ВВЕДЕНИЕ 3
АКТУАЛЬНОСТЬ РЕШАЕМОЙ ЗАДАЧИ 5
1. Динамический режим зимней стратосферы 7
1.1. Стратосфера 7
1.2. Зимняя стратосфера 8
2. Эль-Ниньо - Южное колебание 9
2.1 Общие сведения 9
2.2 Механизм возникновения ЭНЮК 11
2.3 Методы измерения 15
2.4 Влияние ЭНЮК 16
3. Квазидвухлетние колебания 20
3.1 Общие сведения 20
3.2 Механизмы возникновения КДК 21
3.3 Методы измерения КДК 23
3.4 Влияние КДК 24
4. Внезапные стратосферные потепления 25
4.1 Общие сведения 25
4.2 Механизм возникновения ВСП 25
4.3 Влияние ВСП 26
5. Взаимодействие ЭНЮК, КДК и ВСП 28
5.1 КДК и ЭНЮК 28
5.2 КДК и ВСП 29
5.3 ЭНЮК и ВСП 29
6. Модель средней и верхней атмосферы 30
АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ 42
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 105
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 107
В последние годы изменение климата стало глобальной проблемой, требующей серьезного внимания и исследования. Изменения в атмосфере влияют на множество аспектов жизни на Земле, включая здоровье людей, сельское хозяйство, экономику и экосистемы. Одним из факторов, влияющих на климат, является Эль-Ниньо - Южное колебание (ЭНЮК). Этот климатический феномен, который происходит в тропической части Тихого океана, может вызвать изменения температуры и осадков на большей части планеты.
Другим фактором, который может повлиять на климат, являются квазидвухлетние колебания (КДК). Квазидвухлетние колебания - это колебания зонального ветра в тропической атмосфере, которые имеют период около двух лет.
Кроме того, исследованию также подлежат внезапные стратосферные потепления (ВСП). ВСП - это быстрое увеличение температуры в стратосфере на высоте от 10 до 50 км над уровнем моря в полярных областях. Эти потепления могут привести к изменениям в режиме циркуляции атмосферы, что в свою очередь может влиять на погодные условия на поверхности Земли.
Анализ влияния различных фаз ЭНЮК и КДК на зимнюю стратосферу является актуальной задачей, поскольку зимняя стратосфера является важным компонентом атмосферы, который влияет на погоду и климат в целом.
Предметом исследования данного дипломного проекта являются изменения в зимней стратосфере в разных фазах ЭНЮК и КДК. Объектом исследования являются климатические феномены, влияющие на зимнюю стратосферу, включая ЭНЮК, КДК и ВСП.
Для понимания влияния ЭНЮК, КДК и ВСП на климат, необходимо проводить исследования, используя различные методы. Одним из методов является использование численного моделирования, в данной работе - Модели верхней и средней атмосферы (МСВА).
Цель данного дипломного проекта - исследовать влияние различных фаз Эль-Ниньо - Южное колебание и квазидвухлетних колебаний на зимнюю стратосферу с использованием МСВА. Исследование позволит лучше понять, как эти факторы могут влиять на климат в целом. В частности, нужно определить, какие именно изменения происходят в зимней стратосфере в разных фазах ЭНЮК и КДК и как они связаны с внезапными стратосферными потеплениями (ВСП). Для достижения данной цели будет проведен анализ данных, полученных с помощью МСВА.
Задачи:
Выполнялись следующие задачи:
1. Собрать данные о фазах ЭНЮК и КДК, зимней стратосфере и ВСП.
2. Использовать МСВА для моделирования атмосферных условий.
3. Проанализировать влияние различных фаз ЭНЮК и КДК на ВСП в зимней стратосфере.
В результате исследования будет получена информация о том, как различные фазы ЭНЮК и КДК влияют на зимнюю стратосфере и визуально показано как Высотно-временные сечения амплитуд СПВ1 и среднего зонального потока, 62.5 с.ш., отклонения среднезональной температуры от средних за зимний период значений, 87.5 с.ш. Будет проанализировано, какие именно изменения происходят в различных фазах ЭНЮК и КДК и как они связаны с ВСП.
Результаты исследования могут иметь важное значение для понимания влияния климатических феноменов на поведение атмосферы, в частности на зимнюю стратосферу. Они могут помочь улучшить прогнозы погоды и климата, что в свою очередь может способствовать разработке более эффективных мер по приспособлению к изменению климата...
В данной работе было проведено исследование влияния разных фаз Эль - Ниньо - Южное Колебание и Квазидвухлетних колебаний на зимнюю стратосферу с использованием Модели средней и верхней атмосферы. Было получено по десять ансамблей для четырех разных фаз.
Исследование показало, что квазидвухлетние колебания (КДК) и Эль- ниньо - Южное колебание (ЭНЮК) оказывают существенное влияние на зимнюю стратосферу. Наблюдения и моделирование подтверждают наличие изменений в вертикальном и горизонтальном распределении температуры, планетарных волн и среднем зональном потоке.
Важным результатом исследования является обнаружение обратной связи между КДК и ЭНЮК с изменениями температуры в стратосфере и мезосфере. При каждом взаимодействии КДК и ЭНЮК с областью потепления образуется область похолодания, связанная с изменением геопотенциала и перераспределением давления и ветров в атмосфере. Возникающие волны, распространяющиеся от стратосферы до мезосферы, могут вызывать области похолодания в мезосфере.
Дополнительно, исследование выявило наличие периодических зон ослабления и усиления планетарных волн (ПВ) и среднего зонального потока при каждой фазе КДК и ЭНЮК. Наблюдаемая неоднородность может быть связана с влиянием поверхности Земли. Однако, важно отметить, что такая картина не является характерной для реанализов.
В отношении ЭНЮК, наблюдается меньшее количество ВСП при западной фазе КДК, как в случае Эль-Ниньо, так и Ла-Нинья. Эль-Ниньо вызывает ослабление среднего зонального потока, а при восточной фазе КДК часто наблюдается разворот ветра. Ожидания подтверждаются для Ла-Нинья, но не для Эль-Ниньо. При Ла-Нинья восточная фаза также сопровождается более выраженной активностью ПВ. Варианты с наличием восточной фазы ЭНЮК и Эль-Ниньо показывают наиболее ярко выраженные ВСП и изменение направления ветра. В то же время, при Ла-Нинья и западной фазе КДК отсутствуют возмущения стратосферы.
Таким образом, результаты исследования подтверждают важность учета КДК и ЭНЮК при анализе зимней стратосферы. Они играют существенную роль в формировании вертикальных и горизонтальных изменений в атмосфере, вызывая области потепления и похолодания, а также влияя на активность ПВ и среднего зонального потока.
В дальнейшем, следует подробнее исследовать причину, по которой планетарные волны и значения среднего зонального потока для Эль -Ниньо схожи как для западной, так и для восточной фаз, что не соответствует реанализу.
В целом, результаты данного исследования подчеркивают важность учета КДК и ЭНЮК при прогнозировании и изучении зимней стратосферы. Понимание этих феноменов и их воздействия на атмосферу может помочь улучшить наши погодные прогнозы и климатические модели, а также расширить наше знание о долгосрочных изменениях в атмосфере и климате Земли.
