Введение 3
Глава 1. ЦИРКУЛЯЦИЯ В СТРАТОСФЕРЕ И ТРОПОСФЕРЕ 5
1.1 Циркуляция в стратосфере 5
1.2. Циркуляция в тропосфере 6
1.3 Стратосферно-тропосферные взаимодействия 8
1.3.1 Стратосферно-тропосферный обмен 8
1.3.2 Влияние стратосферы на тропосферную погоду и климат 11
1.4 Понятие внетропической стратосферы и ее взаимодействие с
тропосферой 13
Глава 2. ВНЕЗАПНЫЕ СТРАТОСФЕРНЫЕ ПОТЕПЛЕНИЯ 15
2.1 Механизмы развития ВСП 18
2.2 Алгоритм идентификации и классификации ВСП 19
2.3 Процессы происходящие при ВСП 20
2.4 Реанализ MERRA-2 21
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 23
3.1 Построение норм геопотенциальных высот 23
3.2 Стандартное отклонение 28
3.3 Корреляционный анализ 33
3.4 Коэффициенты корреляции 30 дней от центральной даты ВСП 40
Заключение
Список литературы
Земная атмосфера представляет собой тонкую плёнку толщиной менее 200 км. Без неё наша планета была бы такой же безжизненной, как другие небесные тела окружающего нас космического пространства.
Атмосферу земли принято делить на несколько слоев в зависимости от их характеристик и свойств. В основном, атмосфера делится на пять слоев: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера и экзосфера. Мы рассмотрим взаимодействие между двумя ближайшими и главными слоями стратосферой и тропосферой.
Между тропосферой и стратосферой существуют как радиационные, так и динамические связи. Изменения в радиационном бюджете стратосферы, вызванные большими изменениями концентрации озона или углекислого газа, могут существенно влиять на температуру у поверхности Земли.
Самым ярким примером динамической взаимосвязи тропосферы и стратосферы являются внезапные стратосферные потепления.
Внезапные стратосферные потепления (ВСП) — это периоды резкого повышения температуры в стратосфере, обычно над полюсами, в холодные зимние месяцы. Они часто сопровождаются изменениями приземной погоды и климата.
В настоящий момент имеется значительное количество данных о верхней и средней атмосфере. Существует четкое представление о внутригодовых изменениях в атмосфере, вызванных сезонными колебаниями. Тем не менее, причина подобных изменений до настоящего времени остается неясной.
Цель данной работы - рассмотреть механизмы и особенности взаимодействия внетропической стратосферы с тропосферой в Северном полушарии, выявить ключевые факторы, влияющие на это взаимодействие, а также оценить его влияние на климатические и погодные процессы в рассматриваемом регионе.
Для выполнения цели были выполнены следующие задачи:
1. Изучить динамику стратосферы и её влияние на тропосферу;
2. Получить данные о полях геопотенциала и его изменчивости на высотах от 1000 гПа до 7 гПа;
3. Оценить особенности взаимосвязи стратосферы и тропосферы во время событий ВСП.
Для выполнения вышеперечисленных задач были взяты три случая внезапных стратосферных потеплений и составлены обзоры по ним с помощью реанализа MERRA-2 и программы GrADS.
Исследования в области внезапных стратосферных потеплений помогают лучше понять сложные взаимосвязи между стратосферной и тропосферной циркуляцией, что имеет значение для улучшения наших прогностических возможностей в области погоды и климата.
Выпускная квалификационная работа состоит из введения, трёх глав и заключения. Список использованных источников содержит 17 наименований.
Во введении аргументируется актуальность данной работы, четко поставлена цель и установлены задачи данного исследования.
В первой главе содержатся общепринятые представления о циркуляции стратосферы и тропосферы, и их взаимодействиях.
Вторая глава содержит информацию о понятие ВСП и влияние их климат.
Третья глава включает в себя анализ результатов исследования.
В ходе проведенного исследования по теме «Взаимодействие внетропической стратосферы с тропосферой в Северном полушарии» были рассмотрены внезапные стратосферные потепления и их влияние на климатические и погодные процессы. Изучение этого взаимодействия позволяет лучше понять изменчивость атмосферы и механизмы передачи энергии между верхними и нижними слоями атмосферы.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что при внезапном стратосферном потеплении мы наблюдаем высокую степень связи между стратосферы и тропосферы. Безусловно, анализировалась линейная связь, в реальности же происходящие процессы более сложны и многозначны, но для оценки приближенного влияния корреляционный анализ оправдал себя. Именно там, где на изобарических поверхности 500 гПа были значимы коэффициенты корреляции, по другим исследованиям было искажение высотной фронтальной зоны.
Полученные результаты укрепляют представление о тесной связи между стратосферой и тропосферой, что позволяет предполагать, что изменения в верхней атмосфере могут оказывать влияние на долгосрочные погодные тенденции и климатические явления на Земле. Внезапные стратосферные потепления являются важными событиями в атмосфере, которые оказывают заметное влияние на климатические и погодные процессы, требуют дальнейшего изучения и наблюдения для более точного прогнозирования и понимания их последствий.
