Seasonal Variations in Stratospheric Circulation and Interactions between the Troposphere and the Stratosphere

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Based on the data of the ERA5 reanalysis, the dates of spring and autumn rearrangements of the stratospheric circulation on isobaric surfaces of 30, 20 and 10 gPa in the latitude zone of 30–90° C. in the period 1979–2020 were obtained. Of the 42 cases of spring restructuring, 10 belong to the early, 15 to the middle and 17 to the late. The spread in the dates of spring rearrangements on the surface of 10 hPa is 69 days. Most often, the spring restructuring of the circulation occurs from top to bottom, in some years, the delay of spring restructuring on the surface of 30 gPa relative to the surface of 10 gPa reaches 22–25 days. Autumn perestroika takes place from the bottom up and their terms at the 3 levels under consideration are close to each other. The relationship between the timing of the spring restructuring of the stratospheric circulation with solar activity and large sudden winter stratospheric warming is shown. Analysis of the fields of anomalies of daily temperature values and zonal wind velocity in the 1000-1 hPa layer in the period January-May showed their significant spatio-temporal difference in the case of early and late spring perestroika. Thus, foci of positive anomalies of temperature and wind speed are formed initially in the upper stratosphere, and then shifted from top to bottom. The interrelations between the layers of the atmosphere in different seasons are considered.

About the authors

Y. P. Perevedentsev

Kazan (Volga Region) Federal University

Author for correspondence.
Email: ypereved@kpfu.ru
Russia, 420008, Kazan, 18 Kremlevskaya St.

N. V. Ismagilov

Kazan (Volga Region) Federal University

Email: ypereved@kpfu.ru
Russia, 420008, Kazan, 18 Kremlevskaya St.

N. A. Mirsaeva

Kazan (Volga Region) Federal University

Email: ypereved@kpfu.ru
Russia, 420008, Kazan, 18 Kremlevskaya St.

V. V. Guryanov

Kazan (Volga Region) Federal University

Email: ypereved@kpfu.ru
Russia, 420008, Kazan, 18 Kremlevskaya St.

A. A. Nikolaev

Kazan (Volga Region) Federal University

Email: ypereved@kpfu.ru
Russia, 420008, Kazan, 18 Kremlevskaya St.

K. M. Shantalinsky

Kazan (Volga Region) Federal University

Email: ypereved@kpfu.ru
Russia, 420008, Kazan, 18 Kremlevskaya St.

References

  1. Агеева В.Ю., Груздев А.Н., Елохов А.С., Мохов И.И., Зуева Н.Е. Внезапные стратосферные потепления: статистические характеристики и влияние на общее содержание NO2 и O3 // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2017. Т. 53. № 5. С. 545–555.
  2. Бакулина Е.А., Дунаева Е.А., Угрюмов А.И. Связь весенних перестроек циркуляции в стратосфере с характером процессов в тропосфере в марте-июне // Метеорология и гидрология. 2009. № 2. С. 29–37.
  3. Бакулина Е.А., Угрюмов А.И. Весенние перестройки циркуляции в стратосфере в 1958-2003 годах // Ученые записки РГГМУ. 2008. Вып. 5. С. 25–32.
  4. Бугаева И.В., Рязанова Л.А. Особенности стратосферных процессов в 20-м и 21-м циклах солнечной активности // Труды ЦАО. 1987. Вып. 166. С. 61–66.
  5. Варгин П.Н., Володин Е.М. Анализ воспроизведения динамических процессов в стратосфере климатической моделью ИВМ РАН // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2016. Т. 152. № 1. С. 3–18.
  6. Гечайте И., Погорельцев А.И., Угрюмов А.И. Волновое взаимодействие стратосфера–тропосфера как предвестник аномальных похолоданий в восточной части Балтийского региона // Ученые записки РГГМУ. 2016. Вып. 43. С. 129–139.
  7. Гурьянов В.В., Елисеев А.В., Мохов И.И., Переведенцев Ю.П. Волновая активность и ее изменения в тропосфере и стратосфере Северного полушария зимой в 1979–2016 гг. // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2018. Т. 54. № 2. С. 133–146.
  8. Мохов И.И. Экстремальные атмосферные и гидрологические явления в российских регионах: связь с Тихоокеанской десятилетней осцилляцией // ДАН. Науки о Земле. 2021. Т. 500. № 2. С. 183–188.
  9. Педь Д.А. Смена типов циркуляции циркумполярного вихря в стратосфере // Труды Гидрометцентра СССР. 1973. Вып. 15. С. 26–35.
  10. Переведенцев Ю.П., Исмагилов Н.В., Шанталинский К.М. Сезонные перестройки циркуляции в средней стратосфере // Метеорология и гидрология. 1999. № 6. С. 18–27.
  11. Переведенцев Ю.П., Шанталинский К.М., Васильев А.А., Гурьянов В.В. Термический режим в тропосфере, стратосфере и нижней мезосфере Северного полушария в 1979–2016 гг. // Метеорология и гидрология. 2019. № 8. С. 5–20.
  12. Пчелко И.Г. Об образовании и эволюции летнего стратосферного антициклона в Северном полушарии // Метеорология и гидрология. 1959. № 12. С. 3–9.
  13. Савенкова Е.Н., Погорельцев А.И. Межгодовая и климатическая изменчивость сроков весенней перестройки циркуляции стратосферы // Ученые записки РГГМУ. 2010. Вып. 11. С. 53–62.
  14. Тарасенко Д.А. Структура и циркуляция стратосферы и мезосферы Северного полушария. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 287 с.
  15. Холтон Дж.Р. Динамическая метеорология стратосферы и мезосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. 224 с.
  16. 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. P. 9469–9484. https://doi.org/10.5194/acp-19-9469-2019
  17. Baldwin M., Birner T., Brasseur G., Burrows J., Butchart N., Garcia R., Geller M., Gray L., Hamilton K., Harnik N., Hegglin M., Langematz U., Robock A., Sato K., Scaife A. 100 Years of Progress in Understanding the Stratosphere and Mesosphere // Meteorological Monographs. 2019. V. 59. P. 27.1–27.61. https://doi.org/10.1175/AMSMONOGRAPHS-D-19-0003.1
  18. Baldwin M., Ayarzaguena B., Birner T., Butchart N., Butler A., Charlton-Perez A., Domeisen D., Garfinkel C., Garny H., Gerber E., Hegglin M., Langematz U., Pedatella N. Sudden Stratospheric Warmings. // Rev. Geophys. 2021. V. 58. e2020RG000708. https://doi.org/10.1029/2020RG000708
  19. Hersbach H., Bell B., Berrisford P. et al. The ERA5 global reanalysis // QJR Meteorol Soc. 2020. V. 146. P. 1999–2049.
  20. Kidston J., Scaife A., Hardiman S., Mitchell D., Butchart N., Baldwin M., Gray L. Stratospheric influence on tropospheric jet streams, storm tracks and surface weather // Nature Geoscience. 2015. V. 8. P. 433–440. https://doi.org/10.1038/ngeo2424
  21. Pogoreltsev A., Savenkova E., Aniskina O., Ermakova T., Chen W., Wei K. Interannual and intraseasonal variability of stratospheric dynamics and stratosphere-troposphere coupling during northern winter // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2015. V. 136. P. 187–200. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2015.08.008

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (166KB)
3.

Download (214KB)
4.

Download (58KB)
5.

Download (53KB)
6.

Download (1MB)
7.

Download (1MB)
8.

Download (762KB)
9.

Download (716KB)


Creative Commons License
This work is licensed under a 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».