2.3 Физический механизм климатических изменений
Многие Специалисты считают причиной изменения концентрации углекислого газа CO2 , но отмеченное запаздывание её изменений как будто свидетельствует о первичности изменений температуры за которыми следуют изменения СО2 , в свою очередь усиливающие температурные колебания
Рассмотрим следующую модель климата, состоящую из уравнений теплового и водного баланса и динамики речного стока и диоксида углерода:
c
=
=P(T)-E(W,
T) – q(W) – Q;
=G(W)-Q;
+
(C-C ) = n (T-T ); (1)
Четвёртое уравнение системы (1) устанавливает динамическое равновесие между парциальным давлением диоксида углерода в атмосфере и его содержание в гидросфере. С ростом температуры растворимость газа в океане уменьшается и он накапливается в атмосфере, что приводит к её разогреву.
3 Особенности поля осо и циркуляции в нижней стратосфере
Для изучения особенностей ОСО использовались климатические нормы – средние многолетние за период 1978-1988 гг.
Также проводились сопоставления с данными 2010 г. Который стал особенно известным из-за блокирования западного переноса в средних широтах Северного полушария летней жары и обширных природных пожаров на Европейской территории России.
В середине зимы – в январе – климатическое поле ОСО в Северном полушарии выше 30о с.ш. имеется хорошо выраженная область максимума (450-475 е.Д.) над акваторией Охотского моря, севером Сахалина и Хабаровского края.
Область пониженных значений (атлантическая ложбина) простирается от Азорских островов до Баренцева моря (вблизи оси ОСО 340-350 е.Д.).
В 2011 г. На северной периферии более глубокой, чем обычно, атлантической ложбины ОСО до Таймыра с величинами ОСО 275-300 е.Д., что примерно на 50-70 е.Д., эта ложбина была выражена слабее, на уровень ОСО был сравним с 2011 г. : над Баренцевым морем ОСО 250-275 е.Д. над севером Гренландии - 250-300 е.Д.
В январе 2011 г. Существенные отклонения ОСО (ниже нормы на 20-25%) наблюдались в Сибири и на Дальнем востоке; в 2010 г. Такие величины аномалии ОСО отмечены лишь на Крайнем Севере ЕТР и Сибири, а также над севером Гренландии.
В феврале в климатическом поле ОСО конфигурация атлантической ложбины совпадает с январской, её ось направлена от Азовских о-вов к Баренцеву моря (350-375 е.Д.).
В 2010 г. Атлантическая ложбина ОСО была ослаблена, кроме того, сформировался локальный максимум над Скандинавией (450-475 е.Д, что выше нормы на 30-35%) и над севером Канады (с превышением нормы на 30%).
В феврале 2011 г. Произошло углубление атлантической ложбины ОСО к полюсу, над большой частью Северного полушария сформировалась обширная область дефицита ОСО (за исключением Средней Азии, где было на 15-20% больше нормы).
В стратосфере в феврале климатическое положение центра стратосферного циклона над Гренландией; располагался между Гренландией и Таймыром и, имея компактную конфигурацию, был на 30 дам глубже.
Март – месяц годового максимума ОСО в северном полушарии. В поле ОСО имеется два очага максимума (475-500е.Д.) обширный на Дальнем Востоке, немного меньше по площади – над Канадским архипелагом. Практически вся территория севернее 45% с.ш., за исключением Канады, оказалось в зоне отрицательных аномалий ОСО, самые значительные по величине (ниже нормы на 25-40%) и охвату территории аномалии наблюдалось над российском сектором Арктики и севером Сибири. Например, на Северном полюсе средняя за март величина ОСО составила около 300 е.Д. вместо климатической 425 е.Д.
В 2010 г. в марте, как и в апреле, по интенсивности и расположению стратосферный циклон и уровень ОСО были близкими к норме.
В апреле 2011 г. образовавшаяся в марте зона дефицита ОСО сократилась в размере за счет адвекции озона в полярные районы Западного полушария; но в районе Таймыра сохранялась зона низких величин ОСО. Зона существенного дефицит ОСО (до 25-30%) заняла территорию от Архангельска до Якутска и от Екатеринбурга до Диксона.
Стратосферный циклон над Таймыром прослеживался до высот верхней тропосферы, именно здесь дефицит ОСО был и составил около 35% от нормы.
В верхней тропосфере под стратосферным антициклоном на севере Канады и в Гренландии наблюдалось мощное циклоническое возмущение и соответствующий его максимум ОСО (450-475 е.Д.).
В апреле 2010 г. центр стратосферного циклона располагался над акваторией Норвежского моря; в этом же районе наблюдалась наибольшая по полушарию, но незначительная отрицательная аномалия ОСО (до 15%).
В верхней тропосфере центр циклона был около полюса, вертикальная ось стратосферного циклона имела небольшой наклон на Юг.
Ложбиной стратосферного циклона, направленным на северо-восток Канады, в Сибирь и Дальний Восток, соответствовали повышенные уровни ОСО (на 10-15% выше нормы).
Важнейшей поглощающей субстанцией в стратосфере являются озон. Несмотря на малое его содержание в атмосфере (толщина слоя озона при нормальном давлении составляет около 5,5 мм), он определяет почти всю положительную часть радиационного баланса в слое 20-60 км. Озон полностью поглощает энергию излучения в интервале длин волн 0,20-0,32 мкм, которая и создаёт основные тепло запасы стратосферы.
Средний годовой min концентрации озона наблюдается у экватора, причем годового хода здесь практически нет.
В высоких и умеренных широтах в среднем за год концентрация озона выше, но с большими сезонными колебаниями: max содержания озона весной, а min во второй половине года. В приполюсных районах зимой, где до больших высот атмосфера не освещается Солнцем наблюдается min содержания озона.