Исследование динамического взаимодействия стратосферы-тропосферы в условиях настоящего и будущего климата

В стратосфере Арктики зимой формируется стратосферный полярный вихрь (далее полярный вихрь), характеризуемый низкой температурой, большой скоростью окружающего зонального ветра и изолирующей этот вихрь от средних широт. Распространяющиеся из тропосферы планетарные волны разрушаются в верхней стратосфере и мезосфере, замедляя полярный вихрь. В некоторых случаях - внезапных стратосферных потеплений (ВСП) - направление зональной циркуляции может измениться с западного на восточное, а температура увеличиться на десятки градусов (например, в январе 2009 г. от -70С до -10С за 4 дня). В последние 20 лет на основе анализа данных наблюдений и модельных расчетов показано, что ослабление или усиление полярного вихря в Арктике в некоторых случаях влияет на циркуляцию тропосферы от полюса до экватора на протяжении до 2-х месяцев. При этом наибольшие отрицательные аномалии приземной температуры при ослаблении полярного вихря наблюдаются на севере Евразии. По оценкам около 40% резких зимних похолоданий над Европой связаны с периодами ослабления полярного вихря. С распространением аномалий циркуляции из стратосферы связано изменение режима циркуляции тропосферы: сильный полярный вихрь соответствует сильному западному зональному течению или положительной фазе Арктической осцилляции (и наоборот). В проекте предполагается исследование стратосферно-тропосферного динамического взаимодействия во внетропических широтах Северного полушария и его влияния на циркуляцию тропосферы, формирование условий для сильного разрушения стратосферного озона в Арктике, а также влияние внешних факторов, влияющих на зимнюю стратосферу – аномалий температуры поверхности северной и экваториальной части Тихого океана с использованием данных расчетов 5-й версии совместной климатической модели ИВМ РАН для настоящего и будущего климата, проведенных согласно требованиям международного проекта CMIP6 и данных реанализа. Важность результатов проекта обусловлена необходимостью расширения наших знаний о влиянии стратосферных процессов на циркуляцию тропосферы в условиях меняющегося климата и совершенствования реализации этих процессов в климатических моделях. Научная новизна исследования обусловлена использованием разработанных методов анализа и программных средств, а также результатов ансамблевых расчетов 5-й версии модели ИВМ РАН. Результатом проекта станет более глубокое понимание влияния изменений динамики полярной стратосферы на тропосферу, погодные условия средних широт, что может быть использовано для улучшения прогноза сильных погодных аномалий, а также оценки изменений характеристик таких процессов в XXI веке при сценариях антропогенного воздействия на климат.