Том 37, номер 10, статья № 7

Аннотация:

В работе сравниваются основные характеристики стратосферного полярного вихря (площадь, средняя скорость ветра на границе, средняя температура внутри вихря) за 2022/23 г., которые получены методами оконтуривания с помощью потенциальной завихренности (ПЗ) и геопотенциала. Оба метода используют данные реанализа ERA5. Сравнение оценок в среднем проводилось с ноября по март в Арктике и с мая по сентябрь в Антарктике на изоэнтропических поверхностях на уровнях 475, 530 и  600 К. Площадь арктического вихря по геопотенциалу в среднем в 1,30 раза больше площади, полученной с помощью ПЗ, а антарктического – в 1,14 раз. Средние скорости ветра по двум методам очень близки: в Арктике ее значения по ПЗ в среднем на 5% больше, чем по геопотенциалу, а в Антарктике – на 3%. Средняя температура внутри вихря по ПЗ в среднем на 1% ниже, чем по геопотенциалу, и в Арктике, и в Антарктике. Наибольшее различие оценок площадей в Арктике достигло 25,52 млн км² 23.11.2022 г. на поверхности 600 К, а в Антарктике – 23,78 млн км² 14.12.2022 г. на поверхности  475 К. При этом в среднем различие оценок растет с высотой: с 4,23 млн км² на 475 К до 10,24 млн км² на 600 К в Арктике, с 4,91 млн км² на 475 К до 6,17 млн км² на 600 К в Антарктике. Значимая разница площадей говорит о необходимости тщательного выбора метода оконтуривания при исследовании полярных вихрей.

Ключевые слова:

стратосферный полярный вихрь, метод оконтуривания, геопотенциал, полярная завихренность

Список литературы:

1. Waugh D.W., Randel W.J. Climatology of Arctic and Antarctic polar vortices using elliptical diagnostics // J. Atmos. Sci. 1999. V. 56, N 11. P. 1594–1613. DOI: 10.1175/1520-0469(1999)056<1594:COAAAP>2.0.CO;2.
2. Waugh D.W., Sobel A.H., Polvani L.M. What is the polar vortex and how does it influence weather? // Bull. Am. Meteorol. Soc. 2017. V. 98, N 1. P. 37–44. DOI: 10.1175/BAMS-D-15-00212.1.
3. Holton J.R., Haynes P.H., McIntyre M.E., Douglass A.R., Rood R.B., Pfister L. Stratosphere-troposphere exchange // Rev. Geophys. 1995. V. 33, N 4. P. 403–439. DOI: 10.1029/95RG02097.
4. Hsu J., Prather M.J. Is the residual vertical velocity a good proxy for stratosphere-troposphere exchange of ozone? // Geophys. Res. Lett. 2014. V. 41, N 24. P. 9024–9032. DOI: 10.1002/2014GL061994.
5. Gray L.J., Brown M.J., Knight J., M.Andrews Lu H., O’Reilly C., Anstey J. Forecasting extreme stratospheric polar vortex events // Nat. Commun. 2020. V. 11, N 1. P. 4630. DOI: 10.1038/s41467-020-18299-7.
6. Lu Y., Tian W., Zhang J., Huang J., Zhang R., Wang T., Xu M. The impact of the stratospheric polar vortex shift on the Arctic Oscillation // J. Climate. 2021. V. 34, N 10. P. 4129–4143. DOI: 10.1175/JCLI-D-20-0536.1.
7. Nash E.R., Newman P.A., Rosenfield J.E., Schoeberl M.R. An objective determination of the polar vortex using Ertel's potential vorticity // J. Geophys. Res.: Atmos. 1996. V. 101, N D5. P. 9471–9478. DOI: 10.1029/96JD00066.
8. Zhang Y., Li J., Zhou L. The relationship between polar vortex and ozone depletion in the Antarctic stratosphere during the period 1979–2016 // Adv. Meteorol. 2017. V. 2017. DOI: 10.1155/2017/3078079.
9. Lawrence Z.D., Manney G.L., Wargan K. Reanalysis intercomparisons of stratospheric polar processing diagnostics // Atmos. Chem. Phys. 2018. V. 18, N 18. P. 13547–13579. DOI: 10.5194/acp-18-13547-2018.
10. Lecouffe A., Godin-Beekmann S., Pazmiño A., Hauche-corne A. Evolution of the intensity and duration of the Southern Hemisphere stratospheric polar vortex edge for the period 1979–2020 // Atmos. Chem. Phys. 2022. V. 22, N 6. P. 4187–4200. DOI: 10.5194/acp-22-4187-2022.
11. Holton J.R., Hakim G.J. An introduction to dynamic meteorology. 5th Edition. Cambridge: Academic press, 2013. 552 p. DOI: 10.1016/C2009-0-63394-8.
12. Zuev V.V., Savelieva E.S. Antarctic polar vortex dynamics depending on wind speed along the vortex edge //Pure Appl. Geophys. 2022. V. 179, N 6–7. P. 2609–2616. DOI: 10.1007/s00024-022-03054-4.
13. Зуев В.В., Савельева Е.С., Павлинский А.В. Особенности ослабления стратосферного полярного вихря, предшествующие его разрушению // Оптика атмосф. и океана. 2022. Т. 35, № 1. С. 81–83. DOI: 10.15372/AOO20220112; Zuev V.V., Savelieva E.S., Pavlinsky A.V. Features of stratospheric polar vortex weakening prior to breakdown // Atmos. Ocean. Opt. 2022. V. 35, N 2. P. 183–186.
14. Zuev V.V., Savelieva E.S. Stratospheric polar vortex dynamics according to the vortex delineation method // J. Earth Syst. Sci. 2023. V. 132, N 1. P. 39. DOI: 10.1117/12.2688279.
15. Lee S.H., Butler A.H. The 2018–2019 Arctic stratospheric polar vortex // Weather. 2020. V. 75, N 2. P. 52–57. DOI: 10.1002/wea.3643.
16. Hersbach H., Bell B., Berrisford P., Hirahara S., Horányi A., Muñoz-Sabater J., Nicolas J., Peubey C., Radu R., Schepers D., Simmons A., Soci C., Abdalla S., Abellan X., Balsamo G., Bechtold P., Biavati G., Bidlot J., Bonavita M., de Chiara G., Dahlgren P., Dee D., Diamantakis M., Dragani R., Flemming J., Forbes R., Fuentes M., Geer A., Haimberger L., Healy S., Hogan R.J., Hólm E., Janisková M., Keeley S., Laloyaux P., Lopez P., Lupu C., Radnoti G., de Rosnay P., Rozum I., Vamborg F., Villaume S., Thépaut J.-N. The ERA5 global reanalysis // Q. J. Roy. Meteor. Soc. 2020. V. 146, N 730. P. 1999–2049. DOI: 10.1002/qj.3803.