Поскольку в последние десятилетия достаточно хорошо развиваются аэрокосмические и наземные системы наблюдения, которые следят за состоянием и динамикой атмосферы на различных высотах, в результате этого накапливаются новые экспериментальные данные, которые в дальнейшем требуют осмысления, обработки и интерпретации. На основе имеющегося экспериментального материала разрабатываются глобальные эмпирические модели атмосферных характеристик, которые учитывают временную и пространственную изменчивость метеорологических полей.
Актуальность исследования обусловлена тем, что с недавнего времени была разработана новая параметризация эффектов нормальных атмосферных мод, которая была включена в радиационный блок Модели Средней и Верхней Атмосферы. В настоящий момент эта параметризация требует настройки на основе анализа экспериментальных данных для того, чтобы реалистично воспроизводить наблюдаемую внутрисезонную изменчивость атмосферных параметров, а также эффекты НАМ в средней атмосфере. Таким образом, практическая значимость полученных результатов несомненна.
В связи с этим, необходимо выполнить анализ сезонной изменчивости атмосферной динамики за три декады (1987-1996, 1997-2006, 2007-2016), это и будет являться целью исследовательской работы.
Основными задачами исследования являются:
• построить осредненные амплитудные вейвлет-спектры для января- февраля за весь исследуемый временной интервал по данным MERRA;
• выполнить сравнительный анализ амплитудных вейвлет-спектров, полученных при помощи реанализа MERRA и модели MUAM;
корректировка модели.
Теоретической базой исследования служат различные монографии на английском языке. Их тематикой являются динамические процессы, происходящие в средней и в верхней атмосфере. В процессе исследования использовались также материалы научных семинаров и конференций, в том числе и зарубежные статьи, затрагивающие выбранную тематику.
Данная работа посвящена анализу изменчивости планетарных волн посредством использования данных ретроспективного анализа MERRA в зимний временной интервал (январь-февраль).
Магистерская диссертация состоит из 3 глав. В первой главе рассмотрена общая информация о планетарных волнах, внезапных стратосферных потеплениях, реанализ MERRA. Во второй главе представлены теоретические основы: роль атмосферных мод, моделирование климатических изменений с помощью MUAM, климатические изменения стационарных планетарных волн.
В третьей главе проанализирована сезонная изменчивость планетарных волн. Рассчитаны коэффициенты пересчета и был проведен сравнительный анализ амплитудных осредненных вейвлет-спектров реанализа и модели. А также при помощи, произведенного расчета и анализа, была произведена настройка модели MUAM для января-февраля.
В ходе работы был проанализирован ряд данных за период с 1987 по 2016 год с целью исследования сезонной изменчивости планетарных волн посредством ретроспективного анализа данных MERRA. При помощи программы Grapher были построены и продемонстрированы осредненные амплитудные вейвлет-спектры планетарных волн распространяющихся на запад 5-, 10- и 16-дневных волн для всего рассматриваемого временного интервала, а также отдельно для трех декад: 1987-1996, 1997-2006 и 2007¬2016.
Проведен сравнительный анализ вейвлет-спектров для января-февраля каждой декады отдельно. Одной из возможных причин изменчивости поведения амплитуд планетарных волн в зимние месяцы могут быть внезапные стратосферные потепления, которые наблюдались в исследуемый временной интервал. Ещё одной причиной можно также отметить изменчивость сроков весенней перестройки, наблюдаемые в марте-апреле.
Для данной модели был произведен расчет коэффициентов пересчета при использовании тех же данных ретроспективного анализа MERRA. Коэффициенты пересчета, которые были получены с учетом анализа изменчивости амплитуд волн, используются в модели для более полного и точного воспроизведения термодинамического режима средней и верхней атмосферы.
В работе было установлено, что сезонная изменчивость планетарных волн на высотах стратосферы определяется, прежде всего, годовым колебанием с максимумом амплитуд планетарных волн в зимние месяцы. Как правило, это связано с условием проникновения тропосферных планетарных волн на высоты стратосферы.
Для высот верхней мезосферы — нижней термосферы отмечается значительное увеличение амплитуд 5-, 10-, 16-суточных колебаний не только в зимние месяцы, а также в весенние.
В будущем планируется проанализировать амплитудные вейвлет- спектры планетарных волн и за другие месяцы с более детальным анализом сезонной изменчивости, поскольку модель была настроена только для января- февраля.
