a l c h a n g e s i n e x t r e m e t e m p e r a t u r e e v e n t s , s i n c e t h e u s e o f e x t r e m e v a l u e a n a l y s i s i n a h i s t o r i c a l c o n t e x t h a s b e e n l i m i t e d . F u r t h e r m o r e , t h e c o m p a r i s o n o f r e t u r n l e v e l s f r o m t w o s e p a r a t e h i s t o r i c a l p e r i o d s h a s n o t b e e n u s e d a s a m e a n s o f a s s e s s i n g t h e c h a n g e s i n t h e i n d i c e s o f i n t e r e s t . T h e r e t u r n 3 3 3 l e v e l s d e t e r m i n e d f o r P l e v e n N C D C f r o m t h e l a t e p e r i o d ( 1 9 7 3 - 1 9 9 9 ) w e r e f o u n d t o b e a l w a y s h i g h e r t h a n t h o s e f o r P l e v e n f o r t h e m a x i m u m t e m p e r a t u r e e x t r e m e s a n d l o w e r f o r t h e m i n i m u m t e m p e r a t u r e e x t r e m e s o n a n n u a l a n d s e a s o n a l s c a l e s , e x c e p t f o r s p r i n g . T h e r e s u l t s f r o m t h e m o d e l i n g o f t h e s u m m e r e x c e e d a n c e s o v e r 3 2 ° C w i t h t h e G e n e r a l i z e d P a r e t o d i s t r i b u t i o n i n d i c a t e d t h a t t h e r e t u r n l e v e l s w e r e h i g h e r a t P l e v e n N C D C f r o m t h e l a t e p e r i o d c o m p a r e d t o P l e v e n f r o m t h e e a r l y p e r i o d . T h e r e t u r n l e v e l s o f t h e d e fi c i e n c i e s b e l o w - 5 ° C a t P l e v e n N C D C w e r e l o w e r c o m p a r e d t o P l e v e n . 1 . 3 . R e l a t i o n s h i p s b e t w e e n a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n a n d t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s i n B u l g a r i a T h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n t h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n p a t t e r n s a n d t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s i n B u l g a r i a w e r e e x p l o r e d f o r t h e 1 9 5 1 - 1 9 7 9 a n d 1 9 7 3 - 1 9 9 9 p e r i o d s . T h i s r e s e a r c h e x p a n d s t h e k n o w l e d g e r e g a r d i n g t h e a s s o c i a t i o n s b e t w e e n t h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n o v e r E u r o p e a n d t h e o c c u r r e n c e o f t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s i n B u l g a r i a d u e t o t h e u s e o f a d e t a i l e d c a t a l o g u e o f c i r c u l a t i o n t y p e p a t t e r n s . A v a r i e t y o f c i r c u l a t i o n s i t u a t i o n s . r e p r e s e n t e d b y t h e s e c o n d - t i e r o f t h e c l a s s i fi c a t i o n , t h e c i r c u l a t i o n t y p e s , w e r e e s t a b l i s h e d t o b e f a v o r a b l e f o r t h e o c c u r r e n c e o f e x t r e m e t e m p e r a t u r e e v e n t s i n t h e c o u n t r y . T h e d i s t i n c t i v e n e s s o f t h e s t u d i e d r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n a n d t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i s d u e t o t h e s p a t i a l p o s i t i o n o f B u l g a r i a i n r e l a t i o n t o t h e c i r c u l a t i o n e n t i t i e s ( c y c l o n e s , a n t i c y c l o n e s , f o r e x a m p l e ) t h a t c h a r a c t e r i z e e a c h c i r c u l a t i o n t y p e . A l t h o u g h p r e v i o u s s t u d i e s e x i s t r e g a r d i n g 3 3 4 a s s o c i a t i o n b e t w e e n l a r g e - s c a l e c i r c u l a t i o n a n d e x t r e m e t e m p e r a t u r e e v e n t s f o r r e g i o n s l o c a t e d i n t h e m i d - c o n t i n e n t , o r i n i m m e d i a t e p r o x i m i t y t o B u l g a r i a ( i . e . , H u n g a r y , C z e c h R e p u b l i c , s o u t h c e n t r a l E u r o p e , G r e e c e ) , t h e c o m p a r i s o n o f t h e e x t r e m e e v e n t s r e c o r d e d i n B u l g a r i a t o a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n p a t t e r n s h a s n o t b e e n e x p l o r e d a n d i t o f f e r s a u n i q u e p e r s p e c t i v e . D i f f e r e n t d i r e c t i o n o f t h e s u r f a c e a i r fl o w a n d c h a r a c t e r i s t i c w e a t h e r p a t t e r n s a r e o b s e r v e d i n B u l g a r i a c o m p a r e d t o t h e n e i g h b o r i n g r e g i o n s , d e p e n d i n g o n t h e s i z e o f t h e c i r c u l a t i o n f e a t u r e s a n d t h e p o s i t i o n o f B u l g a r i a r e l a t i v e t o t h e c e n t e r o f t h e c i r c u l a t i o n e n t i t y , i n c o m b i n a t i o n w i t h t h e s p e c i f i c g e o m o r p h o l o g i c c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e c o u n t r y . P h y s i c a l l y p l a u s i b l e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n t h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n p a t t e r n s a n d t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n B u l g a r i a w e r e i d e n t i fi e d . A c o m p a r i s o n o f t h e c i r c u l a t i o n t y p e s w i t h t h e t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n d i c a t e d t h a t h e a t w a v e s i n s u m m e r o c c u r : a ) w h e n B u l g a r i a i s l o c a t e d w i t h i n a n u n o r g a n i z e d z o n e o f h i g h e r p r e s s u r e b e t w e e n t w o c y c l o n i c f e a t u r e s a n d n e a r t h e e d g e o f t h e A z o r e s H i g h a n d w e a k p r e s s u r e g r a d i e n t s a n d w e a k w i n d s a r e e v i d e n t ( A L - P G L 1 s u m , A L - P G L 2 5 u m , A L - P G L 4 s u m , A L - P G L 5 5 u m a n d A I - P G L 6 s u m ) ; b ) w h e n a n e x t e n s i o n o f t h e P e r s i a n G u l f t h e r m a l l o w i s e v i d e n t o v e r t h e c o u n t r y ( A S R 5 5 u m ) ; c ) u n d e r l o w e r p r e s s u r e ( p e r h a p s a - t h e r m a l l o w ) p r e s e n t o v e r c e n t r a l a n d w e s t e r n E u r o p e a n d e x t e n d i n g o v e r t h e c o u n t r y ( A S R 4 s u m a n d A L - P G L / A S R / W P G L s u m ) . T h e s e r e s u l t s a r e a n i m p o r t a n t a d d i t i o n t o p r e v i o u s r e s e a r c h w h i c h c o n s i d e r e d c e n t r a l ( K y s e l y , 2 0 0 2 a ) , s o u t h c e n t r a l E u r o p e ( D o m o n k o s e t a l . , 2 0 0 3 ) o r G r e e c e ( K a t s o u l i s e t a l . 2 0 0 5 ) , a n d c o n c l u d e d t h a t f o r t h e r e s p e c t i v e a r e a s p r o l o n g e d p e r i o d s w i t h h i g h m a x i m u m t e m p e r a t u r e s 3 3 5 o c c u r r e d u n d e r p e r s i s t e n t a n t i c y c l o n i c c o n d i t i o n s , o r u n d e r s o u t h e r l y o r e a s t e r l y s u r f a c e a i r fl o w . S i m i l a r l y t o p a s t s t u d i e s , t h e a b s o l u t e h i g h e s t t e m p e r a t u r e e x t r e m e s o c c u r p r e d o m i n a n t l y ( f o r a n y s e a s o n , a t a l l s t a t i o n s ) u n d e r c i r c u l a t i o n t y p e s t h a t p r o d u c e s o u t h e r l y o r s o u t h w e s t e r l y fl o w o v e r B u l g a r i a . I n a l l o c c a s i o n s t h i s s o u t h e r l y l o w - l e v e l a i r fl o w i s a s s o c i a t e d w i t h l o w p r e s s u r e s y s t e m s ( I L 1 w i n , S H - M L 1 s p r , S H - M L 3 s p r , P G L 4 f a l ) . F u r t h e r d e t a i l i s a d d e d b y e s t a b l i s h i n g t h a t a b s o l u t e h i g h t e m p e r a t u r e s o c c u r a l s o w h e n a t r o u g h o f l o w e r p r e s s u r e e x t e n d s f r o m S c a n d i n a v i a t o N o r t h A f r i c a a n d B u l g a r i a i s u n d e r t h e i n fl u e n c e o f s o u t h e r l y fl o w , a h e a d ( e a s t ) o f t h e t r o u g h a x i s ( A L - V B / E L s p r ) . A b s o l u t e h i g h e s t t e m p e r a t u r e s h a v e b e e n a l s o r e c o r d e d w h e n t h e c o u n t r y i s u n d e r t h e i n fl u e n c e o f a m i l d h i g h p r e s s u r e s y s t e m ( A L - V B 2 w i n ) , o r w i t h a t r o u g h o f l o w e r p r e s s u r e e x t e n d i n g n o r t h w e s t w a r d f r o m t h e t h e r m a l l o w o v e r t h e P e r s i a n G u l f a n d t h e A r a b i a n P e n i n s u l a ( A S R 2 5 u m , P G L 1 f a I ) . R e g a r d i n g l o w t e m p e r a t u r e e x t r e m e s , e x i s t i n g r e s e a r c h h a s e s t a b l i s h e d t h a t e x t r e m e l o w t e m p e r a t u r e e v e n t s i n H u n g a r y h a v e o c c u r r e d p r e d o m i n a n t l y u n d e r a n t i c y c l o n i c c o n d i t i o n s ( D o m o n k o s , 1 9 9 8 ) . I n a d d i t i o n , D o m o n k o e s e t a l . ( 2 0 0 3 ) d e t e r m i n e d , u s i n g t h e H e s s - B r e z o w s k y c l a s s i fi c a t i o n , t h a t i n s o u t h c e n t r a l E u r o p e e x t r e m e c o l d t e m p e r a t u r e e v e n t s w e r e f a v o r e d b y “ n o r t h e r l i e s ” a n d “ e a s t e r l i e s " , “ m e r i d i o n a l " a n d “ a n t i c y c l o n i c " c i r c u l a t i o n p a t t e r n s . T h e fi n d i n g s i n t h i s s t u d y c o m p l e m e n t t h e e x i s t i n g r e s e a r c h b y I n d i c a t i n g t h a t w i n t e r c o l d s p e l l s i n B u l g a r i a o c c u r r e d : a ) d u r i n g n o r t h e r l y , n o r t h e a s t e r l y s u r f a c e a i r fl o w a r o u n d a n a n t i c y c l o n e s i t u a t e d o v e r w e s t e r n a n d c e n t r a l E u r o p e ( M L - N A H / E H w i n ) ; a n d b ) 3 3 6 u n d e r e a s t e r l y s u r f a c e a i r f l o w a r o u n d a n a n t i c y c l o n e l o c a t e d o v e r S c a n d i n a v i a a n d t h e R u s s i a n P l a i n ( S H - M L 1 w i n , M L - N A H / S H - M L w i n , S H - M L 2 w i n ) . F u r t h e r m o r e , a b s o l u t e e x t r e m e l o w t e m p e r a t u r e s i n a n y s e a s o n w e r e o b s e r v e d w h e n : a ) s u r f a c e a n t i c y c l o n e s o v e r c e n t r a l E u r o p e e x t e n d o v e r B u l g a r i a a n d p r o d u c e n o r t h e r l y fl o w ( S H - M L 2 f a l , A L - V B 3 s p r , I L / A S R s p r , A L - V B 1 f a l ) ; b ) a n a n t i c y c l o n e o v e r t h e R u s s i a n P l a i n o r S c a n d i n a v i a e x t e n d s o v e r t h e c o u n t r y a n d p r o d u c e s w e a k p r e s s u r e g r a d i e n t s a n d w e a k w i n d s , o f t e n f r o m a n e a s t e r l y d i r e c t i o n ( A S R 2 5 p r , E L - I L s p r , l L 2 5 p r , l L 1 f a l ) ; c ) B u l g a r i a i s u n d e r t h e i n fl u e n c e o f e a s t e r l y o r n o r t h e a s t e r l y a i r fl o w , n o r t h o f a w a r m f r o n t o r a r o u n d a n a n t i c y c l o n e ( M L - N A H 1 w i n , S H - M L 1 f a l , A S R 1 s p r , A S R 2 5 u m ) ; d ) t h e P e r s i a n G u l f L o w i s w e a k e r t h a n n o r m a l ( a p o s i t i v e a n o m a l y e x i s t s ) a n d a w e a k fl o w i s e x p e r i e n c e d o v e r t h e c o u n t r y ( W P G L 1 s u m , W P G L 2 5 u m , W P G L 3 5 u m ) ; a n d e ) a s u r f a c e a n t i c y c l o n e i s l o c a t e d o v e r B u l g a r i a ( | L 3 f a l ) . I T h e d e r i v e d c l a s s i fi c a t i o n p r e s e n t e d u s e f u l i n s i g h t s o n t h e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s r e s p o n s i b l e f o r t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n B u l g a r i a . T h e r e s u l t s f o r a l l t h e s t a t i o n s s h o w e d c o n s i s t e n c y : o p p o s i t e t y p e s o f e x t r e m e s w e r e f a v o r e d b y d i f f e r e n t c i r c u l a t i o n t y p e s , a n d a g o o d c o r r e s p o n d e n c e b e t w e e n t h e c i r c u l a t i o n t y p e s c o n t r i b u t i n g t o t h e t h r e s h o l d , a s w e l l a s t h e s i n g u l a r e x t r e m e s , w a s f o u n d . 2 . L i m i t a t i o n s o f t h e s t u d y S o m e o f t h e l i m i t a t i o n s o f t h i s s t u d y a r e r e l a t e d t o t h e a p p l i c a t i o n o f t h e p r i n c i p a l c o m p o n e n t a n d c l u s t e r a n a l y s e s f o r t h e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n 3 3 7 c l a s s i fi c a t i o n . I n t h i s s t u d y , h o w e v e r , s t e p s w e r e t a k e n t o m i n i m i z e t h e s u b j e c t i v e i n p u t n e e d e d i n t h e s e p r o c e d u r e s . A n o t h e r l i m i t a t i o n w a s i m p o s e d o n t h i s s t u d y b y t h e i n h o m o g e n e i t y o f t h e d a t a f o r t h r e e o f t h e N C D C s t a t i o n s . T h e s e t o f l o c a t i o n s i n t h e l a t e p e r i o d , u s e d f o r i n t e r - p e r i o d c o m p a r i s o n , w a s r e d u c e d t o o n e , P l e v e n N C D C . L i m i t a t i o n s i n t h e r e s u l t s i n t e r p r e t a t i o n a l s o e n s u e d f r o m t h e u s e o f t w o d i f f e r e n t s t a t i o n s a t P l e v e n f o r t h e c o m p a r i s o n o f t h e e a r l y a n d l a t e p e r i o d s . I n a d d i t i o n , t h e l a r g e a m o u n t o f m i s s i n g d a t a f o r P l e v e n N C D C a l s o a f f e c t e d s o m e o f t h e fi n a l r e s u l t s f o r t h i s s t a t i o n . I n t h e l a s t p o r t i o n o f t h e a n a l y s i s , i n t h e c o m p a r i s o n o f t h e a b s o l u t e s e a s o n a l e x t r e m e s t o t h e c i r c u l a t i o n t y p e s , m o s t l y o n e v a l u e p e r y e a r f o r a n y s e a s o n w a s u s e d . G i v e n t h a t t h e s t u d y p e r i o d s a r e r e l a t i v e l y s h o r t a t e a c h s t a t i o n , t h e c o n t r i b u t i o n c o e f fi c i e n t s w e r e b a s e d o n a v e r y s m a l l n u m b e r o f v a l u e s . 3 . F u t u r e w o r k I n t h e f u t u r e , a m o r e d e t a i l e d q u a n t i t a t i v e c o m p a r i s o n w i l l b e p e r f o r m e d b e t w e e n t h e c l a s s i fi c a t i o n d e r i v e d i n t h i s s t u d y a n d a v a i l a b l e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n c a t a l o g u e s , b y a s s e s s i n g t h e d a y b y d a y o v e r l a p o f t h e c i r c u l a t i o n t y p e s f r o m t h e d i f f e r e n t c l a s s i fi c a t i o n s . I n a d d i t i o n , t h e d e r i v e d c l a s s i fi c a t i o n w i l l b e a p p l i e d t o a s s e s s t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n t e m p e r a t u r e e x t r e m e e v e n t s a n d c i r c u l a t i o n t y p e s i n o t h e r r e g i o n s o f E u r o p e i n o r d e r t o v a l i d a t e q u a n t i t a t i v e l y t h e c l a s s i fi c a t i o n p e r f o r m a n c e i n o t h e r p a r t s o f t h e c o n t i n e n t . F u t u r e r e s e a r c h w i l l i n c l u d e a l s o t h e a p p l i c a t i o n o f t h e c l a s s i fi c a t i o n t o g l o b a l c i r c u l a t i o n m o d e l d a t a i n o r d e r t o i n v e s t i g a t e p o t e n t i a l f u t u r e c h a n g e s i n a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n o v e r 3 3 8 E u r o p e . I n a d d i t i o n , t h e c l a s s i f i c a t i o n m e t h o d o l o g y w i l l b e a p p l i e d t o a d i f f e r e n t c o n t i n e n t a r o u n d t h e g l o b e , m o r e s p e c i fi c a l l y N o r t h A m e r i c a . S u b s e q u e n t l y , t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n t h e h i s t o r i c a l c h a n g e s i n t h e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s d e r i v e d f o r E u r o p e a n d t h e o n e s d e r i v e d f o r N o r t h A m e r i c a w i l l b e e x p l o r e d . F u t u r e r e s e a r c h p l a n s a l s o i n c l u d e t h e i n v e s t i g a t i o n o f t h e f r e q u e n c y a n d p e r s i s t e n c e o f t h e c i r c u l a t i o n p a t t e r n s o v e r N o r t h A m e r i c a , t h e i r r e l a t i o n s h i p s t o l o c a l w e a t h e r a n d c l i m a t e e x t r e m e s , a n d p o t e n t i a l f u t u r e c h a n g e s i n t h e s e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s a n d t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n l a r g e - s c a l e c i r c u l a t i o n a n d l o c a l c l i m a t e . I n t h e f u t u r e , a p o s s i b l e a c q u i s i t i o n o f d a t a f o r a d d i t i o n a l s t a t i o n s i n B u l g a r i a f o r a l o n g e r p e r i o d , i n o r d e r t o e x t e n d f u r t h e r t h e s p a t i a l a n d t e m p o r a l c o m p a r i s o n p o r t i o n o f t h i s s t u d y i s a l s o e n v i s i o n e d . A n e x p l o r a t i o n o f t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n c i r c u l a t i o n p a t t e r n s a n d p r e c i p i t a t i o n e x t r e m e s i n B u l g a r i a , i f d a t a a r e a c q u i r e d , i s a l s o o f i n t e r e s t . A n e x p l o r a t i o n o f p o t e n t i a l f u t u r e c h a n g e s i n t h e t e m p e r a t u r e a n d p r e c i p i t a t i o n e x t r e m e s i n B u l g a r i a , a n d t h e i r r e l a t i o n s h i p t o t h e l a r g e - s c a l e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n w i l l a l s o b e c o n s i d e r e d i n f u t u r e r e s e a r c h . 3 3 9 A P P E N D I X t o C h a p t e r 2 3 4 0 A p p e n d i x T a b l e 1 C o m p a r i s o n t a b l e o f t h e o b t a i n e d S L P c i r c u l a t i o n p a t t e r n s C u r r e n t s t u d y H e s s B r e z o w s k y L a m b ’ s ‘ A i r fi o w T y p e s ' 1 9 6 9 o v e r t h e B r i t i s h I s l e s 1 9 7 2 A n a l y s i s m e t h o d N o n h i e r a r c h i c a l S u b j e c t i v e S u b j e c t i v e c l a s s i f i c a t i o n c l u s t e r a n a l y s i s b a s e d o n P C A s c o r e s . c l a s s i fi c a t i o n . o f w e a t h e r m a p s a c c o r d i n g t o p r e s s u r e d i s t r i b u t i o n , w i n d s o r w e a t h e r . V a r i a b l e S L P S L P a n d Z 5 0 0 S L P a n d 2 5 0 0 R e g i o n 7 7 7 g r i d p o i n t s b e t w e e n 4 0 d e g W a n d 5 0 d e g E , a n d 2 0 - 7 0 d e g N A p p r o x . 3 5 - 7 0 d e g N , 5 0 d e g W - 4 0 d e g E . 5 0 - 6 0 d e g N , 2 d e g E - 1 0 d e g W . D a t a s o u r c e N C E P / N C A R B a s e d o n m a p s f r o m t h e R e a n a l y s i s D a i l y W e a t h e r R e p o r t s o f t h e M e t O f fi c e a n d f r o m 5 o t h e r s o u r c e s . P e r i o d o f r e c o r d 1 9 5 1 - 2 0 0 4 1 8 8 1 - 1 9 9 8 1 8 6 1 - 1 9 9 5 S a m p l i n g p e r i o d 1 - d a y 3 - d a y C h a r t s f r o m e v e r y 6 h o u r s a t t h e e n d o f p e r i o d o r a t l e a s t 3 c h a r t s i n t h e b e g i n n i n g . A n n u a l / S e a s o n a l S e a s o n a l v a l u e s - w i n t e r ( D J F ) , s p r i n g ( M A M ) , s u m m e r ( J J A ) , f a l l ( S O N ) . A n n u a l ( 2 9 p a t t e r n s i d e n fi fi e d ) A n n u a l - 8 m a j o r d i r e c t i o n a l t y p e s : W e s t e r l y , N o r t h e r l y . N o r t h e a s t e r l y , N o r t h w e s t e r l y , E a s t e r l y , S o u t h e a s t e r l y , S o u t h w e s t e r l y , S o u t h e r l y : 3 n o n - d i r e c t i o n a l t y p e s - C y c l o n i c , A n t i c y c l o n i c a n d U n s p e c i fi e d . D a t a p r e p r o c e s s i n g T i m e s t a n d a r d i z a t i o n o f d a t a . 3 4 1 A p p e n d i x T a b l e 1 c o n t i n u e d C u r r e n t s t u d y H e s s B r e z o w s k y L a m b ' s ‘ A i r f l o w T y p e s ' 1 9 6 9 o v e r t h e B r i t i s h I s l e s 1 9 1 2 C o r r e s p o n d e n c e W i n t e r : b e t w e e n c i r c u l a t i o n V o e i k o v B e l t - A r c t i c B M , S A W e s t e r l y p a t t e r n s L o w M e d i t e r r a n e a n L o w - A n t i c y c l o n i c N o r t h A t l a n t i c H i g h E u r o p e a n H i g h H B , H M S o u t h e r l y S c a n d i n a v i a n H i g h - W W , H F A , H F Z , S Z E a s t e r l y M e d i t e r r a n e a n L o w I c e l a n d i c L o w W S , S W Z , S E Z , C y c l o n i c S W A N o r t h e r l y , N o r t h - w e s t e r l y - n o t s e e n . S c a n d i n a v i a n H i g h - H F Z , H N F A E a s t e r l y M e d i t e r r a n e a n L o w A r c t i c L o w - V o e i k o v W e s t e r l y B e l t A z o r e s - S c a n d i n a v i a n N E A , N E Z , H N F Z , A n t i c y c l o n i c R i d g e T M E u r o p e a n L o w T R M . N Z , H N Z N o r t h - w e s t e r l y , N o r t h e r l y I c e l a n d i c L o w T B , S E A C y c l o n i c H N A , N A — n o t s e e n . S o u t h e r l v " n o t s e e n . m W e a k P e r s i a n G u l f N A ( s o m e w h a t L o w s i m i l a r ) A z o r e s - S c a n d i n a v i a n H N A , N E A , T R W A n t i c y c l o n i c , E a s t e r l y R i d g e ( s o m e w h a t ) A r c t i c L o w - P e r s i a n N W A , N W Z C y c l o n i c , W e s t e r l y , G u l f L o w N o r t h - W e s t e r l y 3 4 2 A p p e n d i x T a b l e 1 c o n t i n u e d C u r r e n t s t u d y H e s s B r e z o w s k y L a m b ’ s ‘ A i r fl o w T y p e s ' 1 9 6 9 o v e r t h e B r i t i s h I s l e s 1 9 7 2 C o r r e s p o n d e n c e T B , H N F A , N Z , W Z , N o r t h e r l y , S o u t h e r l y - n o t b e t w e e n W A — n o t s e e n . s e e n . c i r c u l a t i o n p a t t e r n s F a l l : P e r s i a n G u l f L o w W e s t e r l y A r c t i c L o w - V o e i k o v H M , H B , W A A n t i c y c l o n i c , S o u t h e r l y B e l t S c a n d i n a v i a n H i g h - W W , H F Z E a s t e r l y M e d i t e r r a n e a n L o w I c e l a n d i c L o w S W A , S W Z , S E A C y c l o n i c H N Z S A B M T R M r t h r l N h - w r l - n o t s e e n . - n g t s e e n . F o o t n o t e s N o n e N o n e A b o u t 4 % u n c l a s s i fi e d ( r a n g i n g f r o m 2 - 7 % i n i n d i v i d u a l y e a r s ) . C u r r e n t s t u d y J e n k i n s o n a n d S c h u e p p ' s s y n o p t i c C o l l i n s o n ( 1 9 7 7 ) , c l a s s i fi c a t i o n ( 1 9 7 9 ) J o n e s e t a l . ( 1 9 9 3 ) , f r o m S t e f a n i c k i e t a l . , f r o m G o o d e s s a n d 1 9 9 8 P a l u t i k o f , 1 9 9 8 A n a l y s i s m e t h o d N o n h i e r a r c h i c a l c l u s t e r a n a l y s i s b a s e d o n P C A s c o r e s . A u t o m a t e d v e r s i o n o f t h e L a m b W e a t h e r T y p e c l a s s i fi c a t i o n , b a s e d o n r e s u l t a n t w i n d fl o w a n d t o t a l S e m i - o b j e c t i v e c l a s s i fi c a t i o n w h i c h t a k e s i n t o a c c o u n t t h e s u r f a c e p r e s s u r e , g e o s t r o p h i c w i n d d i r e c t i o n , w i n d s h e a r v o r t i c i t y . s p e e d a n d d i r e c t i o n a t 5 0 0 h P a , Z 5 0 0 , a n d b a r o c l i n i c i t y . V a r i a b l e S L P S L P S u r f a c e p r e s s u r e a n d 2 5 0 0 . R e g i o n 7 7 7 g r i d p o i n t s A p p r o x i m a t e l y 4 0 — 4 4 4 k m d i a m e t e r a r e a i n b e t w e e n 4 0 d e g W a n d 5 0 d e g E , a n d 2 0 - 7 0 d e g N 6 7 . 5 N , 2 4 W - 1 4 E c e n t r a l A l p s a r o u n d 4 6 d e g 3 0 m i n N , 9 d e g E . D a t a s o u r c e N C E P / N C A R M e a n S L P g r i d d e d R e a n a l y s i s d a t a P e r i o d o f r e c o r d 1 9 5 1 - 2 0 0 4 1 8 8 0 - 1 9 8 9 1 9 4 5 - 1 9 9 4 3 4 3 A p p e n d i x T a b l e 1 c o n t i n u e d C u r r e n t s t u d y J e n k i n s o n a n d C o l l i n s o n ( 1 9 7 7 ) , J o n e s e t a l . ( 1 9 9 3 ) , f r o m G o o d e s s a n d P a l u t i k o f , 1 9 9 8 S c h fl e p p ’ s s y n o p t i c c l a s s i f i c a t i o n ( 1 9 7 9 ) f r o m S t e f a n i c k i e t a l . , 1 9 9 8 S a m p l i n g p e r i o d 1 - d a y I - d a y 1 - d a y ( 1 2 U T C ) A n n u a l / S e a s o n a l S e a s o n a l v a l u e s - A n n u a l - 1 4 A n n u a l - 4 O w e a t h e r w i n t e r ( D J F ) , s p r i n g c i r c u l a t i o n t y p e s . t y p e s a g g r e g a t e d i n t o 7 ( M A M ) , s u m m e r ( J J A ) , O n l y m a p s ( a n o m a l y s u b c l a s s e s a n d 3 m a i n f a l l ( S O N ) . m a p s a l s o ) f o r w i n t e r t y p e s - c o n v e c t i v e , a n d s u m m e r a r e a d v e c t i v e a n d m i x e d s h o w n i n G P ( 1 9 9 8 ) . w e a t h e r t y p e . D a t a T i m e s t a n d a r d i z a t i o n p r e p r o c e s s i n g o f d a t a . C o r r e s p o n d e n c e b e t w e e n c i r c u l a t i o n p a t t e r n s W i n t e r : A r c t i c L o w - V o e i k o v B e l t M e d i t e r r a n e a n L o w - E / N E - - - - - - - - - - - - - - - N o r t h A t l a n t i c H i g h E u r o p e a n H i g h A / H Y A , U A H i g h S c a n d i n a v i a n H i g h - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - M e d i t e r r a n e a n L o w I c e l a n d i c L o w W / N W / S W / N g r o u p S o u t h e r l y C . U C , H Y C . S / S E - L o w W N E M i x e d F l a t n o t s e e n . - n o t s e e n S p r i n g : S c a n d i n a v i a n H i g h - - - - - - - - - - - - - - - M e d i t e r r a n e a n L o w A r c t i c L o w - V o e i k o v ( H i g h ) B e l t A z o r e s - S c a n d i n a v i a n E a s t e r l y R i d g e E u r o p e a n L o w L o w I c e l a n d i c L o w S o u t h e r l y W , N . F l a t . M i x e d - n o t s e e n . 3 4 4 A p p e n d i x T a b l e 1 c o n t i n u e d C u r r e n t s t u d y J e n k i n s o n a n d S c h fl e p p ’ s s y n o p t i c C o l l i n s o n ( 1 9 7 7 ) , c l a s s i f i c a t i o n ( 1 9 7 9 ) J o n e s e t a l . ( 1 9 9 3 ) , f r o m S t e f a n i c k i e t a l . , f r o m G o o d e s s a n d 1 9 9 8 P a l u t i k o f , 1 9 9 8 C o r r e s p o n d e n c e S p r i n g : b e t w e e n C i r c u l a t i o n S c a n d i n a v i a n H i g h - - - - - - - - - - - - - - - p a t t e r n s M e d i t e r r a n e a n L o w A r c t i c L o w - V o e i k o v ( H i g h ) B e l t A z o r e s - S c a n d i n a v i a n E a s t e r l y R i d g e E u r o p e a n L o w L o w I c e l a n d i c L o w S o u t h e r l y W N F l a t M i x e d — n o t $ 6 3 . - S u m m e r : W e a k P e r s i a n G u l f U A ( p o s s i b l y ) N o r t h e r l y L o w ' A z o r e s - S c a n d i n a v i a n C , H Y C . E / N E , S / S E E a s t e r l y R i d g e A r c t i c L o w - P e r s i a n A / H Y A - - - - - - - - - - - - - - - G u l f L o w U C W / N W / S W I N W , S l H i g h I L o w , F l a t l g r o u p - n o t s e e n . M i x e d — n o t s e e n . F a l l : P e r s i a n G u l f L o w N o r t h e r l y A r c t i c L o w - V o e i k o v H i g h B e l t S c a n d i n a v i a n H i g h - - - - - - - - - - - - - - M e d i t e r r a n e a n L o w I c e l a n d i c L o w L o w W , E . S . F l a t . M i x e d - n o t s e e n F o o t n o t e s N o n e N o n e N o n e 3 4 5 A p p e n d i x T a b l e 1 c o n t i n u e d C u r r e n t s t u d y A u t o m a t i c c l a s s i fi c a t i o n M a h e r a s e t a l . , 2 0 0 0 P l a u t G . a n d E . S i m o n n e t , 2 0 0 1 A n a l y s i s m e t h o d N o n h i e r a r c h i c a l c l u s t e r a n a l y s i s b a s e d A u t o m a t i c c l a s s i fi c a t i o n o f P C A , a n d d y n a m i c a l c l u s t e r i n g a l g o r i t h m - o n P C A s c o r e s . c i r c u l a t i o n t y p e s A N A X V p a c k a g e . r e l e v a n t t o G r e e c e , u s i n g s p a t i a l m e t h o d s o f t o p o l o g y a n d g e o m e t r y . V a r i a b l e S L P S L P a n d 2 5 0 0 S L P R e g i o n 7 7 7 g r i d p o i n t s 2 0 - 6 5 d e g N , 2 0 d e g 6 4 0 g r i d p o i n t s , 1 0 0 d e g b e t w e e n 4 0 d e g W W - 5 0 d e g E l o n g i t u d e b y 4 0 d e g l a t a n d 5 0 d e g E , a n d 2 0 - c e n t e r e d a t 5 0 d e g N , 1 0 7 0 d e g N d e g W . D a t a s o u r c e N C E P / N C A R N C E P / N C A R C R U R e a n a l y s i s R e a n a l y s i s P e r i o d o f r e c o r d 1 9 5 1 - 2 0 0 4 1 9 5 8 - 1 9 9 7 1 8 8 0 - 1 9 9 7 S a m p l i n g p e r i o d 1 - d a y 6 h r s , 1 - d a y 1 - d a y A n n u a l / S e a s o n a l S e a s o n a l v a l u e s - A n n u a l W i n t e r ( N o v e m b e r - w i n t e r ( D J F ) , s p r i n g 2 0 c i r c u l a t i o n t y p e s - M a r c h ) ( M A M ) , s u m m e r ( J J A ) , 6 a n t i c y c l o n i c , 8 5 p a t t e r n s ( a n o m a l y f a l l ( S O N ) . c y c l o n i c , 2 m i x e d m a p s a v a i l a b l e ) a n d 4 s p e c i a l t y p e s ( o n l y w i n t e r a n d s u m m e r m a p s s h o w n ; 2 5 0 0 a n o m a l i e s m a p s a v a i l a b l e ) D a t a T i m e s t a n d a r d i z a t i o n S u b t r a c t e d w i n t e r m e a n p r e p r o c e s s i n g o f d a t a . fi e l d s a t e a c h g r i d p o i n t . C o r r e s p o n d e n c e W i n t e r ? b e t w e e n c i r c u l a t i o n A r c t i c L o w - V o e i k o v A 4 , A 5 , C n A t l a n t i c R i d g e ( s o m e w h a t p a t t e r n s B e l t s i m i l a r ) M e d i t e r r a n e a n L o w - C , C s W e s t B l o c k i n g N o r t h A t l a n t i c H i g h E u r o p e a n H i g h A 1 , A 3 , A 6 , M t 1 B l o c k i n g 3 4 6 A p p e n d i x T a b l e 1 c o n t i n u e d C u r r e n t s t u d y A u t o m a t i c c l a s s i fi c a t i o n M a h e r a s e t a l . , 2 0 0 0 P l a u t G . a n d E . S i m o n n e t , 2 0 0 1 C o r r e s p o n d e n c e S c a n d i n a v i a n H i g h - A 2 G r e e n l a n d A n t i c y c l o n e b e t w e e n M e d i t e r r a n e a n L o w ( s o m e w h a t s i m i l a r ) c i r c u l a t i o n p a t t e r n s I c e l a n d i c L o w C w Z o n a l M t 2 . C n e . a n . C s w - n o t s e e n . S p r i n g : S c a n d i n a v i a n H i g h - M e d i t e r r a n e a n L o w A r c t i c L o w - V o e i k o v B e l t - A z o r e s - S c a n d i n a v i a n R i d g e E u r o p e a n L o w I c e l a n d i c L o w S u m W e a k P e r s i a n G u l f C s e , D s e c ( u p p e r a i r L o w c i r c u l a t i o n s o m e w h a t d i f f e r s ) , M B 1 A z o r e s - S c a n d i n a v i a n D o r R i d g e A r c t i c L o w - P e r s i a n M B 2 ( s o m e w h a t ) G u l f L o w F a l l : P e r s i a n G u l f L o w A r c t i c L o w - V o e i k o v B e l t S c a n d i n a v i a n H i g h - M e d i t e r r a n e a n L o w I c e l a n d i c L o w F o o t n o t e s N o n e N o n e N o n e 3 4 7 A p p e n d i x T a b l e 1 c o n t i n u e d C u r r e n t s t u d y K a s s o m e n o s e t a l . , E s t e b a n P . , J . M . V i d e , 2 0 0 3 M . M a s e s , 2 0 0 6 A n a l y s i s m e t h o d N o n h i e r a r c h i c a l F A a n d k - m e a n s P C A a n d c l u s t e r a n a l y s i s c l u s t e r a n a l y s i s b a s e d o n P C A s c o r e s . c l u s t e r a n a l y s i s . T h e c l a s s i fi c a t i o n c o m b i n e s s u r f a c e a i r m a s s c h a r a c t e r i s t i c s a n d t h e s y n o p t i c c o n d i t i o n s o v e r a n a r e a . V a r i a b l e S L P S u r f a c e S L P m e t e o r o l o g i c a l d a t a f o r A t h e n s a n d S L P . R e g i o n 7 7 7 g r i d p o i n t s 3 1 5 g r i d p o i n t s , 2 5 - 3 0 — 6 0 d e g N , 3 0 d e g W b e t w e e n 4 0 d e g W a n d 5 0 d e g E , a n d 2 0 - 7 0 d e g N 6 0 d e g N , 1 0 d e g W — 4 0 d e g E . - 1 5 d e g E D a t a s o u r c e N C E P / N C A R S L P f r o m N C E P / N C A R R e a n a l y s i s R e a n a l y s i s N C E P / N C A R r e a n a l y s i s . P e r i o d o f r e c o r d 1 9 5 1 - 2 0 0 4 1 9 5 4 - 1 9 9 9 1 9 6 0 - 2 0 0 1 S a m p l i n g p e r i o d 1 - d a y 1 - d a y ( 1 2 h U T C ) 1 d a y ( 1 8 : 0 0 G M T ) A n n u a l / S e a s o n a l S e a s o n a l v a l u e s - W a r m p e r i o d ( A p r - A n n u a l w i n t e r ( D J F ) , s p r i n g O c t , 6 t y p e s ) , c o l d ( M A M ) , s u m m e r ( J J A ) , p e r i o d ( O c t - A p r , 8 f a l l ( S O N ) . t y p e s ) o f t h e y e a r . D a t a T i m e s t a n d a r d i z a t i o n S p a t i a l s t a n d a r d i z a t i o n p r e p r o c e s s i n g o f d a t a . C o r r e s p o n d e n c e b e t w e e n c i r c u l a t i o n p a t t e r n s W i n t e r : A r c t i c L o w - V o e i k o v B e l t W e s t - n o r t h w e s t a d v e c t i o n ( C L 7 , s o m e w h a t s i m i l a r ) , A n t i c y c l o n e B r i d g e ( C L 1 9 ) M e d i t e r r a n e a n L o w - N o r t h A t l a n t i c H i g h M e d i t e r r a n e a n L o w / n o r t h e r l y a d v e c t i o n ( C L 6 , s o m e w h a t s i m i l a r ) 3 4 8 A p p e n d i x T a b l e 1 c o n t i n u e d C u r r e n t s t u d y K a s s o m e n o s e t a l . , E s t e b a n P . , J . M . V i d e , 2 0 0 3 M . M a s e s , 2 0 0 6 C o r r e s p o n d e n c e E u r o p e a n H i g h 2 W , 7 W C e n t r a l E u r o p e H i g h b e t w e e n ( C L 1 5 ) c i r c u l a t i o n p a t t e r n s S c a n d i n a v i a n H i g h - 1 W S o u t h e r l y f l o w ( C L 8 ) M e d i t e r r a n e a n L o w I c e l a n d i c L o w - - - - - - - - - - - - - - - - - - W i n t e r w e s t e r l y ( C L 1 ) 4 W - n o t s e e n . B r i t i s h H i h C L 4 N o r t h A t l a n t i c L o w ( C L 9 ) I N o r t h - w e s t I b e r i a n L o w ( C L 1 2 ) l T r o u g h ( C L 1 8 ) — m u s e — e m S p r i n g : S c a n d i n a v i a n H i g h - M e d i t e r r a n e a n L o w S o u t h e r l y f l o w ( C L 8 ) A r c t i c L o w - V o e i k o v 2 W , 8 W W e s t - n o r t h w e s t e r l y B e l t a d v e c t i o n ( C L 7 ) , A n t i c y c l o n e B r i d g e ( C L 1 9 ) A z o r e s - S c a n d i n a v i a n 6 8 R i d g e E u r o p e a n L o w S W , 1 8 M e d i t e r r a n e a n L o w / n o r t h e r l y a d v e c t i o n ( C L 6 ) , C e n t r a l E u r o p e L o w / n o r t h e r l y a d v e c t i o n ( C L 1 6 ) I c e l a n d i c L o w N o r t h A t l a n t i c L o w ( C L 9 ) l N o r t h - w e s t a d v e c t i o n i n A t l a n t i c f a g a d e ( C L 1 0 ) I N o r t h - w e s t I b e r i a n L o w ( C L 1 2 ) I B r i t i s h L o w ( C L 1 4 ) - n o t s e e n . 3 4 9 A p p e n d i x T a b l e 1 c o n t i n u e d C u r r e n t s t u d y K a s s o m e n o s e t a l . , 2 0 0 3 E s t e b a n P . , J . M . V i d e , M . M a s e s , 2 0 0 6 C o r r e s p o n d e n c e b e t w e e n c i r c u l a t i o n p a t t e r n s S u m m e r : W e a k P e r s i a n G u l f L o w B S A z o r e s A n t i c y c l o n e I I ( C L 2 0 ) A z o r e s - S c a n d i n a v i a n R i d g e 6 8 N o r t h A t l a n t i c R i d g e ( C L 2 ) , A z o r e s R i d g e ( C L 1 3 ) A r c t i c L o w - P e r s i a n G u l f L o w S u m m e r w e s t e r l y i n A t l a n t i c f a c a d e ( C L 3 ) , W e s t - n o r t h w e s t a d v e c t i o n ( C L 7 ) , N o r t h - w e s t a d v e c t i o n i n t h e A t l a n t i c f a c a d e ( C L 1 0 ) , A z o r e s A n t i c y c l o n e l ( C L 1 1 ) , I b e r i a n T h e r m a l L o w ( C L 1 7 ) — n o t s e e n . F a l l : P e r s i a n G u l f L o w S S A r c t i c L o w - V o e i k o v B e l t 3 W , 8 W , Z S A n t i c y c l o n e b r i d g e ( C L 1 9 ) S c a n d i n a v i a n H i g h - M e d i t e r r a n e a n L o w 1 W S o u t h e r l y f l o w ( C L 8 ) I c e l a n d i c L o w 6 W B r i t i s h L o w ( C L 1 4 s o m e w h a t s i m i l a r ) W M e d i t e r r a n e a n H m ( C L S ) l M e d i t e r r a n e a n L o w / n o r t h e r l y a d v e c t i o n ( C L 6 ) I W e s t - n o r t h w e s t a d v e c t i o n ( C L 7 ) , N o r t h A t l a n t i c L o w L C L 9 ) . N o r t h - w e s t a d v e c t i o n i n t h e A t l a L t i c f a p a d e ( C L 1 0 ) , N o r t h - w e s t I b e r i a n I o w ( C L 1 2 ) . T r o u g h ( C L 1 8 ) l A z o r e s R i d q e ( C L 1 3 ) - n o t s e e n . F o o t n o t e s N o n e N o n e N o n e 3 5 0 A P P E N D I X t o C h a p t e r 3 3 5 1 I n t h i s A p p e n d i x t o C h a p t e r 3 , a l l t h e fi g u r e s f r o m t h e G E V a n d G P D fi t a r e p r e s e n t e d a s w e l l a s t h e t a b l e s c o n t a i n i n g t h e d e t a i l s a b o u t t h e p a r a m e t e r s o f t h e fi t t e d m o d e l s . F i r s t , t h e G E V m o d e l fi t p l o t s t o t h e h i g h e s t T M A X f o r t h e y e a r a n d b y s e a s o n a r e g i v e n a n d t h e s t a t i o n s a r e o r d e r e d a s f o l l o w s : O b r a z t s o v C h i fl i c k , P l e v e n , P l o v d i v , V a r n a a n d P l e v e n N C D C . T h e t a b l e s w i t h t h e p a r a m e t e r s o f t h e fi t t e d m o d e l s f o r t h e h i g h e s t T M A X f o l l o w . N e x t , t h e G E V m o d e l f i t p l o t s t o t h e l o w e s t T M I N f o r t h e y e a r a n d b y s e a s o n a r e p r e s e n t e d , f o l l o w e d b y t h e t a b l e s w i t h d e t a i l s a b o u t t h e p a r a m e t e r s o f t h e fi t t e d m o d e l . T h e M e a n R e s i d u a l L i f e p l o t s a n d t h e C P D fi t t o a s e t o f t h r e s h o l d s a r e p r e s e n t e d fi r s t f o r s u m m e r a n d t h e n f o r w i n t e r b y s t a t i o n . A f t e r t h a t , t h e C P D m o d e l fi t t o t h e e x c e e d a n c e s o v e r 3 2 ° C i n s u m m e r a r e p r e s e n t e d f o r a l l s t a t i o n s . T h e t a b l e s w i t h t h e d e t a i l s o f t h e p a r a m e t e r s f o l l o w . L a s t , t h e C P D m o d e l fi t o f t h e d e fi c i e n c i e s b e l o w 0 ° C i n w i n t e r a r e g i v e n b y s t a t i o n , f o l l o w e d b y t h e t a b l e w i t h t h e p a r a m e t e r s d e t a i l s . 3 5 2 G E V p l o t s f o r t h e a n n u a l h i g h e s t T M A X P r o b a b i l i t y P l o t Q u a n t i l e P l o t _ a w . 2 " ' 3 . : O D . 2 E L I J I I I I l I I I 0 . 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 . 0 3 2 3 3 3 4 3 5 3 6 3 7 3 8 3 9 E m p i r i c a l M o d e l R e t u r n L e v e l P l o t D e n s i t y P l o t 8 S ? — o o ' A \ _ _ a . . - _ / ( D m > 3 : s - - . 9 g £ 5 : 5 a 3 . - m — I N — 9 ” o 0 . 4 - - - - - - I I I I I O I T T T R 0 . 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 3 2 3 4 3 6 3 8 4 0 R e t u r n P e r i o d 2 A p p e n d i x F i g u r e 1 G E V m o d e l fi t p l o t s f o r A n n u a l H i g h e s t T M A X f o r O b r a z t s o v C h i fl i c k , 1 9 5 3 - 1 9 7 9 3 5 3 l a c i r i p m E 4 3 0 ) 1 z . ( f 0 0 0 . 0 P r o b a b i l i t y P l o t ” . 4 O 3 3 . J ' 8 V 2 o “ 0 q C o ’ I I I T I 0 . 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 . 0 E m p i r i c a l R e t u r n L e v e l P l o t ( # d 3 S J > 3 g - C . 5 . c o - m m o : g - T I I I I 0 . 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 R e t u r n P e r i o d A p p e n d i x F i g u r e 2 G E V m o d e l fi t p l o t s f o r A n n u a l H i g h e s t T M A X f o r P l e v e n , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 3 5 4 4 0 3 8 Q u a n t i l e P l o t 3 4 3 6 3 8 M o d e l D e n s i t y P l o t _ / \ _ 4 0 0 . 1 P r o b a b i l i t y P l o t Q u a n t i l e P l o t ‘ O o _ ° ° v - o ' - o o 0 0 o O ‘ 0 . — - o “ a a _ 3 3 o 2 % é “ a " V : 5 ‘ m S - 0 0 N d ‘ 1 x 1 - _ ( ‘ 0 q _ 0 ° I I I I I T I I I I I I 0 . 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 . 0 3 4 3 5 3 6 3 7 3 8 3 9 4 0 E m p i r i c a l M o d e l R e t u r n L e v e l P l o t D e n s i t y P l o t 5 " _ V O N “ 3 T v ' 1 O O 1 . 0 _ C _ 1 — — I - . - \ _ J A O N : C D _ V s ° ° “ - 3 . - \ 8 O o : t o d o n L O 0 _ c 5 \ C q < 3 - . - e : e e : 5 I 1 I T T 0 . 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 3 2 3 4 3 6 3 8 4 0 4 2 R e t u r n P e r i o d 2 A p p e n d i x F i g u r e 3 G E V m o d e l fi t p l o t s f o r A n n u a l H i g h e s t T M A X f o r P l o v d i v , 1 9 5 1 - 1 9 7 9 3 5 5 0 o 0 0 ° 0 _ 0 . 0 0 0 . 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M L E S t a n d . m e t e r s E r r o r E r r o r E r r o r E r r o r E r r o r L o c a t i o n 1 6 . 6 1 . 0 1 7 . 5 0 . 4 1 7 . 7 0 . 3 0 . 6 1 8 . 8 0 . 7 S c a l e 3 . 6 1 . 2 1 . 7 0 . 3 1 . 6 0 . 3 0 . 4 3 . 1 0 . 6 S h a p e - 0 . 9 0 0 . 4 7 - 0 . 3 3 0 . 1 4 - 0 . 0 2 0 . 1 7 0 . 1 2 - 0 . 5 1 0 . 1 7 A p p e n d i x T a b l e 4 H i g h e s t S p r i n g D a i l y M a x i m u m T e m p e r a t u r e G E V fi t d e t a i l s S t a t i o n O b r a z t s o v V a r n a P l o v d i v P l e v e n P l e v e n N C D C C h i f l i c k P a r a - M L E S t a n d . M L E S t a n d . M L E S t a n d . S t a n d . M L E S t a n d . m e t e r s E r r o r E r r o r E r r o r E r r o r E r r o r L o c a t i o n 2 8 . 9 0 . 5 2 5 . 7 0 . 4 2 9 . 4 0 . 5 0 . 5 3 1 . 2 0 . 6 S c a l e 1 . 9 0 . 4 1 . 8 0 . 3 2 . 2 0 . 3 0 . 3 2 . 6 0 . 4 S h a p e - 0 . 0 4 0 . 2 5 0 . 1 0 0 . 1 7 - 0 . 2 2 0 . 1 6 0 . 1 5 - 0 . 4 1 0 . 1 5 A p p e n d i x T a b l e 5 H i g h e s t S u m m e r D a i l y M a x i m u m T e m p e r a t u r e G E V fi t d e t a i l s S t a t i o n O b r a z t s o v V a r n a P l o v d i v P l e v e n P l e v e n N C D C C h i fl i c k P a r a - M L E S t a n d . M L E S t a n d . M L E S t a n d . M L E S t a n d . 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V O _ : 5 I D Q - l O I I I I I O I I I I I I 0 . 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 6 8 1 0 1 2 1 4 1 6 1 8 R e t u r n p e r i o d ( y e a r s ) x A p p e n d i x F i g u r e 6 8 G P D m o d e l fi t t o w i n t e r T M I N d e fi c i e n c i e s b e l o w a - 5 ° C t h r e s h o l d , V a r n a 1 9 5 1 - 1 9 7 9 4 2 4 P r o b a b i l i t y P l o t Q u a n t i l e P l o t 3 . : 2 — 0 . , . . d l p c o _ o o g _ ‘ 9 _ E 7 1 3 O 5 : ) 8 ' a : ‘ 2 - 2 q - E o ' ‘ L u 0 _ N I - d _ ‘ 3 3 _ . t o - l O I I I I I I I I I I I 0 . 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 . 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 E m p i r i c a l M o d e l R e t u r n L e v e l P l o t D e n s i t y P l o t 0 e L O ( ' 5 u " ) o S 1 m 7 6 i : 8 A S _ — X : S a $ 5 “ ° 0 . 0 : a 8 x ° M 2 m 8 _ r : q T I I I I O I I I I 0 . 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 R e t u r n p e r i o d ( y e a r s ) x A p p e n d i x F i g u r e 6 9 G P D m o d e l fi t t o w i n t e r T M I N d e fi c i e n c i e s b e l o w a - 5 ° C t h r e s h o l d , P l e v e n N C D C 1 9 7 3 - 1 9 9 9 A p p e n d i x T a b l e 1 3 W i n t e r T M I N d e fi c i e n c i e s b e l o w a - 5 ° C t h r e s h o l d , G P D fi t d e t a i l s S t a t i o n O b r a z t s o v V a r n a P l o v d i v P l e v e n P l e v e n N C D C C h i fl i c k P a r a - M L E S t a n d . M L E S t a n d . M L E S t a n d . M L E S t a n d . M L E S t a n d . m e t e r s E r r o r E r r o r E r r o r E r r o r E r r o r S c a l e 5 . 7 0 . 3 4 . 1 0 . 3 4 . 3 0 . 3 5 . 3 0 . 3 5 . 3 0 . 3 S h a p e - 0 . 2 5 0 . 0 3 - 0 . 2 8 0 . 0 4 - 0 . 0 2 0 . 0 5 - 0 . 2 2 0 . 0 3 - 0 . 1 7 0 . 0 4 N u m b e r o f e x c e e - 7 8 6 3 5 2 4 8 0 6 8 8 5 6 5 d a n c e s 4 2 5 B I B L I O G R A P H Y 4 2 6 A l e x a n d e r s s o n , H . , 1 9 8 6 - A h o m o g e n e i t y t e s t a p p l i e d t o p r e c i p i t a t i o n d a t a . J C l i m a t o l . 6 : 6 6 1 - 6 7 5 . B a r d o s s y A , C a s p a r y H J . 1 9 9 0 . D e t e c t i o n o f c l i m a t e c h a n g e i n E u r o p e b y a n a l y z i n g E u r o p e a n a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n p a t t e r n s f r o m 1 8 8 1 - 1 9 8 9 . T h e o r . A p p l . C l i m a t o l . 4 2 : 1 5 5 - 1 6 7 . B a r n s t o n A G , L i v e z e y R E . 1 9 8 7 . C l a s s i f i c a t i o n , s e a s o n a l i t y a n d p e r s i s t e n c e o f l o w - f r e q u e n c y a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n p a t t e r n s . M o n . W e a . R e v i e w 1 1 5 : 1 0 8 3 - 1 1 2 6 . B a r r y R G , C a r l e t o n A M . 2 0 0 1 . S y n o p t i c a n d d y n a m i c c l i m a t o l o g y , R o u t l e d g e , L o n d o n , 4 0 2 p p . B a r r y R G , C h o r l e y R J . 2 0 0 3 . A t m o s p h e r e , w e a t h e r a n d c l i m a t e . L o n d o n , R o u t l e d g e , 4 2 1 p p . B j é r n s s o n H , V e n e g a s S A . 1 9 9 7 . A m a n u a l f o r E O F a n d S V D a n a l y s e s o f c l i m a t e d a t a . M c G i l l U n i v e r s i t y . B r a z d i l R , e t a l . 1 9 9 6 . T r e n d s o f m a x i m u m a n d m i n i m u m d a i l y t e m p e r a t u r e s i n C e n t r a l a n d S o u t h e a s t e r n E u r o p e . I n t . J . C l i m a t o l . 1 6 : 7 6 5 - 7 8 2 . B r e t h e r t o n C . 2 0 0 0 . A S P C o l l o q u i u m N o t e s : D y n a m i c s o f d e c a d a l t o c e n t e n n i a l c l i m a t e v a r i a b i l i t y . B r i f f a K R , J o n e s P D , K e l l y P M . 1 9 9 0 . P r i n c i p a l c o m p o n e n t a n a l y s i s o f t h e L a m b ' c a t a l o g u e o f d a i l y w e a t h e r t y p e s : P a r t 2 , s e a s o n a l f r e q u e n c i e s a n d u p d a t e t o 1 9 8 7 . I n t . J . C l i m a t o l 1 0 ( 6 ) : 5 4 9 - 5 6 3 . B u i s h a n d , T A . 1 9 8 2 . S o m e m e t h o d s f o r t e s t i n g t h e h o m o g e n e i t y o f r a i n f a l l r e c o r d s . J . H y d r o l . 5 8 : 1 1 - 2 7 . B u l g a r i a n M e t e o r o l o g i c a l Y e a r b o o k s , y e a r s 1 9 5 1 - 1 9 7 9 , I n s t i t u t e o f H y d r o l o g y a n d M e t e o r o l o g y , S o fi a , B u l g a r i a ( i n B u l g a r i a n ) . B u s u i o c A , v o n S t o r c h H . 1 9 9 6 . C h a n g e s i n t h e w i n t e r p r e c i p i t a t i o n i n R o m a n i a a n d i t s r e l a t i o n t o t h e l a r g e - s c a l e c i r c u l a t i o n . T e l l u s , 4 8 A : 5 3 8 - 5 5 2 . C a l i n s k i R B , H a r a b a s z J . 1 9 7 4 . A d e n d r i t e m e t h o d f o r c l u s t e r a n a l y s i s . C o m m u n i c a t i o n s i n S t a t i s t i c s 3 : 1 - 2 7 . C h a n g n o n S A , C h a n g n o n J M . 1 9 9 2 . T e m p o r a l fl u c t u a t i o n s i n w e a t h e r d i s a s t e r s : 1 9 5 0 - 1 9 8 9 . C l i m a t i c C h a n g e 2 2 : 1 9 1 - 2 0 8 . 4 2 7 C h a n g n o n D . 1 9 9 3 . V a r i a b i l i t y i n h i g h t e m p e r a t u r e e x t r e m e s i n t h e s o u t h e a s t e r n U n i t e d S t a t e s . P h y s i c a l G e o g r a p h y 1 4 ( 6 ) : 5 9 9 - 6 1 1 . C h a n g n o n S A , K u n k e l K E , R e i n k e B C . 1 9 9 6 . I m p a c t s a n d r e s p o n s e s t o t h e 1 9 9 5 h e a t w a v e : A c a l l t o a c t i o n . B u l l . A m e r . M e t e o r . S o c . 7 7 ( 7 ) : 1 4 9 7 - 1 5 0 6 . C h e n G , B a l a k r i s h n a n N . 1 9 9 5 . T h e i n f e a s i b i l i t y o f p r o b a b i l i t y w e i g h t e d m o m e n t s e s t i m a t i o n o f s o m e g e n e r a l i z e d d i s t r i b u t i o n s . I n R e c e n t A d v a n c e s i n L i f e - T e s t i n g a n d R e l i a b i l i t y , e d . N . B a l a k r i s h n a n , L o n d o n : C R C P r e s s , p p . 5 6 5 - 5 7 3 . C h o u l a k i a n V , S t e p h e n s M A . 2 0 0 1 . G o o d n e s s - o f - fi t t e s t s f o r t h e G e n e r a l i z e d P a r e t o d i s t r i b u t i o n . T e c h n o m e t r i c s 4 3 ( 4 ) : 4 7 8 - 4 8 4 . C o l e s S . 2 0 0 1 . A n i n t r o d u c t i o n t o s t a t i s t i c a l m o d e l i n g o f e x t r e m e v a l u e s . L o n d o n : S p r i n g e r V e r l a g , 2 0 8 p p . C o l o m b o A F , e t a l . 1 9 9 9 . C l i m a t e v a r i a b i l i t y a n d t h e f r e q u e n c y o f e x t r e m e t e m p e r a t u r e e v e n t s f o r n i n e s i t e s a c r o s s C a n a d a : I m p l i c a t i o n s f o r p o w e r u s a g e . J . C l i m a t e 1 2 : 2 4 9 0 - 2 5 0 2 . C o n r a d V , P o l l a c k C . 1 9 5 0 . M e t h o d s i n C l i m a t o l o g y , H a r v a r d U n i v e r s i t y P r e s s , C a m b r i d g e , M A , 4 5 9 p p . C o o p e r M C , M i l l i g a n G W . 1 9 8 4 . T h e e f f e c t o f e r r o r o n d e t e r m i n i n g t h e n u m b e r o f c l u s t e r s . C o l l e g e o f A d m i n i s t r a t i v e S c i e n c e , W o r k i n g p a p e r . C o o t e r E J , L e D u c S K . 1 9 9 5 . R e c e n t f r o s t d a t e t r e n d s i n t h e n o r t h - e a s t e r n U S A . I n t . J . C l i m a t o l . 1 5 : 6 5 - 7 5 . C r a d d o c k J M . 1 9 7 9 . M e t h o d s o f c o m p a r i n g a n n u a l r a i n f a l l r e c o r d s f o r c l i m a t i c p u r p o s e s . W e a t h e r 3 4 : 3 3 2 - 3 4 6 . C r a m e r W . e t a l . ( e d s ) , 2 0 0 1 : E u r o p e . I n M c C a r t h y , J . J . e t a l . ( e d s ) , C l i m a t e C h a n g e 2 0 0 1 : I m p a c t s , A d a p t a t i o n a n d V u l n e r a b i l i t y . C a m b r i d g e U n i v e r s i t y P r e s s , N e w Y o r k . D a v i s R E , K a l k e s t e i n L S . 1 9 9 0 . D e v e l o p m e n t o f a n a u t o m a t e d s p a t i a l s y n o p t i c c l i m a t o l o g i c a l c l a s s i f i c a t i o n . I n t . J . C l i m a t o l . 1 0 : 7 6 9 - 7 9 4 . D a v i s o n A C , S m i t h R L . 1 9 9 0 . M o d e l s f o r e x c e e d a n c e s o v e r h i g h t h r e s h o l d s . J o u r n a l o f t h e R o y a l S t a t i s t i c a l S o c i e t y . S e r i e s B ( M e t h o d o l o g i c a l ) 5 2 ( 3 ) : 3 9 3 - 4 4 2 . 4 2 8 D e G a e t a n o A T . 1 9 9 6 . R e c e n t t r e n d s i n m a x i m u m a n d m i n i m u m t e m p e r a t u r e t h r e s h o l d e x c e e d a n c e s i n t h e N o r t h e a s t e r n U n i t e d S t a t e s . J . C l i m a t e 9 : 1 6 4 6 - 1 6 6 0 . D o m o n k o s P . 1 9 9 8 . S t a t i s t i c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f e x t r e m e t e m p e r a t u r e a n o m a l y g r o u p s i n H u n g a r y . T h e o r . A p p l . C l i m a t o l . 5 9 : 1 6 5 - 1 7 9 . D o m o n k o s P , P i o t r o w i c z K . 1 9 9 8 . W i n t e r t e m p e r a t u r e c h a r a c t e r i s t i c s i n C e n t r a l E u r o p e . I n t . J . C l i m a t o l . 1 8 : 1 4 0 5 - 1 4 1 7 . D o m o n k o s P , K y s e l y J , P i o t r o w i c z K , P e t r o v i c P , L i k s o T . 2 0 0 3 . V a r i a b i l i t y o f e x t r e m e t e m p e r a t u r e e v e n t s i n s o u t h - c e n t r a l E u r o p e d u r i n g t h e 2 0 ” c e n t u r y a n d i t s r e l a t i o n s h i p w i t h l a r g e - s c a l e c i r c u l a t i o n . I n t . J . C l i m a t o l . 2 3 : 9 8 7 - 1 0 1 0 . D u d a R O , H a r t P E . 1 9 7 3 . P a t t e r n c l a s s i fi c a t i o n a n d s c e n e a n a l y s i s . N e w Y o r k : W i l e y . D u p u i s D J . 1 9 9 6 . E s t i m a t i n g t h e p r o b a b i l i t y o f o b t a i n i n g n o n f e a s i b l e p a r a m e t e r e s t i m a t e s o f t h e G e n e r a l i z e d P a r e t o d i s t r i b u t i o n . J o u r n a l o f S t a t i s t i c a l C o m p u t e r S i m u l a t i o n . 5 4 : 1 9 7 - 2 0 9 . E E A , 2 0 0 4 : I m p a c t s o f E u r o p e ' s c h a n g i n g c l i m a t e . A n i n d i c a t o r b a s e d a s s e s s m e n t . L u x e m b u r g . E a r i c k s o n R J . H a r l i n J M . 1 9 9 4 . G e o g r a p h i c m e a s u r e m e n t a n d q u a n t i t a t i v e a n a l y s i s . N e w Y o r k : M a c m i l l a n C o l l e g e P u b l i s h i n g C o . I n c . 3 5 0 p p . E a s t e r l i n g D , e t a l . 1 9 9 7 . M a x i m u m a n d m i n i m u m t e m p e r a t u r e t r e n d s f o r t h e g l o b e . S c i e n c e 2 7 7 : 3 6 4 - 3 6 7 . E a s t e r l i n g D , M e e h l G A , P a r m e s a n C , C h a n g n o n S A , K a r l T R , M e a r n s L O . 2 0 0 0 a . C l i m a t e e x t r e m e s : O b s e r v a t i o n s , m o d e l i n g , a n d i m p a c t s . S c i e n c e 2 8 9 : 2 0 6 8 - 2 0 7 4 . E a s t e r l i n g D , E v a n s J L , G r o i s m a n P Y , K a r l T R , K u n k e l K E , A m b e n j e P . 2 0 0 0 b . O b s e r v e d v a r i a b i l i t y a n d t r e n d s i n e x t r e m e c l i m a t e e v e n t s : A b r i e f o v e r v i e w . B u l l e t i n o f A m e r i c a n M e t e o r o l o g i c a l S o c i e t y 8 1 ( 3 ) : 4 1 7 - 4 2 5 . E a s t o n V J , M c C o I I J H . 1 9 9 7 . S T E P S . S t a t i s t i c s G l o s s a r y . V . 1 . 1 . h t t p : / / w w w . s t a t s . g l a . a c . u k / s t e p s / g l o s s a r y / E s t e b a n P , e t a l . 2 0 0 5 . A t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n p a t t e r n s r e l a t e d t o h e a v y s n o w f a l l d a y s i n A n d o r r a , P y r e n e e s . I n t . J . C l i m a t o l . 2 5 : 3 1 9 - 3 2 9 . 4 2 9 E s t e b a n P , e t a l . 2 0 0 6 . D a i l y a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n c a t a l o g u e f o r W e s t e r n E u r o p e u s i n g m u l t i v a r i a t e t e c h n i q u e s . I n t . J . C l i m a t o l . 2 6 : 1 5 0 1 - 1 5 1 5 . F o l l a n d C K e t a l . 1 9 9 9 . W o r k s h o p o n i n d i c e s a n d i n d i c a t o r s f o r c l i m a t e e x t r e m e s , A s h e v i l l e . N C , U S A , 3 - 6 J u n e 1 9 9 7 . B r e a k o u t g r o u p C : T e m p e r a t u r e i n d i c e s f o r c l i m a t e e x t r e m e s . C l i m a t i c C h a n g e 4 2 : 3 1 - 4 3 . F o v e l l R G , F o v e l l M Y C . 1 9 9 3 . C l i m a t e z o n e s o f t h e c o n t e r m i n o u s U n i t e d S t a t e s d e fi n e d u s i n g c l u s t e r a n a l y s i s . J . C l i m a t e 6 : 2 1 0 3 - 2 1 3 5 . F r i c h P . e t a l . 2 0 0 2 . O b s e r v e d c o h e r e n t c h a n g e s i n c l i m a t i c e x t r e m e s d u r i n g t h e s e c o n d h a l f o f t h e t w e n t i e t h c e n t u r y . C l i m a t e R e s e a r c h 1 9 : 1 9 3 - 2 1 2 . G a l a m b o s i e t a l . , 1 9 9 6 . E v a l u a t i o n a n d a n a l y s i s o f d a i l y a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n p a t t e r n s o f t h e 5 0 0 H P A p r e s s u r e fi e l d o v e r t h e s o u t h w e s t e r n U S A . A t m o s p h e r i c R e s e a r c h 4 0 : 4 9 - 7 6 . G e r s t e n g a r b e F - W , W e r n e r P C . 1 9 9 3 . K a t a l o g d e r G r o s s w e t t e r l a g e n E u r o p a s n a c h P a u l H e s s u n d H e l m u t h B r e z o w s k y 1 8 8 1 - 1 9 9 2 . D e u t s c h e r W e t t e r d i e n s t , O f f e n b a c h a m M a i n , 2 4 9 p p . G e r s t e n g a r b e F - W e t a l . 1 9 9 9 . K a t a l o g d e r G r o s s w e t t e r l a g e n E u r o p a s n a c h P a u l H e s s u n d H e l m u t h B r e s o w s k y 1 8 8 1 - 1 9 9 8 . D e u t s c h e r W e t t e r d i e n s t , O f f e n b a c h a m M a i n . G i l b e r t R 0 . 1 9 8 7 . S t a t i s t i c a l m e t h o d s f o r e n v i r o n m e n t a l p o l l u t i o n m o n i t o r i n g . N e w Y o r k : V a n N o s t r a n d R e i n h o l d C o . I n c . 3 2 0 p p . G i l e s B D , B a l a f o u t i s C J . 1 9 9 2 . C o l d w i n d c h i l l s p e l l s i n t h e s o u t h B a l k a n s : A s t u d y o f t h e s y n o p t i c s i t u a t i o n s . I n t . J . C l i m a t o l . 1 2 : 3 0 5 - 3 1 2 . G i l l e I a n d E , K a t z R W . 2 0 0 5 . T u t o r i a l f o r t h e E x t r e m e s T o o l k i t ( e x t r e m e s ) : W e a t h e r a n d c l i m a t e a p p l i c a t i o n s o f e x t r e m e v a l u e s t a t i s t i c s . V e r s i o n 1 . 5 . h t t p : / / w w w . a s s e s s m e n t . u c a r . e d u / t o o l k i t . G l o s s a r y o f m e t e o r o l o g y . 1 9 9 9 . G l i c k m a n T S ( e d . ) , A m e r i c a n M e t e o r . S o c . , 2 n d e d i t i o n . 8 5 5 p p . G l o b a l S u m m a r y o f t h e D a y D a t a s e t . V e r s i o n 7 f t p : / / f t p . n c d c . n o a a . g o v / p u b / d a t a / g s o d / G o o d e s s C , P a l u t i k o f J . 1 9 9 8 . D e v e l o p m e n t o f d a i l y r a i n f a l l s c e n a r i o s f o r s o u t h e a s t S p a i n u s i n g a c i r c u l a t i o n - t y p e a p p r o a c h t o d o w n s c a l i n g . I n t . J . C l i m a t o l . 1 8 ( 1 0 ) : 1 0 5 1 - 1 0 8 3 . 4 3 0 G o o d e s s C , J o n e s P D . 2 0 0 2 . L i n k s b e t w e e n c i r c u l a t i o n a n d c h a n g e s i n t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f I b e r i a n r a i n f a l l . I n t . J . C l i m a t o l . 2 2 : 1 5 9 3 - 1 6 1 5 . H a i r e t a l . 1 9 9 8 . M u l t i v a r i a t e d a t a a n a l y s i s . P r e n t i c e H a l l . 7 2 0 p p . H a n n a c h i e t a l . , 2 0 0 6 . I n s e a r c h o f s i m p l e s t r u c t u r e s i n c l i m a t e : S i m p l i f y i n g E O F s . I n t . J . C l i m a t o l . 2 6 : 7 - 2 8 . H e i n o R , e t a l . 1 9 9 9 . P r o g r e s s i n t h e s t u d y o f c l i m a t i c e x t r e m e s i n N o r t h e r n a n d C e n t r a l E u r o p e . C l i m a t i c C h a n g e 4 2 : 1 5 1 - 1 8 1 . H e l s e l D R , M u e l l e r D K , S l a c k J R . 2 0 0 6 . C o m p u t e r p r o g r a m f o r t h e K e n d a l l f a m i l y o f t r e n d t e s t s : U S . G e o l o g i c a l S u r v e y S c i e n t i fi c I n v e s t i g a t i o n s R e p o r t 2 0 0 5 - 5 2 7 5 , 4 p . H e n n e s s y K J , P i t t o c k A B . 1 9 9 5 . G r e e n h o u s e w a r m i n g a n d t h r e s h o l d t e m p e r a t u r e e v e n t s i n V i c t o r i a , A u s t r a l i a . I n t . J . C l i m a t o l . 1 5 : 5 9 1 - 6 1 2 . H e s s P , B r e z o w s k y H . 1 9 6 9 . K a t a l o g d e r G r o n e t t e r l a g e n E u r o p a s . B e r i c h t e d e s D e u t s c h e n W e t t e r d i e n s t e s . N r . 1 1 3 , ( B a n d 1 5 ) , 5 5 p . H o r e l J D . 1 9 8 1 . A r o t a t e d p r i n c i p a l c o m p o n e n t a n a l y s i s o f t h e i n t e r a n n u a l v a r i a b i l i t y o f t h e N o r t h e r n H e m i s p h e r e 5 0 0 m b h e i g h t fi e l d . M o n . W e a . R e v i e w 1 0 9 : 2 0 8 0 - 1 0 9 2 . . H o r t o n E B , F o l l a n C K , P a r k e r D E . 2 0 0 1 . T h e c h a n g i n g i n c i d e n c e o f e x t r e m e s i n w o r l d w i d e a n d C e n t r a l E n g l a n d t e m p e r a t u r e s t o t h e e n d o f t h e t w e n t i e t h c e n t u r y . C l i m a t i c C h a n g e 5 0 : 2 6 7 - 2 9 5 . H o s k i n g J R M . 1 9 9 0 . L - m o m e n t s : A n a l y s i s a n d e s t i m a t i o n o f d i s t r i b u t i o n s u s i n g l i n e a r c o m b i n a t i o n s o f o r d e r s t a t i s t i c s . J . R o y a l S t a t i s t . S o c . B 5 2 ( 1 ) : 1 0 5 - 1 2 4 . H u a n g J P , N o r t h G R . 1 9 9 6 . C y c l i c s p e c t r a l a n a l y s i s o f fl u c t u a t i o n s i n a G C M s i m u l a t i o n . J . A t m o s . S c i . 5 3 : 3 7 0 - 3 7 9 . H u l m e M , B a r r o w E ( e d . ) . 1 9 9 7 . C l i m a t e s o f t h e B r i t i s h I s l e s : p r e s e n t , p a s t a n d f u t u r e . R o u t l e d g e , L o n d o n , 4 5 4 p p . H u n d e c h a Y , B a r d o s s y A . 2 0 0 5 . T r e n d s i n d a i l y p r e c i p i t a t i o n a n d t e m p e r a t u r e e x t r e m e s a c r o s s W e s t e r n G e r m a n y i n t h e s e c o n d h a l f o f t h e 2 0 t h c e n t u r y . I n t . J . C l i m a t o l . 2 5 : 1 1 8 9 - 1 2 0 2 . H u t h R . 1 9 9 5 . P C A - b a s e d c l a s s i fi c a t i o n o f c i r c u l a t i o n a n d w e a t h e r p a t t e r n s ; S o m e m e t h o d o l o g i c a l c o n s i d e r a t i o n s . 6 t h I n t e r n a t i o n a l M e e t i n g o n 4 3 1 S t a t i s t i c a l C l i m a t o l o g y , 1 9 - 2 3 J u n e , 1 9 9 5 , U n i v e r s i t y C o l l e g e , G a l w a y , I r e l a n d . ‘ H u t h R . 1 9 9 7 . C o n t i n e n t a l - s c a l e c i r c u l a t i o n i n t h e U K H I G C M . J . C l i m a t e 1 0 : 1 5 4 5 - 1 5 6 1 . H u t h R . 2 0 0 0 . A c i r c u l a t i o n c l a s s i f i c a t i o n s c h e m e a p p l i c a b l e i n G C M s t u d i e s . T h e o r . A p p l . C l i m a t o l . 6 7 : 1 - 1 8 . H u t h R , K y s e l y J . P o k o r n a L . 2 0 0 0 . A G C M s i m u l a t i o n o f h e a t w a v e s , d r y s p e l l s , a n d t h e i r r e l a t i o n s h i p s t o c i r c u l a t i o n . C l i m a t i c C h a n g e 4 6 : 2 9 - 6 0 . H u t h R . 2 0 0 1 . D i s a g g r e g a t i n g c l i m a t i c t r e n d s b y c l a s s i f i c a t i o n o f c i c r u c l a t i o n p a t t e r n s . I n t . J . C l i m a t o l . 2 1 : 1 3 5 - 1 5 3 . I P C C T A R . 2 0 0 1 . C l i m a t e C h a n g e 2 0 0 1 , W o r k i n g G r o u p I : T h e S c i e n t i fi c B a s i s . C a m b r i d g e U n i v e r s i t y P r e s s . N e w Y o r k . I P C C F A R . 2 0 0 7 . C l i m a t e C h a n g e 2 0 0 7 : T h e P h y s i c a l S c i e n c e B a s i s . S u m m a r y f o r P o l i c y m a k e r s . C a m b r i d g e . N e w Y o r k . J e n k i n s o n A F , C o l l i s o n P . 1 9 7 7 . A n i n i t i a l c l i m a t o l o g y o f g a l e s o v e r t h e N o r t h S e a . S y n o p t i c C l i m a t o l o g y B r a n c h M e m o r a n d u m N o . 6 2 , M e t e o r o l o g i c a l O f fi c e , L o n d o n , 1 8 p p . J o h n s o n D E . 1 9 9 8 . A p p l i e d m u l t i v a r i a t e m e t h o d s f o r d a t a a n a l y s i s . D u x b u r y P r e s s . 5 7 0 p p . J o n e s P D , H u l m e M , B r i f f a K R . 1 9 9 3 . A c o m p a r i s o n o f L a m b c i r c u l a t i o n t y p e s w i t h a n o b j e c t i v e c l a s s i fi c a t i o n s c h e m e . I n t . J . C l i m a t o l . 1 3 : 6 5 5 - 6 6 3 . J o n e s P D , H o r t o n E B , F o l l a n d C K , H u l m e M , P a r k e r D E , B a s n e t t T A . 1 9 9 9 . T h e u s e o f i n d i c e s t o i d e n t i f y c h a n g e s i n c l i m a t i c e x t r e m e s . C l i m a t i c C h a n g e 4 2 : 1 3 1 - 1 4 9 . K a l k s t e i n e t a l . 1 9 8 7 . A n e v a l u a t i o n o f t h r e e c l u s t e r i n g p r o c e d u r e s f o r u s e i n s y n o p t i c c l i m a t o l o g i c a l c l a s s i fi c a t i o n . J . C l i m a t e a n d A p p l . M e t e o r . 2 6 : 7 1 7 - 7 3 0 . K a l n a y E . e t a l . 1 9 9 6 . T h e N C E P / N C A R 4 0 - y e a r R e a n a l y s i s p r o j e c t . B u l l . A m e r . M e t e o r . S o c . 7 7 : 4 3 7 - 4 7 1 . K a r l T R e t a l . 1 9 9 1 . G l o b a l w a r m i n g : e v i d e n c e f o r a s y m m e t r i c d i u r n a l t e m p e r a t u r e c h a n g e . G e o p h y s . R e s . L e t t e r s 1 8 ( 1 2 ) : 2 2 5 3 - 2 2 5 6 . 4 3 2 K a r l T R , K n i g h t R W , P l u m m e r N . 1 9 9 5 . T r e n d i n h i g h - f r e q u e n c y c l i m a t e v a r i a b i l i t y i n t h e t w e n t i e t h c e n t u r y . N a t u r e 3 7 7 : 2 1 7 - 2 2 0 . K a r l T R , K n i g h t R W . 1 9 9 7 . T h e 1 9 9 5 C h i c a g o h e a t w a v e : H o w l i k e l y i s a r e c u r r e n c e ? B u l l . A m e r . M e t e o r . S o c . 7 8 ( 6 ) : 1 1 0 7 - 1 1 1 9 . K a r l T R , e t a l . 1 9 9 9 . C l i m a t e e x t r e m e s : S e l e c t e d r e v i e w a n d f u t u r e r e s e a r c h d i r e c t i o n s . C l i m a t i c C h a n g e 4 2 : 3 0 9 - 3 2 5 . K a r o s s y C s . 1 9 8 7 . P é c z e l y c a t a l o g u e o f m a c r o s y n o p t i c t y p e s ( 1 9 8 3 - 1 9 8 7 ) . L é g k b r , 3 2 ( 3 ) : 2 8 - 3 0 ( i n H u n g a r i a n ) . K a s s o m e n o s P A . e t a l . , 2 0 0 3 . S e a s o n a l v a r i a t i o n o f t h e c i r c u l a t i n t y p e s o c c u r r i n g o v e r s o u t h e r n G r e e c e : a 5 0 y e a r s t u d y . C l i m a t e R e s e a r c h 2 4 : 3 3 - 4 6 . K a t s o u l i s B D . e t a l . 2 0 0 5 . A n a l y s i s o f h o t s p e l l c h a r a c t e r i s t i c s i n t h e G r e e k r e g i o n . C l i m a t e R e s e a r c h 2 8 : 2 2 9 - 2 4 1 . K a t z R W , P a r l a n g e M B , N a v e a u P . 2 0 0 2 . S t a t i s t i c s o f e x t r e m e s i n h y d r o l o g y . A d v a n c e s i n W a t e r R e s o u r c e s 2 5 : 1 2 8 7 - 1 3 0 4 . K a t z R W , B r u s h G S , P a r l a n g e M B . 2 0 0 5 . S t a t i s t i c s o f e x t r e m e s : M o d e l i n g e c o l o g i c a l d i s t u r b a n c e s . E c o l o g y 8 6 ( 5 ) : 1 1 2 4 - 1 1 3 4 . K i s t l e r e t a l . 2 0 0 1 . T h e N C E P - N C A R 5 0 - y e a r R e a n a l y s i s : M o n t h l y m e a n s C D - R O M a n d d o c u m e n t a t i o n . B u l l . A m e r . M e t e o r . S o c . 8 2 ( 2 ) : 2 4 7 - 2 6 7 . K l e i n T a n k A M G , K o n n e n G P . 2 0 0 3 . T r e n d s i n i n d i c e s o f d a i l y t e m p e r a t u r e a n d p r e c i p i t a t i o n e x t r e m e s i n E u r o p e , 1 9 4 6 - 9 9 . J . C l i m a t e 1 6 : 3 6 6 5 - 3 6 8 0 . K o l e v a E . 1 9 8 7 . M u l t i a n n u a l v a r i a t i o n s i n a i r t e m p e r a t u r e a n d p r e c i p i t a t i o n i n B u l g a r i a . P r o b l e m s o f M e t e o r o l o g y a n d H y d r o l o g y 2 : 2 7 - 4 0 . ( I n B u l g a r i a n ) K o l e v a E , e t a l . 1 9 9 6 . V e r i fi c a t i o n o f h i g h r e s o l u t i o n c l i m a t i c s i m u l a t i o n s . P a r t I : T h e s t a t e o f B u l g a r i a ' s c l i m a t e 1 9 6 1 - 1 9 9 0 . B u l g a r i a n J o u r n a l o f M e t e o r o l o g y a n d H y d r o l o g y , 7 ( 3 - 4 ) : 7 3 - 8 3 . K u n k e l K E , e t a l . , 1 9 9 9 . T e m p o r a l fl u c t u a t i o n s i n w e a t h e r a n d c l i m a t e e x t r e m e s t h a t c a u s e e c o n o m i c a n d h u m a n h e a l t h i m p a c t s : A r e v i e w . B u l l . A m e r . M e t e o r . S o c . 8 0 : 1 0 7 7 - 1 0 9 8 . K y s e l y J , H u t h R . 2 0 0 1 . E x t r e m e t e m p e r a t u r e e v e n t s i n c e n t r a l E u r o p e : A r e c l i m a t e m o d e l s a b l e t o r e p r o d u c e t h e m ? F r o m h t t p : / / w w w . c r u . u e a . a c . u k / c r u / p r g i e c t s / m i c e / 2 0 0 1 S t L e s n a K y s e l y g d f 4 3 3 K y s e l y J . 2 0 0 2 a . T e m p o r a l f l u c t u a t i o n s i n h e a t w a v e s a t P r a g u e - K l e m e n t i n u m , t h e C z e c h R e p u b l i c , f r o m 1 9 0 1 - 9 7 , a n d t h e i r r e l a t i o n s h i p t o a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n . I n t . J . C l i m a t o l . 2 2 : 3 3 - 5 0 . K y s e l y J . 2 0 0 2 b . P r o b a b i l i t y e s t i m a t e s o f e x t r e m e t e m p e r a t u r e e v e n t s : S t o c h a s t i c m o d e l i n g a p p r o a c h v s . E x t r e m e v a l u e d i s t r i b u t i o n s . S t u d i a G e o p h y s i c a e t G e o d a e t i c a 4 6 ( 1 ) : 9 3 - 1 1 2 . K y s e l y J , D o m o n k o s P . 2 0 0 6 . R e c e n t i n c r e a s e i n p e r s i s t e n c e o f a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n o v e r E u r o p e : C o m p a r i s o n w i t h l o n g - t e r m v a r i a t i o n s s i n c e 1 8 8 1 . I n t . J . C l i m a t o l . 2 6 : 4 6 1 - 4 8 3 . K y s e l y J , H u t h R . 2 0 0 6 . C h a n g e s i n a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n o v e r E u r o p e d e t e c t e d b y o b j e c t i v e a n d s u b j e c t i v e m e t h o d s . T h e o r . A p p l . C l i m a t o l . 8 5 : 1 9 - 3 6 . L a m b H H . 1 9 7 2 . B r i t i s h I s l e s w e a t h e r t y p e s a n d a r e g i s t e r o f d a i l y s e q u e n c e o f c i r c u l a t i o n p a t t e r n s , 1 8 6 1 - 1 9 7 1 . G e o p h y s i c a l M e m o i r , 1 1 6 , H M S O , L o n d o n , 8 5 p p . L e a d b e t t e r M R , L i n d g r e n G , R o o t z e n H . 1 9 8 3 . E x t r e m e s a n d R e l a t e d P r o p e r t i e s o f R a n d o m S e q u e n c e s a n d P r o c e s s e s . S p r i n g e r V e r l a g . L u t e r b a c h e r J , D i e t r i c h D , X o p l a k i E , G r o s j e a n M , W a n n e r H . 2 0 0 4 . E u r o p e a n s e a s o n a l a n d a n n u a l t e m p e r a t u r e v a r i a b i l i t y , t r e n d s , a n d e x t r e m e s s i n c e 1 5 0 0 . S c i e n c e 3 0 3 : 1 4 9 9 - 1 5 0 3 . M a h e r a s P . , e t a l . 1 9 9 9 . W e t a n d d r y m o n t h l y a n o m a l i e s a c r o s s t h e M e d i t e r r a n e a n b a s i n a n d t h e i r r e l a t i o n s h i p w i t h c i r c u l a t i o n . 1 8 6 0 - 1 9 9 0 . T h e o r . A p p l . C l i m a t o l . 6 4 : 1 8 9 - 1 9 9 . M a h e r a s P . , e t a l . 2 0 0 0 . A u t o m a t i c c l a s s i fi c a t i o n o f c i r c u l a t i o n t y p e s i n G r e e c e : m e t h o d o l o g y , d e s c r i p t i o n , f r e q u e n c y , v a r i a b i l i t y a n d t r e n d a n a l y s i s . T h e o r . A p p l . C l i m a t o l . 6 7 : 2 0 5 - 2 3 3 . M a h e r a s P . , e t a l . 2 0 0 1 . A 4 0 y e a r o b j e c t i v e c l i m a t o l o g y o f s u r f a c e c y c l o n e s i n t h e M e d i t e r r a n e a n r e g i o n : S p a t i a l a n d t e m p o r a l d i s t r i b u t i o n . I n t . J . C l i m a t o l . 2 1 : 1 0 9 - 1 3 0 . M a h e r a s P . , e t a l . 2 0 0 4 . O n t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n c i r c u l a t i o n t y p e s a n d c n a n g e s i n r a i n f a l l v a r i a b i l i t y i n G r e e c e . I n t . J . C l i m a t o l . 2 4 : 1 6 9 5 - 1 7 1 2 . M c G i n n i s D L . 2 0 0 0 . S y n o p t i c c o n t r o l s o n U p p e r C o l o r a d o r i v e r b a s i n s h o w f a l l . I n t . J . C l i m a t o l . 2 0 : 1 3 1 - 1 4 9 . 4 3 4 M e a r n s L . e t a l . , 1 9 8 4 . E x t r e m e h i g h - t e m p e r a t u r e e v e n t s : C h a n g e s i n t h e i r p r o b a b i l i t y w i t h c h a n g e s i n m e a n t e m p e r a t u r e . J . C l i m a t e a n d A p p l . M e t e o r o l . , 2 3 : 1 6 0 1 - 1 6 1 3 . M e e h l G A , e t a l . 2 0 0 0 . T r e n d s i n e x t r e m e w e a t h e r a n d c l i m a t e e v e n t s : I s s u e s r e l a t e d t o m o d e l i n g e x t r e m e s i n p r o j e c t i o n s o f f u t u r e c l i m a t e c h a n g e . B u l l . A m e r . M e t e o r . S o c . 8 1 ( 3 ) : 4 2 7 - 4 3 6 . M i l l i g a n G W , C o o p e r M C . 1 9 8 5 . A n e x a m i n a t i o n o f p r o c e d u r e s f o r d e t e r m i n i n g t h e n u m b e r o f c l u s t e r s i n a d a t a s e t . C o l l e g e o f A d m i n i s t r a t i v e S c i e n c e . W o r k i n g p a p e r . M o b e r g A , e t a l . 2 0 0 0 . D a y - t o - d a y t e m p e r a t u r e v a r i a b i l i t y t r e n d s i n 1 6 0 - t o 2 7 5 - y e a r - l o n g E u r o p e a n i n s t r u m e n t a l r e c o r d s . J . G e o p h y s . R e s . 1 0 5 : 2 2 8 4 9 - 2 2 8 6 8 . M o b e r g A , J o n e s P D . 2 0 0 5 . T r e n d s i n i n d i c e s f o r e x t r e m e s i n d a i l y t e m p e r a t u r e a n d p r e c i p i t a t i o n i n C e n t r a l a n d W e s t e r n E u r o p e , 1 9 0 1 - 9 9 . I n t . J . C l i m a t o l . 2 5 : 1 1 4 9 - 1 1 7 1 . N a t i o n a l S t a t i s t i c a l I n s t i t u t e ( N S I ) . 2 0 0 4 . S t a t i s t i c h e s k i s p r a v o c h n i k ( S t a t i s t i c a l Y e a r b o o k ) , S o fi a . O ' H a r e G O , S w e e n e y J . 1 9 9 3 . L a m b ' s c i r c u l a t i o n t y p e s a n d B r i t i s h W e a t h e r : A n e v a l u a t i o n . G e o g r a p h y 7 8 ( 1 ) : 4 3 - 6 0 . O ' L e n i c E A , L i v e z e y R E . 1 9 8 8 . P r a c t i c a l c o n s i d e r a t i o n s i n t h e u s e o f r o t a t e d p r i n c i p a l c o m p o n e n t a n a l y s i s ( R P C A ) i n d i a g n o s i s s t u d i e s o f u p p e r - a i r h e i g h t fi e l d s . M o n . W e a . R e v i e w . 1 1 6 : 1 6 8 2 - 1 6 8 9 . P a l u t i k o f J P , H o l t T , B r a b s o n B B , L i s t e r D H . 1 9 9 8 . M e t h o d s t o c a l c u l a t e e x t r e m e s i n c l i m a t e c h a n g e s t u d i e s . F r o m w w w . c r u . u e a . a c . u k / c r u / p r o j e c t s / m i c e / e x t r e m e s d e s c r i p t i o n p d f P é c z e l y G . 1 9 5 7 . G r o s w e t t e r l a g e n i n U n g a r n . K l e i n e r e V e r b f f e n t l i c h u n g e n d e r Z e n t r a l a n s t a l t f I ' J r M e t e o r o l o g i e . N o . 3 0 . B u d a p e s t . P e t e r s o n T C . e t a l . 1 9 9 8 . H o m o g e n e i t y a d j u s t m e n t s o f i n s i t u a t m o s p h e r i c c l i m a t e d a t a : A r e v i e w . I n t . J . C l i m a t o l . 1 8 : 1 4 9 3 - 1 5 1 7 . P e t t i t A N . 1 9 7 9 . A n o n - p a r a m e t r i c a p p r o a c h t o t h e c h a n g e - p o i n t d e t e c t i o n . A p p l i e d S t a t i s t i c s , 2 8 : 1 2 6 - 1 3 5 . P i c k a n d s J . 1 9 7 5 . S t a t i s t i c a l i n f e r e n c e u s i n g e x t r e m e o r d e r s t a i t s i t c s . A n n . S t a t . 3 : 1 1 9 - 1 3 1 . 4 3 5 t “ ; w P l a u t G , S i m m o n n e t E . 2 0 0 1 . L a r g e - s c a l e c i r c u l a t i o n c l a s s i fi c a t i o n . w e a t h e r r e g i m e s , a n d l o c a l c l i m a t e o v e r F r a n c e , t h e A l p s a n d W e s t e r n E u r o p e . C l i m a t e R e s s e a r c h 1 7 : 3 0 3 - 3 2 4 . P l u m m e r N , e t a l . 1 9 9 9 . C h a n g e s i n c l i m a t e e x t r e m e s o v e r t h e A u s t r a l i a n r e g i o n a n d N e w Z e a l a n d d u r i n g t h e t w e n t i e t h c e n t u r y . C l i m a t i c C h a n g e , 4 2 : 1 8 3 - 2 0 2 . P r e i s e n d o r f e r R W . 1 9 8 8 . P r i n c i p a l c o m p o n e n t a n a l y s i s i n m e t e o r o l o g y a n d o c e a n o g r a p h y . N e w Y o r k , E l s e v i e r . 4 2 5 p p . Q u a d r e l l i e t a l . 2 0 0 1 . W i n t e r t i m e v a r i a b i l i t y o f M e d i t e r r a n e a n p r e c i p i t a t i o n a n d i t s l i n k s w i t h l a r g e - s c a l e c i r c u l a t i o n a n o m a l i e s . C l i m a t e D y n a m i c s 1 7 : 4 5 7 - 4 6 6 . R D e v e l o p m e n t C o r e T e a m ( 2 0 0 6 ) . R : A l a n g u a g e a n d e n v i r o n m e n t f o r s t a t i s t i c a l c o m p u t i n g . R F o u n d a t i o n f o r S t a t i s t i c a l C o m p u t i n g , V i e n n a , A u s t r i a . I S B N 3 - 9 0 0 0 5 1 - 0 7 - 0 , U R L h t t p : / / w w w R - p r q i e c t o r g . R a y A A ( e d . ) . 1 9 8 2 . S A S U s e r ' s g u i d e : S t a t i s t i c s , C a r y , N C : S A S I n s t i t u t e . R i c h m a n , M B , 1 9 8 6 - R o t a t i o n o f p r i n c i p a l c o m p o n e n t s . J o u r n a l o f C l i m a t o l . 6 : 2 9 3 - 3 3 5 . R o h l i R V , K e i m B D . 1 9 9 4 . S p a t i a l a n d t e m p o r a l c h a r a c t e r i s t i c s o f e x t r e m e - h i g h - s u m m e r - t e m p e r a t u r e e v e n t s i n t h e s o u t h - c e n t r a l U n i t e d S t a t e s . P h y s i c a l G e o g r a p h y . 1 5 ( 4 ) : 3 1 0 - 3 2 4 . R u m m e l , R J . 1 9 6 7 . U n d e r s t a n d i n g f a c t o r a n a l y s i s . J o u r n a l o f C o n fl i c t R e s o l u t i o n . 1 1 ( 4 ) : 7 5 - 1 1 1 . S a h s a m a n o g l o u H S . 1 9 9 0 . A c o n t r i b u t i o n t o t h e s t u d y o f a c t i o n c e n t e r s i n t h e N o r t h A t l a n t i c . I n t . J . C l i m a t o l . 1 0 : 2 4 7 - 2 6 1 . S a l i n g e r M J , G r i f f i t h s G M . 2 0 0 1 . T r e n d s i n N e w Z e a l a n d d a i l y t e m p e r a t u r e a n d r a i n f a l l e x t r e m e s . I n t . J . C l i m a t o l . 2 1 : 1 4 3 7 - 1 4 5 2 . S A S . 1 9 9 5 . S A S U s e r ' s G u i d e : S t a t i s t i c s . C a r y , N C , S A S I n s t i t u t e . S c h u e p p M . 1 9 7 9 . K l i m a t o l o g i e d e r S c w e i z , B a n d I I I : W i t t e r u n g s k l i m a t o l o g i e . Z U r i c h : S c h w e i z e r i s c h e M e t e o r o l o g i s c h e A n s t a l t , 9 3 p p . S e n P K . 1 9 6 8 . E s t i m a t e s o f t h e r e g r e s s i o n c o e f fi c i e n t b a s e d o n K e n d a l l ' s t a u . J . A m e r . S t a t s t i c a l A s s o c . 6 3 : 1 3 7 9 - 1 3 8 9 . 4 3 6 S e r r e z e e t a l . , 1 9 9 7 . I c e l a n d i c L o w c y c l o n e a c t i v i t y : C l i m a t o l o g i c a l f e a t u r e s , l i n k a g e s w i t h t h e N A O , a n d r e l a t i o n s h i p s w i t h r e c e n t c h a n g e s i n t h e N o r t h e r n H e m i s p h e r e c i r c u l a t i o n . J . C l i m a t e 1 0 : 4 5 3 - 4 6 4 . S l o n o s k y V C e t a l . , 2 0 0 0 . V a r i a b i l i t y o f t h e s u r f a c e a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n o v e r E u r o p e , 1 7 7 4 - 1 9 9 5 . I n t . J . C l i m a t o l . 2 0 : 1 8 7 5 - 1 8 9 7 . S l o n o s k y V C . G r a h a m E . 2 0 0 5 . C a n a d i a n p r e s s u r e o b s e r v a t i o n s a n d c i r c u l a t i o n v a r i a b i l i t y : L i n k s t o a i r t e m p e r a t u r e . I n t . J . C l i m a t o l . 2 5 : 1 4 7 3 - 1 4 9 2 . S m i t h R L . 2 0 0 3 . E n v i r o n m e n t a l s t a t i s t i c s . V e r s i o n 5 . 0 h t t p : / / w w w . s t a t . u n c . e d l fl g o s t s c g i n t / r s / e n v n o t e s . p s S o u l e P T , S u c k l i n g P W . 1 9 9 5 . V a r i a t i o n s i n h e a t i n g a n d c o o l i n g d e g r e e - d a y s i n t h e s o u t h - e a s t e r n U S A , 1 9 6 0 - 1 9 8 9 . I n t . J . C L i m a t o l . 1 5 : 3 5 5 - 3 6 7 . S t e f a n i c k i G , e t a l . 1 9 9 8 . F r e q u e n c y c h a n g e s o f w e a t h e r t y p e s i n t h e A l p i n e r e g i o n s i n c e 1 9 4 5 . T h e o r . A p p l . C l i m a t o l . 6 0 : 4 7 - 6 0 . S t o n e , R C . 1 9 8 9 . W e a t h e r t y p e s a t B r i s b a n e , Q u e e n s l a n d : A n e x a m p l e o f t h e u s e o f p r i n c i p a l c o m p o n e n t s a n d c l u s t e r a n a l y s i s . I n t . J . C l i m a t o l . 9 : 3 - 3 2 . T a b o n y R C . 1 9 8 3 . E x t r e m e v a l u e a n a l y s i s i n m e t e o r o l o g y . T h e M e t e o r o l o g i c a l M a g a z i n e , N o . 1 3 2 9 , v o l . 1 1 2 : 7 7 - 9 8 . T h a t c h e r W W . 1 9 7 4 . E f f e c t s o f s e a s o n . c l i m a t e a n d t e m p e r a t u r e o n r e p r o d u c t i o n a n d l a c t a t i o n . J . D a i r y S c i . 5 7 : 3 6 0 - 3 6 8 . T h e i l H . 1 9 5 0 . A r a n k - i n v a r i a n t m e t h o d o f l i n e a r a n d p o l y n o m i a l r e g r e s s i o n a n a l y s i s , P a r t 3 . P r o c e e d i n g s o f K o n i n a l i j k e N e d e r l a n d s e A k a d e m i e v a n W e i n e n s c h a t p e n A . 5 3 : 1 3 9 7 - 1 4 1 2 . T o m o z e i u e t a l . , 2 0 0 2 . C h a n g e s i n s e a s o n a l m e a n m a x i m u m a i r t e m p e r a t u r e i n R o m a n i a a n d t h e i r c o n n e c t i o n w i t h l a r g e s c a l e c i r c u l a t i o n . I n t . J . C l i m a t o l . 2 2 : 1 1 8 1 - 1 1 9 6 . T r i g o e t a l . , 2 0 0 4 . C l i m a t e i m p a c t o f t h e E u r o p e a n w i n t e r b l o c k i n g e p i s o d e s f r o m t h e N C E P / N C A R R e a n a l y s e s . C l i m a t e D y n a m i c s 2 3 : 1 7 - 2 8 . T u o m e n v i r t a H . 2 0 0 1 . H o m o g e n e i t y a d j u s t m e n t s o f t e m p e r a t u r e a n d p r e c i p i t a t i o n s e r i e s - F i n n i s h a n d N o r d i c d a t a . I n t . J . C l i m a t o l . 2 1 : 4 9 5 - 5 0 6 . V a n B e b b e r W J , K o p p e n W . 1 8 8 5 . D i e i s o b a r e n t y p e n d e s N o r d a t l a n t i s c h e n o z e a n s u n d W e s t e u r o p a s . A r c h . D e u t s c h . S e e w a r t e , 1 8 , 2 7 p p . 4 3 7 V e l e v S . 1 9 9 0 . T h e c l i m a t e o f B u l g a r i a . ( K l i m a t u t n a B u l g a r i a ) “ N a r o d n a P r o s v e t a " , S o fi a , 1 8 0 p p . V e l e v S . 1 9 9 6 . I s B u l g a r i a b e c o m i n g w a r m e r a n d d r i e r ? G e o J o u r n a l 4 0 , ( 4 ) : 3 6 3 - 3 7 0 . V e l e v S . 1 9 9 8 . T r e n d s i n a i r t e m p e r a t u r e a n d p r e c i p i t a t i o n c h a n g e s i n B u l g a r i a ( T e n d e n t s i i n a i z m e n e n i e n a t e m p e r a t u r a t a n a v u z d u h a | v a l e j i t e v B u l g a r i a ) . P r o c e e d i n g s f r o m t h e I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e “ 1 0 0 y e a r s o f G e o g r a p h y i n S o fi a U n i v e r s i t y " , N a t u r e a n d n a t u r a l r e s o u r c e s , S o fi a U n i v e r s i t y P r e s s , S o fi a , 1 9 9 8 ( 1 0 0 g o d i n i G e o g r a fl a v S o fi i s k i a U n i v e r s i t e t . P r i r o d n a S r e d a i p r i r o d n i r e s u r s i , M e j d u n a r o d n a N a u c h n a K o n f e r e n t s i a , S o fi a . 1 9 9 8 ) V e l e v S . 2 0 0 0 . G l o b a l c h a n g e a n d B u l g a r i a n c l i m a t e ( G l o b a l n i t e p r o m e n i i k l i m a t u t n a B u l g a r i a ) . P r o c e e d i n g s f r o m t h e I n t e r n a t i o n a l S c i e n t i fi c S e s s i o n f o r t h e 5 0 ‘ h a n n i v e r s a r y o f t h e G e o g r a p h i c a l I n s i t u t e , S o fi a . B u l g a r i a . ( S b o r n i k d o k l a d i o t M e j d u n a r o d n a N a u c h n a s e s i a z a 5 0 - g o d s h n i n a n a G e o g r a f s k i a I n s t i t u t , S o fi a , B u l g a r i a ) . V o n M i s e s R . 1 9 3 6 . L a d i s t r i b u t i o n d e l a p l u s g r a n d e d e n v a l e u r s . R e p r i n t e d i n S e l e c t e d P a p e r s , l l , A m e r . M a t h . S o c . , P r o v i d e n c e , R J . ( 1 9 5 4 ) , 2 7 1 - 2 9 4 . V o n N e u m a n n J . 1 9 4 1 . D i s t r i b u t i o n o f t h e r a t i o o f t h e m e a n s q u r e s u c c e s s i v e d i f f e r e n c e t o t h e v a r i a n c e . A n n a l s o f M a t h . S t a t i s t i c s , 1 3 : 3 6 7 - 3 9 5 . W e r n e r P C , e t a l . 2 0 0 0 . R e c e n t c l i m a t e c h a n g e i n t h e N o r t h A t l a n t i c / E u r o p e a n s e c t o r . I n t . J . C l i m a t o l . 2 0 : 4 6 3 - 4 7 1 . W i b i g J . 1 9 9 9 . P r e c i p i t a t i o n i n E u r o p e i n r e l a t i o n t o c i r c u l a t i o n p a t t e r n s a t t h e 5 0 0 h P a l e v e l . I n t . J . C l i m a t o l . 1 9 : 2 5 3 - 2 6 9 . W i j n g a a r d J B , K l e i n T a n k A M G , K e n n e n G P . 2 0 0 3 . H o m o g e n e i t y o f 2 0 t h c e n t u r y E u r o p e a n d a i l y t e m p e r a t u r e a n d p r e c i p i t a t i o n s e r i e s . I n t . J . C l i m a t o l . 2 3 : 6 7 9 - 6 9 2 . W i l k s , B S , 1 9 9 5 - S t a t i s t i c a l M e t h o d s i n t h e A t m o s p h e r i c S c i e n c e s . A c a d e m i c P r e s s . W i n k l e r J . 2 0 0 4 . T h e i m p a c t o f t e c h n o l o g y u p o n i n s i t u a t m o s p h e r i c o b s e r v a t i o n s a n d c l i m a t e s c i e n c e . I n G e o g r a p h y a n d T e c h n o l o g y . S t . B r u n n , S . C u t t e r a n d J W H a r r i n g o t n J r . ( e d s . ) K l u w e r A c a d e m i c P u b l i s h e r s . X o p l a k i e t a l . , 2 0 0 0 . C o n n e c t i o n b e t w e e n t h e l a r g e - s c a l e 5 0 0 h P a g e o p o t e n t i a l h e i g h t fi e l d s a n d p r e c i p i t a t i o n o v e r G r e e c e d u r i n g w i n t e r t i m e . C l i m a t e R e s e a r c h 1 4 : 1 2 9 - 1 4 6 . 4 3 8 Y a r n a l B . 1 9 9 3 . S y n o p t i c c l i m a t o l o g y i n e n v i r o n m e n t a l a n a l y s i s . A P r i m e r . L o n d o n , B e l h a v e n P r e s s , 1 9 5 p p . Z w i e r s F W , R o s s W H . 1 9 9 1 . A n a l t e r n a t i v e a p p r o a c h t o t h e e x t r e m e v a l u e a n a l y s i s o f r a i n f a l l d a t a . A t m o s p h e r e - O c e a n 2 9 ( 3 ) : 4 3 7 - 4 6 1 . Z w i e r s F W , K h a r i n W . 1 9 9 8 . C h a n g e s i n t h e e x t r e m e s o f t h e c l i m a t e s i m u l a t e d b y C C C G C M Z u n d e r C O z d o u b l i n g . J . C l i m a t e 1 1 : 2 2 0 0 - 2 2 2 2 . Z w i e r s F W , v o n S t o r c h H . 1 9 9 9 - S t a t i s t i c a l A n a l y s i s i n C l i m a t e R e s e a r c h . C a m b r i d g e U n i v e r s i t y P r e s s , C a m b r i d g e . 4 3 9 I I I I I I I ' I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 3 1 2 9 3 0 2 9 5 6 0 0 5 3