Тема: Исследование характеристик тропопаузы северного полушария

Тропопауза служит переходным слоем между стратосферой и тропосферой. Существенное влияние на общее состояние атмосферы могут оказывать разные явления и процессы, осуществляемые около слоя тропопаузы. Большую роль для решения целого ряда прикладных и исследовательских задач играет ее пространственно-временная структура.
Изучение тропопаузы является до сих пор актуальным вопросом, так как даже маленькие изменения в динамическом, химическом или радиационном режиме между тропосферой и стратосферой могут оказывать влияние на содержание стратосферного озона, загрязнение тропосферы пылью и газами, и привести к климатическим изменениям по всей планете. А также, необходимо уметь определять и прогнозировать пространственное положение слоя тропопаузы для обеспечения безопасности полётов авиации.
Есть много разных способов определить уровень тропопаузы, при этом каждый из этих способов основывается на различиях в каких-то свойствах между тропосферой и стратосферой, например, различия в химии или температуре, а также в динамическом или радиационном режиме.
В данной работе, говоря о тропопаузе, будем подразумевать именно классическую (термическая) тропопаузу.
Целью работы является исследование характеристик тропопаузы в северном полушарии за период 2022-2023гг.
Для достижения цели работы были поставлены следующие задачи:
■ Выбор аэрологических станций, на которых проводится зондирование атмосферы, таким образом, чтобы охватить разные широты в северном полушарии;
■ Создание архива данных, с информацией о метеопараметрах на нижней границе тропопаузы, а также о случаях множественной тропопаузы;
■ Анализ хода метеопараметров и множественной тропопаузы.
В ходе выполнения работы, для анализа характеристик тропопаузы использовались и обрабатывались данные, представленные в виде телеграмм и аэрологических диаграмм, взятые из архива с результатами радиозондирования с веб-сайта Университета Вайоминга, США (http: //weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html).

Купить

В результате выпускной квалификационной работы был создан архив данных, включающий основные метеопараметры на высоте тропопаузы и случаи множественной тропопаузы за период 2022-2023гг. Были построены графики среднегодового хода метеопараметров и проведен их анализ. Также проанализированы случаи множественной тропопаузы и подробный разбор одного из них для выявления причин образования дополнительных складок.
Основные выводы:
1. Средние за год высоты на всех трех станциях соответствуют нормальному широтному ходу.
2. Распределение средних высот за разные сроки (00 и 12 UTC) не всегда соответствует нормальному суточному ходу, и в целом, суточная изменчивость незначительна во все сезоны, следовательно на высоту тропопаузы вклад времени суток имеет меньшее влияние, чем другие факторы - время года и барические системы.
3. При анализе и прогнозе высоты тропопаузы для достижения более точных результатов необходимо судить о высоте не по каждому фактору отдельно, а рассматривать их в комплексе.
4. Годовой ход средней высоты на каждой станции соответствует нормальному сезонному ходу - с максимумом высот в летний период, и минимумом зимой. Редко наблюдаются небольшое отклонения максимумов и минимумов на переходные периоды (весну и осень), что бывает связано с барическими системами, оказывающими существенное влияние на высоту тропопаузы.
5. На всех исследуемых станциях нормальный сезонный ход температуры, ведь в среднем температура тропопаузы в высоких и умеренных широтах летом бывает на 8-15°С выше, чем зимой, что соответствует наблюдаемой ситуации. Все отклонения и резкие изменения средних температур связаны с барическими системами, оказывающими существенное влияние.
6. Меньше всего случаев множественной тропопаузы зафиксировано в Санкт-Петербурге 130 случаев. Больше случаев зафиксировано в Мурманске - 222 случая. Больше всего зафиксировано в Туапсе - 334 случая.
7. Множественная тропопауза в Мурманске чаще всего образуется зимой, реже всего летом. В Санкт-Петербурге чаще всего образуется зимой, реже всего весной. В Туапсе она образуется чаще всего осенью, реже всего зимой и летом.
8. Резкое изменение направления ветра не может служить предиктором для образования множественной тропопаузы, так как наблюдается всего в 0,4% случаев (3 случая из 686).
9. Одной из причин образования множественной тропопаузы может являться резкое вторжения ВМ, отличающейся своими характеристиками, а также сильные атмосферные возмущения (резкое углубление циклона), вызванные таким процессом, как регенерация. Но следует провести анализ большего количества случаев регенерации циклонов для выявления такой закономерности.

Купить