ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. Эль-Ниньо - Южное колебание 5
Глава 1.1 Общие сведения 5
Глава 1.2 Взаимодействие тропосферы и стратосферы 8
ГЛАВА 2. ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДАННЫЕ 11
2.1 Индексы ЭНЮК 11
2.2 Реанализ MERRA-2 13
2.3 Остаточная меридиональная циркуляция 15
2.4 Поток волновой активности Элиассена-Пальма 16
ГЛАВА 3. ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ 18
Глава 3.1 Построение зонально осредненных температуры и зональной
компоненты ветра 18
Глава 3.2 Построение и анализ потока волновой активности 21
Глава 3.3 Построение и анализ остаточной меридиональной циркуляции . 46
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 57
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 61
Эль-Ниньо - Южное колебание (ЭНЮК) - это оказывающие заметное влияние на климат колебания температуры поверхностного слоя воды в экваториальной части Тихого океана, а также колебания давления воздуха в приземном слое атмосферы между водами восточной и западной частей Тихого океана.
Это явление в тропической зоне Тихого океана оказывает значительное воздействие на глобальную циркуляцию атмосферы и океана. Воздействие ЭНЮК также распространяется выше тропосферы, влияя на силу и изменчивость стратосферного полярного вихря в высоких широтах обоих полушарий, а также на состав и циркуляцию тропической стратосферы.
События ЭНЮК вызывают аномальное распространение волновых потоков, которые могут значительно повлиять на погоду на больших территориях земного шара.
Во многих исследованиях была изучена теория взаимодействия тропосфера-стратосфера и показано, как энергетический баланс стратосферы зависит от вертикальных потоков волновой активности. Отмечается, что, усиленный (ослабленный) волновой поток из тропосферы в стратосферу благоприятствует появлению условий для возникновения теплого (холодного) полярного вихря над Арктикой.
Когда волновые потоки проникают в тропосферу Северного полушария, они оказывают существенное влияние на циркуляционные процессы в нижней атмосфере. В некоторых работах указывается, что нисходящая волновая активность, достигающая тропосферы, может повлиять на формирование аномалий давления в определенных регионах: усиление циклогенеза или блокирования.
Именно поэтому расширение исследований динамического взаимодействия стратосферы и тропосферы, способного значительно влиять на погодные условия и климат всего земного шара, в настоящее время является актуальной задачей.
Целью работы является исследование и анализ тропосферностратосферного взаимодействия в условиях Ла-Нинья.
Задачи работы:
1. Отобрать для анализа холодные периоды в Северном полушарии, когда наблюдались условия фазы Ла-Нинья и нейтральной фазы по значениям индексов ONI и MEI.
2. Рассчитать значения потока волной активности Элиассена-Пальма и остаточной меридиональной циркуляции для выбранных лет с помощью данных реанализа MERRA-2.
3. Сравнить области усиления и ослабления трех компонент потока волновой активности Элиассена-Пальма на разных высотах в разных условиях ЭНЮК и остаточную меридиональную циркуляцию.
В данной работе был проведен анализ стратосферно-тропосферного взаимодействия во время отрицательной фазы ЭНЮК через построение трех компонент потока волновой активности, а также остаточной меридиональной циркуляции.
На первом этапе работы по индексам ЭНЮК, таким как ONI и MEI, были отобраны холодные периоды 1988, 1998 и 2007 гг. - в условиях Ла-Нинья, и 1980, 1990 и 2012 гг. - в условиях нейтральной фазы.
На втором этапе работы на основе данных реанализа MERRA-2 рассчитаны меридиональные и вертикальные компоненты ОМЦ, а также трехмерный поток Элиассена-Пальма.
На третьем этапе работы был проведен анализ поведения трех компонент потока волновой активности в условиях холодной и нейтральной фаз ЭНЮК на разных высотах, а также ОМЦ.
По итогам проделанной работы, можно сделать следующие выводы:
1. Анализ графиков зонально осредненной температуры и зональной компоненты ветра показал, что
а) В сентябре и октябре ход значений зональной осредненной температуры и зональной компоненты ветра ровный, без значительный изменений в условиях обеих фаз. Отмечается плавное понижение температуры от 232 до 210 К в течение нескольких месяцев. В это время происходит переход на зимний режим.
б) В декабре наоборот наблюдаются отличия в значениях параметров, но они чаще резкие, поскольку в это время ВСП оказывают существенное влияние на динамику атмосферы. В середине декабря 1998 года отмечалось потепление. Температура поднялась от 208 до 245К и наблюдалось обращение зональной компоненты ветра с 45 до -50 м/с за несколько дней. Аналогичная ситуация была и в 2012 году, где в начале декабря отмечался скачок температуры с 200 до 207 К и обратно за несколько дней. И в этом же месяце наблюдаются скачки зональной компоненты ветра с 45-40 до 5-10 м/с.
в) В ноябре также есть изменения значений параметров, но не такие резкие, как в декабре, что облегчает оценку чистого влияния фазы ЭНЮК.
2. Анализ потока волновой активности Элиассена-Пальма показал, что
а) Для ноября зональная компонента fx на 7, 10 и 15 км в условиях обеих фаз не значительно отличается как по территориальному распределению максимумов и минимумов, так и по характеру переноса. На 25 км fx в условиях нейтральной фазы имеет форму кольца между 55° и 70° параллелями с.ш., а в условиях фазы Ла-Нинья - два максимума: один сразу за Уральскими горами над Западно-Сибирской равниной, Чукоткой, северо-восточной частью Якутии, Магаданской областью, Аляской и северной частью Канады, а второй - над Скандинавией со средними значениями над обоими центрами 60-70 м2/с2.
б) На 7 и 10 км во все анализируемые ноябри проявляются восходящие потоки в Тихом океане в районе Японии в условия обеих фаз. Средние значения в условиях Ла-Нинья составляют 0,4-0,7 м2/с2. В нейтральную фазу поток слабее, со значениями 0,3-0,6 м2/с2.
Во время таких случаев в этом же месте в тропосфере и нижней стратосфере на высотах 7, 10 и 15 км в условиях Ла-Нинья всегда ярко выражена отрицательная fy, то есть направленная с севера на юг вдоль меридиана. На высоте 7 км средние значения fy составляют от -150 до -180 м2/с2, на высоте 10 км - от -200 до -250 м2/с2, на высоте 15 км - от -50 до -60 м2/с2.
в) Восходящие потоки также наблюдаются над северной частью Атлантического океана в условиях обеих на всех рассматриваемых высотах.
г) На 7, 10 км в условиях Ла-Нинья наблюдается положительное ядро компоненты fy в районе Алеутских островов и Аляски. В то же время на 10 и 15 км в условиях обеих фаз прослеживаются сильные нисходящие потоки над западной Канадой и Аляской. Ослабленный волновой поток из тропосферы в стратосферу благоприятен для условий холодного полярного вихря над Арктикой.
...
