Внезапное стратосферное потепление

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Внезапное стратосферное потепление над Обнинском 6 января 2015 г. Красная линия – температура по данным лидарного зондирования, синяя – модель, зеленая – данные спутника Aura / MLS. Черные линии - границы предельно допустимых значений на уровне 2.7 σ (квантиль 1%) [1]

Внезáпное стратосфéрное потеплéние (ВСП) - это сильное и внезапное (несколько десятков градусов в течение суток) повышение температуры в полярной и субполярной стратосфере зимой, иногда на 50° и более в течение нескольких (порядка десяти) суток. ВСП происходит на высотах от 10 до 50 км, и характеризуются большой величиной отклонения температуры от средних значений, зачастую превышающих два стандартных отклонения фоновой модели. События ВСП происходят в зимний период. Наиболее резко они выражены в полярной и приполярной зонах, но имеют заметное проявление и в средних широтах [2]. Причиной ВСП является изменение условий распространения планетарных волн и их фокусировка в полярную зону.

Механизм образования[править | править код]

Под воздействием планетарных волн, при их резком торможении [2] происходит смещение, ослабление или даже разрушение зимнего циркумполярного вихря, сопровождающееся повышением температуры средней атмосферы в околополярной области на время от нескольких дней до нескольких недель. Так начинается развитие ВСП. Установлена связь ВСП с синоптическими процессами тропосферы средних и высоких широт [3], и даже экваториальной области [4]. Во многих случаях предвестником ВСП является блокирующий антициклон [5], и, наоборот, после ВСП зачастую наблюдается длительный период необычайно холодной погоды в обширных районах северного полушария.

Этапы развития[править | править код]

Развитие ВСП проходит через ряд этапов. Основываясь на данных [6][7][8], можно выделить три этапа, или стадии развития ВСП.

  1. На начальной стадии происходит усиление активности планетарных волн и их распространение вверх в полярную зону. Результатом является ослабление полярного стратосферного вихря, его смещение и/или расщепление. На этой стадии происходит потепление стратосферы и начинается ослабление зонального ветра, определяемого на высоте 10 гПа.
  2. На следующей стадии потепление начинает ослабевать, но достигает максимума обращение циркуляции на уровне 10 гПа, которое захватывает широтную полосу от 60 до 90º с. ш. Максимум среднезонального ветра запаздывает относительно максимума среднезональной температуры в полосе от 60 до 90º с.ш. в среднем на 10 дней [8].
  3. На последней стадии (релаксации) происходит восстановление западного ветра в полярной зоне стратосферы. Оно может происходить или достаточно быстро, или (в случае мажорного ВСП) затянуться на время более месяца. На этом этапе потепление сменяется понижением температуры относительно нормы. Область понижения температуры распространяется из мезосферы в стратосферу.

Классификация[править | править код]

В зависимости от степени развития и длительности различают минорные и мажорные ВСП. Согласно классификации [9], одобренной ВМО, событие ВСП считается минорным, если в любой области стратосферы на период времени до одной недели произошло повышение температуры на 25 К и более. Признаком мажорного ВСП является изменение направления среднезонального ветра на 60°с.ш. и на высоте 10 гПа с западного на восточный в зимний период (с ноября по март). Дополнительным условием является положительный градиент среднезональной температуры на уровне 10 гПа в широтном поясе от 60 до 90°с.ш. События ВСП следует отличать от финального стратосферного потепления, которое наступает в весеннее время и характеризуется окончательным разрушением зимнего полярного стратосферного вихря с обращением зональной циркуляции на летний период.

Характеристики[править | править код]

Характеристики ВСП для средних широт определены по данным двадцатилетних (1982-2001 г.) лидарных измерений в обсерватории Верхнего Прованса, Франция (44º N, 6º E) [10]. Всего было проанализировано 2629 суточных температурных профилей. В среднем происходило 2.15 случаев ВСП за сезон. Все случаи ВСП в соответствии с принятой классификацией разбиты на два класса – большие (23%) и малые (77%). Высоты и величины событий ВСП составляют 38-54 км и 12-36 К для больших ВСП, 42-54 км и 11-33 К для малых ВСП.

В другом исследовании [11], выполненном по данным измерений на Сибирской лидарной стации (г. Томск) в течение трех зимних периодов, максимальная амплитуда увеличения температуры достигала +30% (около 70 К) во время мажорного потепления 2010 г. на высоте 37 км. Во время минорных ВСП наблюдались максимальные отклонения в диапазоне от 20% до 30% (50-70 К).

Источники[править | править код]

  1. ↑ S. S. Gaigerov, V. N. Glazkov, E. D. Zhorova, M. Ya. Kalikhman, V. S. Kurakin. Characteristics of variations of temperature regime and circulation in the upper atmosphere in middle and high latitudes // Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics. — 1986-11-01. — Т. 48, вып. 11. — С. 1111–1116. — doi:10.1016/0021-9169(86)90031-0.
  2. ↑ 1 2 Лидарный контроль стратосферы - Книги, изданные при поддержке РФФИ - Библиотека - Портал РФФИ. www.rfbr.ru. Дата обращения: 14 апреля 2016. Архивировано 11 июня 2016 года.
  3. ↑ Erik W. Kolstad, Andrew J. Charlton-Perez. Observed and simulated precursors of stratospheric polar vortex anomalies in the Northern Hemisphere (англ.) // Climate Dynamics. — 2010-10-05. — Vol. 37, iss. 7-8. — P. 1443–1456. — ISSN 1432-0894 0930-7575, 1432-0894. — doi:10.1007/s00382-010-0919-7. Архивировано 19 июня 2018 года.
  4. ↑ Nawo Eguchi, Kunihiko Kodera. Impacts of Stratospheric Sudden Warming Event on Tropical Clouds and Moisture Fields in the TTL: A Case Study // Sola. — 2010-01-01. — Т. 6. — С. 137–140. — doi:10.2151/sola.2010-035. Архивировано 19 апреля 2016 года.
  5. ↑ O. Martius, L. M. Polvani, H. C. Davies. Blocking precursors to stratospheric sudden warming events (англ.) // Geophysical Research Letters. — 2009-07-01. — Vol. 36, iss. 14. — P. L14806. — ISSN 1944-8007. — doi:10.1029/2009GL038776. Архивировано 29 марта 2015 года.
  6. ↑ П.Н. Варгин, В.А. Юшков, С.М. Хайкин, Н.Д. Цветкова, С.В. Коcтрыкин, Е.М. Володин. Изменение климата и средняя атмосфера – вопросов всё больше (рус.) // ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК : журнал. — 2010. — Т. 80, № 2. — С. 114-130. Архивировано 20 апреля 2016 года.
  7. ↑ P. Kishore, I. Velicogna, M. Venkat Ratnam, J. H. Jiang, G. N. Madhavi. Planetary waves in the upper stratosphere and lower mesosphere during 2009 Arctic major stratospheric warming // Annales Geophysicae. — Т. 30, вып. 10. — С. 1529–1538. — doi:10.5194/angeo-30-1529-2012.
  8. ↑ 1 2 Varavut Limpasuvan, David W. J. Thompson, Dennis L. Hartmann. The Life Cycle of the Northern Hemisphere Sudden Stratospheric Warmings // Journal of Climate. — 2004-07-01. — Т. 17, вып. 13. — С. 2584–2596. — ISSN 0894-8755. — doi:10.1175/1520-0442(2004)0172.0.CO;2. Архивировано 30 марта 2015 года.
  9. ↑ Gloria L. Manney, Zachary D. Lawrence, Michelle L. Santee, William G. Read, Nathaniel J. Livesey. A minor sudden stratospheric warming with a major impact: Transport and polar processing in the 2014/2015 Arctic winter (англ.) // Geophysical Research Letters. — 2015-09-28. — Vol. 42, iss. 18. — P. 2015GL065864. — ISSN 1944-8007. — doi:10.1002/2015GL065864. Архивировано 11 сентября 2015 года.
  10. ↑ ACPD - 20-year LiDAR observations of stratospheric sudden warming over a mid-latitude site, Observatoire de Haute Provence (OHP; 44° N, 6° E): case study and statistical characteristics. www.atmos-chem-phys-discuss.net. Дата обращения: 11 апреля 2016. Архивировано 27 апреля 2016 года.
  11. ↑ Маричев В.Н, Бочковский Д.А. Синхронные исследования вертикального распределения температуры и плотности стратосферы в периоды ее спокойного и возмущенного состояния, полученные на основе лидарных измерений (рус.) // Сборник научных трудов по материалам V Международной научно-практической конференции : Сборник. — Белгород. — 30 ноября (т. 1, № 3). — С. 237-243. — ISSN 978-5-9906029-7-7. Архивировано 14 июля 2015 года.
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Внезапное_стратосферное_потепление&oldid=123331222