Оценка высоты тропопаузы и ее вариаций по данным реанализа

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Получены оценки высоты тропопаузы для периода 1980–2023 гг. по среднемесячным данным реанализа ERA5 и NCEP/DOE II для температуры атмосферы и (в случае использования изобарической вертикальной координаты) высоты геопотенциала на трехмерной сетке. Алгоритм оценки высоты тропопаузы Htr уточнен с возможностью применения к данным высокого пространственного разрешения. Для оцененных средних многолетних значений высоты тропопаузы в диапазоне от 16–17 км в тропиках до 8–9 км в полярных широтах отмечены относительно слабые незональные особенности. При этом межгодовые вариации Htr, характеризуемые стандартными отклонениями, сопоставимы с вертикальным разрешением использованных данных реанализа (несколько сот метров), достигая полутора–двух километров в областях субтропических струйных течений (особенно в зимнем полушарии). Выявлены особенности вариаций высоты тропопаузы с периодом около 4 лет, которые можно объяснить влиянием событий Эль-Ниньо/Ла-Нинья на региональные процессы формирования глубокой конвекции в атмосфере. По данным реанализа для периода 1980–2023 гг. отмечены статистически значимые линейные тренды высоты тропопаузы в субтропиках (несколько м/год).

Об авторах

А. М. Кузьмин

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: Aleksey.kuz.min@yandex.ru

Физический факультет

Россия, Ленинские Горы, 1, стр. 2, Москва, 119991

А. В. Елисеев

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН; Институт вычислительной математики им. Г.И. Марчука РАН; Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН

Email: Aleksey.kuz.min@yandex.ru

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Физический факультет; 

Россия, Ленинские Горы, 1, стр. 2, Москва, 119991; Пыжевский пер., 3, стр. 1, Москва, 119017; ул. Губкина, 8, Москва, 119333; ул. Ульянова, 46, Нижний Новгород, 603950

И. И. Мохов

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН; Московский физико-технический институт (университет)

Email: Aleksey.kuz.min@yandex.ru

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Физический факультет; 

Россия, Ленинские Горы, 1, стр. 2, Москва, 119991; Пыжевский пер., 3, стр. 1, Москва, 119017; Институтский пер., 9, Долгопрудный, Московская обл., 141701

Список литературы

  1. Безотеческая Е.А., Чхетиани О.Г., Мохов И.И. Изменчивость струйных течений в атмосфере Северного полушария в последние десятилетия (1980–2021 гг.) // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2023. Т. 59. № 3. С. 265–274.
  2. Дженкинс Г., Ваттс Д. Спектральный анализ и его приложения. Т. 1. M.: Мир, 1971. 318 с.
  3. Дженкинс Г., Ваттс Д. Спектральный анализ и его приложения. Т. 2. M.: Мир, 1972. 288 с.
  4. Иванова А.Р. Тропопауза — многообразие определений и современные подходы к идентификации // Метеорология и гидрология. 2013. № 12. С. 23–36.
  5. Маховер З.М. Климатология тропопаузы. Л.: Гидрометеоиздат. 1983. 256 c. Моханакумар К. Взаимодействие стратосферы и тропосферы. М.: Физматлит, 2011. 452 с.
  6. Мохов И.И. Метод амплитудно-фазовых характеристик для анализа динамики климата // Метеорология и гидрология. 1985. № 5. С. 80–89.
  7. Мохов И.И. Диагностика особенностей годового хода температурного режима атмосферы в модели общей циркуляции // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1989. Т. 25. № 2. С. 143–150.
  8. Мохов И.И. Диагностика структуры климатической системы. СПб.: Гидрометеоиздат. 1993. 270 с.
  9. Мохов И.И., Елисеев А.В., Хандорф Д. и др. Северо-Атлантическое Колебание: диагноз и моделирование декадной изменчивости и ее долгопериодной эволюции // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2000. Т. 36. № 5. С. 605–616.
  10. Мохов И.И., Елисеев А.В., Хворостьянов Д.В. Эволюция характеристик климатической изменчивости, связанной с явлениями Эль–Ниньо/Ла–Нинья // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2000. Т. 36. № 6. С. 741–751.
  11. Мохов И.И., Акперов М.Г. Вертикальный температурный градиент в тропосфере и его связь с приповерхностной температурой по данным реанализа // Изв. РAH. Физика атмосферы и океана. 2006. Т. 42. № 4. C. 467–475.
  12. Шакина Н.П., Борисова В.В. Опыт использования потенциального вихря для расчета высоты тропо-паузы // Метеорология и гидрология. 1992. № 9. С. 57.
  13. Bethan S., Vaughan G., Reid S.J. A comparison of ozone and thermal tropopause heights and the impact of tropopause definition on quantifying the ozone content of the troposphere // Quart. J. Roy. Meteorol. Soc., Part B. 1996. V. 122. № 532. P. 929–944.
  14. Deser C., Alexander M.A., Xie S.P., Phillips A.S. Sea surface temperature variability: Patterns and mechanisms // Annual review of marine science. 2010. V. 2. № 1. P. 115–143.
  15. Handorf D., Petoukhov V.K., Dethloff K. et al. Decadal climate variability in a coupled atmosphere-ocean climate model of moderate complexity // J. Geophys. Res. 1999. V. 104. № D22. P. 27253–27275.
  16. Hersbach H., Bell B., Berrisford P. et al. The ERA5 global reanalysis // Quart. J. Roy. Meteorol. Soc. 2020. V. 146. № 730. P. 1999–2049.
  17. Hoinka K.P. Statistics of the global tropopause pressure // Mon. Weather Rev. 1998. V. 126. № 12. P. 3303–3325.
  18. Hoerling M.P., Schaack T.K., Lenzen A.J. Global objective tropopause analysis // Mon. Weather Rev. 1991. V. 119. № 8. С. 1816–1831.
  19. Holton J.R., Haynes P.H., McIntyre M.E. et al. Stratosphere-troposphere exchange // Reviews of geophysics. 1995. Т. 33. № 4. P. 403–439.
  20. Hu S., Vallis G.K. Meridional structure and future changes of tropopause height and temperature // Quart. J. Roy. Meteorol. Soc. 2019. V. 145. № 723. P. 2698–2717.
  21. Kanamitsu M., Ebisuzaki W., Woollen J. et al. Ncep–doe amip–ii reanalysis (r–2) // Bull. Am. Meteorol Soc. 2002. V. 83. № 11. P. 1631–1644.
  22. Liu C. Severe weather in a warming climate // Nature. 2017. V. 544. № 7651. P. 422–423. Liu C., Barnes E. Synoptic formation of double tropopauses // Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 2018. V. 123. № 2. P. 693–707.
  23. Liu N., Liu C. Global distribution of deep convection reaching tropopause in 1 year GPM observations // Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 2016. V. 121. № 8. P. 3824–3842.
  24. Mateus P., Mendes V.B., Pires C.A.L. Global empirical models for tropopause height determination // Remote Sensing. 2022. V. 14. № 17. P. 4303.
  25. Meng L., Liu J., Tarasick D.W. et al. Continuous rise of the tropopause in the Northern Hemisphere over 1980–2020 // Science Advances. 2021. V. 7. № 45. eabi8065.
  26. Reed R.J. A study of a characteristic tpye of upper-level frontogenesis // Journal of Atmospheric Sciences. 1955. V. 12. № 3. P. 226–237.
  27. Reichler T., Dameris M., Sausen R. Determining the tropopause height from gridded data // Geophysical research letters. 2003. V. 30. № 20.
  28. Shapiro M.A. Turbulent mixing within tropopause folds as a mechanism for the exchange of chemical constituents between the stratosphere and troposphere // Journal of Atmospheric Sciences. 1980. V. 37. № 5. P. 994–1004.
  29. Son S.W., Polvani L.M., Waugh D.W. et al. The impact of stratospheric ozone recovery on the Southern Hemisphere westerly jet // Science. 2008. V. 320. № 5882. P. 1486–1489.
  30. Taylor C.M., Belušić D., Guichard F. et al. Frequency of extreme Sahelian storms tripled since 1982 in satellite observations // Nature. 2017. V. 544. № 7651. P. 475–478.
  31. Thuburn J., Craig G.C. GCM tests of theories for the height of the tropopause // Journal of the Atmospheric Sciences. 1997. V. 54. № 7. P. 869–882.
  32. Tinney E.N., Homeyer C.R., Elizalde L. et al. A Modern Approach to a Stability-Based Definition of the Tropopause // Mon. Weather Rev. 2022. V. 150. № 12 P. 3151–3174.
  33. Ulbrich U., Pinto J.G., Kupfer H. et al. Changing Northern Hemisphere storm tracks in an ensemble of IPCC climate change simulations // Journal of Climate. 2008. V. 21. № 8. P. 1669–1679.
  34. Wilcox L.J., Hoskins B.J., Shine K.P. A global blended tropopause based on ERA data. Part I: Climatology // Quart. J. Roy. Meteorol. Soc. 2012. V. 138. № 664. P. 561–575.
  35. Wilcox L.J., Hoskins B.J., Shine K.P. A global blended tropopause based on ERA data. Part II: Trends and tropical broadening // Quart. J. Roy. Meteorol. Soc. 2012. V. 138. № 664. P. 576–584.
  36. WMO. World Meteorological Organization (WMO): Geneva, Switzerland. 1957. V. 6. P. 136.
  37. Wu X., Fu Q., Kodama C. Response of Tropical Overshooting Deep Convection to Global Warming Based on Global Cloud-Resolving Model Simulations // Geophysical Research Letters. 2023. V. 50. № 14. e2023GL104210.
  38. Zängl G., Hoinka K.P. The tropopause in the polar regions // Journal of Climate. 2001. V. 14. № 14. P. 3117–3139.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

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».