Новости - Отрасли ТЭК

Ученые СПбГУ выяснили, как планетарные волны влияют на динамику атмосферы

04.05.23 06:23

Ученые Санкт-Петербургского университета изучили планетарные волны и обнаружили, что они способны формировать возмущения в стратосфере, которые могут вызвать экстремальные потепления и похолодания в Арктике и в умеренных широтах.

Математическое моделирование глобальной атмосферной циркуляции проведено сотрудниками лаборатории исследований озонового слоя и верхней атмосферы СПбГУ, созданной в рамках программы мегагрантов Минобрнауки России.

Планетарные волны — это глобальные колебания атмосферных параметров (давление, плотность, температура, скорость ветра), охватывающие всю толщу атмосферы. Это явление чем-то похоже на приливы, когда уровень воды в океане в течение суток колеблется, причем разница может достигать нескольких метров. Подобные «приливы» есть в атмосфере, однако они человеку не видны и могут происходить не только с периодом в одни сутки, но и с более длительными — до 30 дней.

Планетарные волны образуются в нижней атмосфере и распространяются до самых верхних ее слоев, а амплитуда колебаний растет с высотой из-за уменьшения плотности атмосферы. В верхних слоях волны представляют собой доминирующую форму движения, определяющую перенос энергии и импульса между различными слоями атмосферы. Также это основная движущая сила атмосферной меридиональной циркуляции (переноса воздушных масс между экватором и полюсами), которая, в силу своего глобального характера, считается основным механизмом, влияющим на состав атмосферы за счет переноса аэрозоля и газов.

По словам физиков Санкт-Петербургского университета, изменение меридиональной циркуляции влияет на поведение озонового слоя, состояние которого в последнее время привлекает повышенное внимание ученых в связи с изменениями его глобального содержания. Так, озоновый слой выступает своего рода «защитником» жизни на Земле от губительного воздействия жесткой части ультрафиолетового излучения Солнца, а также в целом влияет на климат и биосферу.

Ученые СПбГУ исследовали влияние на глобальную циркуляцию атмосферы ряда планетарных волн с периодами от 3 до 16 суток. Отдельно физики изучили вклад планетарной волны с периодом в 16 суток, которая регулярно наблюдается в атмосфере, особенно усиливаясь в зимний период в северном полушарии. Такие волны исследовали ранее с помощью данных, получаемых со спутников и радаров, однако ранее 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.