Влияние межгодовых вариаций температуры поверхности океана на циркуляцию стратосферы и озоновый слой
Диссертация
Проблема аномальных изменений озонового слоя связана с проблемой изменений климата не только из-за воздействия изменений озона как радиационно-активного газа на термодинамику тропосферы, но и, наоборот, в смысле влияния долгопериодных вариаций во взаимодействующей системе океан-атмосфера на состав озонового слоя. Межгодовые и долгопериодные изменения Мирового океана играют большую роль… Читать ещё >
Содержание
- 1. Общая характеристика диссертационной работы
- Введение
- 2. 1. Открытие озоновой дыры в Антарктике и трендов озона в Северном полушарии
- 2. 2. Причины уменьшения озонового слоя
- 2. 3. Долгопериодная изменчивость циркуляции тропосферы и температуры поверхности океана
- 3. Волновая гипотеза влияния долгопериодных вариаций аномалий температуры поверхности океана на изменения циркуляции стратосферы и озоновый слой
- 3. 1. Механизм волновой гипотезы
- 3. 2. Ранние потверждения волновой гипотезы
- 4. Данные наблюдений и методы анализа
- 4. 1. Банки данных
- 4. 2. Эмпирические ортогональные функции и сингулярный анализ связей
- 5. Атмосферный момент импульса и изменения скорости вращения Земли
- 5. 1. Соответствие вариаций продолжительности суток и атмосферного момента импульса на коротких временных масштабах
- 5. 2. Межгодовые изменения глобального тропосферного, стратосферного моментов и продолжительности суток
- 5. 3. Межгодовые вариации зонально-средней стратосферной циркуляции, влияние извержения Пинатубо и явлений Эль Ниньо
- 6. Межгодовые вариации содержания озона и стратосферного момента импульса
- 6. 1. Связи сезонно-широтных изменений содержания озона и стратосферного момента импульса
- 6. 2. Квазидвухлетние и долгопериодные вариации содержания озона и циркуляции стратосферы
- 0. 6.3 Долготная структура связей изменений содержания озона и стратосферного момента
- 7. Роль Мирового океана в изменениях озонового слоя
- 7. 1. Озон и аномалии температуры поверхности Атлантики и Тихого океана в Северном полушарии
- 7. 1. 1. Атлантический океан
- 7. 1. 2. Тихий океан
- 7. 1. 3. Стратосферные потепления и аномалии температуры поверхности Тихого и Атлантического океанов
- 7. 1. 4. Арктическая Осцилляция и естественные изменения ф. озонового слоя
- 7. 2. Озоновая дыра и аномалии температуры Южных океанов
- 7. 2. 1. Эль Ниньо и озоновая дыра
- 7. 2. 2. Роль межгодовых аномалий ТПО южных океанов в эволюции озоновой дыры
- 7. 1. Озон и аномалии температуры поверхности Атлантики и Тихого океана в Северном полушарии
Список литературы
- Бекорюков В.И., Бугаева И. В., Захаров Г. П., Кошельков Ю. П., Кри-волуцкий А.А., Тарасенко Д. А., Исследование параметров Азорского антициклона, влияющих на вариации озона в Западной Европе, Известия РАН, Физика атмосферы и океана, 31, 41−45, 1995.
- Бромберг Д.В., Жадин Е. А. Межгодовые изменения содержания озона в субполярных районах Южного полушария, Метеорология и Гидрология, 6, 48−54, 1991.
- Дымников В.П., С.К.Филин, Исследования корреляций между наблюдаемыми аномалиями температуры поверхности океана в средних широтах и потока тепла в атмосферу используя FGGE данные. М., 1985, Препринт ИВМ РАН, 84, с. 34.
- Жадин Е.А. Планетарные волны и межгодовые аномалии озона в полярных районах, Известия АН СССР, Физика атмосферы и океана, 26, 1156−1160, 1990.
- Жадин Е.А. Межгодовые вариации озона над Европой и аномалии температуры океана в Атлантике, Метеорология и Гидрология, 7, 2226, 1992.
- Жадин Е.А. Долгопериодная цикличность температуры поверхности океана, температуры нижней стратосферы и озона в умеренных широтах, Метеорология и Гидрология, 5, 52−59, 1993.
- Жадин Е.А. Аномалии озонового слоя и стратосферный угловой момент, Метеорология и гидрология, 7, 48−55, 1995.
- Жадин Е.А. Распространение долгопериодных аномалий зональной циркуляции стратосферы, Метеорология и гидрология, 7, 36−48, 1996.
- Жадин Е.А. Диагноз долгопериодных изменений динамики стратосферы, Известия РАН, Физика атмосферы и океана, 33, б, 787−794,1997.
- Жадин Е.А. Долгопериодные вариации озона и циркуляции стратосферы, Метеорология и гидрология, 2, 68−80, 1999.
- Жадин Е.А. Эмпирический метод оценок воздействия естественных и антропогенных факторов на общее содержание озона, Метеорология и гидрология, 3, 16−28, 2000.
- Жадин Е.А. Разрушение озонового слоя что дальше? Экология и промышленность России, 4−7, август 2000.
- Жадин Е.А. Являются ли фреоны единственной причиной изменений озонового слоя Земли? Экология и промышленность России, 30−31, ноябрь 2000.
- Жадин Е.А. Возможные причины увеличения содержания озона в отдельных областях Северного и Южного полушарий в 1979—1992 гг.., Метеорология и гидрология, 4, 50−59, 2001.
- Жадин Е.А. Скорость вращения Земли и возможный метод прогноза катастрофических ситуаций, Экология и промышленность России, 22−25, май 2001.
- Жадин Е.А. Арктическое колебание и межгодовые вариации температуры поверхности Атлантического и Тихого океанов, Метеорология и гидрология, 8, 28−40, 2001.
- Жадин Е.А., Н.А.Дианский, Анализ связей межгодовых вариаций общего содержания озона и циркуляции стратосферы, Метеорология и гидрология, 9, 25−33, 1997.
- Жадин Е.А., Б.М.Кирюшов. Резонанс планетарных волн и внезапные стратосферные потепления.- Известия АН СССР, Физика атмосферы и океана, 24, 34−41, 1988.
- Жадин Е.А., Н.Д.Петушков, Диагностика аномалий озона в Северном полушарии, Метеорология и гидрология, 6, 57−61, 1993.
- Жадин Е.А., В.Н.Терлецкий, Вариации озона над Антарктикой в 1987—1988 гг., Метеорология и гидрология, 10, 23−28, 1990.
- Кадыгров В.Е., Е.А.Жадин, Аномалии и тренды содержания озона в 1979—1992 гг., Оптика атмосферы, 12, 1, 46−53, 1999.
- Кароль И.Л., Введение в динамику климата, Л., Гидрометео-издат, 1988, 215 с.
- Крупномасштабные динамическме процессы в атмосфере, Сборник статей, перевод под редакцией В. П. Дымникова, Москва, Мир, 430 е., 1988.
- Нерушев А.Ф., Е.К.Крамчанинова, Влияние центров действия атмосферы Азиатско-Тихоокеанского региона на изменчивость общего содержания озона, Метеорология и Гидрология, 3, 5−15, 2001.
- Холтон Д.Р., Динамическая метеорология стратосферы и мезосферы, Л., 1979, 224 с.
- Хргиан А.Х., Физика атмосферного озона, Л., Гидрометеоиз-дат, 1988, 292 с.
- Черников А.А., Крученицкий Г. М., Звягинцев А. А. и др. Влияние явления Эль Ниньо 1997/98 гг. на озоновый слой Земли, Метеорология и Гидрология, 3, 104−110, 1998.
- Andrews, D.G., and M.E.McIntyre, Planetary waves in horizontal and vertical shear: The generalized Eliassen Palm relation and mean zonal acceleration, J. Atmos. Sci., 33, 2031−2048, 1976.
- Angell, J.K., Relation of Antarctic 100 mb temperature and total ozone to equatorial QBO, equatorial SST, and sunspot number, 1958−87, Geoph. Res. Lett., 15, 915−918, 1988.
- Baldwin, M.P., and T.J.Dunkerton, Observations and statistical simulations of a proposed solar cycle/QBO/weather relationship, Geoph. Res. Lett., 16, 863−866, 1989.
- Baldwin, M.P., X. Cheng and T.J.Dunkerton, Observed correlations between winter mean tropospheric and stratospheric circulation anomalies, Geoph. Res. Lett., 21, 1141−1144, 1994.
- Baldwin, M.P., and T.J.Dunkerton, Propagation of the Arctic Oscillation from the stratosphere to the troposphere, J. Geoph. Res., 104, 3 093 730 946, 1999.
- Baldwin, M.P., The Atctic Oscillation and its role in stratospher-troposphere coupling, SPARC newsletter, 14, 10−14, 2000.
- Baldwin, M.P., and T.J.Dunkerton, Stratospheric harbingers of anomalous weather regimes, Science, 294, 581−584, 2001.
- Bojkov R.D., The 1983 and 1985 anomalies in ozone distribution in perspective, Mon. Wea. Rev., 115, 2187−2201, 1988.
- Brasseur, G.P., A. De Rudder, G.M.Keating, and M.C.Pitts, Response of middle atmosphere to short-term solar ultraviolet variations, -J.Geoph.Res., 92, 903−914, 1987.
- Bretherton, C. S., C. Smith, and J. M. Wallace, An intercomparison of methods for finding coupled patterns in climate data, J. Clim., 5, 541 560, 1992.
- Chubashi, S., A special ozone observation at Syowa Station, Antarctica from February 1982 to January 1983, in Atmospheric Ozone, Ed. by C.S.Zerefos and A.M.Ghazi, Reidel, Dordrecht, 285−289, 1985.
- Deser, C., and M.L.Blackmon, Surface climate variations over the North Atlantic ocean during winter: 1900−1989, J. Climate, 6, 1743−1753, 1993.
- Dickey, J.О., S.L.Marcus, and R. Hide, Global propagation of interannual fluctuations in atmospheric angular momentum, Nature, 357, 484−488, 1992.
- Dobson, G.M.B., D.N.Harrison, and J. Lawrence, Measurements of the amount of ozone in the Earthe’s atmosphere and its relation to other geophysical conditions, Part III, Proc. Roy. Soc., A 122, 456−486, 1929.
- Egorova T.A., Rozanov E.V., Schlesinger M.E., Andronova N.G., Malyshev S.L., Karol I.L., Zubov V.A., Assessment of the effect of the Montreal Protocol on atmospheric ozone, Journ. Geoph. Res., 28,12, 2389−2392, 2001.
- Eubanks, T.M., Variations in the orientation of the Earth, Contributions of Space Geodesy to Geodynamics: Earth Dynamics Geodynamics 24, 1−54, 1993.
- Farman, J.C., B.G.Gardiner, and J.D.Shanklin, Large losses of total ozone in Antarctica reveal seasonal ClOx/NOx interaction, Nature, 315, 297 210, 1985.
- Garcia, R., and S. Solomon, A possible relationship between interannual variability in Antarctic ozone and quasi-biennial oscillation, Geoph. Res. Lett., 14, 848−851, 1987.
- Geoph. Res. Lett., special issue, 13, 12, 1986.
- Gulev, O. Zolina and S. Grigoriev, Extratropical cyclone variability in the Northern Hemisphere winter from the NCEP/NCAR reanalysis data, Climate Dynamics, 17, 795−809, 2001.
- Haigh, J.D., The impact of solar variability on climate, Sience, 272, 981 984, 1996.
- Haynes, P.H., et al., On the downward control of extratropical diabatic circulation by eddy-induced mean zonal forces, J. Atm. Sci., 47, 651 678, 1991.
- Herman, J.R., P.A.Newman and D. Larko, Meteor 3/TOMS observations of the 1994 ozone hole, Geoph. Res. Lett., 20, 3, 3227−3229, 1995.
- Hide, R., and J.O.Dickey, Earth’s variation rotation. Science, 253, 629 637, 1991.
- Holton, J.R., and H.C.Tan, The influence of the equatorial quasi biennial oscillation on the global circulation at 50 mb, J.Atm.Sci., 37, 2200−2208, 1980.
- Honda M., H. Nakamura, J. Ukita, I. Kousaka, and K. Takeuchi, Interannual seesaw between the Aleutian and Icelandic Lows, Part I: Seasonal Dependence and life cycle, J. Climate, 14, 1029−1042, 2001.
- Hurrell, J.W., Decadal trends in the North Atlantic Oscillation region temperatures and precipitation, Science, 269, 676−679, 1995.
- Jacobs, G.A., H.E.Hurlburt,. J.C.Kindle, E.J.Metzger, J.L.Mitchell, W.J.Teague and A.J.Wallcraft. Decade-scale trans-Pacific propagation and warming effects of an El Nino anomaly, Nature, iV°370, 360−363, 1994.
- Jadin, E.A., An empirical method for predictions of ozone layer anomalies, Proceedings of International Symposium on Atmospheric Chemistry and Future Environment, pp. 334−337, Nagoya, 11−13 November, 1997, Japan.
- Jadin, E.A. Interannual variability of total ozone and stratospheric angular momentum, Int. Journ. Geomagnetism and Aeronomy, 1, No.2, 169−180, 1999.
- Jadin, E.A. Interannual natural variations of the ozone layer, stratospheric circulation and sea surface nemperature, Proceedings of the 8-th
- Scientific Assembly of IAMAS, Abstracts, 126−127, Innsbruck, Austria, 10−18 July 2001.
- Jadin, E.A. Relative role of natural and anthropogenic impacts on ozone layer, Int. Journ. Geomagnetism and Aeronomy, 2002, in press.
- Jadin, E.A., and N.A.Diansky, Interannual variations of total ozone and stratospheric dynamics, Proceedings of the First SPARC General Assembly, Melbourn, December, 2−6, 1996.
- Jadin, E.A., and K. Yamazaki, Changes in the Earth’s rotation and the atmospheric angular momentum on intra-annual and decadal time scales, Papers in Geophysics and Meteorology, 45, 3, 113−120, 1995.
- Karoly, D. L, and B.H. Hoskins, Three dimensional propagation of planetary waves, J. Met. Soc. Japan, 60, 1, 109−121, 1982.
- Kawahira, K., and T. Hirooka, Variations of mean zonal winds relating to ozone hole, J. Geoph. Res., 97, 10 157−10 163, 1992.
- Kodera, K., On the origin and nature of the interannual variability of the winter stratospheric circulation in the Northern Hemisphere, J. Geoph. Res., 100, 14 077−14 087, 1995.
- Kodera, K., and K. Yamazaki, A possible influence of sea surface temperature variations on recent development of ozone hole, J.Met.Soc.Japan, 67, 3, 465−472, 1989.
- Kodera, K., K. Yamazaki, M. Chiba, and K. Shibata, Downward propagation of upper stratospheric mean zonal wind perturbation to the troposphere, Geoph. Res. Lett., 17, 9, 1263−1266, 1990.
- Komhyr, W.D., S.J.01tmans, R.D.Grass, and P.K.Leonard, Possible influence of long-term sea surface temperature anomalies in the tropical Pacific on global ozone, Canadian Journ. of Physics, 1093−1102, 1991.
- Kushnir, Y., W.A.Robinson, I. Blade, N.M.J.Hall, S. Peng, and R. Sutton, Atmospheric GCM response to extratropical SST anomalies: Synthesis and evalution, J. Climate, 2001, submitted.
- Labitzke, K., On the interannual variability of the viddle atmosphere during the northern winters, J. Met. Soc. Japan, 1982, 60, No. l, pp.124−139.
- Labitzke, K., and J.J.Barnett, Stratospheric and mesospheric large scale height and temperature fields during the November-December 1980 Energy Budget Campaign, J.Atm.Terr.Phys., 47, 173−186, 1985.
- Labitzke, K., and B. Naujokat, The lower Arctic stratosphere in winter since 1952, SPARC newsletter, 2000, No.15, pp.11−14.
- Labitzke, K., and H. van Loon, Association between the 11-year solar cycle, the QBO and the atmosphere, Part 1: The troposphere and the stratosphere in the Northern Hemisphere, J. Atm. Terr. Phys., 50, 197−206, 1985.
- Labitzke, K., and H. van Loon, Some recent studies of probable connections between solar and atmospheric variability, Ann. Geoph., 11, 1084−1094, 1993.
- Lait, I.K., M.R.Schoeberl, and P.A.Newman, Quasi-biennial modulation of Antarctic ozone depletion, J. Geoph. Res., 94, 11 559−11 568, 1989.
- Lau, N-Ch., and M.J.Nath. A general circulation model study of the atmospheric response to extratropical SST anomalies observed in 195 079, J. Climate, 3, 965−989, 1990.
- Mahlman, J.D., and S.S.Fels, Antarctic ozone decreses: a dynamical cause? Geoph. Res. Lett., 13, 1316−1319, 1986.
- Mahlman, J.D., J.D.Pinto and L.J.Umscheid, Transport radiative and dynamical effects of the Antarctic ozone hole: A GFDL «SKYHI» model experiment, J. Atm. Sci., 51, 489−508, 1994.
- Matsuno, Т., A dynamical model of the stratospheric warmings, J. Atm. Sci., 1971, 28, pp.1479−1494.
- McIntyre, M.E., How well do we understand the dynamics of stratospheric warmings? J. Met. Soc. Japan, 60, 1, 37−56, 1982.
- NASA, 1995, 1995 Scientific Assessment of the Atmospheric Effects of Stratospheric Aircraft, NASA reference publication 1381, ed. R.S.Stolarski.
- Ozone Trends Panel, World Meteorological Organization, Global ozone research and monitoring project, Report No. 18, 1988.
- Peixoto, J.P., and A.H.Oort, Physics of Climate, New York Academy Press, 632 pp., 1992.
- Plumb R.A., On the three-dimensional propagation of stationary waves, J. Atm. Sci., 42, 3, 238−251, 1985.
- Pyle, J.A., and C.F.Rogers, Stratospheric transport by stationary planetary waves, Quart. J. Roy. Met. Soc., 106, 449, 1980.
- Quiroz, R.S., The tropospheric-stratospheric mean zonal flow in the northern winter, J. Geophys. Res., 1981, 86, pp.7378−7384,
- Randel, W.J., Global atmospheric circulation statistics, 1000 1 mb, NCAR/TN-295+STR, 1987.
- Randel, W.J., and J.B.Cobb, Coherent variations of monthly mean total ozone and lower stratospheric temperature, J. Geoph. Res., 99, 54 335 447, 1994.
- Rind, D., N.K. Balachandran, and R. Suozzo, Climate change and the middle atmosphere. Part II: The impact of volcanic aerosols, J. Climate, 5, 189 208, 1992.
- Robertson, A.W., C.R.Mechoso, and Y.J.Kim, The influence of Atlantic sea surface temperature anomalies on the North Atlantic Oscillation, J. Climate, 13, 122−137, 2000.
- Robock, A., and J. Mao, Winter warming from large volcanic eruptions, Geoph. Res. Lett., 12, 2405 2408, 1992.
- Rosen, R.D., D.A.Salstein, T.M.Eubanks, J.O.Dickey, and J.A.Steppe, An El Nino signal in atmospheric angular momentum and Earth rotation, Science, 225, 411−414, 1984.
- Rosen, R.D., D.A.Salstein, Contribution of stratospheric winds to annual and semiannual fluctuations in atmospheric angular momentum and the length of day, J. Geoph. Res., 90, D5, 8033−8041, 1985.
- Salawitch, R. J., A greenhouse warming connection, Nature, 392, 551 552, 1998.
- Shindell, D.T., D. Rind, and F. Lonergan, Increased polar stratospheric -ozone losses and delayed eventual recovery due to greenhouse gas concentration, Nature, 392, 589−592, 1998.
- Smith, T.M., R.W. Reynolds, and C.F.Ropelewski, Optimal averaging of seasonal sea surface temperatures and associated confidence intervals (1860−1989), J. Climate, 7, 949−964, 1994.
- Stolarski, R. S., P. Bloomfield, R. D. McPeters, and J. R. Herman, Total -.jjzone trends deduced from Nimbus-7 TOMS data, Geophys. Res. Lett., 18, 1015−1018, 1991.
- Thompson, D.W.J., and Wallace, J.M., The Arctic Oscillation signature in the wintertime geopotential height and temperature fields, Geoph. Res. Lett., 25, 1297−1300, 1998.
- Thompson, D.W.J., Wallace, J.M., and G.C.Hegerl, Annualar modes in the extratropical circulation. Part I: Month-to-Month variability, J. Climate, 13, 1000−1016, 2000.
- Thompson, D.W.J., Wallace, J.M., and G.C.Hegerl, Annualar modes in the extratropical circulation. Part II: Trends, J. Climate, 13, 1018−1035, 2000.
- Thompson, D.W.J., M.P.Baldwin, and J.M.Wallace, Stratospheric connection to Northern Hemisphere wintertime weather: implications for prediction,
- J.Climate, 2001, submitted.
- Trenberth, K.E., Recent observed interdecadal climate changes in the Northern Hemisphere, Bull. Amer. Meteor. Soc., 71, 988−993, 1990.
- Trenberth, K.E., and J.G.Olson, An evaluation and intercomparison of global analyses from the National Meteorological Center and the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, Bull. Amer. Meteor. Soc., 69, 1515−1524, 1988.
- Tung, K.K., On the relation between the thermal structure of the stratosphere and seasonal distribution of ozone, Geoph. Res. Lett., 13, 12, 1308−1311, 1986.
- Van Loon, H., and K. Tourpali, Antarctic ozone and trends in the troposphere of Southern Hemisphere, Meteorologica, 20, 101−108, 1995.
- Walker, G.T., and E.W.Bliss, World Weather V, Mem. R. Meteorol. Soc., 4, 53−83, 1932.
- Wallace, J.M., North Atlantic Oscillation/annular mode: Two paradigms one phenomenon, Quart. J. Roy. Met. Soc., 126, 564, 791−805, 2000.
- Wallace, J.M., and D.S.Gutzler, Teleconnections in the geopotential height field during the northern hemisphere winter, Mon. Wea. Rev., 109, 784 812, 1981.
- Wallace, J.M., C. Smith, and Q.Jiang. Spatial patterns of atmosphere-ocean interaction in the northern winter, J. Climate, 3, 990−998, 1990.
- WMO/UNEP International Report 'Scientific Assessment of Ozone Depletion:1991'-Report NO.25, 1991.
- WMO/UNEP International Report 'Scientific Assessment of Ozone Depletion:1998'-Report NO.44, 1999.
- Woodruff, S.D., R.J.Slutz, R.L.Jenne, and P.M.Steurer. Comprehensive Ocean-Atmosphere Data Set, Bull. Amer. Meteor. Soc. 68, 1239−1250, 1987.
- Zerefos, C.S., A.F.Bais, I.C.Ziomas., and R. Bojkov, On the relative importance of quasi-biennial oscillation and El Nino-Southern Oscillation in the revised Dobson total ozone records. J. Geoph. Res., 97, 1 013 510 144, 1992.