Введение 3
1. Канадское внезапное стратосферное потепление 5
1.1 Понятие ВСП 5
1.2 Влияние ВСП на стратосферу и тропосферу 5
1.3 Канадское ВСП 10
1.4 Моделирование ВСП 10
2. Используемые данные 14
2.1 JRA55 14
2.2 MERRA2 15
3. Полученные результаты 18
3.1 Случаи КВСП на 30-40 км 18
3.2 Случаи КВСП на высоких уровнях стратосферы 24
4. Отклик КВСП на стратосферный полярный вихрь 32
Заключение 46
Список используемой литературы 48
Наиболее яркий процесс, когда проявляется динамическое взаимодействие тропосферы, стратосферы и верхних слоев атмосферы, является событие внезапных стратосферных потеплений (ВСП). ВСП - это сильные и внезапные повышения температуры в полярной и субполярной стратосфере зимой, иногда на 50° и более, продолжающиеся в течение нескольких суток или недель . Наблюдения показывают, что потепление влияет на погоду в стратосфере, на стратосферные процессы и опосредовано на погоду в тропосфере, в том числе и средних широт. Проявления влияния ВСП не заканчиваются механизмами нагрева и охлаждения. Такое явления в стратосфере и мезосфере также вносит изменения в атмосферный химический состав в этих регионах. Вклад ВСП заключается в изменение распределения атмосферных газов, в том числе стратосферного озона.
В зависимости от степени развития и длительности, ВСП классифицируют. Всемирная метеорологическая организация (ВМО) определяет канадские ВСП (КВСП), как ВСП, которые происходят в начале зимы в стратосфере Северного полушария (СП), обычно в середине ноября или в начала декабря. Несмотря на то, что определение ВСП и их классификации были сформулированы уже давно, именно о КВСП мало что известно. В научных статьях упоминается только их классификация, но остаются открытыми вопросы: наблюдаются ли они в последние годы и являются ли значимыми для динамки стратосферы.
Целью данной работы является определение частоты образования КВСП и анализ их проявления в зимней стратосфере СП. Для осуществления обозначенных целей служат следующие задачи:
Задачи работы:
1. Построение и анализ графиков отклонения средне-зональной составляющей ветра от климатических значений на высотах стратосферы с использованием данных реанализа JRA-55 и Merra2
2. Построение и анализ графиков аномалии температуры на высотах стратосферы с использованием данных реанализа JRA-55 и Merra2
3. Выявление КВСП - ранних ВСП в ноябре и начале декабря
4. Построение и анализ распределения геопотенциальной высоты в полярной стратосфере, с целью определения влияния канадских ВСП на стратосферный полярный вихрь
5. Анализ полученных результатов и выявление закономерностей
В процессе работы, были рассмотрены все холодные периоды с ноября по март (включительно) с 1958г. с использованием данных реанализа. С помощью реанализа JRA55 был рассмотрен период с 1958г. по 2019г., а по реанализу MERRA-2 с 1980г. по 2020г.
По итогам проделанной работы можно сделать следующие выводы:
По итогам проделанной работы можно сделать следующие выводы:
1. КВСП наблюдаются в каждом десятилетии по 2 случая или более. Наибольшее количество случаев выявлено в 90-е годы.
2. Обнаружены случаи, когда КВСП фиксируются в конце октября, но это лежит за пределами данной работы и требует дополнительного исследования.
3. Выявлены случаи КВСП как на 10 гпа, которые является классическими, так и выше на 1 гпа . 70% случаев приходится на высокие КВСП на 1 гпа.
4. Полярный вихрь реагирует на потепления, как и на рекомендованных ВМО высотах, так и выше в стратосфере.
5. Последствия на динамику стратосферы разное в зависимости от периода, когда отклонение зональной компоненты от климатических значений имеет отрицательный знак.
6. Если зональная компонента имеет отрицательное значение продолжительное время на высотах стратосферы, то в большинстве случаев следующее ВСП (классическое) будет обязательно с расщеплением полярного вихря.
7. Когда отклонение зонального ветра имеет не продолжительное обращение во время КВСП, последующие ВСП имеют тенденция к смещению или вытягиванию полярного вихря.
8. Аномалия температуры с учетом климатических значений не столь большая, как при классическом ВСП, вероятно это связано с тем, что стратосфера до конца не перешла на зимний режим.
Необходимы дополнительные исследования, для определения критического временного интервала, во время которого зональная компонента отрицательна, для однозначного прогнозирования расщепления стратосферного полярного вихря во время последующего ВСП.
