Вертикальная структура антарктического полярного вихря во время внезапных стратосферных потеплений 1988, 2002 и 2019 гг. по данным спутниковых наблюдений

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе с использованием спутниковых данных MERRA-2 и данных реанализа ERA5 рассмотрена вертикальная структура антарктического полярного вихря во время ВСП 1988, 2002 и 2019 гг. В 1988 и 2019 гг. наблюдалось значительное смещение полярного вихря, в 2002 г. – расщепление. Показаны различия в вертикальной динамике антарктического полярного вихря при ВСП, регистрируемом вследствие смещения (1988 и 2019 гг.) или расщепления вихря (2002 г.). Ослабление, смещение и последующее разрушение полярного вихря в 1988 и 2019 гг. наблюдалось сначала в верхней стратосфере и затем постепенно распространялось в среднюю и нижнюю стратосферу в течение месяца. Таким образом, ВСП в нижней стратосфере предварялось значительным смещением вихря в верхней стратосфере за месяц до события. В свою очередь в 2002 г. до расщепления полярный вихрь был достаточно сильным и устойчивым на всех стратосферных уровнях, расщепление наблюдалось единовременно в средней и верхней стратосфере, после чего в верхней стратосфере вихрь разрушился, а в нижней и средней просуществовал еще месяц. Во всех случаях наблюдалось снижение скорости ветра по границе вихря, увеличение температуры внутри вихря, разрушение частиц полярных стратосферных облаков и уменьшение площади озоновой дыры начиная с конца августа. Более раннее затягивание озоновой дыры произошло соответственно 30 октября 1988 г., 9 ноября 2002 г. и 6 ноября 2019 г.

Об авторах

В. В. Зуев

Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН

Email: esav.pv@gmail.com
Томск, Россия

Е. С. Савельева

Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН; Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН

Email: esav.pv@gmail.com
Томск, Россия; Москва, Россия

А. В. Павлинский

Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: esav.pv@gmail.com
Томск, Россия

Список литературы

  1. Агеева В.Ю., Груздев А.Н., Елохов А.С., Мохов И.И.Внезапные стратосферные потепления: статистические характеристики и влияние на общее содержание NO2и O3// Известия РАН. ФАО. 2017. Т. 53. № 5. С. 545–555. doi: 10.7868/S0003351517050014.
  2. Ayarzagüena B., Palmeiro F.M., Barriopedro D., Calvo N., Langematz U., Shibata K.On the representation of major stratospheric warmings in reanalyses // Atmos. Chem. Phys. 2019. V. 19. № 14. P. 9469–9484. doi: 10.5194/acp-19-9469-2019.
  3. Charlton A.J., O’Neill A., Lahoz W.A., Berrisford P.The splitting of the stratospheric polar vortex in the Southern Hemisphere, September 2002: Dynamical evolution // J. Atmos. Sci. 2005. V. 62. № 3. P. 590–602. doi: 10.1175/JAS-3318.1.
  4. Eswaraiah S., Kim J.-H., Lee W., Hwang J., Kumar K.N., Kim Y.H.Unusual changes in the Antarctic middle atmosphere during the 2019 warming in the Southern Hemisphere // Geophys. Res. Lett. 2020. V. 47. № 19. P. e2020GL089199. doi: 10.1029/2020GL089199.
  5. Feng W., Chipperfield M.P., Roscoe H.K., Remedios J.J., Waterfall A.M., Stiller G.P., Glatthor N., Höpfner M., Wang D.-Y.Three-dimensional model study of the Antarctic ozone hole in 2002 andcomparison with 2000 // J. Atmos. Sci. 2005. V. 62. № 3. P. 822–837. doi: 10.1175/JAS-3335.1.
  6. Gelaro R., McCarty W., Suárez M.J., Todling R., Molod A., Takacs L., Randles C.A., Darmenov A., Bosilovich M.G., Reichle R., Wargan K., Coy L., Cullather R., Draper C., Akella S., Buchard V., Conaty A., da Silva A.M., Gu W., Kim G.-K., Koster R., Lucchesi R., Merkova D., Nielsen J.E., Partyka G., Pawson S., Putman W., Rienecker M., Schubert S.D., Sienkiewicz M., Zhao B.The Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications, Version 2 (MERRA-2) // J. Climate. 2017. V. 30. № 14. P. 5419–5454. doi: 10.1175/JCLI-D-16-0758.1.
  7. Goncharenko L.P., Harvey V.L., Greer K.R., Zhang S.-R., Coster A.J.Longitudinally dependent low-latitude ionospheric disturbances linked to the Antarctic sudden stratospheric warming of September 2019 // J. Geophys. Res. 2020. V. 125. № 8. P. e2020JA028199. doi: 10.1029/2020JA028199.
  8. Grooß J.-U., Konopka P., Müller R.Ozone chemistry during the 2002 Antarctic vortex split // J. Atmos. Sci. 2005. V. 62.№ 3. P. 860‒870. doi: 10.1175/JAS-3330.1.
  9. Grytsai A.V., Evtushevsky O.M., Milinevsky G.P.Anomalous quasi-stationary planetary waves over the Antarctic region in 1988 and 2002 // Ann. Geophys. 2008. V. 26. № 5. P. 1101–1108. doi: 10.5194/angeo-26-1101-2008.
  10. 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.№ 730. P. 1999–2049. doi: 10.1002/qj.3803.
  11. Hirota I., Kuroi K., Shiotani M.Midwinter warmings in the southern hemisphere stratosphere in 1988 // Q. J. Roy. Meteor. Soc. 1990. V. 116. № 494. P. 929–941. doi: 10.1002/qj.49711649407.
  12. Hoppel K., Bevilacqua R., Allen D., Nedoluha G., Randall C.POAM III observations of the anomalous 2002 Antarctic ozone hole // Geophys. Res. Lett. 2003. V. 30. № 7. P. 1394. doi: 10.1029/2003GL016899.
  13. Klekociuk A.R., Tully M.B., Krummel P.B., Henderson S.I., Smale D., Querel R., Nichol S., Alexander S.P., Fraser P.J., Nedoluha G.The Antarctic ozone hole during 2018 and 2019 // J. South. Hemisph. Earth Syst. Sci. 2021. V. 71. № 1. P. 66–91. doi: 10.1071/ES20010.
  14. Kogure M., Yue J., Liu H.Gravity wave weakening during the 2019 Antarctic stratospheric sudden warming // Geophys. Res. Lett. 2021. V. 48. № 8. P. e2021GL092537. doi: 10.1029/2021GL092537.
  15. Kuttippurath J., Nikulin G.A comparative study of the major sudden stratospheric warmings in the Arctic winters 2003/2004–2009/2010 // Atmos. Chem. Phys. 2012. V. 12. №17. P. 8115–8129. doi: 10.5194/acp-12-8115-2012.
  16. Lim E.-P., Hendon H.H., Butler A.H., Thompson D.W.J., Lawrence Z.D., Scaife A.A., Shepherd T.G., Polichtchouk I., Nakamura H., Kobayashi C., Comer R., Coy L., Dowdy A., Garreaud R.D., Newman P.A., Wang G.The 2019 Southern Hemisphere stratospheric polar vortex weakening and its impacts // B. Am. Meteorol. Soc. 2021. V. 102. № 6. P. E1150–E1171. doi: 10.1175/BAMS-D-20-0112.1.
  17. Manney G.L., Sabutis J.L., Allen D.R., Lahoz W.A., Scaife A.A., Randall C.E., Pawson S., Naujokat B., Swinbank R.Simulations of dynamics and transport during the September 2002 Antarctic major warming // J. Atmos. Sci. 2005. V. 62. № 3. P. 690–707. doi: 10.1175/JAS-3313.1.
  18. Manney G.L., Millán L.F., Santee M.L., Wargan K., Lambert A., Neu J.L., Werner F., Lawrence Z.D., Schwartz M.J., Livesey N.J., Read W.G.Signatures of anomalous transport in the 2019/2020 Arctic stratospheric polar vortex // J. Geophys. Res. 2022. V. 127. № 20. P. e2022JD037407. doi: 10.1029/2022JD037407.
  19. Milinevsky G., Evtushevsky O., Klekociuk A., Wang Y., Grytsai A., Shulga V., Ivaniha O.Early indications of anomalous behaviour in the 2019 spring ozone hole over Antarctica // Int. J. Remote Sens. 2019. V. 41. № 19. P. 7530–7540. doi: 10.1080/2150704X.2020.1763497.
  20. Newman P.A., Kawa S.R., Nash E.R.On the size of the Antarctic ozone hole // Geophys. Res. Lett. 2004. V. 31. №21. P. L21104. doi: 10.1029/2004GL020596.
  21. Newman P.A., Nash E.R.The unusual Southern Hemisphere stratosphere winter of 2002 // J. Atmos. Sci. 2005. V. 62. № 3. P. 614–628. doi: 10.1175/JAS-3323.1.
  22. Noguchi S., Kuroda Y., Kodera K., Watanabe S.Robust enhancement of tropical convective activity by the 2019 Antarctic sudden stratospheric warming // Geophys. Res. Lett. 2020. V. 47. № 15. P. e2020GL088743. doi: 10.1029/2020GL088743.
  23. Roy R., Kuttippurath J., Lefèvre F., Raj S., Kumar P.The sudden stratospheric warming and chemical ozone loss in the Antarctic winter 2019: comparison with the winters of 1988 and 2002 // Theor. Appl. Climatol. 2022. V. 149. P. 119–130. doi: 10.1007/s00704-022-04031-6.
  24. Safieddine S., Bouillon M., Paracho A.-C., Jumelet J., Tencé F., Pazmino A., Goutail F., Wespes C., Bekki S., Boynard A., Hadji-Lazaro J., Coheur P.-F., Hurtmans D., Clerbaux C.Antarctic ozone enhancement during the 2019 sudden stratospheric warming event // Geophys. Res. Lett. 2020. V. 47. № 14. P. e2020GL087810. doi: 10.1029/2020GL087810.
  25. Shen X., Wang L., Osprey S., Hardiman S.C., Scaife A.A., Ma J.The life cycle and variability of Antarctic weak polar vortex events // J. Climate. 2022. V. 35. № 6. P. 2075–2092. doi: 10.1175/JCLI-D-21-0500.1.
  26. Solomon S.Stratospheric ozone depletion: a review of concepts and history // Rev. Geophys. 1999. V. 37. № 3. P. 275–316. doi: 10.1029/1999RG900008.
  27. Stolarski R.S., McPeters R.D., Newman P.A.The ozone hole of 2002 as measured by TOMS // J. Atmos. Sci. 2005. V. 62. № 3. P. 716‒720. doi: 10.1175/JAS-3338.1.
  28. Wargan K., Weir B., Manney G.L., Cohn S.E., Livesey N.J.The anomalous 2019 Antarctic ozone hole in the GEOS constituent data assimilation system with MLS observations // J. Geophys. Res. 2020. V. 125. № 18. P. e2020JD033335. doi: 10.1029/2020JD033335.
  29. Waugh D.W., Polvani L.M.Stratospheric polar vortices. In: Polvani L.M., Sobel A.H., Waugh D.W. (Eds.). The Stratosphere: Dynamics, Transport, and Chemistry // Geophysical Monograph Series. 2010. V. 190. P. 43–57. doi: 10.1002/9781118666630.ch3.
  30. Waugh D.W., Sobel A.H., Polvani L.M.What is the polar vortex and how does it influence weather? // Bull. Amer. Meteor. Soc. 2017. V. 98. № 1. P. 37–44. doi: 10.1175/BAMS-D-15-00212.1.
  31. Zuev V.V., Savelieva E.S.Dynamic characteristics of the stratospheric polar vortices // Dokl. Earth Sci. 2024. V. 517. № 1. P. 1240–1248. doi: 10.1134/S1028334X24601895.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».