Изменчивость озона вблизи Санкт-Петербурга: анализ экспериментальных и модельных временных рядов (2000-2015 гг.)

Местоположение Санкт-Петербурга (60° с.ш.) на границе, разделяющей средние и высокие широты, позволяет наблюдать значительные колебания в содержании озона при различных атмосферных условиях, включая вторжение циркумполярного вихря. Мы проанализировали временные ряды содержания озона (СО) в двух слоях (0–25 и 25–60 км), а также общего содержания озона, полученные из спутниковых измерений SBUV [1] и результатов моделирования РГГМУ [2] и ЕМАС [3] за период между 2000 и 2015 гг. Основное различие между моделями заключается в том, что в модели ЕМАС изменчивость динамических параметров рассчитывалась с использованием ассимиляции результатов ре-анализа ERA-INTERIM, а в модели РГГМУ в качестве динамических параметров напрямую использовались данные ре-анализа MERRA. Сравнение результатов моделирования пространственно-временных вариаций СО с данными измерений дает возможность оценить качество модели и провести при необходимости ее уточнение.
Мы сопоставили как статистические характеристики среднедневных и среднемесячных ансамблей СО [4], так и Фурье- и вейвлет спектры временных рядов. В целом, обе численные модели хорошо согласуются с данными спутниковых измерений СО, описывая как долговременные тренды в величинах СО, так и кратковременные значительные уменьшения СО. По Фурье-спектрам были выявлены периодичности в диапазоне от ~ 10 суток до ~ 10 лет, по вейвлет-спектрам – в диапазоне от ~ 1 суток до ~ 2 лет как в данных моделей, так и экспериментальных данных. Наряду с общей согласованностью данных были обнаружены и некоторые различия как между измерениями и моделями, так и между самими моделями.
Российская часть исследований была финансово поддержана грантом РНФ № 14-17-00096.