Введение 2
1. КДК -атмосферные колебания, влияющие на процессы планетарного
масштаба 4
1.1. Что такое КДК? Почему важно исследовать КДК? 4
1.2. Основные схемы влияния КДК на стратосферные процессы 9
1.3. Сезонная перестройка стратосферы на летний режим 13
2. Использованные данные 20
2.1. Японский реанализ JRA-55 20
2.2. Реанализ MERRA-2 23
2.3. Определение фазы КДК 23
2.4. Остаточная меридиональная циркуляция атмосферы 28
3. Результаты 30
3.1. Финальная перестройка стратосферной циркуляции с зимнего режима на
летний 30
3.2. Сводные таблицы 51
3.3. Оценка остаточной меридиональной циркуляции для лет с разными
фазами КДК 52
3.4. Оценка полученных результатов с учетом волновой активности 58
Заключение. Выводы 78
Список литературы 79
Изучение влияния квазидвухлетних колебаний (КДК) на сроки финаль¬ного внезапного стратосферного потепления ФВСП в стратосфере приобре¬тают все большую актуальность, увеличивается количество работ и исследо¬ваний, посвящённых этому процессу. Данная тема становится более «доступ¬ной» для изучения, поскольку способов понимания данного процесса стано¬вится все больше, и используются уже не только анализ статистических дан¬ных, но и применяются все более улучшенные методы моделирования. При этом значимость влияния этого процесса при создании статистических дол¬госрочных прогнозов (примерно на месяц вперед) в отдельных регионах зем¬ного шара с учетом разных характеристик стратосферы, увеличивается.
Поскольку КДК это процесс, который не имеет точных дат перехода между фазами, мы знаем лишь периодичность поворота режима ветра (от 23 до 33 месяцев, со средним периодом чуть больше 27 месяцев), но существует так же и сезонная тенденция изменения фазы. При выявлении связи конкрет¬ных фаз с ранним ФВСП, у нас появится возможность использовать это яв¬ление как предиктор для составления долгосрочного прогнозирования пого¬ды.
Цель данной работы заключается в выявление связи между фазами КДК и сроками наступления финальных внезапных стратосферных потепле¬ний (ФВСП) в Северном полушарии.
Были поставлены следующие задачи для достижения цели магистер-ской диссертационной работы:
1. Построение аномалий температуры и отклонения среднезо¬нальной составляющей от климатического значения, используя данные японского реанализа JRA-55.
2. Анализ финальной перестройки циркуляции стратосферы в весенний период при наличии ФВСП в условиях разной фазы КДК.
3. Построение графиков остаточной меридиональной цирку-ляции для лет с ранними и поздними ФВСП, используя данные реана¬лиза MERRA-2.
4. Расчет и построение потока волновой активности Пламба, используя данные реанализа MERA-2.
5. Выводы по результатам работы.
В результате анализа обработанных данных, была выявлена четкая связь фаз КДК и сроков перестройки стратосферы на летний режим. В 80-х годах наблюдалось, что в условиях западной фазы потепления были поздние, а при восточной потепления чаще всего были ранние, но с 90-ых годов и по наше время произошла смена этого режима и сейчас, наоборот - для западной фазы характерной чертой является или отсутствие потеплений или ранние потепления, а для восточной фазы, наоборот, характерны поздние ФВСП.
В результате проделанной работы можно сделать следующие выводы:
1. В условиях восточной и переходной фазы с восточной на запад-ную, общим признаком является срок наступления ФВСП. Фи-нальная перестройка случается во второй половине марта или начале апреля, и такие потепления принято считать поздними.
2. В условиях западной и переходной фазы с западной на восточ-ную, ФВСП чаще всего отсутствуют или случаются с середины февраля и до середины марта, такие потепления считаются ран-ними.
3. Было выявлено, что причиной отсутствия ФВСП чаще всего яв-ляется слишком сильное ВСП в середине января, приводящее к перестройке стратосферы на летний режим в конце марта.
4. Независимо от фазы КДК обнаружено, что ФВСП, происходящие в феврале, чаще всего начинаются на высоте 40-50 км потом спускаются до 30 км и длятся в течение месяца.
1. Willson, R., H. Hudson, C. Frohlich, and R. Brusa, Long-term downward trend in total solar irradiance, Science, 234, 1114-1117, 1986.
2. Booker, J. R., and F. P. Bretherton, The critical layer for internal gravity waves in a shear flow, J. Fluid Mech., 27, 513-539, 1967.
3. Wallace, J. M., and V. E. Kousky, Observational evidence of Kelvin waves in the tropical stratosphere, J. Atmos. Sci., 25, 900-907, 1968a.
4. Bretherton, F. P., Momentum transport by gravity waves, Q. J. R. Meteorol. Soc., 95, 213-243, 1969.
5. Gray, L. J., and J. A. Pyle, A two-dimensional model of the quasi-biennial oscil¬lation in ozone, J. Atmos. Sci., 46, 203- 220, 1989.
6. Dunkerton, T. J., and M. P. Baldwin, Quasi-biennial modulation of planetary- wave fluxes in the Northern Hemisphere winter, J. Atmos. Sci., 48, 1043-1061, 1991.
7. McIntyre, M. E., The quasi-biennial oscillation (QBO): Some points about the terrestrial QBO and the possibility of related phenomena in the solar interior, in The Solar Engine and Its Influence on the Terrestrial Atmosphere and Climate, ed¬ited by E. Nesme-Ribes, pp. 293-320, Springer-Verlag, New York, 1994.
8. Dunkerton, T. J., The role of gravity waves in the quasibiennial oscillation, J. Geophys. Res., 102, 26,053-26,076, 1997.
9. Holton, J. R., and C. Mass, 1976: Stratospheric vacillation cycles.
10. Gray, L. J., and S. Crooks, C. Pascoe, S. Sparrow, and M. Palmer, 2004: Solar and QBO influences on the timing of stratospheric sudden warmings.
11. Hauck, C., and V. Wirth, 2001: Diagnosing the impact of stratospheric plane¬tary wave breaking in a linear model.
12. Garfinkel, C. I., and D. L. Hartmann, 2011b: The influence of the quasi-biennial oscillation on the troposphere in wintertime in a hierarchy of models. Part II: Perpetual winter WACCM runs.
13. Holton, J. R., P. H. Haynes, M. E. McIntyre, A. R. Douglass, R. B. Rood, and L. Pfister (1995), Stratosphere-troposphere exchange.
14. Pan, L. L., et al. (2007), Chemical behavior of the tropopause observed during the Stratosphere-Troposphere Analyses of Regional Transport experiment.
15. Huesmann, A. S., and M. H. Hitchman (2001), The stratospheric quasibiennial oscillation in the NCEP reanalyses: Climatological structures...38