XVIII.D.247
Анализ некоторых случаев внезапных стратосферных потеплений по данным радиозондирования атмосферы и оценка связи температуры с общим содержанием озона
Капцова Е.И. (1), Червяков М.Ю. (1)
(1) Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского, Саратов, Россия
В настоящее время изучение явлений, происходящих в стратосфере, становится одной из приоритетных задач, поскольку эти процессы имеют тесные связи с изменениями в тропосфере, особенно в нижних слоях, где формируется погода [1,4].
Явление внезапного стратосферного потепления (ВСП) - пример важнейшего динамического зимнего явления, которое связывает стратосферу и тропосферу.
В настоящее время используются различные методы получения информации о ВСП: данные наземных спектрометрических и радиофизических наблюдений, различных реанализов (наиболее распространенные MERRA и NCEP/NCAR), спутников, в частности MLS Aura, а так же аэрологические наблюдения.
Несмотря на большое разнообразие средств измерения температуры, пожалуй, самым распространенным и системным видом получения метеорологической информации в верхних слоях атмосферы остается метод аэрологического радиозондирования.
Наблюдения с помощью свободнолетящих радиозондов проводятся в стандартные сроки: 00 часов и 12 часов по Гринвичу. Результатами запусков радиозондов являются данные о вертикальном распределении температуры, влажности, геопотенциальной высоте, направлении и скорости ветра, а также о давлении воздуха на каждом стандартном изобарическом уровне (1000, 925, 850, 700, 500, 400, 300, 250, 200, 150, 100, 70, 50, 30, 20 и 10 гПа), на каждой стандартной высоте над поверхностью земли, уровне тропопауз и максимальной скорости ветра, а также на уровне особых точек (резких изменений в вертикальном распределении)[3].
На интернет-портале Университета Вайоминга, США (http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html) [6] размещен большой архив результатов радиозондирования, куда оперативно поступает аэрологическая информация со всего мира и является общедоступной.
На основе данных радиозондирования Университета Вайоминга было проведено исследование изменчивости температуры воздуха нижней и средней стратосферы для четырех станций с различными климатическими условиями арктического региона: аэрологических станций «Вилюйск», «Ханты-Мансийск», «Алдан» и «Жиганск».
Выбор станций был осуществлен на основе следующих критериев: близости станции к центрам ВСП, которые наблюдались в указанный период, а также наличию данных в частях C и D аэрологических телеграммах кода КН-04, в которых содержатся сведения выше уровня 100 гПа (до уровня 10 гПа и более).
Сведения о местоположении центра ВСП были взяты из работы А.С. Поляковой [2], где были указаны координаты зарегистрированных максимальных значений температуры стратосферы на уровне 10 гПа и день, во время которого они фиксировались.
На основе архивов радиозондирования трех арктических станций была составлена база данных о характеристиках температуры в зимний период времени с 2009 по 2013 г для изобарических поверхностей. Информация комплектовалась для каждого дня месяца, срока наблюдения и включала значение изобарической поверхности и соответствующую ей температуру. На основе сформированного массива данных были исследованы временные вариации температуры для каждой станции.
На основе данных прибора OMI, размещенных на сайте NASA Earth Observations (NEO) [7] было проведено исследование общего содержания озона в зимний период (декабрь-февраль) с 2009 по 2013 г., над выбранными аэрологическими станциями: «Вилюйск», «Ханты-Мансийск», «Алдан» и «Жиганск».
Данные по общему содержанию озона размещены в виде большого архива результатов измерения общего содержания озона, куда оперативно поступает информация со спутника и является общедоступной.
Для каждой станции были построены графики временной изменчивости температуры средней стратосфере и общего содержания озона, где отчетливо прослеживается хорошая согласованность линий.
В целом корреляция между температурой и общим содержанием озона за зимний период (декабрь, январь, февраль) на уровне 30 гПа для выбранных станций в среднем составляла от 0,73 до 0,78 [8].
Ключевые слова: ВСП, внезапное стратосферное потепление, озон, OMI, радиозондирование, аэрология, радиозондЛитература:
- Кулькова Е.В., Червяков М.Ю. Изменчивость составляющих радиационного баланса в Арктическом регионе // Комплексные исследования Мирового океана. Материалы II Всероссийской научной конференции молодых ученых. М., 2017. С. 144-145.
- Полякова А.С. Вариации электронной концентрации ионосферы в периоды внезапных стратосферных потеплений в Арктическом регионе // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016.Т. 13. № 6. С. 175–184.
- Червяков М.Ю., Шаркова С.А. Изменчивость характеристик тропопаузы в Арктике по данным радиозондирования атмосферы // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Науки о Земле. 2019. Т 19. № 1. С 42-48.
- Червяков М.Ю, Шишкина Е.В. Спутниковый мониторинг составляющих радиационного баланса на верхней границе атмосферы в Арктическом регионе // Международная школа-конференция молодых ученых «Климат и эколого-географические проблемы Российской Арктики». А., 2016. С. 78.
- Червяков М.Ю. Зондирование атмосферы: учебно-методическое пособие для студентов, обучающихся по направлению 05.03.05 Прикладная гидрометеорология / Саратов, 2019.
- University of Wyoming College of Engineering. URL: http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html (дата обращения: 10.02.2020).
- NASA Earth Observations. URL: https://neo.sci.gsfc.nasa.gov/ (дата обращения: 25.02.2020).
- Богданов М.Б., Воробьев В.А., Котума А.И., Червяков М.Ю. Связь шкал измерителей коротковолновой отраженной радиации ИКОР-М ИСЗ "Метеор-М" № 1 и № 2 // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т 13. № 4. С. 252-260.
- Скляров Ю.А., Воробьёв В.А., Котума А.И., Червяков М.Ю., Фейгин В.М. Алгоритм обработки данных наблюдений уходящей коротковолновой радиации с ИСЗ "Метеор-М" № 1 // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т.9. №3. С. 83-90.
- Скляров Ю.А., Воробьёв В.А., Котума А.И., Червяков М.Ю., Фейгин В.М. Измерения компонентов радиационного баланса Земли с ИСЗ "Метеор-М" № 1. Аппаратура ИКОР-М // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т.9. №2. С. 173-180.
- Скляров Ю.А., Червяков М.Ю., Воробьёв В.А., Котума А.И., Фейгин В.М. Некоторые результаты обработки данных поглощённой солнечной радиации и альбедо, полученных с помощью аппаратуры ИКОР-М // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Науки о Земле. 2013. Вып. 2. Т. 13. С. 30-33
- Скляров Ю.А., Червяков М.Ю., Воробьёв В.А., Котума А.И., Фейгин В.М. Особенности распределения альбедо в 2010 – 2012 годах по данным с ИСЗ «Метеор – М» № 1 // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. Т. 10. № 4. C. 107-117.
- Скляров Ю.А., Червяков М.Ю., Воробьёв В.А., Котума А.И., Фейгин В.М. Особенности распределения поглощённой солнечной радиации в 2010 – 2012 годах по данным с ИСЗ «Метеор – М» № 1 // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. Т. 10. № 2. C. 272-283.
- Скляров Ю.А., Червяков М.Ю., Котума А.И. Лаборатория исследования составляющих радиационного баланса Земли Саратовского государственного университета / География в Саратовском университете. Современные исследования: сб. науч. тр. / под ред. А.Н. Чумаченко. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2014. С. 166 - 172.
- Червяков М.Ю., Богданов М.Б., Котума А.И., Шишкина Е.В., Спиряхина А.А., Суркова Я.В., Кулькова Е.В., Великанов В.С. Особенности пространственно-временных вариаций альбедо и поглощённой солнечной радиации по данным измерений радиометров ИКОР-М// Сборник тезисов докладов Четырнадцатой Всероссийской Открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». М.: ИКИ РАН, 2016. С. 207.
- Червяков М.Ю., Котума А.И., Спиряхина А.А., Суркова Я.В., Кулькова Е.В., Шишкина Е.В. Изменчивость величин альбедо и поглощенной солнечной радиации в тропической части Тихого океана по данным спутниковых радиометров ИКОР-М// Сборник тезисов докладов Пятнадцатой Всероссийской Открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». М.: ИКИ РАН, 2017. С. 225.
- Спиряхина А.А., Червяков М.Ю. Пространственно-временные вариации составляющих радиационного баланса Земли во время событий Эль-Ниньо (Ла-Нинья) // Комплексные исследования Мирового океана. Материалы II Всероссийской научной конференции молодых ученых, г. Москва, 10-14 апреля 2017 г. [Электронный ресурс]. – Москва: ИО РАН. С. 265-266.
- Суркова Я.В., Червяков М.Ю. Альбедо и поглощенная солнечная радиация на верхней границе атмосферы над Мировым океаном по данным спутниковых измерений // Комплексные исследования Мирового океана. Материалы II Всероссийской научной конференции молодых ученых, г. Москва, 10-14 апреля 2017 г. [Электронный ресурс]. – Москва: ИО РАН. С. 275-276.
- Спиряхина А.А., Червяков М.Ю. Пространственно-временные вариации составляющих радиационного баланса Земли во время событий Эль-Ниньо (Ла-Нинья) // Комплексные исследования Мирового океана. Материалы II Всероссийской научной конференции молодых ученых, г. Москва, 10-14 апреля 2017 г. [Электронный ресурс]. – Москва: ИО РАН. С. 265-266.
- Суркова Я.В., Червяков М.Ю. Альбедо и поглощенная солнечная радиация на верхней границе атмосферы над Мировым океаном по данным спутниковых измерений // Комплексные исследования Мирового океана. Материалы II Всероссийской научной конференции молодых ученых, г. Москва, 10-14 апреля 2017 г. [Электронный ресурс]. – Москва: ИО РАН. С. 275.
- Червяков М.Ю., Котума А.И., Спиряхина А.А., Суркова Я.В., Кулькова Е.В., Шишкина Е.В. Изменчивость величин альбедо и поглощенной солнечной радиации в тропической части Тихого океана по данным спутниковых радиометров ИКОР-М// Сборник тезисов докладов Пятнадцатой Всероссийской Открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». М.: ИКИ РАН, 2017. С. 226.
- Червяков М.Ю., Котума А.И., Богданов М.Б., Суркова Я.В., Спиряхина А.А., Кулькова Е.В., Шишкина Е.В., Шаркова С.А., Нейштадт Я.А. Спутниковый мониторинг альбедо и поглощенной солнечной радиации на верхней границе атмосферы с помощью российских радиометров ИКОР-М// Сборник тезисов докладов Пятнадцатой Всероссийской Открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». М.: ИКИ РАН, 2017. С. 225.
- Спиряхина А.А., Червяков М.Ю. Спутниковый мониторинг составляющих радиационного баланса земли во время явлений Эль-Ниньо в Тихом океане // XIV Конференция молодых учёных "Фундаментальные и прикладные космические исследования" Сборник трудов XIV Конференции молодых учёных. Сер. "Механика, управление и информатика" Под редакцией А.М. Садовского. 2017. С. 120-124.
- Червяков М.Ю., Кулькова Е.В., Суркова Я.В., Спиряхина А.А., Нейштадт Я.А., Шаркова С.А., Капцова Е.И., Руденко Н.О., Полянский А.В., Цыплухина П.В. Пространственно-временная изменчивость альбедо и поглощенной солнечной радиации в Арктике в период с 2009 по 2018 гг по данным спутниковых измерений // Сборник тезисов докладов Шестнадцатой Всероссийской Открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». М.: ИКИ РАН, 2018.
- Червяков М.Ю., Спиряхина А.А., Суркова Я.В., Нейштадт Я.А., Шаркова С.А., Брюханов М.А., Листов М.Д. Результаты сопоставления данных составляющих радиационного баланса Земли на верхней границе атмосферы с данными температуры поверхности океана во время событий Эль-Ниньо в Тихом океане // Сборник тезисов докладов Шестнадцатой Всероссийской Открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». М.: ИКИ РАН, 2018.
- Червяков М.Ю., Суркова Я.В., Спиряхина А.А., Нейштадт Я.А., Котума А.И., Шаркова С.А. Взаимосвязь облачности и альбедо на верхней границе атмосферы по данным спутниковых измерений // Сборник тезисов докладов Шестнадцатой Всероссийской Открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». М.: ИКИ РАН, 2018.
- Червяков М.Ю., Спиряхина А.А., Суркова Я.В., Нейштадт Я.А. Изменчивость составляющих радиационного баланса Земли по данным спутниковых измерений радиометрами ИКОР-М в 2009–2019 гг. // Труды XVI Конференции молодых ученых «Взаимодействие полей и излучения с веществом». – Иркутск: ИСЗФ СО РАН, 2019. С. 399–401.
- Спиряхина А.А., Червяков М.Ю. Исследование составляющих радиационного баланса Земли на верхней границе атмосферы во время событий Эль-Ниньо (Ла-Нинья) в Тихом океане // Представляем научные достижения миру. Естественные науки. Материалы IX научной конференции молодых ученых . 2019. С. 160-164.
- Червяков М.Ю., Шаркова С.А., Спиряхина А.А., Суркова Я.В., Нейштадт Я.А. Изменчивость характеристик тропопаузы в Арктике по данным дистанционного радиозондирования атмосферы // Материалы 17-й Всероссийской открытой конференции "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса". Институт космических исследований Российской академии наук. 2019. С. 252.
- Нейштадт Я.А., Червяков М.Ю., Спиряхина А.А., Суркова Я.В., Шаркова С.А. Пространственно-временная изменчивость потоков солнечной радиации на территории Нижнего Поволжья по данным спутниковых и наземных наблюдений // Материалы 17-й Всероссийской открытой конференции "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса". Институт космических исследований Российской академии наук. 2019. С. 120.
- Спиряхина А.А., Червяков М.Ю., Суркова Я.В., Нейштадт Я.А., Шаркова С.А. Взаимосвязь альбедо и поглощенной солнечной радиации с температурой поверхности океана во время событий Эль-Ниньо // Материалы 17-й Всероссийской открытой конференции "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса". Институт космических исследований Российской академии наук. 2019. С. 236.
- Червяков М.Ю., Нейштадт Я.А. Актинометрические методы измерений: учебно-методическое пособие для студентов географического факультета. Саратов: Наука, 2019. 50 с.
- Богданов М.Б., Червяков М. Ю. Оценка времени реакции и чувствительности земной климатической системы к радиационному воздействию // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Науки о Земле. 2019. Т. 19, вып. 4. С. 216-223.
- Червяков М.Ю. Оценочные доклады межправительственной группы экспертов по изменению климата // ЭКОЛОГИЯ: СИНТЕЗ ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНОГО, ТЕХНИЧЕСКОГО И ГУМАНИТАРНОГО ЗНАНИЯ. материалы III Всероссийского научно-практического форума и I Школы интерэкоправа. 2012. С. 65-67.
- Червяков М. Ю., Спиряхина А. А. Мониторинг событий Эль-Ниньо (Ла-Нинья) в Тихом океане по данным спутниковых радиометров ИКОР-М // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Науки о Земле.. 2019. Т. 19, вып. 1. С. 35–41.
- Богданов М.Б., Червяков М.Ю. Оценка времени реакции и чувствительности земной климатической системы к радиационному воздействию // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Науки о Земле. 2020. Т. 20, вып. 4. С. 226-233.
- Червяков М.Ю., Спиряхина А.А. Результаты сравнения величин составляющих радиационного баланса Земли с температурой поверхности океана во время событий Эль-ниньо (Ла-ниньа) в Тихом океане // Представляем научные достижения миру. Естественные науки: материалы X научной конференции молодых ученых «Presenting Academic Achievements to the World». – Саратов: Изд-во «Саратовский источник», 2020. – Вып. 9. – 162 с. С. 19-26.
- Нейштадт Я.А., Червяков М.Ю. Климатический потенциал для развития гелиоэнергетики в Нижнем Поволжье// Представляем научные достижения миру. Естественные науки: материалы X научной конференции молодых ученых «Presenting Academic Achievements to the World». – Саратов: Изд-во «Саратовский источник», 2020. – Вып. 9. – 162 с. С. 77-84.
- Спиряхина А.А., Червяков М.Ю. Результаты сопоставления температуры поверхности океана и составляющих радиационного баланса Земли в тропической части Тихого океана во время событий Эль-Ниньо по данным спутникового зондирования // Комплексные исследования Мирового океана. Материалы V Всероссийской научной конференции молодых ученых. 2020. С. 171-172.
- Брюханов М.А., Червяков М.Ю. Температурный режим урбанизированных территорий по данным спектрорадиометра “Modis” // Сборник материалов участников XVI Большого географического фестиваля, посвященного 200-летию со дня открытия Антарктиды русской экспедицией под руководством Фаддея Беллинсгаузена и Михаила Лазарева. Электронное издание. 2020. С. 234-238.
- Червяков М.Ю. Спутниковый мониторинг составляющих радиационного баланса земли по данным радиометра ИКОР-М // Цифровая география. Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием: в 2 т.. Пермь, 2020. С. 451-454.
- Червяков М.Ю. Итоги десятилетней работы спутниковых радиометров ИКОР-М // Турбулентность, динамика атмосферы и климата. Всероссийская конференция, посвященная памяти академика Александра Михайловича Обухова. 10–12 ноября 2020 года. Сборник тезисов докладов. — М.: Физматкнига, 2020. -184 с. С. 94.
- Червяков М.Ю. Изменчивость температуры воздуха в городских агломерациях Саратовской области по данным спутникового спектрорадиометра MODIS // Материалы 18-й Всероссийской открытой конференции "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса". Институт космических исследований Российской академии наук. 2020. С. 184.
- Червяков М.Ю. Спутниковые радиометры ИКОР-М. Итоги работы // Материалы 18-й Всероссийской открытой конференции "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса". Институт космических исследований Российской академии наук. 2020. С. 54.
- Шаркова С.А. Червяков М.Ю. Динамика тропопаузы над территорией северных широт по радиозондовым данным // Материалы 18-й Всероссийской открытой конференции "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса". Институт космических исследований Российской академии наук. 2020. С. 191.
- Нейштадт Я.А., Червяков М.Ю. Изменчивость температуры воздуха в городских агломерациях Саратовской области по данным спутникового спектрорадиометра MODIS // Материалы 18-й Всероссийской открытой конференции "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса". Институт космических исследований Российской академии наук. 2020. С. 136.
- Капцова Е.И. Анализ некоторых случаев внезапных стратосферных потеплений по данным радиозондирования атмосферы // Сборник материалов участников XVI Большого географического фестиваля, посвященного 200-летию со дня открытия Антарктиды русской экспедицией под руководством Фаддея Беллинсгаузена и Михаила Лазарева — Санкт-Петербург: Свое издательство, 2020. – 1149с. [Электронное издание]. С. 248-252.
Презентация доклада
Ссылка для цитирования: Капцова Е.И., Червяков М.Ю. Анализ некоторых случаев внезапных стратосферных потеплений по данным радиозондирования атмосферы и оценка связи температуры с общим содержанием озона // Материалы 18-й Всероссийской открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва: ИКИ РАН, 2020. C. 155. DOI 10.21046/18DZZconf-2020aДистанционные методы исследования атмосферных и климатических процессов
155