Изменения параметров атмосферы Земли, которые накапливаются больше двух недель, могут провоцировать резкие колебания температуры в Арктике. К такому выводу пришли физики Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ), сообщает пресс-служба вуза.
Глобальные колебания атмосферных параметров (давление, плотность, температура, скорость ветра), охватывающие всю толщу атмосферы, называются планетарными волнами. Такие «приливы» и «отливы» могут длиться до месяца.
Сотрудники лаборатории исследований озонового слоя и верхней атмосферы СПбГУ провели математическое моделирование глобальной атмосферной циркуляции. По наблюдениям ученых, планетарные волны способны формировать возмущения в стратосфере, которые могут вызвать экстремальные потепления и похолодания в Арктике и в умеренных широтах.
Планетарные волны образуются в нижней атмосфере и распространяются до самых верхних ее слоев, а амплитуда колебаний растет с высотой из-за уменьшения плотности атмосферы. Такие волны – это основная движущая сила атмосферной меридиональной циркуляции (переноса воздушных масс между экватором и полюсами). В силу своего глобального характера, она считается основным механизмом, влияющим на состав атмосферы за счет переноса аэрозоля и газов.
По словам физиков СПбГУ, изменение меридиональной циркуляции влияет на поведение озонового слоя. Его состояние в последнее время привлекает повышенное внимание ученых. В частности, в университете выяснили, что во время геомагнитных бурь в течение суток может разрушаться до четверти озонового слоя Земли в полярной мезосфере, на высоте около 75 километров.
Исследователи изучили влияние на глобальную циркуляцию атмосферы планетарных волн с периодами от трех до 16 суток. Отдельно они рассмотрели вклад планетарной волны с периодом в 16 суток, которую регулярно можно наблюдать в атмосфере, особенно зимой в северном полушарии. Такие волны исследовали и раньше – с помощью данных, получаемых со спутников и радаров, но никто не оценивал вклад 16-дневной волны в изменение скорости ветра и температуры на планете.
«Для такой работы нужно провести ряд численных экспериментов и смоделировать атмосферную циркуляцию. Мы провели такие эксперименты и показали, что воздействие только одной 16-дневной волны в среднем за месяц может изменять скорость атмосферных течений (ветров) до 5 %. Казалось бы, процент совсем небольшой, однако речь идет о глобальном, постоянно действующем процессе, что оказывает существенное влияние на климатические условия, в том числе на температуру», — рассказал доцент кафедры физики атмосферы СПбГУ, доктор физико-математических наук Андрей Коваль.
По его словам, детальное изучение планетарных волн важно не только для общего понимания атмосферных взаимодействий. Совокупный вклад нескольких планетарных волн может при определенных условиях производить такие мощные возмущения ветра и температуры в стратосфере, что их «отголоски» распространяются вниз до поверхности. Это в том числе приводит к периодам экстремальных похолоданий или потеплений в Арктическом регионе и умеренных северных широтах. Такие события еще называют волнами холода и тепла, и подобные фундаментальные исследования позволяют лучше прогнозировать такие изменения. Это существенно снижает возможный ущерб от последствий таких волн.
Результаты исследования опубликованы в международном научном журнале Atmospheric Chemistry and Physics (ACP).
