Исследование условий образования перламутровых облаков в северном полушарии
|
Введение 3
1. Природа перламутровой облачности 5
1.1 Физика образования 5
1.1.1 Горные волны 6
1.1.2 Условия образования гравитационных волн 9
1.1.3 Критерии устойчивости внутренних гравитационно-сдвиговых волн .. 13
1.2 Классификация 14
1.2.1 классификация по химическому составу 14
1.2.2 Классификация по внешнему признаку 15
1.3 Влияние стратосферной облачности на озоновый слой 16
1.4 Наблюдение и оптические свойства перламутровых облаков 18
2. Количественные оценки параметров перламутровых облаков 22
2.1. Анализ данных радиозондирования 22
2.2 Характерные особенности распределения метеовеличин 26
2.3 Характеристики слоя образования перламутровой облачности 28
2.4 Расчет волновых параметров перламутровых облаков 34
2.4.1 Схема расчета волновых параметров перламутровой облачности 34
2.4.2 Выбор данных для расчета 36
2.4.3 Анализ результатов расчета 39
2.4.4 Сравнение волновых параметров стратосферной и тропосферной
облачности 47
3. Анализ синоптической ситуации и данных аномалий озона 52
3.1 Синоптическая ситуация 52
3.2 Аномалии озона при наблюдении перламутровых облаков 57
Заключение 59
Список использованных источников 62
1. Природа перламутровой облачности 5
1.1 Физика образования 5
1.1.1 Горные волны 6
1.1.2 Условия образования гравитационных волн 9
1.1.3 Критерии устойчивости внутренних гравитационно-сдвиговых волн .. 13
1.2 Классификация 14
1.2.1 классификация по химическому составу 14
1.2.2 Классификация по внешнему признаку 15
1.3 Влияние стратосферной облачности на озоновый слой 16
1.4 Наблюдение и оптические свойства перламутровых облаков 18
2. Количественные оценки параметров перламутровых облаков 22
2.1. Анализ данных радиозондирования 22
2.2 Характерные особенности распределения метеовеличин 26
2.3 Характеристики слоя образования перламутровой облачности 28
2.4 Расчет волновых параметров перламутровых облаков 34
2.4.1 Схема расчета волновых параметров перламутровой облачности 34
2.4.2 Выбор данных для расчета 36
2.4.3 Анализ результатов расчета 39
2.4.4 Сравнение волновых параметров стратосферной и тропосферной
облачности 47
3. Анализ синоптической ситуации и данных аномалий озона 52
3.1 Синоптическая ситуация 52
3.2 Аномалии озона при наблюдении перламутровых облаков 57
Заключение 59
Список использованных источников 62
Перламутровые облака или полярные стратосферные облака — это конденсационные образования, которые образуются в нижней стратосфере в зимне-весенний период, преимущественно в полярных широтах при аномально низких температурах (ниже -78С). Именно вследствие этого перламутровые облака, следуя современной терминологии, принято называть полярными стратосферными облаками.
Перламутровыми же такие облака называются, по причине своей необычной радужной окраски. Они переливаются всеми цветами радуги, словно перламутр.
Особый интерес исследователей к перламутровым облакам связан с их вероятным влиянием на образование озоновых дыр в Арктике.
Полярные стратосферные облака являются единственными атмосферными облаками, которые существуют как выше точки замерзания льда, так и ниже ее.
Актуальность темы выпускной квалификационной работы заключается в том, что изучение стратосферной облачности позволит определять возможную дополнительную угрозу для озоносферы.
Целью написания выпускной квалификационной работы является исследование особенностей условий образования перламутровых облаков в северном полушарии, на основании данных радиозондирования атмосферы, синоптических карт и аномалий озона.
Исходя из поставленной цели выпускной квалификационной работы, определены следующие задачи:
- изучить теоретический материал, классификацию и механизм образования облаков в стратосфере; а также изучить и проанализировать процесс образования горных волн;
- собрать данные радиозондирования атмосферы в срок наблюдения перламутровой облачности; и провести анализ метеорологических характеристик радиозондирования;
- рассчитать волновые характеристики перламутровых облаков и сравнить волновые характеристики перламутровой облачности с данными тропосферной различных регионов, а также провести анализ синоптической ситуации и аномалий озонового слоя
Объектом исследования являются перламутровые облака в северном полушарии.
Предмет исследования - высотное распределение метеовеличин в срок наблюдения перламутровых облаков, волны, на которых образуется полярная стратосферная облачность, благоприятные синоптические условия и воздействие облачности на озоновый слой
Структура выпускной квалификационной работы состоит из трех глав. В первой главе содержится общая информация об перламутровых облаках, их разновидности, внешнее описание, механизмы образования облаков и их воздействие на озоносферу.
Во второй главе рассмотрены результаты радиозондирования атмосферы в дни наблюдения перламутровой облачности, выявлены характерные особенности распределения метеовеличин в стратосфере. Проанализирована гипотеза о возникновении перламутровой облачности на гравитационно-сдвиговых волнах. Реализована задача по расчету таких параметров, как критерий степени устойчивости атмосферы, критическая длина волны, фазовая скорость критической длины волны и длина стационарной волны. Данные стратосферной облачности сравнили с тропосферной.
В третьей главе представлен анализ картографического материала. Проведен анализ синоптической ситуации в срок наблюдения полярной стратосферной облачности и аномалий озонового слоя.
В заключении содержаться основные выводы проведенной работы.
Перламутровыми же такие облака называются, по причине своей необычной радужной окраски. Они переливаются всеми цветами радуги, словно перламутр.
Особый интерес исследователей к перламутровым облакам связан с их вероятным влиянием на образование озоновых дыр в Арктике.
Полярные стратосферные облака являются единственными атмосферными облаками, которые существуют как выше точки замерзания льда, так и ниже ее.
Актуальность темы выпускной квалификационной работы заключается в том, что изучение стратосферной облачности позволит определять возможную дополнительную угрозу для озоносферы.
Целью написания выпускной квалификационной работы является исследование особенностей условий образования перламутровых облаков в северном полушарии, на основании данных радиозондирования атмосферы, синоптических карт и аномалий озона.
Исходя из поставленной цели выпускной квалификационной работы, определены следующие задачи:
- изучить теоретический материал, классификацию и механизм образования облаков в стратосфере; а также изучить и проанализировать процесс образования горных волн;
- собрать данные радиозондирования атмосферы в срок наблюдения перламутровой облачности; и провести анализ метеорологических характеристик радиозондирования;
- рассчитать волновые характеристики перламутровых облаков и сравнить волновые характеристики перламутровой облачности с данными тропосферной различных регионов, а также провести анализ синоптической ситуации и аномалий озонового слоя
Объектом исследования являются перламутровые облака в северном полушарии.
Предмет исследования - высотное распределение метеовеличин в срок наблюдения перламутровых облаков, волны, на которых образуется полярная стратосферная облачность, благоприятные синоптические условия и воздействие облачности на озоновый слой
Структура выпускной квалификационной работы состоит из трех глав. В первой главе содержится общая информация об перламутровых облаках, их разновидности, внешнее описание, механизмы образования облаков и их воздействие на озоносферу.
Во второй главе рассмотрены результаты радиозондирования атмосферы в дни наблюдения перламутровой облачности, выявлены характерные особенности распределения метеовеличин в стратосфере. Проанализирована гипотеза о возникновении перламутровой облачности на гравитационно-сдвиговых волнах. Реализована задача по расчету таких параметров, как критерий степени устойчивости атмосферы, критическая длина волны, фазовая скорость критической длины волны и длина стационарной волны. Данные стратосферной облачности сравнили с тропосферной.
В третьей главе представлен анализ картографического материала. Проведен анализ синоптической ситуации в срок наблюдения полярной стратосферной облачности и аномалий озонового слоя.
В заключении содержаться основные выводы проведенной работы.
В данной работе реализованы следующие задачи:
- изучен теоретический материал, классификация и механизм образования облаков в стратосфере;
- проанализирован процесс образования горных волн;
- собраны данные радиозондирования атмосферы в срок наблюдения перламутровой облачности; и проведен анализ метеорологических характеристик радиозондирования;
- рассчитаны волновые характеристики перламутровых облаков и произведено сравнение волновых характеристик стратосферной облачности с данными тропосферной различных регионов, а также проанализирована синоптическая ситуация и аномалии озонового слоя.
В ходе работы были получены следующие выводы:
1. Во время подбора данных радиозондирования атмосферы был произведен анализ хода температуры в стратосфере в Мурманске в зимний период. Отличный от стандартной атмосферы ход температуры прослеживается в Мурманске во многих сроках. Причиной этому является отсутствие солнечного излучения в полярных широтах.
2. Из данных радиозондирования получено, что минимальная температура в слое выше 50 гПа опускалась ниже 85° С. Отсюда следует, что в эти дни наблюдались редкие перламутровые облака II типа, которые состоят из ледяных кристаллов, что подтверждает визуальную оценку облачности по фотоснимкам.
3. В исследуемом случае не наблюдались стационарные (стоячие волны), так как величина критической длины волны много больше стационарной и меньше фактической. На значение стационарной длины волны влияет увеличение сдвига ветра и уменьшение скачка температуры.
4. Длина горной волны мала у земли и не устойчива. На высоте около 3 км волны становятся более устойчивыми, что благоприятно влияет на образование облачности.
5. Длина горной волны прямо пропорциональна скорости ветра в слое.
6. На значение стационарной длины волны влияет увеличение сдвига ветра и уменьшение скачка температуры.
7. Предельная критическая длина волны может изменяться от сотен метров до 5-8 км. В схожих пределах находятся и наблюдаемые в атмосфере расстояния между соседними валами облаков.
8. Так как длины критической и стационарной волн зависят только от значения сдвига скорости ветра и температуры, мы не можем провести сравнение со стратосферными волнами.
9. В представленных случаях преобладают западные ветры. Ветер этого направления встречает Скандинавские горы в последствии образуя гравитационную волну. Данный вывод подтверждает синоптическая ситуация.
10. Анализ карт аномалий озона показал, что в зимний период основной вклад в разрушение озонового слоя вносит отсутствие солнечной радиации и циркумполярный вихрь над Арктикой. Для начала воздействия стратосферной облачности на озоносферу тригидратом азотной кислоты и другими примесями необходимо повышение температуры и достаточное количество ультрафиолета.
Полученные результаты исследования не дают исчерпывающих ответов на все вопросы, касающиеся перламутровой облачности, однако, могут помочь с прогнозированием этого редкого явления.
С целью более детального изучения особенностей образования перламутровой облачности в северном полушарии требуется провести дополнительные исследования с увеличением количества случаев наблюдения для представления статистической информации об этом явлении.
- изучен теоретический материал, классификация и механизм образования облаков в стратосфере;
- проанализирован процесс образования горных волн;
- собраны данные радиозондирования атмосферы в срок наблюдения перламутровой облачности; и проведен анализ метеорологических характеристик радиозондирования;
- рассчитаны волновые характеристики перламутровых облаков и произведено сравнение волновых характеристик стратосферной облачности с данными тропосферной различных регионов, а также проанализирована синоптическая ситуация и аномалии озонового слоя.
В ходе работы были получены следующие выводы:
1. Во время подбора данных радиозондирования атмосферы был произведен анализ хода температуры в стратосфере в Мурманске в зимний период. Отличный от стандартной атмосферы ход температуры прослеживается в Мурманске во многих сроках. Причиной этому является отсутствие солнечного излучения в полярных широтах.
2. Из данных радиозондирования получено, что минимальная температура в слое выше 50 гПа опускалась ниже 85° С. Отсюда следует, что в эти дни наблюдались редкие перламутровые облака II типа, которые состоят из ледяных кристаллов, что подтверждает визуальную оценку облачности по фотоснимкам.
3. В исследуемом случае не наблюдались стационарные (стоячие волны), так как величина критической длины волны много больше стационарной и меньше фактической. На значение стационарной длины волны влияет увеличение сдвига ветра и уменьшение скачка температуры.
4. Длина горной волны мала у земли и не устойчива. На высоте около 3 км волны становятся более устойчивыми, что благоприятно влияет на образование облачности.
5. Длина горной волны прямо пропорциональна скорости ветра в слое.
6. На значение стационарной длины волны влияет увеличение сдвига ветра и уменьшение скачка температуры.
7. Предельная критическая длина волны может изменяться от сотен метров до 5-8 км. В схожих пределах находятся и наблюдаемые в атмосфере расстояния между соседними валами облаков.
8. Так как длины критической и стационарной волн зависят только от значения сдвига скорости ветра и температуры, мы не можем провести сравнение со стратосферными волнами.
9. В представленных случаях преобладают западные ветры. Ветер этого направления встречает Скандинавские горы в последствии образуя гравитационную волну. Данный вывод подтверждает синоптическая ситуация.
10. Анализ карт аномалий озона показал, что в зимний период основной вклад в разрушение озонового слоя вносит отсутствие солнечной радиации и циркумполярный вихрь над Арктикой. Для начала воздействия стратосферной облачности на озоносферу тригидратом азотной кислоты и другими примесями необходимо повышение температуры и достаточное количество ультрафиолета.
Полученные результаты исследования не дают исчерпывающих ответов на все вопросы, касающиеся перламутровой облачности, однако, могут помочь с прогнозированием этого редкого явления.
С целью более детального изучения особенностей образования перламутровой облачности в северном полушарии требуется провести дополнительные исследования с увеличением количества случаев наблюдения для представления статистической информации об этом явлении.