Введение 3
1. Внезапные стратосферные потепления 5
1.1 Возникновение ВСП 5
1.2 Влияние ВСП на атмосферу Земли 7
1.3 Влияние солнечной активности на ВСП 8
2. Используемые данные 10
2.1 Данные, характеризующие солнечную активность 10
2.1.1 Индекс солнечной активности 10
2.1.2 Солнечное радиоизлучение 13
2.1.3 Измерение индекса солнечной активности 15
2.1.4 Индекс солнечной активности как показатель поведения
солнца 16
2.2 Солнечные пятна 17
2.3 Реанализ MERRA-2 19
3. Определение дат ВСП. Выявление взаимосвязи между индексом
солнечной активности и частотой ВСП 21
3.1 Определение дат ВСП по температуре в
стратосфере 21
3.2 Связь между индексом солнечной активности и частотой
ВСП 49
Заключение 52
Список используемой литературы
Вся погода на Земле, от поверхности планеты до космоса, начинается с Солнца. Космическая погода и земная погода (погода, которую мы наблюдаем на поверхности) зависят от небольших изменений, которые происходят на Солнце в течение своего солнечного цикла.
Взаимодействие тропосферы, стратосферы и мезосферы в Северном полушарии (СП) ограничено зимним сезоном (который обычно длится с ноября по апрель), когда западные зональные ветры в стратосфере способствуют вертикальному распространению планетарных волн из тропосферы в стратосферу. Одним из наиболее ярких примеров взаимодействия тропосферы, стратосферы и мезосферы в зимний период является сильное внезапное стратосферное потепление (ВСП) , которое оказывает сильное влияние на среднюю атмосферу и дает ценную информацию об атмосферном вертикальном обмене. Несмотря на то, что ВСП представляет собой зимнее явление в полярных широтах Северного полушария, вся атмосфера Земли реагирует на эти крупномасштабные метеорологические явления .
Целью данной выпускной квалификационной работы является выявление влияния солнечной активности на частоту ВСП. Для достижения поставленной цели были поставлены и выполнены следующие задачи:
1) анализ данных по температуре на высотах стратосферы с использованием данных реанализа MERRA-2.
2) построение графиков распределения аномалий температуры на высотах стратосферы с учетом климатической составляющей.
3) определение даты ВСП по рассчитанной производной при интерполяции данных методом сплайна и сравнение с опубликованными данными.
4) построение данных об индексе среднемесячной солнечной активности и дат ВСП.
5) выявление взаимосвязи между изменением солнечной активности и появлением случаев ВСП.
1. Matsuno, T. A dynamical model of the stratospheric sudden warming. J. Atmos. Sci. 1971, 28, 1479-1494.
2. Butler, A.H.; Gerber, E.P. Optimizing the definition of a Sudden Stratospheric Warming. J. Clim. 2018, 31, 2337-2344.
3. Maury, P.; Claud, C.; Manzini, E.; Hauchecorne, A.; Keckhut, P. Characteristics of stratospheric warming events during Northern winter. J. Geophys. Res. Atmos. 2016, 121, 5368-5380.
4. Scherhag, R.: Die explosionsartige Stratospharenerwarmung des Spatwinters 1951/1952, Ber. Deut. Wetterdienst, 6, 51-63, 1952.
5. Scrase, F. J.: Relatively high stratospheric temperatures of February 1951, Meteorol. Mag., 82, 19-27, 1953.
6. Quiroz, R. S.: The warming of the upper stratosphere in February 1966 and the associated structure of the mesosphere, Mon. Weather Rev., 97, 541, https://doi.org/10.1175/1520-0493(1969)097<0541:TWOTUS>2.3.CO;2, 1969.
7. Butler, A. H., Seidel, D., Hardiman, S., Butchart, N., Birner, T., and Match, A.: Defining sudden stratospheric warmings, B. Am. Meteorol. Soc., 96, 1913-1928, https://doi.org/10.1175/BAMSD-13-00173.1, 2015.
8. Shepherd, M. G., Beagley, S. R., and Fomichev, V. I.: Stratospheric warming influence on the mesosphere/lower thermosphere as seen by the extended CMAM, Ann. Geophys., 32, 589-608, https://doi.org/10.5194/angeo-32-589- 2014,2014.
9. Zulicke, C., Becker, E., Matthias, V., Peters, D. H. W., Schmidt, H., Liu, H.- Li, de la Torre-Ramos, H., and Mitchell, D. M.: Coupling of stratospheric warmings with mesospheric coolings in observations and simulations, J. Climate, 31, 1107-1133, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-17-0047.1, 2018.
10. Labitzke, K.: Stratospheric-mesospheric midwinter disturbance: A summary
of characteristics, J. Geophys. Res., 86, 9665-9678,
https://doi.org/10.1029/JC086iC10p09665, 1981.
11. Charlton, A.J.; Polvani, L.M. A new look at stratospheric sudden warmings. Part I: Climatology and modeling benchmarks. J. Clim. 2007, 20, 449-469.
12. Butler, A.H.; Lawrence, Z.D.; Lee, S.H.; Lillo, S.P.; Long, C.S. Differences between the 2018 and 2019 stratospheric polar vortex split events. Q. J. R. Meteorol. Soc. 2020, 1-19.
13. Pancheva D, Mukhtarov P: Planetary wave coupling of the atmosphereionosphere system during the Northern winter of 2008/2009. Adv Space Res 2012, 50(9):1189-1203. 10.1016/j.asr.2012.06.023
14. Lastovicka J: Forcing of the ionosphere by waves from below. J Atmos SolTerr Phys 2006, 68: 479-497. 10.1016/jjastp.2005.01.018
15. Liu H-L, Roble RG: Dynamical coupling of the stratosphere and mesosphere in the 2002 Southern Hemisphere major stratospheric sudden warming. Geophys Res Lett 2005, 32: L13804. doi:10.1029/2005GL022939
