Сокращения 3
Введение 4
1. Сведения о внезапном стратосферном потеплении 6
1.1 Динамический режим зимней стратосферы 6
1.2 Внезапное стратосферное потепление 7
1.3 Краткая история открытия ВСП 12
1.4 Способы определения и типы ВСП 14
1.5 Виды ре-анализов для анализа данных 16
2. Первый этап анализа динамического режима зимней стратосферы за годы 1981-2022 19
2.1 Исходные данные 19
2.2 Построение графиков с межгодовой изменчивостью 20
3. Второй этап анализа динамического режима зимней стратосферы за годы 1981-2022 26
3.1 Построение графиков и таблиц максимумов 26
3.2 Построение графиков со стандартизацией данных 31
3.3 Вейвлет анализа метеорологических данных 37
3.4 Общий анализ полученных данных 42
Заключение 44
Приложения 48
Исследование динамики средней атмосферы в зимнее время является одной из основных задач фундаментальной физики атмосферы. Данная работа посвящена исследованию межгодовой изменчивости динамического режима стратосферы в зимний период в Северном полушарии. Одно из самых ярких событий зимней стратосферы - это внезапное стратосферное потепление, которое проявляется в ослаблении, а иногда даже в разрушении циркумполярного вихря(ЦВ) и приводит к резкому повышению температуры над полюсом на высотах стратосферы. До сих пор нет точного объяснения механизма возникновения ВСП, одна из основных и принятых на сегодняшний день теорий описана в работе Мацуно(1971г), где показано, что роль планетарных волн в процессе развития ВСП является ключевой[8].
В данной работе был проведен анализ активности стационарных планетарных волн в зимней стратосфере и их взаимодействие со средним потоков в зимний период для лет 1981 по 2022.
Целью работы является анализ спутниковых данных, с помощью которого мы исследуем внезапное стратосферное потепление и проводим изучение данного явления. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
1. Анализ метеорологических характеристик (геопотенциальная высота, температура, зональная компонента ветра) в течение зим с 1981 по 2022 по данным ре-анализа MERRA-2
2. Получение волновых характеристик стационарных планетарных волн с зональным волновым числом 1-4 в поле геопотенциальной высоты в средних широтах.
3. Анализ межгодовой изменчивости волновых характеристик и зональных составляющих для разных типов внезапных стратосферных потеплений.
Анализ данных показал, что во время ВСП разных типов наблюдается различная изменчивость амплитуд стационарных планетарных волн с зональными волновыми числами 1 и 2: перед потеплением типа «смещение» наблюдается усиление СПВ1, которое приводит к обращению среднезонального ветра в средних широтах и нагреву полярной области стратосферы. Перед типом «расщепление» значительно усиливается амплитуда СПВ2, что имеет существенное влияние на обращение ветра и последующий нагрев. Причем изменчивость амплитуд СПВ2 в 2 раза больше изменчивости СПВ1, чего не наблюдается при типе потепления «смещение».
На основе вейвлет-преобразования временных рядов амплитуд СПВ1 и СПВ2 можно сделать вывод, что при типе «смещение» для СПВ1 доминирующую роль играют 10-дневные волны, а для СПВ2 основную роль играют 16¬дневные волны. При типе «расщепления» для СПВ1 в основном характерен период в 16 дней, а для СПВ2 преобладающего периода не наблюдалось.
Анализируя максимумы СВП в период с 1980 по 2022 год можно сделать отдельный вывод. Для ВСП по типу «смещения» характерно преобладание максимальных значений СПВ1, которые были выше среднего значения
максимумов. Для ВСП по типу «расщепления» типично преимущество максимальных значений СПВ2, которые были выше среднего значения
максимумов. Также мною замечено, что СПВ1 больше СПВ2. Температура меняется сильно и нагрев находится в диапазоне 20-60К.
