ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ТРОПОПАУЗА - СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ИЗМЕНЧИВОСТЬ ЕЁ ХАРАКТЕРИСТИК ВО ВРЕМЕННЫХ И
ПРОСТРАНСТВЕННЫХ МАСШТАБАХ 4
1.1 Термическая тропопауза 6
1.2 Динамическая тропопауза 8
1.3 Химическая тропопауза 14
1.4 Меридиональная структура тропопаузы 16
1.5 Изменчивость давления на уровне тропопаузы 18
ГЛАВА 2. ДАННЫЕ: РАДИОЗОНДИРОВАНИЕ И РЕАНАЛИЗ 24
2.1 Радиозондирование 25
2.2 Реанализ 28
2.3 MERRA-2 29
ГЛАВА 3. КЛИМАТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ИЗМЕНЕНИЯ ВЫСОТЫ
ТРОПОПАУЗЫ 34
3.1 Сезонная изменчивость высоты тропопаузы 35
3.2 Положение тропопаузы в зависимости от синоптических процессов 39
3.3 Корреляционный анализ 43
3.4 Полученные результаты 49
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 58
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 59
В центре внимания этой выпускной кваликафиационной работы находится изучение внетропической тропопаузы. Тропопауза является отличительной чертой вертикальной структуры атмосферы, разделяющей две её области - тропосферу и стратосферу, с разной стратификацией и сильно отличающимися динамическими и химическими характеристиками. Резкое изменение свойств воздуха, обнаруживаемое при переходе от одного слоя к другому, служит основой для самых разнообразных определений. Первым и наиболее широко используемым определением является термическая тропопауза, основанная на изменении вертикального градиента температуры. Второй по частоте использования в общей практике является динамичная тропопауза, основанная на больших градиентах потенциальной завихренности. Также возможны химические определения, основанные на различиях в концентрации газов выше и ниже тропопаузы. Тропопауза является чувствительным индикатором изменения климата, поэтому ее точное определение столь важно.
Целью данной работы является климатическая оценка высоты тропопаузы на разных широтах с применением понятия о динамической тропопаузе по данным реанализа. Для осуществления обозначенной цели служат следующие задачи:
1. Исследование изменчивости тропопаузы
2. Детерминация высоты термической тропопаузы на разных широтах Северного полушария по данным кода KH-04 и через расчет вертикального градиента температуры
Определение пригодности значений потенциальной завихренности из набора данных реанализа для проведения климатической оценки высоты тропопаузы
В проведенном исследовании были проанализированы сезонный ход высоты тропопаузы и влияние синоптических процессов на ее высоту. Также был произведен корреляционный анализ между радиозондированием и реанализом с целью определения подходящей изоэнтропической поверхности, для установления положения динамической тропопаузы, которая наилучшим образом бы описывала термическую. Вместе с тем, по данным реанализа, оценивались климатические изменения высоты тропопаузы в период с 1980 по 2019 годы для Топики, Санкт-Петербурга и Черского.
По итогам проделанной работы можно сделать следующие выводы:
1. Тропопауза сильнее всего изменчива в сезонных и синоптических масштабах.
2. Динамическая тропопауза, определенная на изоэнтропической поверхности 3,5 pvu, наилучшим образом описывает термическую во всех трех исследуемых пунктах.
3. За последние 20 лет повышение высоты тропопаузы наиболее ярко выражено в начале ноября и весенний период для Топики, осенний период для Санкт-Петербурга и в начале января, а также с июля по середину августа для Черского.
4. За те же 20 лет, заметное понижение высоты тропопаузы происходит в середине августа и начале июля для Топики, в июне и в период с февраля по апрель для Санкт-Петербурга и с февраля по май для Черского.
