Аннотация результатов, полученных в 2019 году
Информация о результатах выполнения первого этапа проекта РНФ "Влияние глобальных динамических процессов на состав и структуру Арктической стратосферы" Выполнены ансамблевые расчеты c использованием Модели Средней и Верхней Атмосферы (МСВА) для января-февраля при различных фазах квазидвухлетнего колебания (КДК), при нейтральной фазе Эль-Ниньо Южного колебания (ЭНЮК). Сравнение результатов модельных ансамблевых расчетов с результатами композитного анализа по данным Merra-2 показало хорошее качественное согласие. Так, при западной фазе КДК и расчеты, и данные реанализа показали существенное (статистически значимое) усиление амплитуды стационарной планетарной волны с зональным волновым числом m=1 (СПВ1) по сравнению с восточной фазой. Количественно это различие существенно больше в модельных расчетах. Выполнены ансамблевые расчеты без учета КДК, но при теплой и холодной фазах ЭНЮК. Результаты модельных расчетов также были сопоставлены с результатами композитного анализа по данным Merra-2. Как модельные расчеты, так и данные реанализа указывают на значительное усиление СВП1 в условиях Эль-Ниньо. Для исследования влияния Эль-Ниньо Южного Колебания (ЭНЮК) на изменчивость циркуляции тропосферы Арктики подготовлен архив данных расчетов 17 моделей международного проекта CMIP5. Архив включает результаты исторического эксперимента с 1916 по 2005 гг. и эксперимента rcp8.5 с максимальным радиационным форсингом к концу XXI века с 2006 по 2100 гг.. Проведенная валидация 17 моделей с целью выбора наиболее успешных позволила отобрать для дальнейшего анализа 6 моделей: CESM1-BGC, FIO-ESM, CMCC-CMS, CCSM4, CMCC-CESM, CMCC-CM. Также создан архив среднесуточных данных с 1950 по 2005 гг. для 6 климатических моделей проекта CMIP5, воспроизводящих два типа Эль-Ниньо и разместивших в свободном доступе ежедневные данные для стратосферы: CCSM4, CMCC-CMS, CNRM-CM5, IPSL-CM5B-LR, MRI-CGCM3, MIROC5. Проведенное исследование с использованием композиционного и регрессионного анализа связи Восточно-Тихоокеанского (ВТ) и Центрально-Тихоокеанского (ЦТ) Эль-Ниньо и динамических параметров тропосферы и нижней и средней стратосферы Арктики с использованием расчетов 6 климатических моделей проекта CMIP5 и данных реанализа NCEP для 55-летнего периода показало, что: - По данным реанализа выявлен различающийся отклик тропосферной циркуляции в Северном полушарии, в том числе в Арктике на аномалии ТПО в приэкваториальной части Тихого океана для ВТ и ЦТ Эль-Ниньо. Отклик на ВТ Эль-Ниньо более региональный и сильнее выражается в Тихоокеанском регионе; отклик на ЦТ Эль-Ниньо имеет планетарный характер и структуру, схожую с Арктической осцилляцией. Это подтверждается как при анализе композитов, так и при построении регрессий на индексы Эль-Ниньо. - Обнаружено различное влияние ВТ и ЦТ Эль-Ниньо на нижнюю стратосферу Арктики. Максимальные различия наблюдаются при регрессии значений аномалий геопотенциальной высоты в нижней стратосфере в марте на аномалии ТПО в январе. Схожая пространственная структура коэффициентов регрессии наблюдается как в данных реанализа NCEP, так и при осреднении по 6 моделям CMIP5. - В большую по продолжительности часть зимнего сезона (декабрь-январь и половине февраля) температура нижней и средней стратосферы Арктики выше (следовательно стратосферный полярный вихрь слабее) в сезоны ВТ по сравнению с ЦТ Эль-Ниньо. В марте наблюдается обратное соотношение (как в данных моделирования, так и ре-анализа), что согласуется с Weinberger et al. (2019). В данных моделирования этот период начинается со 2-й половины февраля. Наибольшее различие наблюдается в январе в средней стратосфере и достигает до 3° в данных моделирования, в данных ре-анализа до 6°. На основании расчетов синхронной регрессии по данным ре-анализа аномалий геопотенциальной высоты в нижней стратосфере на индексы Эль-Ниньо за декабрь-февраль показано, что волна 1 доминирует во время событий ВТ Эль-Ниньо, чего не наблюдается во время событий ЦТ Эль-Ниньо. Амплитуда волны 1 в нижней-средней стратосфере Арктики на 100-200 гпм больше во время ВТ Эль-Ниньо, чем во время ЦТ Эль-Ниньо в 1-й половине зимнего сезона (дек.-янв.), но меньше во вторую (фев.- март) на то же значение. Амплитуда волны 2 в январе при ВТ Эль-Ниньо больше, чем при ЦТ Эль-Ниньо. - В зимние сезоны с ВТ Эль-Ниньо выявлено в 3 раза больше главных внезапных стратосферных потеплений (ВСП), чем в годы ЦТ Эль-Ниньо. Использование данных расчетов отобранных климатических моделей позволяет значительно увеличить количество явлений Эль-Ниньо (44 и 22 для ВТ и ЦТ Эль-Ниньо соответственно) по сравнению с данными ре-анализа, в которых за прошедшие 55 лет выявлено 6 и 8 таких явлений. С другой стороны, использование данных моделирования сопровождается "загрублением" связи Эль-Ниньо и стратосферы Арктики, из-за имеющихся ошибок в воспроизведении явлений ВТ и ЦТ Эль-Ниньо, передаче сигнала этого явления в стратосферу Арктики, а также заниженной частотой возникновения главных ВСП. . По результатам исследования влияния фазы ЭНЮК на стратосферу умеренных и высоких широт наблюдается очевидный отклик в стратосфере на разные фазы ЭНЮК, проявляющийся в преобладании западного ветра и более низких температур с учетом климатических значений в зимние месяцы в условиях Ла-Нинья. Поведение планетарных волн с волновым числом 1 и 2 также различно в условиях разных фаз. В зимы в условиях Ла-Нинья максимум амплитуды СПВ1 больше, чем в зимы Эль-Ниньо. А максимум амплитуды СПВ2 наблюдается ниже в зимы в условиях Ла-Нинья, особенно в феврале. ВСП случаются чаще при положительной фазе ЭНЮК и наблюдаются на высоте 30 км, при отрицательной фазе ВСП встречаются реже и наблюдаются часто выше 30 км. Период планетарной активности также разный: в условиях Ла-Нинья СПВ1 активна с начала ноября и до конца февраля, при Эль-Ниньо – с середины ноября и до середины февраля. Во время ВСП наблюдается существенно усиление нисходящих движений из мезосферы в среднеширотную стратосферу, где затем происходит усиление циркуляции к полюсу. Полученный результат может указывать на возможную причину развития ВСП за счет усиления переноса тепла из средних широт в Арктическую стратосферу за счет аномальной циркуляции Брюера-Добсона. Оценка отклика стратосферы полярных и умеренных широт на восточную и западную фазу КДК. Показала, что при восточной фазе КДК отклонения среднезональной температуры высоких широт от климатических температур имеют отрицательные значения с января по апрель, обратная ситуация наблюдается при западной фазе. Зональный поток на высотах 40-60 км с февраля имеет положительные отклонения от климатических значений при восточной фазе, отрицательные – при западной. Получена новая форма уравнения баланса возмущенной потенциальной энстрофии и выполнен анализ относительной роли слагаемых в случае взаимодействия стационарных планетарных (СПВ) волн между собой и со средним потоком. Анализ данных взаимодействий основан на исследовании изменчивости возмущенной потенциальной энстрофии (квадрат потенциального вихря Эртеля). Были получены уравнения баланса возмущенной потенциальной энстрофии для СПВ1 и СПВ2, а также для среднего зонального значения. В результате анализа среднемесячных аномалий ТПО ре-анализа ERA-Interim за декабрь-январь и февраль-март в тропической части Тихого океана были выделены годы, когда наблюдалась фаза Эль-Ниньо, фаза Ла-Нинья и нейтральная фаза. Таким образом, было выделено 14 лет с нейтральной фазой, 13 лет с фазой Ла-Нинья и 12 лет с фазой Эль-Ниньо. Были рассчитаны коэффициенты корреляции между аномалиями ТПО и минимальными значениями температурой воздуха (T), отношением смеси озона (O3) в арктической стратосфере и общем содержанием озона (TOC) в Арктике. Далее были рассчитаны коэффициенты корреляции между аномалиями ТПО и минимальными значениями температуры воздуха (T), отношением смеси озона (O3) в арктической стратосфере и общем содержанием озона (TOC) в Арктике за годы нейтральной фазы (R neitral), годы Ла-Нинья (R La-Nina) и годы Эль-Ниньо (R El-Nino). Классификация лет, относящихся к нейтральной фазе, а также фазам Ла-Нинья и Эль-Ниньо, осуществлялась на основании данных температуры поверхности океана. При этом рассчитывались коэффициенты корреляции между средними за ноябрь-декабрь и январь-февраль аномалиями ТПО, и минимальными значениями температуры воздуха и концентрации озона в арктической стратосфере и общего содержания озона в Арктике за январь, февраль и март. Также рассчитывались коэффициенты корреляции между средними за ноябрь-декабрь и январь-февраль аномалиями ТПО, и минимальными значениями температуры воздуха и максимальными значениями концентрации озона на высоте 18 км. Наибольшая корреляция между аномалиями ТПО в тропической части тихого океана и параметрами арктической стратосферы наблюдается для годов Ла-Нинья без сдвига и для годов Эль-Ниньо со сдвигом на год, а также между аномалиями ТПО за ноябрь-декабрь и температурой воздуха в стратосфере в годы Эль-Ниньо и Ла-Нинья, и озоном в годы Эль-Ниньо. Это показывает, что реакция арктической стратосферы происходит с запаздыванием на 2-3 месяца и на год после явления Эль-Ниньо, что связано с вертикальными потоками тепла, которые повышают температуру воздуха в стратосфере, что приводит к ВСП и более слабому снижению температуры воздуха в стратосфере и слабому ЦПВ, что делает ВСП в следующий год после Эль-Ниньо более вероятными, а, следовательно, неустойчивому ЦПВ. При Ла-Нинья потоки тепла в стратосферу отсутствуют, и ЦПВ постепенно восстанавливается. При нейтральной фазе также отсутствуют вертикальные потоки тепла, поэтому ЦПВ также восстанавливается, хотя и менее интенсивно, чем при фазе Ла-Нинья. Но, тем не менее, и при нейтральной фазе, при Ла-Нинья имеют место ВСП, которые могут привести к неустойчивости ЦПВ, поэтому, в годы этих фаз тоже наблюдается неустойчивые ЦПВ. Что касается озонового слоя, то корреляция с аномалиями ТПО слабее, чем с температурой воздуха, поскольку на озон влияют также химические процессы, протекающие в стратосфере, хотя повышение температуры воздуха в стратосфере приводит к увеличению содержания озона. Численные эксперименты с использованием ХКМ ИВМ-РАН-РГГМУ, в которой в качестве нижнего граничного условия задавались сеточные изменения температуры поверхности океана (ТПО) и площади его покрытия льдом (ППОЛ) на основании данных ре-анализа показали, что заданием изменчивости только нижнего граничного условия в годы разных фаз южного колебания описывается только качественная картина его влияния на устойчивость циркумполярного вихря, изменение температуры и содержания озона в арктической стратосфере. Для лучшего количественного описания влияния южного колебания на арктическую стратосферу необходимо учитывать изменчивость скрытых потоков тепла в разные фазы южного колебания. Данная работа запланирована на следующих этапах данного проекта. Результаты модельных экспериментов показали, что изменения температуры поверхности океана и площади его покрытия льдом в арктической зоне Северной Америки приводят к увеличению температуры стратосферы и содержания озона в конце исследуемого периода 1980-2015 гг. по сравнению с его началом, а в Восточно-Сибирском регионе Арктики – к охлаждению стратосферы и понижению содержания озона.

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
В течение второго года выполнения проекта продолжались работы по исследованию влияния атмосферных периодических колебаний на динамику стратосферы и, через нее, на волновую активность, внезапные стратосферные потепления, устойчивость арктического полярного вихря, газовый состав стратосферы Арктики и средних широт, тропосферные процессы. Основные направления выполненных в течение второго года проекта работ включали: (а) Исследование влияния Южного колебания на циркуляцию и газовый состав стратосферы Арктики на основании анализа данных расчетов для будущего климата климатических моделей в рамках проекта CMIP5 и химико-климатической модели ИВМ РАН – РГГМУ; (б) Анализ влияния разных типов Южного колебания на динамические процессы в Арктике и Субарктки; (в) Исследование расчетных трендов температуры и газового состава стратосферы для разных сценариев изменения содержания парниковых газов до конца 21 века; (г) Исследования одновременного влияния разных периодических колебаний (квазидвухлетних колебаний, Южного колебания и Северно-Атлантической Осцилляции) на динамику арктической стратосферы и содержание атмосферных газов в Арктике и средних широтах; (д) Исследование влияния волновых процессов и атмосферных приливов на арктическую динамику: циркуляцию стратосферы, ее весеннюю перестройку, остаточную циркуляцию, потоки волновой активности и устойчивость полярного вихря при разных фазах КДК и Южного колебания. Исследование особенностей циркуляции зимней стратосферы Арктики и ее влиянии яна тропосферу в условиях будущего климата на основе анализа результатов расчетов 5-й версии климатической модели ИВМ РАН показало, что по сценариям умеренного и жесткого роста концентраций парниковых (а) в концу XXI века снижение температуры составит от 1°С в нижней стратосфере до 4°С в верхней при умеренном и до 11°С при жестком сценарии. Снижение температуры стратосферы в зимний период будет сопровождаться усилением среднезонального ветра и усилением распространения волной активности в среднюю и верхнюю стратосферу, а также ростом амплитуды волны с зональным числом 1; (б) при умеренном сценарии (4.5) выявлено 44 главных ВСП, при жестком (8.5) – 38; (г) во второй половине XXI века при жестком сценарии усилится межгодовая изменчивость стратосферы Арктики, усилится стратосферный полярный вихрь. В расчетах ХКМ ИВМ-РРГМУ с фиксированной температурой поверхности океана по сценарию 4.5 усиление амплитуды волны 1 в декабре-феврале к концу XXI века сильнее, чем в расчетах модели ИВМ РАН без учета химии атмосферы. В теплые стратосферные зимние сезоны (со слабым стратосферным полярным вихрем) в нижней стратосфере Арктики в марте -апреле наблюдается приземная температура на 3-5°С ниже на северо-западе Северной Америки и выше на 1-2°С на севере Сибири по сравнению с холодными стратосферными зимними сезонами (с сильным стратосферным полярным вихрем). «Теплые» и «холодные» сезоны были выбраны по наибольшей и наименьшей минимальной температуре в области 70-90° с.ш. на 70 гПа в марте. Оценка влияния разных типов теплой фазы Южного колебания (явления Эль-Ниньо) и холодной фазы (явления Ла-Нинья) на арктические процессы показала, что: (а) В сезоны Восточно-Тихоокеанского (ВТ) типа Эль-Ниньо при умеренном сценарии роста содержания парниковых газов стратосфера Арктики теплее сезонов Ла-Нинья до 6 градусов, а при Центрально-Тихоокеанском (ЦТ) типе Эль-Ниньо также теплее чем в сезоны Ла-Нинья , но в 2 раза меньше – до 3 градусов; (б) В расчетах по жесткому сценарию увеличения содержания парниковых газов в сезоны ВТ Эль-Ниньо арктическая стратосфера холоднее сезонов Ла-Нинья в первой половине зимы, а затем становится теплее, а амплитуда планетарной волны 1 меньше, а волны 2 – больше, а при ЦТ Эль-Ниньо стратосфера Арктики холоднее по сравнению с ВТ Эль-Ниньо, а амплитуда волны 1 больше, а волны 2 – меньше; (в) В расчетах по умеренному и жесткому сценариям (4.5 и 8.5) в зимние сезоны с Эль-Ниньо частота возникновения главных ВСП в Арктике в ~2 раза выше, чем в сезоны с Ла-Нинья. Определение отклика Арктической осцилляции на два типа Эль-Ниньо показало, что: (а) На большей части северного полушария отклик в приземной температуре воздуха в ответ на ЦТ/ВТ Эль-Ниньо противоположен, пространственная структура температурного отклика аналогична аномалиям температуры при отрицательной/положительной фазе Арктической осцилляции; (б) в более теплом климате наблюдается усиление интенсивности циркуляционного отклика на оба типа Эль-Ниньо; (в) Усиление аномалий приземной температуры воздуха в более теплом климате проявляется в большей степени в отклике на ЦТ Эль-Ниньо, а наиболее значимые увеличение положительных аномалий прогнозируются в полярных регионах, в особенности над Аляской. Результаты расчетов будущей изменчивости температуры стратосферы с помощью химико-климатической модели ИВМ РАН – РГГМУ, в которых изменчивость температуры поверхности океана в течение 21 века задавалась по результатам расчетов моделью ECHAM-SOCOL и составила среднеглобально до 2 градусов до 2100 года, показали: (а) в арктической нижней стратосфере тренд температуры является слабо положительным и значимым только для среднего сценария роста содержания парниковых газов в стратосфере, а для жесткого сценария является незначимым; (б) Короткопериодная изменчивость температуры нижней стратосферы Арктики описывает более 85% дисперсии для умеренного сценария изменения содержания парниковых газов и более 95% дисперсии – для жесткого сценария; (в) Для содержания арктического озона в нижней стратосфере ожидается основной положительный тренд, определяемый уменьшением содержания в атмосфере озоноразрушающих веществ в соответствии с Монреальским Протоколом, на фоне которого возможны эпизоды значительного сокращения содержания озона, определяемые периодическими колебаниями атмосферной динамики, связанными с КДК, Южным колебанием и АО, особенно в первой половине 21 века. Результаты моделирования влияния квазидвухлетних колебаний для лет, соответствующим фазе Ла-Нинья Южного колебания и положительным значениям индекса Северно-Атлантического колебания, на содержание атмосферных газов в средних и полярных широтах северного полушария показали, что в содержании озона отмечается эффект в нижней и средней стратосфере, главным образом, в зимне-весенний период. При этом, как в средних широтах, так и в Арктике для двух последовательных зим с близкими химическими условиями западной фазе соответствуют более низкие концентрации озона. В средних широтах максимальная разница до 1 ррм достигается на высотах около 40 км в марте, а в полярных широтах максимальна разница до 1.5 ррм отмечается на высотах 25-35 км. Расчеты с химико-транспортной моделью с динамическими параметрами, заданными из данных ре-анализа, показали, что образованию низких значений содержания озона внутри арктического полярного вихря способствуют западные фазы квазидвухлетнего колебания, фаза Ла-Нинья Южного колебания и положительные значения индекса Арктической осцилляции. При этом динамические и химические процессы вносят примерно равный вклад в уменьшение содержания озона внутри полярного вихря, а химическое разрушение озона определяется не только гетерогенными процессами на поверхности полярных стратосферных облаков, но и газофазным разрушением в азотных каталитических циклах. В стратосфере наблюдается взаимосвязь между изменениями амплитуд стационарных планетарных волн с зональными волновыми числами mp = 1 и 2 (СПВ1 и СПВ2). Кроме взаимодействия СПВ1 и СПВ2 между собой, они взаимодействуют с суточными или полусуточными мигрирующими приливами (mt = 1 и 2). В результате возникают суточный и полусуточный немигрирующие приливы с m = mt ± mp [Pogoreltsev et al., 2007]. В качестве исходных данных были использованы результаты моделирования с использованием МСВА (модель средней и верхней атмосферы – Middle and Upper Atmosphere Model - MUAM) [Погорельцев, 2007; Pogoreltsev et al., 2007]. Был получен ансамбль решений для условий нейтральной фазы Эль-Ниньо и западной фазы КДК (квазидвухлетнее колебание среднего зонального потока в низкоширотной стратосфере) и для анализа выбран один из членов ансамбля, когда в январе наблюдалось внезапное стратосферное потепление (ВСП). Результаты показывают, что временная изменчивость приливов восстанавливается достаточно хорошо. Анализ приливных компонент по результатам спутниковых измерений эксперимента COSMIC-FORMOSAT-3 и данных современных реанализов Merra-2 и ERA5 (Зарубин и др., 2020) показал, что данные реанализов, несмотря на хорошее разрешение по времени, все же сглаживают временную изменчивость приливов, по-видимому, из-за используемых процедур ассимиляции данных наблюдений. Нелинейные взаимодействия по типу волна-волна и волна-средний поток можно также проанализировать на основе уравнения потенциальной энстрофии (квадрат потенциального вихря Эртеля). Были выполнены расчеты слагаемых, отвечающих за изменчивость волновой активности во времени, взаимодействие стационарных планетарных волн (СПВ) между собой (с учетом генерации вторичных волн [Pogoreltsev, 2001]) и за взаимодействие СПВ со средним потоком по данным модели средней и верхней атмосферы (МСВА). По результатам расчета было показано, что внезапное стратосферное потепление сопровождается значительным усилением взаимодействий по типу волна–волна и волна–средний поток в верхней стратосфере в средних и высоких широтах, а в случае взаимодействия между волнами и в низких. До момента наступления ВСП наблюдается значительное усиление взаимодействия СПВ2 со средним потоком в более низких и средних широтах. К моменту начала развития потепления наиболее сильное взаимодействие наблюдается между СПВ1 и средним потоком. Взаимодействие по типу волна-волна также увеличивается на протяжении развития ВСП, достигая своих максимумов в последние дни потепления. Стоит отметить, что результаты расчета показывают существенный вклад в генерацию вторичных волн СПВ3, особенно во время развития ВСП (Диденко и др., 2020). В ходе выполнения проекта была выполнена настройка МСВА (нижние граничные условия, среднезональная температура зональный поток, ионосферные проводимости и нагрев за счет выделения скрытого тепла в тропиках) для различных сочетаний КДК и ЭНЮК. Были рассмотрены два варианта: нейтральная фаза ЭНЮК и западная и восточная фазы КДК, условия Эль Ниньо и Ла Нинья с отключенным эффектом КДК. Были получены ансамбли, содержащие по 10 членов для всех этих 4-х вариантов. Было проведено сравнение реакции планетарных волн и остаточной меридиональной циркуляции на высотах внетропической стратосферы в зимний период времени в различных условиях, вызванных тремя типами (Модоки I,II и каноническим) положительной фазы ЭНЮК, была сделана попытка выявить характерные особенности в поведении волн в условиях каждого типа Эль-Ниньо по данным реанализов JRA55 (Japanese55-yearReanalysis) и MERRA-2 (Modern-Era Retrospective analysis for Research and Applications,Version2). Для каждого типа Эль-Ниньо были проанализированы: поведение СПВ, бегущих (распространяющихся на восток и запад) и стоячих волн, а также распределение остаточной меридиональной циркуляции в Северном полушарии.

Аннотация результатов, полученных в 2021 году
В течение третьего года выполнения проекта продолжались работы по исследованию влияния атмосферных периодических колебаний на динамику стратосферы и, через нее, на волновую активность, внезапные стратосферные потепления, устойчивость арктического полярного вихря, газовый состав стратосферы Арктики и средних широт, тропосферные процессы. Основные направления выполненных в течение второго года проекта работ включали: (а) Исследование стратосферно-тропосферного динамического взаимодействия и его влияния на циркуляцию тропосферы и формирование условий для сильного разрушения стратосферного озона в Арктике в условиях будущего климата; (б) Моделирование влияния взаимодействия между физическими и химическими процессами в атмосфере с учетом влияния изменчивости температуры поверхности океана на настоящие и будущие изменения климата и газового состава атмосферы с использованием разных оценок будущей изменчивости параметров океана; (в) Исследование изменения стратосферного отклика на Эль-Ниньо/Ла-Ниньа в условиях меняющегося климата; (г) Оценка роли различных стационарных планетарных волн (СПВ) и нормальных атмосферных мод в формирование и изменчивость циркуляции Брюера-Добсона в зимние месяцы, во время событий ВСП и при весенней перестройки циркуляции стратосферы ; (д) Исследование нелинейных взаимодействий планетарных волн в области мезосферы и нижней термосферы (МНТ) и роль этих взаимодействий, а также отражений стационарных и бегущих планетарных волн в формировании особенностей и изменчивости циркуляции Брюера-Добсона в средней атмосфере. Исследование стратосферно-тропосферного динамического взаимодействия и его влияния на циркуляцию тропосферы и формирование условий для сильного разрушения стратосферного озона в Арктике в условиях будущего климата показало, что межгодовая изменчивость температуры стратосферы Арктики больше в расчете с фиксированной температурой поверхности океана (ТПО) по сравнению с расчетом с меняющимся. В расчете с меняющейся ТПО к концу XXI века наблюдается ослабление межгодовой изменчивости температуры стратосферы. При этом абсолютные значения температуры и содержания озона в нижней стратосфере Арктики в расчете с меняющемся ТПО и ледовым покровом Арктики меньше, чем в расчете с соответствующими фиксированными значениями. в расчете с меняющемся ТПО различие в температуре вблизи поверхности по сравнению с расчетом с фиксированным ТПО меньше: если в первом случае величина различий между «теплым» и холодным композитами (которые характеризуют экстремальные сезоны с наиболее слабым и сильным стратосферным полярным вихрем) не превышает 1 К, то во втором различия составляли -3-5° на северо-западе Северной Америки и выше на +1- +2° на севере Сибири при осреднении за март-апрель. Аналогичная картина наблюдается при сравнении минимальных значений температуры и содержания озона и на уровне давления 100 гПа. Моделирование влияния взаимодействия между физическими и химическими процессами в атмосфере с учетом влияния изменчивости температуры поверхности океана на настоящие и будущие изменения климата и газового состава атмосферы с использованием разных оценок будущей изменчивости параметров океана показало, что взаимодействие между физическими и химическими процессами в современном климате в отдельные годы может привести к увеличению зонального ветра на границе полярной зоны, что способствует повышению устойчивости полярного вихря, пониженным температурам и сокращению содержания озона. В будущем климате также может проявляться зависимость скорости зонального ветра на границе полярной зоны в зимние и весенние месяцы от взаимодействия между физическими и химическими процессами, который определяет устойчивость полярного вихря, понижение температуры стратосферы и сокращение озона. Отмечается и существенная зависимость скорости зонального ветра от температуры поверхности океана и площади его покрытия льдом. В нижней стратосфере учет взаимодействия между физическими и химическими процессами приводит к увеличению температуры в будущем климате. Общая тенденция изменения общего содержания озона при учете взаимодействия между физическими и химическими процессами близка к нулю, но межгодовые колебания достигают 2 ед. Добсона. Температура нижней стратосферы (12-25 км) в интерактивном варианте увеличивается по сравнению с неинтерактивным вариантом как в глобальном масштабе, так и в неполярных районах (от 60 градусов ю.ш. до 60 градусов с.ш.) и тропических широтах (от 30 градусов ю.ш. до 30 градусов с.ш.). При этом максимальное увеличение температуры отмечается в тропической зоне. Так же в тропической зоне отмечаются и межгодовые колебания разницы температур. Общее содержание озона в глобальном масштабе меняется и в сторону увеличения, и в сторону уменьшения в отдельные годы, причем в сторону уменьшения колебания больше (до 5 ед. Добсона) в интерактивном варианте по сравнению с неинтерактивным вариантом. Аналогичная картина, но с меньшими амплитудами колебаний (до 2 ед. Добсона), отмечается в неполярных районах, а в тропиках отмечается увеличение общего содержания озона в интерактивном варианте по сравнению с неинтерактивным вариантом. Аналогичная картина, но с меньшими амплитудами колебаний (до 2 ед. Добсона), отмечается в неполярных районах, а в тропиках отмечается увеличение общего содержания озона в интерактивном варианте по сравнению с неинтерактивным вариантом. Исследование изменения стратосферного отклика на Эль-Ниньо/Ла-Ниньа в условиях меняющегося климата показало, что ослабление стратосферного полярного вихря в Арктике в ответ на аномалии ТПО, связанные с ВТ Эль-Ниньо, наблюдается в средней стратосфере в течение всех зимних месяцев. Значимый отклик на ЦТ Эль-Ниньо появляется только в феврале, в связи с чем максимальные различия в отклике между двумя типами Эль-Ниньо в северном полушарии отмечаются в первые два месяца зимы. Положительные коэффициенты регрессии аномалий геопотенциала на индекс ВТ Эль-Ниньо над околополярной областью, соответствующие ослаблению стратосферного вихря, наблюдаются в годы с пониженной солнечной активностью. Температура антарктической стратосферы выше, среднезональная скорость ветра ниже, а амплитуда планетарной волны с зональным волновым числом 1 больше в сезоны, предшествующие пику ЦТ Эль-Ниньо, по сравнению с ВТ Эль-Ниньо, с максимальным различием в начале октября. В южном полушарии влияние Эль-Ниньо на стратосферный циркумполярный вихрь имеет место только в случае ЦТ Эль-Ниньо в августе и сентябре перед пиком Эль-Ниньо, когда, с одной стороны, аномалии ТПО в приэкваториальном Тихом океане быстро возрастают а, с другой стороны, влияние радиационных процессов в перестройке стратосферной циркуляции с зимней на летнюю еще не выходит на первый план. Оценка роли различных стационарных планетарных волн (СПВ) и нормальных атмосферных мод в формирование и изменчивость циркуляции Брюера-Добсона в зимние месяцы, во время событий ВСП и при весенней перестройки циркуляции стратосферы показала, что смещение стратопаузы вниз во время ВСП и ее возвращение на большие высоты после события. Этот эффект более выражен для более сильного мажорного ВСП. Обнаружено общее ослабление циркуляции Брюера-Добсона (ЦБД) во время ВСП в зимнем полушарии, кроме области мезосферы и высокоширотной стратосферы, где отмечено усиление ЦБД. В высокоширотной стратосфере области положительных изменений меридиональной скорости соответствуют усилению вертикальной скорости. Связанные с этим изменения в скорости адиабатического нагрева способствуют нагреву стратосферы и охлаждению мезосферы во время ВСП. После ВСП меридиональная циркуляция в зимнем (северном) полушарии в целом ослабевает. Это соответствует общему ослаблению глобальной циркуляции, связанному, по-видимому, с началом весенней перестройки. В летней, южной, стратосфере компоненты ЦБД слабее, чем в зимней, максимальные приращения ЦБД в южном полушарии отмечены на высотах МНТ после ВСП, что можно объяснить временной задержкой между первичным воздействием ВСП в зимнем полушарии и реакции на него летнего полушария. Изменения ЦБД на высоких северных широтах могут быть связаны с волновой зоной восходящих вертикальных течений в стратосфере и мезосфере, которая расположена на широтах 30-50 ° с.ш. перед ВСП, на 50-70 ° с.ш. во время ВСП и 60-90 ° с.ш. после ВСП. Изменения ЦБД в МНТ области в южном полушарии вызваны планетарными волнами, модифицированными за счет воздействия ВСП и распространяющимися из северного полушария по волноводам, которые пересекают экватор на высотах выше 60 км. Изменения в компонентах скорости ЦБД во время ВСП вызывают соответствующие изменения в вихревых и остаточных глобальных потоках массы, которые могут приводить к изменениям концентрации консервативных аэрозольных и газовых примесей и могут существенно влиять на тепловой режим и состав средней и верхней атмосферы. Исследование нелинейных взаимодействий планетарных волн в области мезосферы и нижней термосферы (МНТ) и роль этих взаимодействий, а также отражений стационарных и бегущих планетарных волн в формировании особенностей и изменчивости циркуляции Брюера-Добсона в средней атмосфере показало, что отрицательные зональные ускорения, приводящие к ослаблению направленного на восток ветра в северном полушарии, связаны посредством силы Кориолиса с усилением положительного (направленного на север) меридионального течения, а положительные ускорения зонального ветра соответствуют его ослаблению. В южном полушарии взаимосвязь между зональными и меридиональными ветрами противоположна. Средние различия наблюдаемых меридиональных и вертикальных компонент ветра из-за воздействия термосферной СА на высотах ниже 100 км меньше, чем на высоте выше 100 км. Они составляют до 0,3 м/с и 0,2 см/с соответственно, т.е. примерно 4-5% относительно их пиковых значений на высотах более 60 км.