ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИСХОДЯЩИХ ПРОЦЕССОВ
В СТРАТОСФЕРЕ, ОКАЗЫВАЮЩИХ НА НЕЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ 5
1.1 Тропосфера и стратосфера 5
1.2 Полярный вихрь и внезапное стратосферное потепление 10
1.3 Эль-Ниньо Южное колебание 17
1.4 Квази-двухлетнее колебание 19
1.5 Солнечная активность 22
1.6 Переход стратосферы в летний режим 25
ГЛАВА 2. ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ И ЕГО ОБРАБОТКА 27
2.1 Реанализ MERRA-2 27
2.2 Технологии Аисори 30
ГЛАВА 3. ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ 32
3.1 Определение типа перехода стратосферы в летний режим 32
3.2 Аномалии метеорологических характеристик относительно
среднеклиматических значений 39
3.3 Разница между типами переходов 50
3.4 Сравнение приземной среднесуточной температуры при разных типах
переходах 58
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 70
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 72
В тот момент, когда полярный вихрь разрушается и стратосфера переходит на летний режим, происходят важные процессы, которые оказывают влияние на явления в соседних слоях атмосферы. В последние годы было замечено, что этот переход осуществляется неодинаково, а имеет несколько типов. Они подразделяются на радиационный переход, то есть естественный, который происходит под воздействием солнечной радиации, и на динамический, который происходит при мощном внезапном стратосферном потеплении в конце зимы - начале весны. Исследование влияния разных типов переходов не только на саму стратосферу, но и на тропосферу, поможет лучше понять происходящие процессы и взаимодействие между слоями атмосферы.
Актуальность работы: взаимодействие между слоями атмосферы уже доказано. Оно оказывает влияние на термодинамическую ситуацию в тропосфере, стратосфере и мезосфере. Надо развивать исследования, какими путями происходит это взаимодействие и как именно оно сказывается с целью улучшения, как климатических прогнозов, так и сезонных прогнозов погоды.
Цель работы: определить тип перестройки стратосферы на летний режим и исследовать взаимодействие между тропосферой и стратосферой во время этого перехода.
Поставленные задачи:
• Определить тип перехода стратосферы на летний режим в 1980-2022 гг.;
• Рассчитать и проанализировать аномалии распределения метеорологических характеристик (зональная компонента скорости ветра и температуры) от среднеклиматических значений для каждого типа перехода;
• Рассчитать разницу распределения метеорологических характеристик (зональная компонента скорости ветра и температуры) между типами переходов и оценить статистическую значимость между ними;
• Рассмотреть влияние каждого типа перестройки на тропосферу;
• Проанализировать зависимость определенного типа перехода от фазы ЭНЮК, КДК и солнечной активности.
В результате анализа распределения метеорологических характеристик (среднезональной компоненты скорости ветра и температуры) по времени и вертикали, а также по приземным среднесуточным температурам, были сделаны следующие выводы:
1. С 1980 по 2022 гг. каждый год был классифицирован по типу перехода стратосферы на летний режим. Из 43 годов выявлено 20 случаев радиационных переходов, 17 - динамических и 6 - ранних радиационных. Радиационные и динамические переходы чередуются через несколько лет.
2. Динамический переход происходит независимо от фазы ЭНЮК, при этом фаза КДК находится в восточной фазе либо только переходит на нее. Радиационный переход происходит чаще при La-Nina и нейтральной фазе, а КДК при этом в западной фазе, но очень редко встречается при El-Nino и восточной КДК. Ранний радиационный переход чаще случается при совпадении фаз El-Nino и восточной КДК. Влияние солнечной активности не обнаружено.
3. При динамическом переходе с февраля по май положительные аномалии среднезональной компоненты скорости ветра сменяются отрицательными аномалиями, спускающимися с мезосферы. При радиационном переходе зеркальная картина - отрицательные аномалии сменяются положительными. При раннем радиационном переходе картина похожа на радиационный переход, но выглядит более размытой. С июня по сентябрь аномалии ветров во всех трех переходах имеют смешанную картину и слабые аномалии.
4. При динамическом переходе с февраля по май отрицательные
аномалии среднезональной температуры сменяются положительными аномалиями, спускающимися с мезосферы. При радиационном переходе положительная аномалия спускается к тропосфере резче и зажата с обеих сторон сильными отрицательными аномалиями. При раннем радиационном переходе картина похожа на динамический переход, но выглядит более размыто.
5. В стратосфере в марте самые высокие скорости ветра наблюдаются при динамическом переходе (на 10 м/с и 5 м/с больше, чем при радиационном и раннем радиационном переходах соответственно), в апреле - при раннем радиационном (на 1-2 м/с), в мае - при радиационном переходе (на 2.5 м/с), в июне значительной разницы не отмечается. В тропосфере в марте и мае значительной разницы не отмечается, в апреле сильнее ветра при радиационном переходе (на 1 м/с), а в июне - при динамическом (примерно на 1-1.5 м/с).
6. В стратосфере в марте самые высокие температуры при динамическом переходе выше радиационного и раннего радиационного переходов на 3 и 4 °C соответственно, в апреле и мае выше на 3 и 1 °C - при радиационном переходе. В июне большой разницы температуры при разных переходах не наблюдается.
7. Тропосфера в марте холоднее при радиационном переходе, в апреле не обнаружена зависимость от типа перехода, в мае и июне холоднее при перестройке динамического типа. Переход среднесуточной температуры через 0°C к положительным значениям происходит раньше при радиационном переходе. При динамическом и раннем радиационном переходах происходит в одинаковое время.
