Том 37, номер 02, статья № 8

Аннотация:

Изучено влияние квазидвухлетнего колебания (КДК) зонального ветра в экваториальной стратосфере и Эль-Ниньо – Южного колебания (ЭНЮК) на динамическое состояние стратосферы в зимний период и формирование внезапного стратосферного потепления (ВСП). Проведены численные эксперименты с помощью нелинейной модели общей циркуляции средней и верхней атмосферы для зимы Северного полушария (январь–февраль), позволившие оценить чувствительность полей зонального ветра, температуры и геопотенциала к учету в модели определенной фазы ЭНЮК и КДК. В зависимости от комбинации фаз статистика наблюдаемых ВСП и их эволюция различаются. Например, наибольшее количество ВСП наблюдается при комбинации Эль-Ниньо/восточная фаза КДК, а при комбинации Ла-Нинья/западная фаза КДК главные ВСП не воспроизводятся моделью. Для комбинаций Эль-Ниньо/восточная фаза КДК, Эль-Ниньо/запад­ная фаза КДК и Ла-Нинья/восточная фаза КДК были усреднены поля гидродинамических параметров, чтобы исследовать характерные особенности модельных «климатических» ВСП. Результаты численного моделирования показывают, что наибольшие увеличения температуры в стратосфере и похолодания в мезосфере воспроизводятся при условиях Эль-Ниньо/восточная фаза КДК, а наибольшее ослабление ветра при комбинации Эль-Ниньо/западная фаза КДК. Наибольшие амплитуды планетарных волн в ходе моделирования отмечаются при восточной фазе КДК вне зависимости от фазы ЭНЮК. Полученные результаты могут использоваться при составлении прогнозов климата от месяца до десятилетий.

Ключевые слова:

численное моделирование, Эль-Ниньо – Южное колебание, квазидвухлетнее колебание, планетарные волны, внезапное стратосферное потепление

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Serva F., Cagnazzo C., Christiansen B., Yang Sh. The influence of ENSO events on the stratospheric QBO in a multi-model ensemble // Clim. Dyn. 2020. V. 54. P. 2561–2575.
2. Garfinkel C., Hartmann D. Different ENSO teleconnections and their effects on the stratospheric polar vortex // J. Geophys. Res. 2008. V. 113. P. D18114.
3. García-Herrera R., Calvo N., Garcia R.R., Giorgetta M.A. Propagation of ENSO temperature signals into the middle atmosphere: A comparison of two general circulation models and ERA-40 reanalysis data // J. Geophys. Res. 2006. V. 111. P. D06101.
4. Garfinkel C.I., Hartmann D.L. Effects of the El Niño – Southern Oscillation and the quasi-biennial oscillation on polar temperatures in the stratosphere // J. Geophys. Res. 2007. V. 112. P. D19112.
5. Baldwin M.P. Gray L.J., Dunkerton T.J., Hamilton K., Haynes P.H., Randel W.J., Holton J.R., Alexander M.J., Hirota I., Horinouchi T., Jones D.B.A., Kinnersley J.S., Marquardt C., Sato K., Takahashi M. The quasi-biennial oscillation // Rev. Geophys. 2001. V. 39. P. 179–229.
6. Holton J.R., Tan H.C. The influence of the equatorial quasi-biennial oscillation on the global circulation at 50 mb // J. Atmos. Sci. 1980. V. 37. P. 2200–2208.
7. Salminen A., Asikainen T., Maliniemi V., Mursula K. Dependence of sudden stratospheric warmings on internal and external drivers // Geophys. Res. Lett. 2020. V. 47. P. 1–9.
8. Погорельцев А.И. Генерация нормальных атмосферных мод стратосферными васциляциями // Изв. РАН. Физика атмосф. и океана. 2007. T. 43, № 4. C. 463–475.
9. Коваль А.В. Расчет остаточной меридиональной циркуляции по данным модели средней и верхней атмосферы // Ученые записки РГГМУ. 2019. Т. 55. С. 25–32.
10. Ermakova T.S., Aniskina O.G., Statnaya I.A., Motsakov M.A., Pogoreltsev A.I. Simulation of the ENSO influence on the extra-tropical middle atmosphere // Earth, Planets Space. 2019. V. 71, N 8. P. 1–9.
11. Гаврилов Н.М., Погорельцев А.И., Якоби К. Численное моделирование влияния широтно-неоднородных гравитационных волн на циркуляцию средней атмосферы // Изв. РАН. Физика атмосф. и океана. 2005. Т. 41, № 1. С. 14–24.
12. Marchuk G.I. Numerical Methods in Weather Forecast. New York: Academic Press, 1967. P. 118–157.
13. Strang G. On the construction and comparison of difference schemes // SIAM. J. Numer. Anal. 1968. V. 5. P. 516–517.
14. Matsuno T. Numerical integration of the primitive equations by a simulated backward difference method // J. Meteorol. Soc. Jpn. 1966. V. 44. P. 76–84.
15. Koval A.V., Chen W., Didenko K.A., Ermakova T.S., Gavrilov N.M., Pogoreltsev A.I., Toptunova O.N., Wei K., Yarusova A.N., Zarubin A.S. Modelling the residual mean meridional circulation at different stages of sudden stratospheric warming events // Ann. Geophys. 2021. V. 39. P. 357–368.
16. Koval A.V., Gavrilov N.M., Kandieva K.K., Ermakova T.S., Didenko K.A. Numerical simulation of stratospheric QBO impact on the planetary waves up to the thermosphere // Sci. Rep. 2022. V. 12. P. 1–12.
17. Ракушина Е.В., Кандиева К.К., Анискина О.Г., Погорельцев А.И. Применение аппарата естественных ортогональных функций для анализа крупномасштабных динамических процессов в средней атмосфере // Труды ГГО им. А.И. Воейкова. 2018. Вып. 591. С. 105–123.
18. Koval A.V., Gavrilov N.M., Pogoreltsev A.I., Kandieva K.K. Dynamical impacts of stratospheric QBO on the global circulation up to the lower thermosphere // J. Geophys. Res.: Atmos. 2022. V. 127. P. 1–14.