ВВЕДЕНИЕ 2
Общая характеристика работы 2
Актуальность 2
Цель работы 3
1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 4
1.1 Полярный стратосферный вихрь 4
1.2 История изучения 8
1.2.1 Полярный вихрь на Уране 10
2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 11
2.1 Ход работы 11
2.2 Анализ данных реанализа 12
3. ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ 25
3.1 Результат моделирования МСВА 25
3.2 Сравнение данных реанализа и моделирования МСВА 28
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 29
ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА 30
ИСТОЧНИКИ 30
Общая характеристика работы
Данная научная работа находится в области анализа динамики зимней атмосферы, и в ней рассматривается использование полярного вихря в качестве индикатора динамической составляющей атмосферы. Динамическая средняя атмосфера является неустойчивой зимой, и часто над полюсом устанавливается полярный вихрь, имеющий циркумполярное течение западного направления и характеризующийся низкой температурой в центральной части. В течение зимы, такой вихрь может возможно ослабевать или полностью разрушаться, что влияет на тропосферу и на погоду у земли. В данной исследовательской работе были рассмотрены зимы за последние пять лет: с 2018 года по 2022 год. Были проанализированы неустойчивость циркумполярного вихря, изменчивость среднезонального ветра, средняя температура над полюсом, а также была проведена модель оценки устойчивости и ослабления полярного вихря.
Актуальность
Полярные вихри представляют большой интерес из-за их влияния на распространение озона в стратосфере, перемещения воздушных масс в полярных и субполярных областях и изменение температурного режима в полюсных регионах. В наиболее активные периоды полярные вихри могут усилить стратосферно-тропосферный обмен, что уменьшает температурный градиент в области тропопаузы. Озоновые аномалии, формируемые в полярных вихрях с конца зимы и до весны, могут увеличить ультрафиолетовое излучение на поверхности, что опасно для биосферы. Масштаб и интенсивность разрушения стратосферного озона в полярной области зависят от силы и устойчивости полярного вихря весной. Границы полярного вихря являются динамическим барьером, не позволяющим меридиональному переносу стратосферного озона из тропических и средних широт в полярные регионы. При экстремально низких температурах, особенно ниже -78 °С, внутри полярного вихря образуются полярные стратосферные облака, в разном соотношении содержащие льды и кристаллы, инициирующие гетерогенные реакции с выделением молекулярного хлора. Солнечное излучение в полярной области запускает процесс фотодиссоциации молекулярного хлора, образующего радикалы хлора, которые вступают в каталитический процесс разрушения озона. Озоновый слой играет важную роль в защите биосферы от вредного солнечного излучения.
Ультрафиолетовое излучение, включая коротковолновое, может негативно воздействовать на растения, вызывая депрессию фотосинтеза и разрушение фотосинтетического аппарата, что может привести к ухудшению качества урожая и снижению продуктивности растений. В океане коротковолновое ультрафиолетовое излучение может иметь вредный эффект на морские организмы, что может негативно сказаться на экосистеме океана. Для человека ультрафиолетовое излучение также может иметь негативное воздействие, вызывая повреждение ДНК и приводя к развитию рака кожи, катаракте и изменению иммунной системы...
Все представленные в работе результаты были получены на общедоступном фактическом материале с использованием стандартных методов анализа и могут воспроизводиться другими исследователями. Достоверность предложенного метода подтверждается хорошим согласием рассчитанных характеристик с данными наблюдений. Достоверность полученных результатов подтверждается соответствием с результатами других авторов, внутренней согласованностью результатов. Научная и практическая ценность работы состоит в получении фактов и закономерностей, описывающих динамику стратосферных полярных вихрей.
Основные выводы:
Высокая устойчивость и сила арктического полярного вихря зимой и его ежегодное зимнее усиление обусловлены влиянием сезонного хода температуры нижней субтропической стратосферы, где наблюдаются постепенный спад, начиная с октября и максимум в апреле.
При снижении площади полярного вихря менее 10 млн. км2 и последующем уменьшении средней скорости ветра по границе вихря ниже 30 и 45 м/с соответственно в нижней и средней стратосфере, полярный вихрь становится небольшим циклоном (с существенно более высокими температурами и отсутствием динамического барьера) и разрушается в пределах 3-х недель.
Для более точного анализа следует брать гораздо больший размах времени, чем 5 лет, учитывать индекс вулканической активности и изменчивость аномалий Эль-Ниньо и Ла-Нинья.
ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА
Автором использован метод оценки основных параметров стратосферных полярных вихрей, основанный на их оконтуривании.
Постановка цели и задач работы, разработка методов решения поставленных задач, поиск и математическая обработка данных наблюдений, получение первичных результатов по теме работы выполнены лично автором. Результаты исследований обсуждались и анализировались совместно с научным преподавателем Еленой Николаевной Савенковой, доцентом кафедры экспериментальной физики атмосферы Российского Государственного Гидрометеорологического Университета.
