Введение 4
1. Циркумполярный вихрь и его влияние на состав, и структуру
атмосферы 7
1.1. Циркуляция и смешивание в стратосфере 7
1.2. Стратосферные облака и аэрозоли 8
1.3 Влияние антропогенных воздействий на загрязненность и климат полярных районов 9
1.4. Исследования антропогенного аэрозоля в Арктике 11
1.5. Пути переноса антропогенного аэрозоля в Арктику 12
1.6. Связь озонового слоя с циркуляционными особенностями полярных
районов 14
1.7. Пространственная изменчивость распределения озона 18
2. ЦПВ. Механизм образования, структура и идентификация 21
2.1. Влияние внезапных стратосферных потеплений на полярный
вихрь 26
3. Анализ результатов 28
3.1. 1980-1981г 30
3.2. 1996-1997г 32
3.3. 2010-2011г 34
3.4. 2015-2016г 36
Заключение 39
Введение 4
1. Циркумполярный вихрь и его влияние на состав, и структуру
атмосферы 7
1.1. Циркуляция и смешивание в стратосфере 7
1.2. Стратосферные облака и аэрозоли 8
1.3 Влияние антропогенных воздействий на загрязненность и климат полярных районов 9
1.4. Исследования антропогенного аэрозоля в Арктике 11
1.5. Пути переноса антропогенного аэрозоля в Арктику 12
1.6. Связь озонового слоя с циркуляционными особенностями полярных
районов 14
1.7. Пространственная изменчивость распределения озона 18
2. ЦПВ. Механизм образования, структура и идентификация 21
2.1. Влияние внезапных стратосферных потеплений на полярный
вихрь 26
3. Анализ результатов 28
3.1. 1980-1981г 30
3.2. 1996-1997г 32
3.3. 2010-2011г 34
3.4. 2015-2016г 36
Заключение 39
Список используемой литературы 40
В формировании изменения климатической системы важная роль принадлежит циркуляционной изменчивости атмосферы. Глобальная атмосферная циркуляция является одним из механизмов, определяющих многообразие региональных особенностей климата. Ввиду чего, изучение процессов влияющих на глобальный климат сложно недооценить.
В настоящее время в число приоритетов политики страны выдвигается необходимость учета изменений климата в качестве одного из ключевых долговременных факторов безопасности Российской Федерации [1].
В результате проведенных исследований получены новые теоретические сведения, расширяющие представление об устойчивости, изменчивости и колебаниях в полях температурного режима полярных и приполярных районах, пространственно-временной структуре
температуры.
На современном этапе развития метеорологических наук, проблему озонового слоя Земли ставят в число наиболее значимых глобальных проблем, связанных с сохранением природной среды [2].
В последние десятилетия все чаще появляются сообщения о глобальных и региональных колебаниях климата, приводящих к материальному ущербу и неблагоприятным социальным последствиям. Это способствовало возникновению повышенного интереса ученых к проблеме изменения климата и долговременному предсказанию погоды [3].
Одним из показателей климата является температура воздуха, с которой связаны значительные изменения погоды. Многолетние колебания температуры, как правило, связаны с глобальными факторами, которые в настоящее время не полностью выявлены, а также не в полной мере изучены закономерности их изменчивости во времени. В связи с этим, встает вопрос о поиске новых предикторов, способных управлять процессами большого масштаба на длительных промежутках времени. Необходимо также глубокое исследование их пространственно-временной структуры с целью выявления региональных закономерностей и получения прогностических рекомендаций для заблаговременного предупреждения о возможном развитии аномальных процессов, как в далекой перспективе, так и на коротких периодах времени.
Объектом исследования дипломной работы является зимний полярный вихрь, его устойчивость, пространственно-временная изменчивость и взаимодействие с полем потенциальной температуры и полем озона.
Целью работы является оценка влияния устойчивости Арктического циркумполярного вихря на глобальные изменения климата в период с 1980 по 2016.
Для реализации цели были поставлены следующие задачи:
- Изучить данные ретроспективного анализа MERRA о распределении характеристики циркумполярного вихря, в качестве которой выбраны значения потенциальной завихренности Эртеля, в полярной стратосфере на изоэнтропической поверхности 500К, изучить данные Изучение о стратосферной температуре и озоносодержании на уровне 50гПа в полярной стратосфере;
- Идентифицировать краевую линию и временные рамки ЦПВ посредством использования изученных данных и соотнести его положение с положением падения градиентов температуры и озона;
- Провести качественный анализ между устойчивым вихрем и распределением полей температуры и озона.
Практической значимостью работы считаются новые теоретические сведения о влиянии температурного поля на устойчивость стратосферного полярного циклона.
В работе приведена визуализация зависимости выбранных параметров друг от друга. Анализируя поле распределения потенциальной температуры, обозначены даты начала явления ВСП как предиктор к разрушению полярного вихря.
На основе данных ре-анализа MERRA, были построены профили EPV на изэнтропической поверхности 500К, температуры и озона на уровне 50 гПа, а так же значения общего содержания озона.
Идентифицируя край циркумполярного вихря, была установлена связь его интенсивности с общим температурным режимом полярной стратосферы, что, чем более холодная стратосфера, тем более устойчивый наблюдается вихрь. Следовательно, можно подтвердить гипотезу о предшествующем похолодании.
На основе анализа влияния потенциала вихря на озоносодержание на уровне 50 гПа, было сделано заключение о его динамическом влиянии на распределение озона. О том, что край вихря является изолирующим барьером для перемещения внутрь него тепла и частиц аэрозоля, а так же, что вихрь создает условия для вымывания озона за его край, о чем свидетельствуют приведенные данные анализа в главе 3.
Сопоставление результатов измерений стратосферной температуры с потенциальной завихренностью Эртеля показало, что внезапные стратосферные потепления способствуют разрушению циркумполярного вихря и препятствуют активации хлор-бромных галогенов на полярных стратосферных облаках, ведущей к разрушению озона после того как за полярный круг возвращается Солнце.
Межгодовая изменчивость территории охватываемой озоновой аномалией, и продолжительности ее существования, в данной работе определяется величиной наименьшего градиента О3 [PPMv]. Периодам, когда вихрь был слаб, соответствует слабая озоновая аномалия или ее отсутствие.
