Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Связи изменчивости тропосферных и стратосферных процессов и аномальные стратосферные явления (зимние потепления и колебания общего содержания озона)

ВАК РФ 11.00.01, Физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации по теме "Связи изменчивости тропосферных и стратосферных процессов и аномальные стратосферные явления (зимние потепления и колебания общего содержания озона)"

СЛПКТ-ПЕТЕРВУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

РГ6 ОД

- НОЛ 1995

• СУХАРЕВ Борис Евгеньевич

СВЯЗИ ИЗМЕНЧИВОСТИ ТРОПОСФЕРНЫХ И СТРАТОСЗОТШХ ПРОЦЕССОВ И АНОМАЛЬНЫЕ СТРАТОСФЕРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ (ЗШ0Ш ПОТЕПЛЕНИЯ И КОЛЕБАНИЯ ОБЩЕГО СОДЕРЖАНИЯ ОЗОНА).

Специальности 11.00.01 - физическая география, геофизика

и геохимия ландшафтов; 11.00.09 - метеорология, климатология и агрометеорология

Автореферат дмсссртади на соискание ученая степеня кандидата географических наук

Санкт-Петербург 1995

/

И])

Работа выполнена на Кафедре Климатологии Санкт-Петербургского Государственного Университета

Научный (руководитель: доктор технических наук, профессор И.М.Безуглый

Официальные оппоненты: доктор физико-математических

наук, академик РАН К.Я.Кондратьев

доктор географических наук, ведущий научный сотрудник ГГО Б.И.Сазонов

Ведущая организация - НИИ Арктики и Антарктики

Защта диссертации состоится .1995 г в

на заседании диссертационного совета Д.063.67.42. по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора географических наук при Санкт-Петербургском Государственном Университете по адресу: 199178, Санкт-Петербург, 10 линия, д. 33, ауд. N 74

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского Государственного Университета.

Автореферат разослан "_"_11995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат географических наук

Г.И.Мосолова

Актуальность темы. В диссертации рассматриваются свяэи процессов тропосферы и нижней стратосферы - двух сфер, являющихся частью атмосферы и входящих в географическую оболочку. Исследование тропосферно-стратосферных связей является важным и актуальным направлением современной географии и геофизики. Хотя и очевидно, что процессы, протекающие в тропосфере, непосредственно связаны с изменчивостью погоды и климата, тем не менее пренебрегать стратосферой нельзя. Эксперименты с математическими моделями общей циркуляции указывают на то, что изменения в радиационном бюджете атмосферы, вызванные большими изменениями концентрации озона или углекислого газа, могут существенно влиять на температуру у поверхности.

Исследованием связи динамических процессов тропосферы и стратосферы занимались многие известные отечественные и зарубежные авторы: М.Х.Байдал, В.А.Бугаев, Р.М.Вильфанд, С.С.Гайгеров, А.А.Дмитриев, А.Л.Кац, К.Я.Кондратьев, Д.А.Педь, Х.П.Погосян, Б.И.Сазонов, Д.А.Тарасенко, Б.Н.Трубников, И.А.Щерба, Р.Маргат-ройд, А.О'Нейл, Е.Холопайнен, Дж.Холтон и другие.

Несмотря на большое количество выполненных исследований по проблеме тропосферно-стратосферных связей, актуальность этого вопроса очевидна и сегодня. На протяжении последнего десятилетия база наблюдательных данных о стратосфере значительно расширилась, прежде всего благодаря доступности данных, полученных о помощь» космических спутников. В доспутниковую эпоху информация о стратосферной циркуляции поступала из данных радиозондов. Однако до недавнего времени плотность сети радиозондирования была недостаточна для того, чтобы иметь достоверную информацию о поле метеовеличин в стратосфере Северного полушария.

Изучению тропосферно-стратосферных связей в последние годы придается большое значение также вследствие попытки усовершенствования сезонных прогнозов погоды путем учета особенностей стратосферной циркуляции. Известно, что современные синоптические и физико-статистические методы долгосрочных прогнозов погоды, как правило, основываются на учете особенностей изменчивости тропосферной циркуляции. Однако большим неудобством, возникающем при

анализе тропосферных процессов, является их большая как временная, так и пространственная изменчивость, вызванная неоднородностью подстилающей поверхности, в то время как изменчивость стратосферной циркуляции влачительно меньше, а масштабы стратосферных процессов значительно больше, чем в тропосфере. Таким образом, стратосферу можно рассматривать как своеобразный фильтр крупномасштабной изменчивости атмосферной циркуляции.

Большое внимание в современной метеорологии уделяется исследованию влияния тропосферных и стратосферных процессов на явления зимних стратосферных потеплений. Интерес исследователей к изучению феномена стратосферного потепления вызван не только научными, но я практическими целями, так как стратосфера является сферой действия различных летательных аппаратов. Многие авторы детально анализировали связь динамических процессов атмосферы и зимних стратосферных потеплений: Т.Х.Геохланян, Х.П.Погосян, Б.И.Сазонов, Л.Р.Ракипова, Л.К.Ефимова, К.Лабицке, Г.ван Лун, М.Макинтайр и другие. Согласно некоторым выполненным исследованиям, стратосферные потепления могут рассматриваться как индикатор некоторых важнейших процессов нижней тропосферы (суровые зимы и 8асухи, интенсивность летнего индийского муссона).

Чрезвычайную актуальность имеет изучение пространственной и временной изменчивости слоя озона. Согласно исследованиям известных отечественных и зарубежных специалистов (В.И.Бекорюков, А.Н. Груздев, И.Л.Пароль. К.Я.Кондратьев, Б.И.Сазонов, С.А.Ситнов, А. Х.Хргиан, А.М.Шаламянский, Р.Божков, Р.Ватсон, А.Раббе, С.Соломон, Р.Столярски и другие), в настоящее время наблюдается отрицательный тренд общего содержания овона (0С0) во всех внетропичес-ких широтах Северного полушария. В связи с этим особую значимость имеет исследование влияния атмосферной циркуляции на поле озона над Северной Европой, где в последние годы значительно возросла повторяемость интенсивных "озонных дыр".

Целью диссертации является исследование связи изменчивости циркуляции в тропосфере и нижней стратосфере, а также влияния тропосферных и Стратосферных процессов на явления зимних стратосферных потеплений и колебания общего содержания озона.

Цель работы предусматривает выполнение следующих задач:

1. Исследовать временную и пространственную изменчивость геопотенциала изобарических поверхностей (ИЗП) тропосферы и нижней стратосферы, как индикатора изменчивости общей циркуляции атмосферы.

2. Провести анализ тропосферно-стратосферных связей в разные сезоны года в зависимости от географических координат и изучить возможность использования этих связей как предикторов для качественного прогноза приземного давления в некоторых районах Северного полушария.

3. Исследовать связи тропосферных и стратосферных процессов с явлениями зимних стратосферных потеплений.

4. Изучить связь изменчивости зимнего стратосферного циркумполярного вихря (ЦПВ) и колебаний общего содержания озона над Северной Европой.

Методы исследования - физико-статистические и синоптические.

Научная новизна. Впервые выполнена сравнительная оценка временной и пространственной изменчивости тропосферной и стратосферной циркуляции Северного полушария с использованием ежедневных и. среднедекадных данных наблюдений. Выявлены закономерности тропосферно-стратосферных связей в разные сезоны года в ¡зависимости от географических координат. Показано, что данные геопотенциала ИЗП средней тропосферы и нижней стратосферы можно использовать в качестве предиктора для качественного сезонного прогноза приземного давления в некоторых районах Северного полушария. Впервые обнаружено, что оценка связи сильных стратосферных потеплений и фаз квазидвухлетнего цикла (КДЦ) экваториальной стратосферной циркуляции в большой степени зависит от уровня ИЗП, по которому определяется направление экваториальной стратосферной циркуляции. Показано, что в связи сильных стратосферных потеплений в периоды разных фаз КДЦ и 11-летнего цикла солнечной активности не проявляется закономерности. Обнаружена зависимость знака крупных (превышающих среднеквадратическсе отклонение) аномалий озона от фазы КДЦ и уровня активности 11-летнего солнечного цикла. Показано, что состояние озонного слоя над Северной Европой в зимне-весенний

период связано с параметрами интенсивности циркумполярного вихря.

Практическая значимость. Установленные статистически значимые кросскорреляционные связи аномалий геопотенциала ИЗП тропосферы и нижней стратосферы, и приземного давления могут быть использованы при составлении сезонных прогнозов погоды для территории России. Главным образом, это относится к связям с временным сдвигом зима —► весна. Предложенный в диссертации количественный способ определения явления сильного стратосферного потепления позволяет устранить субъективность определения этого феномена. Установленная связь между изменчивостью циркумполярного вихря и колебаниями 0С0 над Северной Европой в зимне-весенний период может быть испольаована для разработки метода прогноза состояния озонного слоя над этим регионом.

Апробация работы. Основные результаты работы отражены в 10 статьях, а также неоднократно докладывались на семинарах отделов ГГО им. Воейкова. В полном объеме диссертация изложена, обсуждена и одобрена на научном семинаре Кафедры Климатологии Факультета Географии и Геоэкологии СПбГУ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, эаключения и списка литературы. Работа изложена на 139 страницах машинописного текста и содержит 15 рисунков, 15 таблиц и 146 библиографических ссылок.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Введение. Обосновывается актуальность выбранной темы диссертации, формулируются цель и основные задачи исследования, излагается структура работы.

Глава 1. Исходные даяние и методика их обработки.

1.1. Исследование изменчивости геопотенциала уровней ИЗП 500 гПа (средняя тропосфера) и 30 гПа (нижняя стратосфера) проводилось по данным наблюдений в 9 узлах координатной сетки, а именно: 1) 40° а.д., 70° с.ш.; 2) 40° в.д., 50° с.ш.; 3) 40° в.д.. 30° с. т.; 4) 40° В.д.,' 70° с.ш.; 5) 40° в.д., 50° с.ш.; 6) 40° в.д., 90° с.ш.; 7) 100° в.д., 70° С.ш.; 8) 100° В.Д., 50° С.ш.; 9) 100°

в.д., 30° с.ш. Данные узлы выбраны с таким расчетом, чтобы исследовать изменчивость циркуляции в тропосфере и нижней стратосфере на трех параллелях (70°, 50°, 30° с.ш.) и трех меридианах (40° э. д., проходящий через середину Атлантического океана, 40° в.д., пересекающий европейскую территорию России (ЕТР), и 100° в.д., проходящий через середину Евразии). Данные геопотенциала ИЗП тропосферы и нижней стратосферы снимались с ежедневных и ежедекадных синоптических карт (использовались карты из "Синоптических бюллетеней", издающихся во ВНИИГМИ-МЦД, г. Обнинск). Были получены непрерывные 10-летние (1977 - 1986 гг) ряды ежедневных значений геопотенциала ИЗП 500 и 30 гПа в 9 указанных узлах координатной сетки (3652 ежедневных значений в каждом узле сетки).

При выполнении статистических анализов применялись не 'сами исходные данные, а вычисленные отклонения геопотенциала за каждый день от среднего 10-летнего значения для этого дня. Использование рядов отклонений позволило избавиться от влияния сезонных эффектов. В диссертации вместо "отклонений геопотенциала (давления) от среднего многолетнего", как правило, употребляется более краткое - "аномалии геопотенциала (давления)".

Исходным материалом являлись также данные среднемесячных температур над Северным полюсом на уровне ИЗП 30 гПа в сезон ноябрь - март за период 1957/58 - 1992/93 гг, а также архив среднемесячных значений чисел Вольфа за тот же период. В качестве характеристик интенсивности ЦПВ использовались индексы Ci и Сг (по Уоллесу и Чалгу, 1982). Индекс Ci представляет собой величину, пропорциональную градиенту давления g ЦПВ, а Сг - характеризует величину давления в центре вихря. В диссертации используются аномалии указанных параметров (под "аномалиями" Ci, Сг и температуры (Г) в диссертации понимаются отклонения среднемесячных значений этих характеристик от.средних многолетних для данного месяца).

В качестве исходного материала использовались также среднемесячные данные 0С0 за период ноябрь - март 1973 - 1993 гг на 9 станциях Северной Европы - Мурманск (69° с.ш., 33° в.д.), Санкт-Петербург (60° с.ш., 30° в.д.), Архангельск (64° с.ш., 40° в.д.), Печора (65° с.ш., 57° в.д.), Sodankyla (67° с.ш., 26° в.д.), Oslo

(60° с.ш., 11° в.д.), Longyear (78° с.ш.. 15° в.д.), Tromso С 69° с.ш., 19° в.д.), Lerwick (60° с.ш., 1° а.д.). В диссертации за аномалии 0С0 принимались такие отклонения среднемесячного 0С0 от средних многолетних значений для этого месяца для данной станции, которые превышали средиеквадратическое отклонение (б). За аномалии 0С0 в среднем по региону соответственно принимались такие отклонения от среднего многолетнего 0С0, которые превышают б для региона.

1.2. Подробно изложены используемые в диссертации методы статистической обработки данных (корреляционный, кросскорреляци-онный, автокорреляционный, спектральный, кроссспектральный, регрессионный анализы, периодограмманализ, а танке сглаживание и частотная фильтрация). При проведении любого из анализов первостепенное внимание уделялось соответствию полученных результатов допустимому уровню значимости (997. или 95%).

Глава 2. Изменчивость геопотенциала изобарических поверхностей тропосферы и стратосферы.

2.1.' Рассмотрены результаты спектрального анализа внутриго-довых колебаний геопотенциала ИЗП 600 и 30 гПа. Выделены статистически значимые периоды колебаний геопотенциала в тропосфере и стратосфере: 14 - 16 суток (сдвоенный естественный синоптический период (ЕСП)); около 20 суток; 27 - 35 суток: 1.5 месяца; 2-3 месяца; Б месяцев. Выявленные периоды колебаний объяснены влиянием таких важнейших параметров атмосферных движений, как межширотный градиент температуры и лунно-солнечное приливное воздействие; при этом обнаружено совпадение, либо близость периодов, установленных с помощью спектрального анализа, и периодов, способных па-раметричег-си возбуждаться в атмосфере под действием названых параметров. Таким образом, подтверждено, что атмосферные процессы носят автоколебательный характер, спектр таких колебаний чрезвычайно- широк и параметрическое возбуждение колебаний в атмосфере очень распространено.

2.2. Проводится сравнение установленной изменчивости геопотенциала ИЗП тропосферы и стратосферы в зависимости от широты и долготы, а также между уровнями ИЗП 500 и 30 гПа. Установлено,

что короткопериодная изменчивость, а также амплитуды колебаний геопотенциала ИЗП 500 и 30 гПа уменьшаются с уменьшением широты. Кроме того, короткопериодная изменчивость циркуляции сильнее выражена над океаном, чем над сушей (это может быть следствием более высокой скорости движения вихрей над океаном). Обнаружено, что в одних и тех же координатных узлах периоды многих ритмов геопотенциала в тропосфере и стратосфере совпадают или близки друг другу. Это свидетельствует о том, что колебания атмосферной циркуляции, отражающие внутригодовую изменчивость и имеющие периоды от сдвоенного ЕСП до 5 месяцев, характерны как для тропосферы, так и для стратосферы. Однако фазы этих колебаний на разных высотах могут быть различными и даже противоположными (вероятно, сдвиги могут быть связаны с высокочастотными тропосферными колебаниями, накладывающимися на крупномасштабные атмосферные волны).

Глава 3. Пространственные связи геопотенциала тропосферы и нижней стратосферы.

3.1. Рассматриваются межширотные и междолготные связи геопотенциала ИЗП тропосферы и стратосферы. Для этого проводится корреляционный анализ данных геопотенциала ИЗП 500 и 30 гПа между значениями в 9 координатных узлах Северного полушария в разные месяцы года. Выявлено, что в тропосфере связи между аномалиями геопотенциала полярных и умеренных, а также полярных и субтропических широт выражены значительно сильнее, чем связи геопотенциала умеренных и субтропических широт; в стратосфере аналогичные звязи лучше выражены между полярными и умеренными, а также умеренными и субтропическими широтами, чем между высокими и субтро-1ическими широтами. Знак сопряженности аномалий геопотенциала в /злах, находящихся как на разных широтах, так и в пределах одной аиротной зоны, в большой степени зависит от характера подстилающей поверхности (материк или океан).

3.2. В тропосфере и нижней стратосфере обнаружены устойчивые ю времени статистически значимые "дальние сеязи" между аномалия-га геопотенциала в разных районах Северного полушария, сохраняга-щеся по меньшей мере в течение 3 месяцев в году подряд в тропосфере и 6 месяцев подряд в стратосфере.

3.3. Дан анализ обусловленности выявленных пространственных связей геопотенциала ИЗП тропосферы и нижней стратосферы корреляцией между компонентами определенной частоты (для этого выполнен кроссспектральный анализ по ежедневным данным геопотенциала за 10 лет в 9 координатных узлах). Отмечено, что и в тропосфере, и в стратосфере с уменьшением широты увеличивается вклад низкочастотных (внутригодовых и межгодовых) колебаний в межширотную и междолготную сопряженности аномалий геопотенциала.

Глава 4. Тропосферно-стратосферние связи геопотенциала.

4.1. Рассматриваются некоторые общие закономерности годового хода коэффициентов корреляции между аномалиями геопотенциала ИЗП тропосферы и стратосферы. Показано, что существует тесная связь между изменчивостью циркуляции в тропосфере и нижней стратосфере, при этом в большинстве случаев сдвиги хода коэффициентов корреляции либо отсутствуют, либо в тропосфере они предшествуют на 1 - 3 дня аналогичным сдвигам в стратосфере. Выявлены следующие сезонные закономерности тропосферно-стратосферных связей: а) в среднем за год коэффициенты линейной корреляции (R) выше в холодное полугодие, чем в теплое (вследствие того, что зимой интенсивность циркуляции в обеих сферах наибольшая); б) в периоды весенней и осенней перестроек стратосферной циркуляции корреляция между аномалиями геопотенциала в тропосфере и стратосфере мала (обычно R < 0,5), что связано е неустойчивостью циркуляции в обеих сферах в период перестройки.

4.2. Проводится анализ зависимости корреляционной связи между процессами тропосферы и стратосферы от широты и от характера подстилающей поверхности. Установлено, что над континентом существует четкая зависимость от широты: связь тем меньше, чем меньше широта, причем убывание степени связи более заметно при переходе от средних широт к низким, чем при переходе от высоких широт к средним. Над океаном на всех широтах практически во'все месяцы года связь между изменчивостью циркуляции в тропосфере и нижней стратосфере ниже уровня 952-й значимости (зто связано с интенсивной мелкймасштабной циркуляцией в тропосфере над океаном) . В среднем ва год в полярных и умеренных широтах коэффициен-

ты корреляции над континентом существенно больше, чем над океаном.

4.3. Показано, что данные геопотенциала в тропосфере и нижней стратосфере можно использовать в качестве предиктора для качественного прогноза приземного давления в некоторых районах Северного полушария при разных временных сдвигах; при этом обнаружены не только временные, но и пространственные связи. Интересно, что количество установленных связей, где в качестЬе предиктора используются данные геопотенциала в стратосфере, превышает аналогичный показатель для тропосферы. Наибольшее количество выявленных кросскорреляционных связей и максимальные коэффициенты корреляции отмечаются при сдвиге зима —* весна, когда интенсивные циркуляционные процессы затрагивают всю толшу тропосферы и стратосферы.

Глава 5. Связь атмосферной циркуляции и зимних стратосферных потеплений.

5.1. Подробно рассматривается вопрос о влиянии тропосферных процессов на стратосферные потепления. Для этого на основе синоптического анализа одиннадцати случаев стратосферных потеплений составлена подробная схема развития процесса потепления. Из схемы следует, что во-первых, тропосферные и стратосферные процессы тесно взаимосвязаны; во-вторых, процесс потепаения начинается в тропосфере, а через 1-3 дня распространяется в стратосферу.

5.2. Предложен уточненный, количественный способ определения явления сильного стратосферного потепления. Для этого используются три параметра: аномалии (Д) среднемесячных значений индексов С1. Сг и температуры на уровне ИЗП 30 гПа над Северным полюсом (Т). Потепления считаются существующими, если параметры удовлетворяют следующим границам: ДТ > 10 °С; ДС1 < -10 гпдм; ДСг ) О тпдм.

5.3. Изучается возможная связь явлений сильных стратосферных потеплений и фаз КДЦ. При этом впервые проводится сравнение результатов, полученных при определении фазы отдельно по уровням ИЗП 30 и 50 гПа. Обнаружено, что на связь потеплений с фазами КДЦ существенно влияет уровень ИЗП, по которому определяется направ-

- 1<4 -

лекие экваториальной стратосферной "циркуляции. При определении фазы по уроьлю ИЗП 30 гПа потепления встречаются в два раза чаще в периоды восточной Фазы, чем в периоды западной. Однгло если определять направление зонального ветра по уровню ИЗП 50 гПа, то количество потеплений в течение восточной и западной фаз почти одинаково.

6.4. Исследуется возможная связь сильных зимних стратосферных потеплений в периоды разных фаз КДЦ с уровнем активности 11-летнего солнечного цикла. Независимо от ИЗП, по уровню которой определяется ф_>за КДЦ, значимой связи между аномалиями температуры над Северным полюсом в периоды восточной фазы и активностью 11-летнего солнечного цикла не наблюдается. Отмечается лииь слабая тенденция к обратной связи. Сильные потепления в периоды восточной фазы КДЦ отмечаются как при максимуме, так и при минимуме солнечного цикла. В периоды западной фазы КДЦ связь прямая, ко статистически значима:! (99%-й уровень) отмечается только в феврале. Совпадение явлений потеплений с максимумами солнечной активности тш«е наблюдается лишь для февраля. Татам образом, предположение некоторых авторов (Лабицке и ван Лун) о том, что сильные стратосферные потепления, наблюдающиеся в течение западной фазы КДЦ, отмечается только в периоды высокой солнечной активности, в настоящей диссертации не подтверждается. Напротив, в работе подчеркивается, что связь цикла солнечных пятен с крупными метеорологическими процессами может быть только нелинейной.

Глава 6. Связь атмосферной циркуляции и колебаний общего содержания озона.

6.1. Показано, что существует связь между изменчивостью ЦПВ и колебаниями слоя озона в полярных аиротах в зимне-весенний период. Она заключается в тенденции к отрицательной корреляции между 0С0 и интенсивностью зональной циркуляции в ЦПВ, и в положительной корреляции между 0С0 и давлением в центре вихря.

5.2. В связи между аномалиями 0С0 и фазами КДЦ, а тачке уровнем активности 11-летнего солнечного цикла отмечаются следующие зависимости: а) существует слабая тенденция к повышенному 0С0 в ..периоды восточной фазы и к пониженному ССО в периоды западной

фазы КДЦ; б) положительные аномалии 0С0 в периоды восточной фазы КДЦ почти всегда наблюдались при минимуме, а в периоды западной фазы - при максимуме солнечного' цикла (напротив, отрицательные аномалии 0С0 в периоды восточной фазы КДЦ в большинстве случаев отмечались при повышенной, а в периоды западной фазы - при пониженной солнечной активности).

6.3. Исследуется влияние сильных зимних стратосферных потеплений на колебания 0С0 над Северной Европой. Для этого в настоящей диссертации сопоставлены 10 случаев сильных стратосферных потеплений, происшедших в период 1973 - 1993 гг , с данными 0С0 девяти североевропейских станций. Анализ ежедневных и среднемесячных синоптических карт геопотенциала ИЗП АТ-30 и АТ-50 гПа, а также карт температуры нижней стратосферы за время потеплений показал, что различия в характере связи явлений потеплений и колебаний 0С0 определяются существованием двух вариантов развития процесса стратосферного потепления. Если при потеплении стратосферный ЦПВ разбивается на две или более части (обычно это происходит под влиянием хорошо развитых Тихоокеанского и Атлантического стратосферных гребней), то образованные вихри вследствие относительно малой интенсивности не могут препятствовать переносу озона в полярный район, и над Северной Европой наблюдается увеличение 0С0. Если же при потеплении единый ЦПВ смещается от полюса в направлении Скандинавии, то это приводит к резкому уменьшению 0С0. Как правило, такое смещение обусловлено влиянием хорошо развитого Тихоокеанского гребня, в то время как Атлантический грео бень развит слабо.

6.4. Сопоставляются многолетние (1973 - 1993 гг) тренды 0С0 над Северной Европой и.тренды характеристик интенсивности ЦПВ в зимне-весенний период. Для этого построены модели линейных трендов и вычислены величины коэффициентов линейной регрессии. Установлено, что в среднем для всего рассматриваемого периода набля--дается отрицательный тренд 0С0, равный 0,4 - 0,6 % в год. Отрицательному тренду 0С0 соответствует положительный тренд интенсивности зональной циркуляции в ЦПВ (0,8 - 1,7 X а год) отрицательный тренд давления в центре ЦПВ (-0,02 - (-0,04) 7. в год).

Оценки всех трендов свидетельствуют об их высоком уровне статистической значимости и информативности.

Заключение. Коротко перечислены основные результаты диссертации.

1. Выявлены статистически значимые внутригодовые периоды колебаний геопотенциала ИЗП тропосферы и нижней стратосферы; при атом длины периодов в обеих сферах близки к совпадению, а фазы могут различаться.

2. Короткопериодная (внутримесячная) изменчивость, а также амплитуды колебаний геопотенциала ИЗП тропосферы и стратосферы уменьшаются с уменьшением широты; при этом амплитуды колебаний геопотенциала в стратосфере превышает соответствующие амплитуды в тропосфере. Короткопериодная изменчивость барических полей сильнее выражена над океаном, чем над сушей.

3. Обнаружены устойчивые долговременные значимые корреляционные "дальние связи" между аномалиями геопотенциала ИЗП 500 и 30 гПа в разных районах Северного полушария.

Д. Существует тесная связь между изменчивостью циркуляции в средней тропосфере и нижней стратосфере, при этом связь либо синхронная, либо тропосферные процессы предшествуют на 1-3 дня стратосферным процессам, б. Для связи между изменчивостью циркуляции в тропосфере и нижней стратосфере проявляется зависимость от широты и характера подстилающей поверхности.

6. Данные геопотенциала ИЗП средней тропосферы и нижней стратосферы целесообразно использовать в качестве предиктора для качественного прогноза приземного давления в некоторых районах Северного полушария при разных временных сдвигах.

7. Зимние стратосферные потепления в значительной степени обус-. ловлены развитием тропосферных процессов.

8. Уточнен способ определения явления сильного стратосферного потепления.

9. Сэязь ситных стратосферных потеплений и фаз КДЦ зависит от уровня ИЗП, по которому определяется фаза.

10. Совпадение явлений сильных стратосферных потеплений с макси-

мумами солнечной актиьности в периоды западной фазы КДЦ наблюдается лишь для февраля.

11. Существует тесная связь между изменчивостью ЦПВ и колебаниями слоя озона над Северной Европой. Это проявляется в отрицательной корреляции между 0С0 и интенсивностью зональной циркуляции в ЦПВ, и в положительной корреляции между 0С0 и давлением в центре вихря. Отмечается тенденция к повышенному ОСО в периоды восточной фазы и к пониженному ОСО в периоды западной фазы КДЦ. В связи между аномалиями ОСО в периоды разных фаз КДЦ и уровнем активности 11-летнего солнечного цикла проявляются определенные зависимости. Так, положительные аномалии ОСО в периоды восточной фазы КДЦ почти всегда наблюдаются при минимуме, а в периоды западной фазы - при максимуме.солнечного цикла. Напротив, отрицательные аномалии ОСО в периоды восточной фазы в большинстве случаев отмечены при повышенной, а в период западной фазы - при ' пониженной солнечной активности.

12. Развитие процесса сильного зимнего стратосферного потепления по двум разным вариантам оказывает большое влияние на распределение озона над Северной Европой.

13. Отрицательному тренду ОСО над Северной Европой в период 1973 - 1993 гг соответствует положительный тренд интенсивности ЦПВ.

Основные положения диссертации отражены в следующих работах:

1. Сухарев Б.Е. Внутригодовая изменчивость геопотенциала на уровнях изобарических поверхностей 500 и 30 гПа. //Вестник С. -Петербургского Ун-та, Сер.7, 1995, вып.1 (N 7), стр. 66-74.о

2. Сухарев Б.Е. Сравнение внутригодовой изменчивости геопотенциала между двумя изобарическими поверхностями 500 и 30 гПа по широте и долготе. //Вестник С.-netep6yprcKoro Ун-та. Сер.7, 1995, вып.2 (N 14), стр. 65-69.

3. Сухарев Б.Е. Анализ связи изменчивости циркуляции в тропосфере и в нижней стратосфере на различных широтах и долготах Северного полушария. //Известия РГО, 1995, т.127, вып.5, стр. 44-53.

4. Сухарев Б.Е. Межширотная и междолготная сопряженность поля геопотенциала в тропосфере и нижней стратосфереоСевернс^о полушария. //Известия РГО, в печати.

5. Сухарев Б.Е. Пространственные свяви аномалий геопотенциала изоОаричСЬких поверхностей 500 и 30 гПа. //Известия РГО;

в печати.

6. Сухарев Б.Е. "Дальние связи" в поле геопотенциала на уровнях изобарических поверхностей 500 и 30 гПа. В книге 'Географические аспекты взаимодействия общества с природой". //Тезисы к 10 Всероссийскому Съезду Географического Общества, 1995, стр.107108.

7. Сухарев Б.Е., Щерба И.А., Лалушкин Ю.П. Динамика средней атмосферы и ее связь с экстремальными явлениями в нижней тропосфере. //Вестник С.-Петербургского Ун-та. Сер.7, 1995, вып.З (Ы 21), стр. 113-117.

8. Сухарев Б.С. К вопросу об определении явления сильного зимнего стратосферного потепления. //Вестник С.-Петербургского Унта. Сер.7; в печати.

9. Сухарев Б.Е. Межгодовая изменчивость температуры в полярной стратосфере в зимний период: влияние0фазы КДЦ тропической циркуляции и активности 11-летнего солнечного цикла. //Метеорология и гидрология; в печати.

10. Сухарев Б.Е. Связь динамики Бимнего стратосферного циркумполярного вихря и колебаний общего содержания озона над Северной Европой. //Метеорология и гидрология; в печати.