Тема: Исследование изменчивости тропопаузы в районе Караганды

Начиная 1980 годов исследование изменения климата Земли становится все более актуальной задачей в современной метеорологии. С изменением климата меняется температурный режим Земли и погодные условия. Такие изменения отмечают межправительственная группа экспертов по изменению климата (IPCC). Исследователи отслеживали высоту верхней границы тропосферы, называемой тропопаузой, начиная с 1980 по 2020 год. За последние 20 лет по обнаружению исследователей тропопауза поднималась в среднем на 50 - 60 метров за десятилетия, и резко контрастирует с периодом до 1960 года, когда высота тропопаузы была в целом стабильной. Исследования показали, что увеличение высоты тропопаузы за последние два десятилетия напрямую связано с увеличением выбросов парниковых газов и разрушением озонового слоя в стратосфере. То есть состояние тропопаузы является отражением изменений в глобальной климатической системе. Так как тропопауза является переходным слоем в атмосфере, своеобразной границей раздела между тропосферой и стратосферой, процессы и явления, происходящие вблизи тропопаузы, оказывают существенное воздействие на метеорологическиие процессы в атмосфере. В связи с этим последнее время есть очень много научных работ по исследованию тропопаузы. Несмотря на это актуальность изучения тропопаузы растет, так как растет возможность исследования с новыми различными подходами для определения понятия тропопаузы и ее нижней границы. Так, например, архив результатов радиозондирования университета Вайоминг. Данные легкодоступны и регистраций не требуют. Не смотря на такие возможности, работы по обновленным данным для тропопаузы над Казахстаном не проводились. В связи с этим в данной работе изучается изменчивость тропопаузы за последние 40 лет, а также составляется ее климатология за последние 30 лет и исследуются тенденции ее изменений за последние 10 лет. В качестве исходных данных привлекаются как данные реанализа NCEP NCAR (с 1981 по 2020 года), так и станционные данные (с 2001 по 2020 года)
Вопрос о том, что климатические изменения действительно происходят уже не имеет альтернативного ответа. Многочисленные исследования показывают, что это действительно так. Однако о причинах происходящих изменений научное сообщество до сих пор не консолидировано. Одни называют причиной солнечно-земные связи, изменение циркуляции, влияние океана, то есть сугубо естественные причины, другие же склоняются ко влиянию антропогенных условий, таких как например парниковые газы, третьи же говорят о комплексности этого вопросы и сложную связь влияния человека на естественные причины (например океан), которые в свою очередь могут влиять на циркуляцию. Так как, повторимся, современных работ для тропопаузы Казахстана не проводилось, то интересно было помотреть, есть ли динамика в изменении тропопаузы и ее характеристик в этом регионе. В этом и заключается актуальность работы. Ведь если следовать логике, то общее потепление должно приводить к повышению ее уровня.
Целью работы является исследование изменения характеристик тропопаузы над территорией Казахстана.
В данном исследовании ставились следующие задачи:
По данным реанализа сравнить характеристики высоты и температуры на уровне тропопаузы в период с 1981 по 2010 года с периодом с 1991 по 2020 года.
По данным последних 30 лет и данным реанализа получить и проанализировать климатические характеристики тропопаузы
Проанализировать реальные данные за последние 10 лет для Караганды. Для этого потребовалась сравнить 7300 сроков.
...
Купить

По данным реанализа NCEP:
1. Тропопауза над Казахстаном имеет сезонную изменчивость, в холодный период распределение температуры более однородно по сравнению с теплым периодом.
2. Зимой максимальное СКО для температуры наблюдается на северо- западе территории, в переходные периоды наблюдаются два максимума, в летние месяцы максимум постепенно перемещается в центральные и южные районы.
3. Можно заметить сезонность изменения разброса давления. Так, в зимний период максимальное значение наблюдается в северо-западных и северных регионах Казахстана. А минимальное значение прослеживается в юго-восточных регионах. От зимы к весне максимальное значение СКО смещается в северную и восточную часть, минимальное значение уже наблюдается в центральных регионах. К летнему сезону изменчивость тропопаузы растет в центральных регионах. К осени по рассматриваемой территорий разброс давления снижается. Это показывает минимальное значение СКО в этот период.
4. Все происходящие изменения давления и температуры на уровне тропопаузы находятся в пределах естественной изменчивости
5. Построены карты климатического распределения высоты и температуры тропопаузы для различных месяцев года. Отмечена сезонность этого распределения.
По данным зондирования:
1. За последние 10 лет перестройки в высоте и температуре тропопаузы над регионом не отмечено. Все тренды статистически не значимы
2. С помощью разбиения на процентили аргументируется разбивка на сезоны, которую, в свою очередь, в дальнейшем можно использовать для прогнозов экстремальных состояний тропопаузы
3. Коэффициент вариаций с течением времени существенно не меняется и составляет около 2%. В холодное время года максимальный коэффициент вариации наблюдается в переходное время года, в летние месяцы максимум относится к июлю. Физичесски это можно объяснить тем, что в это время происходит перестройка летних процессов на зимние и наоборот. В теплый период года максимальный коэффициент вариации свойственен для июля, что можно объяснить конвективными процессами и кучево-дождевыми облаками, которые нередко «пробивают» тропопаузу
По ансамблю моделей ssp245:
4. Вплоть до 2100 года сущестенных перестроек в высоте тропопаузы не прогнозируется. Отмечается некоторое ее повышение с 2040-2060 годов, но к 2100 году средняя высота возвращается к искомому.
Хочется отметить, что тема эта очень интересная и перспективная. В целом над Казахстаном значимых изменений не отмечается ни статистически, ни с точке зрения ансамблевых прогнозов, однако такой подход к самому вопросу изучения можно считать перспективным. Интересно было бы провести аналогичные исследования для районов не с таким континентальным климатом, особенно тех, что расположены в зоне арктического фронта. Предполагается, что там изменчивость будет прослеживаться отчетливее из-за изменения ВФЗ с течением времени.

Купить