Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Mô Hình Hóa Dòng Chảy Đới Còn Lại Tại Các Giai Đoạn Khác Nhau Của Dao Động Gần Nhị Niên
Tóm tắt
Độ nhạy của dòng chảy đới còn lại (RMC) trong bầu khí quyển trung và cao đến sự thay đổi pha của dao động gần nhị niên (QBO) của gió phương zon tại vĩ độ thấp đã được nghiên cứu. Dữ liệu về gió và nhiệt độ thu được từ một mô hình số phi tuyến của lưu thông tổng quát của bầu khí quyển trung và cao (MUAM) đã được sử dụng để tính toán RMC. Lần đầu tiên, những kết quả có ý nghĩa thống kê đã được thu nhận, minh họa sự thay đổi của các dòng lốc do sóng gây ra trong tầng strato-meso ngoại nhiệt đới ở những pha QBO khác nhau. Cụ thể, đã chứng minh sự yếu đi tổng quát của lưu thông lốc ở Bán cầu Bắc tại pha QBO tây, ngoại trừ khu vực nằm ở vĩ độ giữa trong độ cao từ 50-60 km. Nghiên cứu độ nhạy của RMC đối với các thay đổi trong các pha QBO giúp hiểu rõ hơn về những đặc điểm của sự tương tác động lực giữa các vĩ độ nhiệt đới và ngoại nhiệt đới, cũng như các lớp khí quyển khác nhau ảnh hưởng đến sự vận chuyển và trộn lẫn các thành phần khí quyển lâu bền.
Từ khóa
#Dòng chảy đới còn lại #dao động gần nhị niên #khí quyển trung và cao #tương tác động lực #vĩ độ nhiệt đới và ngoại nhiệt đớiTài liệu tham khảo
J. Fishman and P. J. Crutzen, “The origin of ozone in the troposphere,” Nature 274, 855–857 (1978).
G. M. B. Dobson, D. N. Harrison, and J. Lawrence, “Measurements of the amount of ozone in the Earth’s Atmosphere and its relation to other geophysical conditions. Part III,” Proc. R. Soc. 122 (790), 456–486 (1929).
A. W. Brewer, “Evidence for a world circulation provided by measurements of helium and water vapour distribution in the stratosphere,” Q. J. R. Meteorol. Soc. 75, 351–363 (1949). https://doi.org/10.1002/qj.49707532603
J. R. Holton, The Dynamic Meteorology of the Stratosphere and Mesosphere (Am. Meteorol. Soc., Boston, Mass., 1975).
J. G. Charney and P. G. Drazin, “Propagation of planetary-scale disturbances from the lower into the upper atmosphere,” J. Geophys. Res. 66, 83–109 (1961).
N. Butchart, “The Brewer-Dobson circulation,” Rev. Geophys. 52, 157–184 (2014). https://doi.org/10.1002/2013RG000448
R. J. Murgatroyd and F. Singleton, “Possible meridional circulations in the stratosphere and mesosphere,” Q. J. R. Meteorol. Soc. 87, 125–135 (1961). https://doi.org/10.1002/qj.49708737202
D. G. Andrews and M. E. McIntyre, “Planetary waves in horizontal and vertical shear: The generalized Eliassen–Palm relation and the mean zonal acceleration,” J. Atmos. Sci. 33, 2031–2048 (1976).
D. G. Andrews and M. E. McIntyre, “An exact theory of nonlinear waves on a Lagrangian mean flow,” J. Fluid Mech. 89, 609–646 (1978).
T. G. Shepherd, “Transport in the middle atmosphere,” J. Meteorol. Soc. Jpn. 85 (2007).
N. Butchart and A. A. Scaife, “Removal of chlorofluorocarbons by increased mass exchange between stratosphere and troposphere in a changing climate,” Nature 410, 799–802 (2001). https://doi.org/10.1038/35071047
C. McLandress and T. G. Shepherd, “Simulated anthropogenic changes in the Brewer–Dobson circulation, including its extension to high latitudes,” J. Clim. 22, 1516–1540 (2009). https://doi.org/10.1175/2008JCLI2679.1
S. Oberländer, U. Langematz, and S. Meul, “Unraveling impact factors for future changes in the Brewer–Dobson circulation,” J. Geophys. Res.: Atmos. 118, 10296–10312 (2013). https://doi.org/10.1002/jgrd.50775
K. H. Rosenlof, “Seasonal cycle of the residual mean meridional circulation in the stratosphere,” J. Geophys. Res. 100 (D3), 5173–5191 (1995). https://doi.org/10.1029/94JD03122
W. J. M. Seviour, N. Butchart, and S. C. Hardiman, “The Brewer-Dobson circulation inferred from ERA-Interim,” Q. J. R. Meteorol. Soc. 138, 878–888 (2012). https://doi.org/10.1002/qj.966
J. R. Holton and H. Tan, “The influence of the equatorial quasibiennial oscillation on the global circulation at 50 mb,” J. Atmos. Sci. 37, 2200–2208 (1980).
M. P. Baldwin, L. J. Gray, T. J. Dunkerton, K. Hamilton, P. H. Haynes, W. J. Randel, J. R. Holton, M. J. Alexander, I. Hirota, T. Horinouchi, D. B. A. Jones, J. S. Kinnersley, C. Marquardt, K. Sato, and M. Takahashi, “The quasi-biennial oscillation,” Rev. Geophys. 39 (2), 179–229 (2001).
F. Hansen, K. Matthes, C. Petrick, and W. Wang, “The influence of natural and anthropogenic factors on major stratospheric sudden warmings,” J. Geophys. Res.: Atmos. 119, 8117–8136 (2014). https://doi.org/10.1002/2013JD021397
C. I. Garfinkel, A. H. Butler, D. W. Waugh, M. M. Hurwitz, and L. M. Polvani, “Why might stratospheric sudden warmings occur with similar frequency in El Nino and La Nina winters?,” J. Geophys. Res 117, D19106 (2012). https://doi.org/10.1029/2012JD017777
A. I. Pogoreltsev, A. A. Vlasov, K. Fröhlich, and Ch. Jacobi, “Planetary waves in coupling the lower and upper atmosphere,” J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 69, 2083–2101 (2007). https://doi.org/10.1016/j.jastp.2007.05.014
A. I., Pogorel’tsev, “Generation of normal atmospheric modes by stratospheric vacillations,” Izv., Atmos. Ocean. Phys. 43 (4), 423-435 (2007).
A. V. Koval, “Calculation of residual meridional circulation according to the model of the middle and upper atmosphere,” Uch. Zap. RGGMU 55, 25–32 (2019a). https://doi.org/10.33933/2074-2762-2019-55-25-32
A. V. Koval, “Statistically significant estimates of the influence of solar activity on planetary waves in the middle atmosphere of the Northern Hemisphere as derived from MUAM model data, J. Sol.-Terr. Phys. 5 (4), 53–59 (2019b). https://doi.org/10.12737/stp-54201907
T. S. Ermakova, O. G. Aniskina, I. A. Statnaya, M. A. Motsakov, and A. I. Pogoreltsev, “Simulation of the ENSO influence on the extra-tropical middle atmosphere,” Earth Planets Space 71, 8 (2019). https://doi.org/10.1186/s40623-019-0987-9
N. M. Gavrilov, A. V. Koval, A. I. Pogoreltsev, and E. N. Savenkova, “Simulating influences of QBO phases and orographic gravity wave forcing on planetary waves in the middle atmosphere,” Earth Planets Space 67, 86 (2015). https://doi.org/10.1186/s40623-015-0259-2
A. V. Koval, W. Chen, K. A. Didenko, T. S. Ermakova, N. M. Gavrilov, A. I. Pogoreltsev, O. N. Toptunova, K. Wei, A. N. Yarusova, and A. S. Zarubin, “Modelling the residual mean meridional circulation at different stages of sudden stratospheric warming events,” Ann. Geophys. 39, 357–368 (2021). https://doi.org/10.5194/angeo-39-357-2021
N. M. Gavrilov, A. I. Pogorel’tsev, and Jacobi, C., “Numerical modeling of the effect of latitude-inhomogeneous gravity waves on the circulation of the middle atmosphere,” Izv., Atmos. Ocean. Phys. 41 (1), 9–18 (2005).
A. I. Pogorel’tsev, E. N. Savenkova, and N. N. Pertsev, “Sudden stratospheric warmings: the role of normal atmospheric modes,” Geomagn. Aeron. (Engl. Transl.) 52 (2), 357–372 (2014).
R. S. Lindzen, “Turbulence and stress owing to gravity wave and tidal breakdown,” J. Geophys. Res. 86, 9707–9714 (1981).
E. Yiǧit and A. S. Medvedev, “Heating and cooling of the thermo-sphere by internal gravity waves,” Geophys. Res. Lett. 36, L14807 (2009). https://doi.org/10.1029/2009GL038507
N. M. Gavrilov and A. V. Koval, “Parameterization of mesoscale stationary orographic wave forcing for use in numerical models of atmospheric dynamics,” Izv., Atmos. Ocean. Phys. 49 (3), 244–251 (2013).
A. van Niekerk, I. Sandu, A. Zadra, E. Bazile, T. Kanehama, M. Kohler, M.-S. Koo, H.-J. Choi, Y. Kuroki, M. D. Toy, S. B. Vosper, and V. Yudin, “COnstraining ORographic Drag Effects (COORDE): A model comparison of resolved and parametrized orographic drag,” J. Adv. Model. Earth Syst. 12 (11), e2020MS002160 (2020).
R. Swinbank and A. O' Neill, “Stratosphere–troposphere assimilation system,” Month. Weather Rev. 122, 686–702 (1994).
A. A. Scaife, J. Austin, N. Butchart, S. Pawson, M. Keil, J. Nash, and I. N. James, “Seasonal and interannual variability of the stratosphere diagnosed from UKMO TOVS analysis,” Q. J. R. Meteorol. Soc. 126, 2585–2604 (2000).
S. Yoden, “An illustrative model of seasonal and interannual variations of the stratospheric circulation,” J. Atmos. Sci. 47, 1845–1853 (1990).
J. R. Holton and C. Mass, “Stratospheric vacillation cycles,” J. Atmos. Sci. 33 (11), 2218–2225 (1976).
T. Birner and H. Bönisch, “Residual circulation trajectories and transit times into the extratropical lowermost stratosphere,” Atmos. Chem. Phys. 11, 817–827 (2011). https://doi.org/10.5194/acp-11-817-2011
J. Eluszkiewicz, D. Crisp, R. Zurek, L. Elson, E. Fishbein, L. Froidevaux, J. Waters, R. G. Grainger, A. Lambert, R. Harwood, and G. Peckham, “Residual circulation in the stratosphere and lower mesosphere as diagnosed from microwave limb sounder data,” J. Atmos. Sci. 53 (2), 217–240 (1996).
J. C. Gille, L. V. Lyjak, and A. Smith, “The global residual mean circulation in the middle atmosphere for the northern winter period,” J. Atmos. Sci. 44 (10), 1437–1452 (1987).
N. M. Gavrilov, A. V. Koval, A. I. Pogorel’tsev, and E. N. Savenkova, “Numerical simulation of wave interactions during sudden stratospheric warming,” Izv., Atmos. Ocean. Phys. 53 (6), 592–602 (2017). https://doi.org/10.1134/S0001433817060044
L. J. Gray, “A model study of the influence of the quasi-biennial oscillation on trace gas distributions in the middle and upper stratosphere,” J. Geophys. Res.: Atmos. 105, 4539–4551 (2000). https://doi.org/10.1029/1999JD900320
K. K. Tung and H. Yang, “Global QBO in circulation and ozone, II. A simple mechanistic model,” J. Atmos. Sci. 51, 2708–2721 (1994).
F. Hansen, K. Matthes, and L. J. Gray, “Sensitivity of stratospheric dynamics and chemistry to QBO nudging width in the chemistry-climate model WACCM,” J. Geophys. Res.: Atmos. 118 (18), 10464–10474.
R. E. Dickinson, “Planetary Rossby waves propagating vertically through weak westerly wave guides,” J. Atmos. Sci. 25, 984–1002 (1968).
A. V. Koval, N. M. Gavrilov, and A. I. Pogorel’tsev, “Sensitivity of meridional mean circulation to the impact of orographic waves at different phases of quasi-biennial oscillations in a numerical model of the middle atmosphere,” Russ. J. Phys. Chem. B 13 (7), 674–680 (2019). https://doi.org/10.1134/S1990793119040092