Влияние динамических процессов на сроки весенней перестройки циркуляции стратосферы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.30, кандидат физико-математических наук Савенкова, Елена Николаевна

• Савенкова, Елена Николаевна
• кандидат физико-математических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Савенкова, Елена Николаевна

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Динамические процессы в стратосфере

1.2 Взаимодействие стратосферы и тропосферы

1.3 Внезапные стратосферные потепления

1.4 Финальные стратосферные потепления и перестройка циркуляции с зимнего режима на летний

2 АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКОГО РЕЖИМА СТРАТОСФЕРЫ ВО ВРЕМЯ ВЕСЕННЕЙ ПЕРЕСТРОЙКИ ЦИРКУЛЯЦИИ

2.1 Анализ существующих подходов к определению даты весенней перестройки циркуляции

2.2 Метод определения даты весенней перестройки

2.3 Климатическая изменчивость сроков весенней перестройки

2.4 Влияние планетарных волн на процесс перестройки циркуляции стратосферы

2.5 Влияние квазидвухлетних колебаний и северной кольцевой моды на дату весенней перестройки циркуляции стратосферы

3 МОДЕЛЬ СРЕДНЕЙ И ВЕРХНЕЙ АТМОСФЕРЫ МСВА

3.1 Основные уравнения модели

3.2 Постановка начальных и граничных условий

3.3 Параметризация бегущих планетарных волн в МСВА

3.4 Методы решения уравнений модели

4 АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЧИСЛЕННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ С УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ МСВА

4.1 Результаты моделирования с помощью МСВА

4.2 Сравнение результатов моделирования с результатами наблюдений

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние динамических процессов на сроки весенней перестройки циркуляции стратосферы»

ВВЕДЕНИЕ

Изучение динамических процессов, протекающих на различных высотах атмосферы Земли, и их взаимодействия является одной из важнейших фундаментальных задач метеорологии, в общем, и физики атмосферы в частности. В последние десятилетия, благодаря интенсивному развитию наземных и аэрокосмических систем наблюдения, накоплен огромный объем данных измерений, касающихся тепловой структуры, газового состава и динамических характеристик атмосферы. Ассимиляция этих данных в моделях общей циркуляции атмосферы (таких, как NCEP/NCAR, ECMWF, UK Met Office) позволила создать архивы глобальных распределений метеорологических параметров, которые доступны для анализа. Результаты обработки данных, ассимилированных в указанных моделях, свидетельствуют о постоянном присутствии в атмосфере Земли волновых возмущений глобального масштаба (планетарных волн). Стационарные планетарные волны (СПВ) возникают в тропосфере вследствие крупномасштабных неоднородностей рельефа и различий в нагреве поверхности суши и океана. До последнего времени считалось, что только тропосфера оказывает существенное влияние на имеющую значительно меньшую плотность стратосферу за счет распространения СПВ снизу вверх. В последние годы на основе анализа данных наблюдений и результатов модельных расчетов установлено, что изменчивость циркуляции стратосферы оказывает существенное влияние на условия распространения и отражения СПВ [Chen and Robinson, 1992; Perlwitz and Harnik, 2003]. Отраженные от стратосферы СПВ могут достигать высот тропосферы, трансформироваться в результате нелинейных взаимодействий и/или фокусировки трехмерного потока волновой активности в волны меньшего масштаба и оказывать влияние на формирование погодных условий отдельных регионов. Так, например, учет динамической ситуации в стратосфере путем ассимиляции данных ECMWF при сезонных прогнозах

погоды Северного полушария позволил существенно повысить успешность прогнозов в зимние месяцы [Douville, 2009]. Таким образом, исследования стратосферно-тропосферного взаимодействия имеют также важное практическое значение.

Особо важную роль указанные исследования играют в связи с необходимостью обнаружения и контроля возможных климатических изменений, связанных с антропогенными и естественными воздействиями. Анализ климатической изменчивости температуры с использованием данных NCEP/NCAR показал, что наблюдаются заметные изменения зимней температуры нижней атмосферы, которые имеют противоположный знак в низких и высоких широтах [Канухина и др., 2007]. Эти изменения приводят к соответствующим изменениям интенсивности и расположения максимумов тропосферных струйных течений и, тем самым, к улучшению условий распространения СПБ. Анализ данных NCEP/NCAR позволил выявить также существенный рост амплитуды СПВ1 (планетарная волна с зональным числом т= 1) в зимней стратосфере за последние десятилетия [Kanukhina et al., 2008]. Наблюдаемое в последние десятилетия возрастание амплитуды СПВ1 может вести к фундаментальному изменению стратосферной динамики, т.е. к переходу от квазистационарного режима при малых амплитудах СПВ1 к квазипериодическим и/или даже хаотическим осцилляциям (васцилляциям) при больших амплитудах СПВ1 [Holton and Mass, 1976]. Расчеты, выполненные с использованием Модели Средней и Верхней Атмосферы (МСВА) [Погорельцев, 2007], показали, что изменения условий распространения СПВ приводят как к существенному увеличению самой амплитуды СПВ1 в стратосфере, так и к заметному усилению внутрисезонной изменчивости среднего потока и амплитуды СПВ1 в зимний сезон [Pogoreltsev et al., 2009], т.е. к увеличению амплитуды стратосферных васцилляций. Модельные расчеты климатических сценариев развития внезапных стратосферных потеплений (ВСП) для 21 столетия показали статистически значимый положительный тренд (примерно одно событие

ВСП на десятилетие) в частоте появления событий ВСП [Charlton-Perez et al., 2008], что также указывает на усиление нелинейного взаимодействия планетарных волн со средним потоком.

Изучению динамических процессов и взаимодействий (в том числе стратосферно-тропосферного взаимодействия) уделяется большое внимание в международных проектах: Climate and Weather of the Sun-Earth System (CAWSES, 2004-2008 и CAWSES-2, 2009-2013), проводимых под руководством Scientific Committee on Solar-Terrestrial Physics (SCOSTEP); DynVar, проводимого SPARC (Stratospheric Processes and their Role in Climate, Kushner et al., 2007). Все это подтверждает, что исследование вопросов влияния динамических процессов на термический режим и циркуляцию атмосферы является важной и актуальной проблемой, имеющей большое научное и практическое значение.

Одним из наиболее интересных динамических процессов (наряду с событиями ВСП), во время которых проявляется взаимодействие стратосферы и тропосферы, являются сезонные перестройки циркуляции стратосферы. Следует отметить, что в первую очередь интерес представляет весенняя перестройка, так как она начинается и развивается на фоне динамически активной зимней стратосферы. В среднем (климатически) весенняя перестройка обусловлена радиационными процессами, т.е. сезонным изменением зенитного угла Солнца и, как следствие, усилением нагрева полярных областей за счет поглощения солнечного ультрафиолетового излучения озоном. Однако динамические процессы в стратосфере (в том числе планетарные волны) оказывают существенное влияние на начало и особенности протекания весенней перестройки. Так, например, в конце зимы (конец февраля - начало марта) возможно развитие финального стратосферного потепления, в результате которого зимний полярный вихрь разрушается и уже больше не восстанавливается, т.е. имеет место ранняя перестройка циркуляции. С другой стороны, если достаточно сильное событие ВСП происходит в конце января - начале февраля, зимний

тип циркуляции успевает восстановиться, но активность планетарных волн низкая, и весенняя перестройка циркуляции происходит только в апреле (поздняя перестройка).

Несмотря на то, что изучению вопросов изменчивости сроков весенней перестройки и их влиянию на формирование погодных условий в конце зимы - начале лета уделялось в последние десятилетия большое внимание (см., например, обзор в [Махнорылова и Угрюмов, 2012]), проводимые исследования носили в основном синоптический характер. Вопросы влияния внутренних динамических процессов в стратосфере на сроки и особенности протекания весенней перестройки практически не рассматривались.

Цель и задачи диссертационной работы

Целью диссертационной работы являлось исследование влияния различных динамических процессов (СПВ, нормальных атмосферных мод, квазидвухлетнего колебания (КДК), Северной кольцевой моды (СКМ) и др.) на весеннюю перестройку циркуляции в стратосфере Северного полушария.

Для достижения поставленной цели необходимо было сформулировать и решить следующие частные задачи исследования:

1. Разработка нового формализованного метода определения срока весенней перестройки циркуляции стратосферы.

2. Расчет дат весенней перестройки для каждого года из рассматриваемого в работе периода и изучение их климатической изменчивости.

3. Исследование на основе корреляционного анализа зависимостей сроков весенней перестройки от амплитуды СПВ1, фазы КДК, индекса Северной кольцевой моды и т.д.

4. Изучение влияния планетарных волн на сроки весенней перестройки на основе анализа данных UK Met Office.

5. Модификация модели средней и верхней атмосферы (МСВА) с целью параметризации эффектов нормальных атмосферных мод.

6. Проведение численных экспериментов с использованием модифицированной версии МСВА для различных фаз КДК и при различной активности СПВ на нижней границе.

7. Сопоставление результатов численного моделирования с наблюдениями.

Научная новизна

Научная новизна работы заключается в том, что впервые предложен и реализован формализованный метод определения срока весенней перестройки, который позволяет не только рассчитать дату перестройки, но и оценить достоверность ее определения. Впервые была разработана и внедрена в модель средней и верхней атмосферы МСВА параметризация эффектов нормальных атмосферных мод (собственных колебаний атмосферы), учет которой позволил реалистично воспроизводить внутрисезонную изменчивость стратосферной динамики, в том числе во время весенней перестройки циркуляции.

В ходе выполнения работы был получен ряд новых результатов, из которых основными являются следующие:

— впервые получено, что наблюдаемый в последние десятилетия сдвиг сроков весенней перестройки к более поздним датам достигает эффекта «насыщения», т.е. в последние годы даты перестройки демонстрируют только межгодовую изменчивость без значимого тренда;

— показано, что существует статистически значимая зависимость дат весенней перестройки от амплитуды СПВ1 (отрицательная корреляция), которая усиливается в последние годы;

— впервые получено, что зависимость сроков весенней перестройки от индекса Северной кольцевой моды существенно сильнее, если рассматривать только даты ранних перестроек и/или только годы с восточной фазой КДК;

— впервые выполнено моделирование общей циркуляции атмосферы с учетом эффектов нормальных атмосферных мод при различных фазах КДК,

что позволило реалистично воспроизвести внутрисезонную изменчивость динамики стратосферы во время весенней перестройки;

— показано, что при восточной фазе КДК весенняя перестройка циркуляции стратосферы происходит раньше, что согласуется с результатами, полученными на основе анализа данных UK Met Office.

Научная и практическая значимость

Научная и практическая значимость работы заключается в том, что предложен новый формализованный метод определения сроков весенней перестройки стратосферной циркуляции, который может быть использован для мониторинга динамических процессов в стратосфере с целью дальнейшего использования полученных результатов при долгосрочном прогнозировании погоды в последующие за перестройкой месяцы. Результаты численного моделирования могут быть использованы для планирования экспериментов и для интерпретации результатов наблюдений. Кроме этого, поскольку стратосферные процессы во время весенней перестройки существенно зависят от динамической ситуации в стратосфере в конце зимы, то численное моделирование позволяет давать прогнозы сроков перестройки. Следует также отметить, что разработка и внедрение новой параметризации эффектов нормальных атмосферных мод в МСВА позволили существенно лучше воспроизводить в модели внутрисезонную изменчивость динамических процессов, в том числе сроки и особенности протекания весенней перестройки циркуляции.

Научная и практическая значимость полученных результатов подтверждается также тем, что работы проводились при поддержке гранта «Леонарда Эйлера» (ДААД) в 2008-2009 гг. (исполнитель); грантов Правительства Санкт-Петербурга в 2009 г. и в 2012 г. (руководитель); грантов Министерства образования и науки Российской Федерации ГК № 14.740.11.0742 (руководитель) и ГК - Р1152 (исполнитель) в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры

инновационной России» на 2009-2013 гг. по теме: «Исследование влияния планетарных и внутренних гравитационных волн на температурный режим и циркуляцию средней и верхней атмосферы»; грантов РФФИ № 08-05-00710 (исполнитель), № 08-05-00774 (исполнитель), № 09-05-16028 (руководитель), № 10-05-09361 (руководитель), № 10-05-00198 (исполнитель); № 11-05-16079 (руководитель), № 11-05-00971 (исполнитель); № 11-05-16079 (руководитель), № 12-05-09285 (руководитель), № 12-05-90810 (руководитель), Стипендии Президента Российской Федерации для обучения за рубежом студентов и аспирантов российских вузов в 2010/2011 учебном году; стипендией Президента Российской Федерации на 2010/2011 учебный год; специальной государственной стипендией Правительства Российской Федерации для аспирантов на 2011/2012 учебный год.

Методы исследования

Основными методами, используемыми при выполнении работы, являлись спектральный, корреляционный и статистический анализ данных и численное моделирование, а также анализ и интерпретация полученных результатов.

Положения, выносимые на защиту:

— формализованный метод определения даты весенней перестройки циркуляции стратосферы, основанный на вычислении момента времени, когда скорость сезонного изменения скорости зонального потока максимальна;

— результаты анализа климатической изменчивости сроков весенней перестройки циркуляции и их связи с активностью планетарных волн;

— результаты корреляционного анализа зависимости дат весенней перестройки циркуляции от индекса С КМ в зависимости от фазы КДК;

— параметризация эффектов нормальных атмосферных мод в модели МСВА;

— результаты моделирования общей циркуляции средней атмосферы во время весенней перестройки с учетом нормальных атмосферных мод;

— результаты анализа зависимости сроков весенней перестройки от активности планетарных волн для различных фаз КДК;

— результаты анализа взаимодействия планетарных волн со средним потоком и их нелинейного насыщения стратосфере.

Достоверность результатов

Достоверность полученных в диссертации результатов и положений, выносимых на защиту, определяется применением проверенных методов обработки экспериментального материала, а также современных методов математического моделирования. Надежность результатов модельных расчетов подтверждается хорошим совпадением рассчитанных свойств и особенностей динамических процессов в стратосфере во время весенней перестройки циркуляции с результатами анализа наблюдений. Полученные результаты и сделанные на их основе выводы опубликованы в реферируемых научных журналах и получили международное признание.

Апробация и публикация работы

Работа выполнялась на метеорологическом факультете РГТМУ с 2009 по 2012 гг. Тема диссертации включена в план работ кафедры метеорологических прогнозов РГТМУ. Результаты работы докладывались и обсуждались на 7-ой Международной школе молодых ученых «Физика окружающей среды» (Красноярск, Россия, 2008 г.), Международном симпозиуме стран СНГ «Атмосферная радиация и динамика» (Санкт-Петербург, Россия, 2009 г.), Международной Байкальской молодежной научной школе по фундаментальной физике (Иркутск, Россия, 2009 г.),

Молодежной конференции «Физика и прогресс» (Санкт-Петербург, 2009 г.), Международной конференции 6th LAGA/ICMA/CAWSES workshop on «Long-Term Changes and Trends in the Atmosphere» (Боулдер, США, 2010 г.), Международной школе молодых ученых CEDAR Workshop (Боулдер, США, 2010 г.), Конференции молодых специалистов, НПО «Тайфун», (г. Обнинск, 2010 г.), Международной конференции 4th IAGA/ICMA/CAWSES Workshop on Vertical Coupling in the Atmosphere-Ionosphere System (Прага, Чехия, 2011 г.), Международном симпозиуме стран СНГ «Атмосферная радиация и динамика» (Санкт-Петербург, Россия, 2011 г.), Всероссийской конференции с международным участием «Физика окружающей среды», посвященной 50-летию первого полета человека в космос и 75-летию регулярных исследований ионосферы в России (Томск, 2011 г.), Международной Байкальской молодежной научной школе по фундаментальной физике «Физические процессы в космосе и околоземной среде» XII Конференции молодых ученых «Взаимодействие полей и излучения с веществом» (Иркутск, 2011 г.), Международном симпозиуме WCRP Open science conference "Climate research in service to society"(fleHBep, США, 2011 г.), Международном симпозиуме Workshop on Stratospheric Sudden Warming and its Role in Weather and Climate Variations (Киото, Япония, 2012 г.), II Всероссийской научной конференции «Проблемы военно-прикладной геофизики и контроля состояния природной среды» (Санкт-Петербург, 2012 г.), 39-й научной ассамблее Коспар (Майсур, Индия, 2012 г.), Международной конференции 7th IAGA/ICMA/CAWSES workshop on «Long-Term Changes and Trends in the Atmosphere» (Буэнос-Айрес, Аргентина, 2012 г.). Также результаты докладывались на семинаре в Институте метеорологии г.Лейпцига, Германия в 2011 г. и на итоговых сессиях Ученого совета РГТМУ (2009, 2010 и 2012 гг.)

Основные результаты по теме диссертации представлены в 18 статьях, из них шесть опубликованы в реферируемых журналах, три — находятся в печати.

Личный вклад автора

Все результаты, представленные в диссертационной работе, получены автором самостоятельно или при его непосредственном участии в коллективе соавторов. В опубликованных в соавторстве работах по разработке и внедрению параметризации эффектов нормальных атмосферных мод в МСВА автору принадлежит участие в постановке и реализации задачи, обработке и анализе результатов моделирования.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, содержащего 105 наименований. Общий объем диссертации составляет 121 страницу, в том числе 45 рисунков.

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

Данная глава является обзорной и содержит сведения о динамике стратосферы в целом. В ней обсуждаются особенности динамических процессов зимней стратосферы, взаимодействие стратосферы и тропосферы и их взаимное влияние друг на друга.

1.1 Динамические процессы в стратосфере

Атмосфера Земли представляет собой сложную колебательную систему, которую можно условно разделить на слои, основываясь на распределении температуры воздуха с высотой. От поверхности Земли до уровня тропопаузы (высота примерно 11 км) вертикальный градиент температуры имеет отрицательное значение. В стратосфере, которая простирается примерно от 11 до 50 км над уровнем Земли, температура с высотой увеличивается из-за поглощения озоном ультрафиолетового излучения Солнца. Изменения концентрации озона приводят к изменениям температуры, что в свою очередь влияет на динамику стратосферы в целом и, в частности, на распространение планетарных волн [Sabath, 2006].

С тех пор как стратосфера была впервые открыта из данных наблюдений шаров-зондов в 1903 году [Labitzke and Loon, 1999], она привлекает все больше и больше внимания ученых, особенно после 1980-х годов, когда была открыта «озоновая дыра» в Антарктиде [Farman et al., 1985]. Монреальский протокол и его изменения запретили производство и использование хлорфторуглеродов, а также других, разрушающих озон веществ. Ожидается, что озоновый слой восстановится до его состояния до 1980-х годов к 2060-2075 году [WMO, 2007]. Но исследования стратосферы, однако, связаны не только с озоном. Стратосфера и тропосфера динамически связаны между собой. Волны планетарного масштаба — волны Россби распространяющиеся в стратосферу из тропосферы, влияют на зональный ветер путем взаимодействия волны со средним потоком. В то же время

стратосфера оказывает влияние на тропосферу с помощью разнообразных механизмов, таких как, например, принцип «нисходящего контроля» [Haynes et al., 1991]. В стратосфере упорядочивается относительно хаотичное воздействие атмосферных волн, распространяющихся снизу, которое преобразуется в регулярные изменения стратосферной циркуляции. Существует и обратная связь, когда волны возвращаются в тропосферу и создают долгоживущие эффекты в погоде и климате нижней атмосферы [Моханакумар, 2011]. Состояние стратосферы изменяется очень медленно, по сравнению с тропосферой, но эффекты от этих изменений проявляются в погоде и климате нижней атмосферы, во многих аспектах внутрисезонной и межгодовой изменчивости, а также в систематическом изменении тропосферной циркуляции.

Зимняя полярная стратосфера характеризуются присутствием полярного вихря над полюсом, который в целом изолирован от средних широт. Этот глубокий «планетарный циклон» обусловливает движение воздуха над полушарием с запада на восток. Летом, когда возрастает поглощение солнечного излучения над полюсом, циклон сменяется антициклоном, и направление зонального потока меняется с западного (дующего с запада) на восточное. Причем, смена циркуляции с зимней на летнюю, начинается с более высоких слоев атмосферы и постепенно распространяется вниз до поверхности Земли [Бакунина и Угрюмов, 2008]. Летняя стратосфера очень спокойная, в то время как в течение зимы, зимний полярный вихрь очень часто разрушается.

На рисунке 1.1 представлены климатологические высотно-временные разрезы годового хода скорости среднезонального ветра и распределения температуры воздуха, осредненные в поясе 70-80° широты Северного полушария, полученные по данным NCEP/NCAR ре-анализа. В течение летних месяцев стратосфера достаточно спокойна, в то время как зимой наблюдаются существенные колебания полей метеорологических величин.

месяцы а

месяцы б

Рисунок 1.1 - Климатологические высотно-временные разрезы среднезональных значений скорости ветра (а) и температуры воздуха (б), осредненных по 70-80° широте Северного полушария, построенные по

данным ЫСЕР/ЫСАЛ реанализа

Летом над полюсом наблюдается достаточно устойчивая область высокого давления, в верхних и средних широтах Северного полушария присутствует восточный перенос. Зимой над полюсом устанавливается «глубокий» циклон, который обычно не так стабилен, как антициклон летом. Поэтому в течение зимы наблюдаются сильные вариации западного ветра. Примерно в начале апреля, начиная с верхних слоев, происходит ослабление западных ветров, а затем окончательная их смена на ветра восточного направления. Несмотря на то, что климатологические распределения температуры воздуха и зонального ветра имеют достаточно ровный, сглаженный характер, их изменчивость от года к году существенна. Это связано с динамическими факторами - увеличением активности планетарных волн и, как следствие их взаимодействия со средним потоком, ослаблением западных ветров и иногда даже разрушением полярного вихря в течение зимы.

Основными процессами, ответственными за динамическое взаимодействие различных атмосферных слоев, являются распространяющиеся по вертикали атмосферные волны, которые осуществляют перенос энергии и импульса. Волны глобального масштаба могут быть вынужденными (например, стационарные планетарные волны -СПВ, солнечные приливы, генерируемые суточными вариациями нагрева). Взаимодействуя со средним потоком, СПВ с одной стороны приводят к торможению (иногда даже обращению) стратосферного струйного течения зимой, но, в свою очередь, условия их распространения зависят от распределения среднего потока. В результате возникают так называемые стратосферные васцилляции, т.е. нерегулярные колебания амплитуд СПВ и интенсивности среднего потока.

В атмосфере Земли, как в колебательной системе, существуют также свободные колебания, возбуждаемые в нижней атмосфере различными хаотическими движениями, которые усиливаются в результате резонансного отклика атмосферы на определенных частотах, так называемые собственные

колебания атмосферы или нормальные атмосферные моды (НАМ) [Longuet-Higgins, 1968; Дикий, 1969; Salby, 1984, Volland, 1988; Madden, 2007]. К настоящему времени опубликовано достаточно много работ, посвященных изучению характеристик НАМ в тропосфере и нижней стратосфере на основе анализа глобальных распределений метеорологических полей [Delan, 1964; Eliasen and Machenhauer, 1965; Dikii and Golitsyn, 1968; Madden, 1978; Ahlquist, 1982; Lindzen et al., 1984]. Экспериментальные результаты, полученные в этих работах, обобщены в обзорах [Madden, 1979; Salby, 1984]. В работе [Weber and Madden, 1993] с целью изучения климатологии СПВ и НАМ в нижней атмосфере были проанализированы глобальные распределения метеорологических полей в тропосфере за 10 лет, ассимилированные в модели ECMWF (European Center for Medium-Range Weather Forecasts). Аналогичный анализ для стратосферы был выполнен в работе [Fedulina et al., 2004].

Одной из ярких особенностей динамики стратосферы являются квазидвухлетние колебания (КДК). Они представляют собой колебания среднезонального ветра в стратосфере (16-50 км) экваториальных широт, обусловленные взаимодействием медленной волны Кельвина и Россби-гравитационной волны со средним потоком, которое приводит к квазипериодической смене направления зонального потока [Холтон, 1979]. Период изменчивости КДК составляет порядка 28 месяцев.

С точки зрения гидродинамики, КДК — это яркий пример квазигармонических колебаний среднего потока, которые возбуждаются распространяющимися волнами с периодами, не связанными с периодами результирующих колебаний. Несмотря на то, что КДК — это тропическое явление, оно влияет на стратосферные потоки внетропических широт путем модуляции условий распространения внетропических волн. Необходимо отметить, что изучение КДК неотделимо от изучения атмосферных волновых движений, которые возбуждают их и корректируются ими. КДК влияют на изменчивость в мезосфере (до высот порядка 85 км), путем селективной

фильтрации волн, которые распространяются вверх через экваториальную стратосферу.

Но влияние КДК не ограничивается только динамическими процессами. Газовые составляющие атмосферы, такие как озон, водяной пар и метан находятся под воздействием изменений циркуляции, вызываемых квазидвухлетними колебаниями. Посредством модуляции условий распространения внетропических волн, КДК влияет на разрушение стратосферных полярных вихрей и на высокоширотные озоновые дыры. В свою очередь, полярный вихрь в стратосфере влияет на погоду у Земли, реализуя, таким образом, механизм влияния КДК на тропосферную динамику [Baldwin et al., 2001].

Известно, что КДК влияют на условия распространения планетарных волн, на интенсивность нелинейного взаимодействия этих волн со средним потоком в стратосфере и, как следствие, на разрушение полярного вихря в зимней стратосфере.

На рисунке 1.2, заимствованном у [Marquardt and Naujokat, Stratospheric Research Group, FSU, Berlin], показано высотно-временное сечение изменчивости среднезонального ветра над экватором. Данные о КДК (измерения ветра и температуры), получаемые с использованием наземных и спутниковых систем наблюдения, доступны с 1953 года до настоящих дней. Измерения проводились на станциях: Кантон (Атолл) (Кирибати, Canton Island) с координатами 3°S 172°W с января 1953 по август 1967, Ган (Мальдивские острова, Gan/Maldives) с координатами 00.41°S 73.09°Е с сентября 1967 до конца 1975 года; Сингапур (Сингапур, Singapure) с координатами 01.22°N 103.55°Е с начала 1976 до настоящего времени.

1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968

1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

ГОД

Рисунок 1.2 - Высотно-временное сечение среднемесячных значений зонального ветра над экватором на станциях Canton Island 3°S/172°W (январь1953 - август 1967), Gan/Maldives Islands, 1°S/73°E (сентябрь 1967 -декабрь 1975), Singapore, 1°N/104°E (с января 1976). Изоплеты даны в м/с, серым цветом обозначен западный ветер

Для изучения динамических процессов в атмосфере часто используется преобразование Фурье, когда любые возмущения, колебательные процессы представляются в виде суммы гармоник. Если применять анализ Фурье в долготном направлении, то изменение метеорологических полей (в данном случае приведен пример с геопотенциальной высотой) может бьггь представлено в виде суммы зональных гармоник:

м

0 = Jo((f>,z)+^iAm(<p, z)cos[mX + am(q>,z)] (1.1)

т=\

где Aq — среднезональная компонента (зональное волновое число 0), ср и А, — географические широта и долгота соответственно, z — высота, Ат — это амплитуда зональной гармоники с волновым числом т, а ат — ее фаза. Тропосферная циркуляция описывается как длинными, так и короткими волнами, в то время как в стратосфере присутствуют только волны с большими волновыми числами (волновые числа 1-3). В данной работе для анализа метеорологических полей (геопотенциальной высоты, температуры воздуха и компонент скорости ветра) будет применяться анализ Фурье. Таким образом, все метеорологические характеристики будут представлены в виде среднезональной компоненты (фоновой) и волн с зональными волновыми числами 1-5.

Чарни и Дразин в своей теории предложили критерий вертикального распространения волн [Charney and Drazin, 1961]. В квазигеострофическом приближении с плоскостью р, вертикальное распространение волн возможно только, если

0<й-с<р{(к2+12)+е/4Н2}~Х =ыс (1.2)

где и — скорость среднезонального потока; с - фазовая скорость волн; к, I -волновые числа в направлении осей х и у соответственно; е = f02 IN2, /0 -параметр Кориолиса на широте 45°, N - частота Брента-Вяйсяля; Н -вертикальный масштаб; ис — критическая скорость среднезонального

потока. Волны становятся захваченными, когда (а-с) отрицательная или больше ис. Таким образом, стационарные, вертикально-распространяющиеся волны планетарного масштаба существуют в стратосфере только тогда, когда зональный ветер имеет западное направление и его скорость не превышает критического значения. Если рассматривать типичное стратосферное состояние, йс »110/(т2 +3) м/с, где т — зональное волновое число [Andrews et al., 1987]. Только длинные волны достигают стратосферы и взаимодействуют с ее циркуляцией. Данная теория подтверждена данными наблюдений, которые указывают, что волны планетарного масштаба могут существовать только в зимней стратосфере, а летняя стратосфера очень спокойна и близка к радиационному равновесию. Чарни и Дразин применяли свою теорию для волн планетарного масштаба в тропосфере, стратосфере и мезосфере. Авторами отмечено, что большое количество энергии планетарных волн образуется в тропосфере. В среднеширотной области в течение года эта энергия не может проникнуть выше средней стратосферы, потому что над тропопаузой существуют либо слабые восточные, либо сильные западные зональные ветра. Волновая энергия в этой области захватывается.

1.2 Взаимодействие стратосферы и тропосферы

Взаимодействие циркуляционных процессов в тропосфере и стратосфере всегда привлекало внимание исследователей, особенно с точки зрения использования закономерностей этого взаимодействия в долгосрочных прогнозах погоды (см., например, Baldwin and Dunkerton, 2001; Baldwin et al., 2003a, 2003b; Thompson et al., 2006; а также международный проект DynVar - Dynamics and Variability of the Coupled Stratosphere-Troposphere System, проводимый SPARC, Kushner P.J. et al., 2007).

Циркуляция в стратосфере в целом имеет независимый от тропосферных процессов характер и определяется в основном балансом

между поглощением ультрафиолетовой радиации в диапазоне длин волн от 180 до 300 нм озоном и излучением длинноволновой радиации углекислым газом в спектральном диапазоне, центрированном около длины волны 1500 нм. Крупномасштабная циркуляция в тропосфере в основном контролируется дифференцированным поглощением солнечной энергии у земной поверхности.

Волны и вихри играют важную роль в поддержании глобальной атмосферной циркуляции. Волны, генерируемые в тропосфере, распространяются в стратосферу с поглощением, так что изменения состояния стратосферы зависят от того, где и как эти волны поглощаются. В свою очередь, стратосферные изменения влияют на тропосферу. Таким образом, несмотря на различия между циркуляциями стратосферы и тропосферы, эти два слоя составляют собой единую динамическую систему. В отсутствии циркуляции зональная средняя температура воздуха соответствовала бы температуре радиационного равновесия с временной задержкой порядка 10-20 дней и изменялась бы только в годовом цикле. Распространение вниз средних зональных аномалий обеспечивает динамическую связь между стратосферой и тропосферой. При отсутствии вихрей поток был бы только зональным средним потоком и определялся бы балансом меридионального температурного градиента и термического ветра. В таком случае тропосферно-стратосферного обмена вообще бы не было [Holton et al., 1995]. Области нагрева и охлаждения являются результатом развития вихрей, которые выводят стратосферу из радиационного равновесия.

Хорошо известно, что тропосфера оказывает динамическое влияние на стратосферу главным образом через распространяющиеся вверх волны: низкочастотные крупномасштабные планетарные, высокочастотные инерционно-гравитационные. Понимание этого влияния основывается на простых теориях, описывающих распространение волн, на соответствующих модельных расчетах, а также на экспериментальных фактах, к которым

относится, например, явное отличие стратосферной циркуляции в противоположных полушариях, зимой и летом. Важно то, что в стратосфере существует двунаправленное взаимодействие между волнами и средним течением. Торможение или диссипация волн воздействует на среднезональный поток, изменяя его. С другой стороны, среднее течение влияет на распространение, торможение и диссипацию волн. Такое двойственное взаимодействие является причиной, например, чувствительности системы к начальным условиям или внутренней динамической нестабильности.

Устойчивая двухсторонняя динамическая связь между стратосферой и тропосферой наблюдается в бореальной области на внетропических широтах в течение зимы, что хорошо видно по межсезонной изменчивости в северной кольцевой моде (Northern Annular Mode - СКМ). СКМ - это первая мода изменчивости циркуляции на внетропических широтах Северного полушария, а ее нижнее, тропосферное, проявление (или «отпечаток»), известно как арктическая осцилляция (АО) [Baldwin et al., 2003]. В течение зимы проявления СКМ характеризуются глубокой и когерентной аномальной структурой циркуляции внетропических широт, которая простирается от поверхности Земли вверх до средней атмосферы. Интересно, что результаты статистического анализа показывают, что стратосферные СКМ часто предшествуют тропосферным случаям СКМ [Baldwin and Dunkerton, 2001; Black and McDaniel, 2006]. Действительно, СКМ в нижней стратосфере - это полезный предиктор последующего тропосферного СКМ поведения [Baldwin et al.; 2003]. С другой стороны, исследование, выполненное [Polvani and Waugh, 2003], показывает, что стратосферным вариациям СКМ систематически предшествуют аномалии направленных вверх потоков активности планетарных волн, выходящих из тропосферы. Несмотря на то, что это приводит нас к вопросу о непосредственных физических источниках предполагаемого направленного вниз влияния стратосферы, остается очевидным, что важное динамическое взаимодействие между

внетропической стратосферой и тропосферой существует совместно с зимними СКМ случаями.

Как анализ наблюдений, так и результаты моделирования показывают, что стратосферно-тропосферное взаимодействие прослеживается в случаях внезапных стратосферных потеплений (ВСП) [Taguchi et al., 2001; Limpasuvan et al., 2004]. Последние исследования обнаружили связь между случаями ВСП и межсезонной временной эволюцией отрицательных случаев СКМ. ВСП вызываются аномальным движением планетарных волн [Polvani and Waugh, 2003] и затем сопровождаются негативной фазой арктической осцилляции [Baldwin and Dunkerton, 2001].

1.3 Внезапные стратосферные потепления

Одним из наиболее ярких динамических процессов, во время которых проявляется динамическое взаимодействие тропосферы и стратосферы, являются события внезапных стратосферных потеплений [Holton, 1980; Mclntyre, 1982]. По существующим представлениям [Stan and Straus, 2009], события ВСП могут развиваться за счет двух причин: усиления волновой активности в нижней атмосфере, которое сопровождается ростом потока волновой активности из тропосферы в стратосферу (так называемый, классический сценарий, предложенный в работе [Matsuno, 1971]), и/или из-за внутренних динамических процессов, т.е. в результате нелинейного взаимодействия планетарных волн со средним потоком на высотах стратосферы [Scott and Polvani, 2006; Погорельцев, 2007]. В последние годы интерес к изучению событий ВСП существенно возрос — стоит отметить хотя бы совещание, состоявшееся в феврале 2012 года в Киото, Япония (Workshop on Stratospheric Sudden Warming and its Role in the Weather and Climate Variations, February 22-24, 2012, Kyoto, Japan). Отмеченное повышение интереса к событиям ВСП связано в первую очередь с тем фактом, что результаты исследований, полученные в последние годы, свидетельствуют о существенном влиянии стратосферных событий на

формирование аномалий погоды и климат в тропосфере [Baldwin and Dunkerton, 2001; Baldwin et al. 2007; Sun and Robinson, 2009; Woollings et al., 2010]. Кроме этого, было установлено, что события ВСП влияют на динамику и энергетику верхней атмосферы (мезосферы и даже термосферы) [Siskind et al., 2010; Yuan et al., 2012; Kurihara et al., 2010; Fuller-Rowell et al., 2010; Funke et al., 2010; Liu et al., 2011], т.е. формирование «космической» погоды, a также проявляются в возмущениях параметров ионосферы [Pedatella and Forbes, 2010; Pancheva and Mukhtarov, 2011], что необходимо учитывать при решении задач радиосвязи, радиолокации и навигации. В последние десятилетия отмечается также рост активности планетарных волн в стратосфере [Pogoreltsev et al., 2009] и, как следствие, усиление их нелинейного взаимодействия со средним потоком, которое приводит к возрастанию интенсивности нерегулярных колебаний, так называемых стратосферных васцилляций [Погорельцев, 2007; Holton and Mass, 1976].

Несмотря на отмеченное возрастание интереса к изучению ВСП и их влияния на погоду, климат и верхнюю атмосферу, включая ионосферу, как правило, авторы ограничиваются анализом особенностей событий, наблюдаемых в последние годы [Labitzke and Kunze, 2009; Ayarzaguena et al., 2011; Kuttippurath and Nikulin, 2012]. Вопрос же об источнике и/или причине возникновения ВСП остается открытым [Sun et al., 2011]. Выполненный нами, на основе данных UK Met Office [Swinbank and O'Neill, 1994], анализ динамических процессов в стратосфере показал, что с точки зрения климатической изменчивости за последние десятилетия (1992-2012 гг.) происходит переоценка относительной роли различных механизмов возникновения событий ВСП, и внутренние процессы, связанные с нелинейными взаимодействием СПВ со средним потоком, начинают играть преобладающую роль. На недостаточное внимание к внутренним динамическим процессам при анализе событий ВСП было указано также в недавней работе, посвященной анализу ВСП в январе 2009 года [Labitzke and Kunze, 2009]. Другим важным результатом исследований, выполненных за

последние годы, является то, что основные события ВСП в последние десятилетия наблюдаются достаточно высоко (40-50 км), и принятая классификация этих событий на основе анализа поведения среднезонального потока и/или температуры воздуха на уровне 10 гПа (высота 30 км) [Labitzke, 1977; Labitzke and Naujokat, 2000; Labitzke et al., 2005] должна быть пересмотрена.

В качестве примера, на рисунках 1.3-1.6 представлены полученные на основании анализа данных UK Met Office высотно-временные сечения амплитуд зональных гармоник с зональными волновыми числами т= 1-4 в поле геопотенциальной высоты и скорости среднего зонального ветра на широте 62.5°N, а также изменения среднезональной температуры воздуха на широте 87.5°N с первого декабря по первое апреля зим 1999-2000 и 20112012 гг. Стоит отметить, что использованные здесь данные UK Met Office являются в настоящий момент уникальными с точки зрения расположения верхней границы (начиная с ноября 2009 года, верхние граничные условия в модели UK Met Office задаются на уровне 0.01 гПа, т.е. фактически в мезосфере).

29peb

Mean zonal wind (m/s) at 62.5N

29feb

15 WAR

30mar

Change of the temperature (K) at 87.5N

60

A

СШ 50

•H

<D

A 40

и JO w

U 20 ft

ад 10 О

r\

о Q О

31dec 199»

15JAN 2000

30JAN

14feb

29feb

15mar

30har

Рисунок 1.3 - Полученные на основании анализа данных UK Met Office за

зиму і 999-2000 гг. высотно-временные сечения амплитуды зональной гармоники с т= 1 в поле геопотенциальной высоты и среднего зонального ветра на широте 62.5° N (верхний и средний рисунки, соответственно). На нижнем рисунке показаны отклонения среднезональной температуры от средних за январь/март значений на широте 87.5° N

ад я'^ООЖ

31 dec 1999

15jan 2000

30jan

14feb

29feb

15 m

30MAK

Amplitude of PW3 in geopot. height (m) at 62.5N

31dec 1999

15jas 2000

3djan

14feb

29feb

15íiar

30uar

Amplitude of PW4 in geopot. height (m) at 62.5N

І'ГО0oo.ua / /Чс

31 dec 1999

l&jan 2000

30jas

14feb

29feb

15mar

■¡omar

Рисунок 1.4 - Полученные на основании анализа данных UK Met Office за

зиму 1999-2000 гг. высотно-временные сечения амплитуд зональных гармоник с волновыми числами т = 2-4 в поле геопотенциальной высоты на широте 62.5° N (верхний, средний и нижний рисунки, соответственно)

18dec was 16jan 1feb 16feb 2 mar 17mar 1apr 2012

Mean zonal wind (m/s) at 62.5N

Change of the temperature (K) at 87.5N

idec 16dec 1ja.4 16 jan 1feb 18feb ¿mar 17mar 1apr 2011 2012

Рисунок 1.5 - Полученные на основании анализа данных UK Met Office за

зиму 2011-2012 гг. высотно-временные сечения амплитуды зональной гармоники с т= 1 в поле геопотенциальной высоты и среднего зонального ветра на широте 62.5° N (верхний и средний рисунки, соответственно). На нижнем рисунке показаны изменения среднезональной температуры в течение декабря-марта на широте 87.5° N

1dec

гой

16 dec

wan 2012

16feb

17mar

1apr

Amplitude of PW3 in geopot. height (m) at 62.5N

idkc 2011

16dkc

1 jan 2012

16jan

IKK В

16KKB

2mar

i7mar

i apr

Amplitude of PW4 in geopot. height (m) at 62.5N

Заключение диссертации по теме «Метеорология, климатология, агрометеорология», Савенкова, Елена Николаевна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Подводя итог проделанной в ходе диссертационных исследований работе, необходимо, в первую очередь, еще раз отметить актуальность решаемой проблемы - проблемы исследования влияния динамических процессов на термический режим и циркуляцию атмосферы.

К основным результатам проведенных диссертационных исследований относятся следующие.

1. Предложен и реализован новый формализованный метод определения даты весенней перестройки циркуляции стратосферы на основе данных, ассимилированных в моделях NCEP/NCAR и UK Met Office, рассчитаны значения сроков весенней перестройки и изучена их климатическая изменчивость. Показано, что наблюдаемый в последние десятилетия тренд смещения сроков весенней перестройки к более поздним датам достигает эффекта «насыщения», т.е. в последние годы даты перестройки демонстрируют только межгодовую изменчивость без значимого тренда.

2. Выполнен анализ зависимости сроков весенней перестройки циркуляции от активности планетарных волн. Получено, что существует статистически значимая зависимость дат весенней перестройки циркуляции стратосферы от амплитуды СПВ1 (отрицательная корреляция), которая усиливается в последние годы.

3. Изучена зависимость сроков весенней перестройки от индекса Северной кольцевой моды. Установлено, что эта зависимость существенно сильнее, если рассматривать только даты ранних перестроек и/или только годы с восточной фазой КДК.

4. Разработана и внедрена в МСВА параметризация эффектов НАМ (собственных колебаний атмосферы). Выполнено моделирование общей циркуляции атмосферы и показано, что учет НАМ позволяет более правильно воспроизводить внутрисезонную изменчивость динамики стратосферы, в том числе и во время весенней перестройки циркуляции.

5. Выполнено моделирование весенней перестройки циркуляции при различных нижних граничных условиях, отражающих изменчивость СПВ, и для различных фаз КДК. Получено, что из-за эффекта нелинейного насыщения СПВ изменение нижних граничных условий сказывается в стратосфере незначительно, тогда как при восточной фазе КДК перестройка происходит существенно раньше, чем при западной фазе. Данный результат в среднем согласуется с результатами анализа данных UK Met Office.

Из анализа результатов, полученным в ходе выполнения диссертационной работы, можно сделать следующие выводы, объясняющие особенности протекания весенней перестройки циркуляции стратосферы: в связи с тем, что имеется отрицательная корреляция дат весенней перестройки циркуляции с амплитудой СПВ1, а в последние десятилетия активность СПВ1 в стратосфере уменьшается, наблюдается смещение сроков весенней перестройки к более поздним датам. В последние годы, однако, это смещение заметно уменьшилось, что, по-видимому, объясняется тем, что из-за ослабления влияния планетарных волн дата перестройки определяется в большей мере радиационными процессами; в среднем в годы, когда наблюдается восточная фаза КДК, весенняя перестройка происходит раньше, чем в годы с западной фазой, что может быть объяснено более сильной зависимостью дат перестройки от динамических процессов при восточной фазе КДК. Этот результат подтверждается также тем, что корреляция дат весенней перестройки циркуляции с СКМ-индексом статистически значима только при восточной фазе КДК.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

АО арктическая осцилляция

ВГВ внутренняя гравитационная волна

ВСП внезапное стратосферное потепление

КДК квазидвухлетнее колебание

НАМ нормальная атмосферная мода

ОЦА общая циркуляция атмосферы

СКМ Северная кольцевая мода

СПВ стационарная планетарная волна

СПВ1 стационарная планетарная волна с зональным волновым числом ш=1

ФСП финальное стратосферное потепление

ЭП поток Элиассена-Пальма

COMMA-LIM Cologne Model of the Middle Atmosphere - Leipzig Institute for Meteorology

ECMWF European Center for Medium-Range Weather Forecasts

NAM Northern Annular Mode

QBO Quasi-Biennial Oscillation

UK Met Office United Kingdom Meteorological Office

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Савенкова, Елена Николаевна, 2012 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Бакулина Е.А., Угрюмов А.И. Весенние перестройки циркуляции в стратосфере в 1958-2003 годах [Текст] // Ученые записки РГТМУ. — 2008. — вып. 5. — С. 25-32.

Бакулина Е.А., Дунаева Е.А., Угрюмов А.И. Связь весенних перестроек циркуляции в стратосфере с характером процессов в тропосфере в марте - июне [Текст] // Метеорология и гидрология. —2009. — №2 .

— С. 29-37.

Девятова Е.В., Мордвинов В.И. Квазидвухлетние колебания ветра в низкопшротной стратосфере и волновая активность атмосферы зимой в Северном полушарии // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. — 2011. — Т. 47. — № 5. — С. 608-621.

икий Л. А. Теория колебаний земной атмосферы. — Л.: Гидрометеоиздат, 1969. — 200 с.

Изаков М.Н. Влияние турбулентности на термический режим планетарных термосфер // Космические исследования. — 1978. — Т. 16. —С. 403-411.

Канухина А.Ю., Нечаева Л.А., Суворова Е.В., Погорельцев А.И. Климатические тренды температуры, зонального потока и стационарных планетарных волн по данным NCEP/NCAR реанализа // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. — 2007 . — Т.43. — № 6.

— С. 754-763.

Марчук Г.И., Дымников В., Залесный В., Лыкоссов В., Галин В.Я. Математическое моделирование общей циркуляции атмосферы и океана. — Л.: Гидрометеоиздат, 1984. — 320 с.

Марчук Г. И. Численные методы в прогнозе погоды [Текст] — JL: Гидрометеоиздат, 1967. — 356 с.

Махнорылова C.B., Угрюмов А.И. Формирование длительных аномалий температурного режима весенне-летнего периода на Европейской территории России под влиянием особенностей стратосферной циркуляции // Ученые записки РГТМУ. —2012. — № 24. — С. 38-53.

Мерзляков Е.Г., Портнягин Ю.И., Соловьева Т.В., Погорельцев А.И., Суворова Е.В. Высотно-широтная структура вертикальной компоненты ветра мигрирующего суточного прилива в области высот 80-100 км // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. — 2012 . — Т.48. — № 2. — С. 195-206.

Моханакумар К. Взаимодействие стратосферы и тропосферы / Пер. с англ. Р.Ю. Лукьяновой; Под ред. Г.В. Алексеева. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2011. — 452 с.

Погорельцев А.И. Генерация нормальных атмосферных мод стратосферными васцилляциями // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. — 2007. — Т. 43. — № 4. — С. 463-475.

Погорельцев А.И., Савенкова E.H. Межгодовая и климатическая изменчивость сроков весенней перестройки циркуляции стратосферы // Ученые записки РГТМУ — 2010. — № 11.- С. 53-62.

Портнягин Ю.И., Соловьева Т.В., Мерзляков Е.Г., Погорельцев А.И., Савенкова E.H. Высотно-широтная структура вертикального ветра в области верхней мезосферы и нижней термосферы (70-110 км) // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. — 2010. — Т. 46. — № 1. — С. 95-104.

Портнягин Ю.И., Соловьева Т.В., Мерзляков Е.Г., Погорельцев А.И., Суворова Е.В., Мухтаров П., Панчева Д. Высотно-широтная структура вертикальной компоненты ветра мигрирующего полусуточного прилива в области верхней мезосферы и нижней термосферы (80-100 км) // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. — 2011 . — Т. 47.

— № 1. —С. 118-129.

Суворова Е.В., Погорельцев А.И. Моделирование немигрирующих приливов в средней атмосфере // Геомагнетизм и аэрономия. — 2010.

— Т. 50. —№6. —С. 1-12.

Холтон, Дж. Р. Динамическая метеорология стратосферы и мезосферы [Текст] / Холтон Дж. Р. — JL: Гидрометиоиздат, 1979. — 224 с. — (Пер. с англ.).

Ahlquist, J.E. Normal-mode global Rossby waves: Theory and observations //J. Atmos. Sci. — 1982. — Vol. 39. — P. 193-202.

Akmaev, R.A. Simulation of large scale dynamics in the mesosphere and lower thermosphere with Doppler-spread parameterization of gravity waves. 2. Eddy mixing and the diurnal Tide // J. Geophys. Res. — 2001. — Vol. 102. —P. 1205-1203.

Andrews, D.G., JR= Holton, and Leovy, C.B. Middle Atmosphere Dynamics [Text] / —Academic Press, 1987 — 489 pp.

Ayarzaguena, В., U. Langematz, E. Serrano, Tropospheric forcing of the stratosphere: A comparative study of the two different major stratospheric warmings in 2009 and 2010. // J. Geophys. Res. — 2011. — 116. — D18114. — doi: 10.1029/2010JD015023.

Baldwin, M.P., Dunkerton, T.J. Stratospheric harbingers of anomalous weather regimes // Science. - 2001. - Vol. 294. - P. 581 - 584.

Baldwin, M.P., Gray, L.J., and al. The quasi-biennial oscillation [Text] // Reviews of geophysics. - 2001. - May. - P. 179 - 229.

Baldwin, M.P., Thompson, D.W.J., Shuckburgh, E.F., Norton, W.A., Gillett, N.P. Weather from the stratosphere // Science — 2003a — Vol. 301. — P. 317-319.

Baldwin, M.P., Stephenson, D.B., Thompson, D.W.J., Dunkerton, T.J., Charlton, A.J., O'Neill, A. Stratospheric memory and skill of extended-range weather forecasts // Science. — 2003b — Vol. 301 — P. 636 - 640.

Baldwin, M. P., Dameris, M., Shepherd, T.G. How will the stratosphere affect climate change? // Science. - 2007. - Vol. 316. - P. 1576 - 1577.

Banks, P. M., and Kockarts, G. Aeronomy: Part В [Text] / Elsevier, New York, 1973 — 355 pp.

Belchansky, G. I., D. C. Douglas, and N. G Platonov Duration of the Arctic Sea ice melt season: Regional and interannual variability 1979-2001 // J. Climate — 2004 — 17. — P.67 - 80.

Berger, U., Dameris. M. Cooling of the upper atmosphere due to C02 increases: a model study // Ann. Geophys. - 1993. Vol. 11 - P. 809 - 819.

Black, R. X., McDaniel, B.A., and Robinson, W.A. Stratosphere-troposphere coupling during spring onset. // J. Climate. — 2006 — 19. — P. 4891 -4901.

Black, R. X. and McDaniel, B. A. Interannual variability in the Southern Hemisphere circulation organized by stratospheric final warming events // J. Atmos. Sci. — 2007b. — 64. — P. 2968 - 2975.

Blackader, A.K. High Resolution Models of the Planetary Boundary Layer // Adv. Envir. Sci. Engineer. — 1979. — 1. — P. 50 - 85.

Cayan, D. R., Kammerdiener, S.A., Dettinger, M.D., Caprio, J.M., and Peterson, D.H. Changes in the onset of spring in the western United States // Bull. Amer. Meteor. Soc. — 2001. — 82. — P. 399 - 415.

Charlton-Perez, A.J., Polvani, L.M., Austin, J., Li, F. The frequency and dynamics of sudden stratospheric warmings in the 21st century // J. Geophys. Res. — 2008. — 113. — D16116. — doi: 10.1029/2007JD009571.

Charney, J.G., Drazin, P.G. Propagation of planetary scale waves from the lower into the upper atmosphere // J. Geophys. Res. — 1961. — Vol. 66.

— P. 83-110.

Chen, P., and Robinson, W. A. Propagation of planetary waves between the troposphere and stratosphere. // J. Atmos. Sci. - 1992. - Vol. 49. - P. 2533

- 2545.

Dameris, M,5 Ebel, A. The quasi-biennial oscillation and major stratospheric warmings: A three-dimensional model study // Ann. Geophys. — 1990. — Vol. 8. —P. 79-86.

Dameris, H., Ebel, A., Jakobs, H. J.Three-dimensional simulation of quasi-periodic perturbations attributed to solar activity effects in the middle atmosphere. // Ann. Geophys. — 1986. — Vol. 4a. — P. 287 - 296.

Delan, RJ. Travelling planetary waves // Tellus. — 1964. — Vol. 16. — P.271-273.

Dikii, L.A., Golitsyn, G.S. Calculation of the Rossby wave velocities in the Earth's atmosphere // Tellus. — 1968. — Vol. 20. — P. 314 - 317.

Dickinson, R. E., Ridley, E. C., Roble, R. G. Meridional Circulation in the Thermosphere I. Equinox Conditions. // J. Atmos. Sci. — 1975. — Vol. 32. — P. 1737-1754.

D'Odorico, P., Yoo, J., and Jaeger, S. Changing seasons: An effect of the North Atlantic Oscillation // J. Climate. — 2002. — Vol. 15. — P. 435 -445.

Douville, H. Stratospheric polar vortex influence on Northern Hemisphere winter climate variability //Geophys. Res. Lett. — 2009. — V. 36. — LI 8703. — doi: 10.1029/2009GL039334.

Ebel, A., Dameris, M., Jakobs, H.J. Modelling of the dynamical response of the middle atmosphere to weak external forcing: Influence of stationary and transient waves // Ann. Geophys. — 1988. — Vol. 6. — P. 501-512.

Ebel, A., Berger, U., Krueger, B. C. Numerical simulations with COMMA, a global model of the middle atmosphere // SIMPO Newsletter. — 1995. — № 12. —P. 22-32.

Eliasen, E., Machenhauer, B.A. Study of the fluctuations of the atmospheric planetary flow patterns represented by spherical harmonics //Tellus. — 1965. — Vol. 17. — P. 220-238.

Farman, J.C., Gardiner, B.G. and Shanklin, J.D. Large losses of total ozone in antarctic reveal seasonal cio x/nox interaction // Nature. — 1985. — Vol. 315. —P. 207-210.

Farrara, J. D. and Mechoso, C. R. An observational study of the final warming in the Southern Hemisphere stratosphere // Geophys. Res. — 1986. — Lett. 13. — P. 1232 - 1235.

Fedulina, I.N., Pogoreltsev, A.I., Vaughan, G. Seasonal, interannual and short-term variability of planetary waves in Met Office stratospheric assimilated fields // Quart. J. Roy. Met. Soc. — 2004. — Vol. 130. — No. 602. — P. 2445 - 2458.

Forbes, J.M., Garrett, H.B. Theoretical studies of atmospheric tides // Rev. Geophys. Space Phys. — 1979. — 17. — P. 1951 - 1981.

Fröhlich, K., Pogoreltsev, A. and Jacobi, Ch. Numerical simulation of tides, Rossby and Kelvin waves with the COMMA-LIM model // Adv. Space Res. — 2003. — V. 32. — No. 5. — P. 863 - 868.

Fuller-Rowell, T., Wu, F., Akmaev, R., Fang, T-W., Araujo-Pradere, E. A whole atmosphere model simulation of the impact of a sudden stratospheric warming on thermosphere dynamics and electrodynamics // J. Geophys. Res. —2010. —Vol. 115. —A00G08. —doi: 10.1029/2010JA015524.

Funke, B., Lopez-Puertas, M., Bermejo-Pantaleon, D., Garcia-Comas, M., Stiller, G.P., T. von Clarmann, Kiefer, M., Linden, A. Evidence for dynamical coupling from the lower atmosphere to the thermosphere during a major stratospheric warming // Geophys. Res. Let. — 2010. — Vol. 37. — L13803. — doi: 10.1029/2010GL043619.

Giannitsis, C. and Lindzen, R.S. Nonlinear saturation of vertically propagating Rossby waves // J. Atmos. Sci. — 2009. — № 66. — P. 915 -934.

Haltiner, W. Numerical Prediction and Dynamic Meteorology [Text] / John Wiley & Sons, New York, 1980.

Haynes, P.H., Marks, C.J., Mclntyre, M.E., Shepherd, T.G. and Shine, K.P. On the «downward control» of extratropical diabatic circulations by eddy-induced mean zonal forces // J. Atmos. Sci. — 1991. — 48. — P. 651-678.

Holloway, J. L., Michael, J., Spelman, J., Manabe, S. Latitude-Longitude Grid Suitable for Numerical Time Integration of a Global Atmospheric Model // Monthly Weather Rev. — 1981. — 101. — P. 69 - 78.

Holton, J. R., Mass, C. Stratospheric vacillation cycles // J. Atmos. Sci. — 1976. — Vol. 33. — P. 2218 - 2225.

Holton, J.R. The dynamics of sudden stratospheric warmings //Annual Rev. Earth Planet. Sci. — 1980. — Vol. 8. — P. 169-190.

Holton, J.R., Haynes, P.H., Mclntyre, M.E., Douglass, A.R., Rood, R.B., Pfister, L. Stratosphere troposphere exchange // Rev.Geophys. — 1995. — №33.—P. 403-439.

Hu, Y., and Tung, K. K. Interannual and decadal variations of planetary wave activity, stratospheric cooling, and Northern Hemisphere Annual mode // J. Climate. — 2002. № 15. — P. 1659-1673.

Jacobi, Ch., Fröhlich, K., Portnyagin, Y., Merzlyakov, E., Solovjova, T., Makarov, N., Rees, D., Fahrutdinova, A., Guryanov, V., Fedorov, D., Korotyshkin, D., Forbes, J., Pogoreltsev, A., and Kürschner, D. Semi-

empirical model of middle atmosphere wind from the ground to the lower thermosphere // Adv. Space Res. — 2009. — № 43. — P. 239 - 246.

Jakobs, H.J., Bischof, M., Ebel, A., Speth, P. Simulation of gravity wave effects under solstice conditions using a 3-D circulation model of the middle atmosphere // J. Atmos. Terr. Phys. — 1986. — Vol. 48. — P. 1203 -1223.

Jakobs, H.J., Hass, H. Normal modes as simulated in a three-dimensional circulation model of the middle atmosphere including regional gravity wave activity //Ann. Geophys..- 1987.- Vol. 5A, P. 102-114.

Kalnay, E. et al. The NCEP/NCAR 40-Year Re-analysis Project // Bull.Amer.Meteor.Soc. — 1996. — Vol. 77. — P. 437 - 471.

Kanukhina, A.Y., Suvorova, E.V., Nechaeva, L.A., Skrygina, E.K., and Pogoreltsev, A.I. Climatic variability of the mean flow and stationary planetary waves in the NCEP/NCAR reanalysis data //Ann. Geophys. — 2008. — № 26. — P. 1233 - 1241.

Kushner, P.J., et al. The SPARC DynVar Project: A SPARC Project on the Dynamics and Variability of the Coupled Stratosphere-Troposphere System // SPARC Newsletter. — 2007. — № 29. — P. 9 - 14.

Kurihara, J., Ogawa. Y., Oyama, S., Nozawa, S., Tsutsumi, M., Hall, C.M., Tomikawa, Y., Fujii, R. Links between a stratospheric sudden warming and thermal structures and dynamics in the high-latitude mesosphere, lower thermosphere, and ionosphere // Geophys. Res. Let. — 2010. — Vol. 37. — L13806. — doi: 10.1029/2010GL043643.

Kuttippurath, J., Nikulin, G. The sudden stratospheric warming of the Arctic winter 2009/2010: comparison to other recent warm winters // Atmos. Chem. Phys. Discuss. — 2012. — 12. — P. 7243 - 7271.

Labitzke, K. Interannual variability of the winter stratosphere in the Northern winter // Mon. Wea. Rev. — 1977. — Vol. 105. — P. 762 - 770.

Labitzke, K., Kunze, M. On the remarkable Arctic winter in 2008/2009 // J. Geophys. Res. — 2009. — Vol. 114. — D00102. — doi:10.1029/2009JD012273.

Labitzke, K. G. and Loon, H.V., The stratosphere: phenomena, hystory and relevance // Springer. — 1999. — 179 pp.

Labitzke, K., Naujokat, B. The lower Arctic stratosphere in winter since 1952 // SPARC Newsl. — 2000. — No 15. — P. 11 - 14.

Labitzke, K., Naujokat, B., Kunze, M. The lower Arctic stratosphere in winter since 1952: an update // SPARC Newsl. — 2005. — No 24. — P. 27 - 28.

Lamarque, J. F., and Hess, P.G. Arctic Oscillation modulation of the Northern Hemisphere spring tropospheric ozone // Geophys. Res. Lett. — 2004. — №29. —2003GL019116.

Lange, M. Modellstudien zum C02-Anstieg und 03-Abbau in der mittleren Atmosphäre und Einflus des Polarwirbels auf die zonale Symmetrie des Windfeldes in der Mesopausenregion // Wiss. Mitt., Institute fur Meteorologie der Universität Leipzig. — 2001. — Vol. 25. — 124 pp.

Lantao, S., Robinson, W.A., Gang Chen. The Role of Planetary waves in the downward influence of stratospheric final warming events // Journal of

Atmospheric Science. — 2011. — Vol.68. — doi: 10.1175/JAS-D-ll-014.1.

Limpasuvan, V., Thompson, D.W.J., and Hartmann, D.L. The life cycle of the Northern Hemisphere sudden stratospheric warmings // J. Climate. — 2004. — № 13. — P. 2584 - 2596.

Lindzen, R. S. Turbulence and Stress Owing to Gravity Wave and Tidal Breakdown. // J. Geophys. Res. — 1981. — № 86. — P. 9707-9714.

Lindzen, R.S., Straus, D.M., Katz, B. An observational study of large-scale atmospheric Rossby waves during FGGE //J. Atmos. Sci. — 1984. — Vol. 41. —P. 1320- 1335.

Liou, K.N. Radiation and Cloud Processes in the Atmosphere [Text] / Oxford Monographs on Geology and geophysics No. 20, Oxford Univ. Press, New York, Oxford. - 1992. - 487 pp.

Liu, H., Doornbos, E., Yamamoto, M., Ram, S.T., Strong thermospheric cooling during the 2009 major stratosphere warming // Geophys. Res. Let.

— 2011. — Vol. 38. — L12102. — doi: 10.1029/2011GL047898.

Longuet-Higgins, M.S. The eigenfunctions of Laplace's tidal equation over a sphere // Philos. Trans. R. Soc. London. — 1968. — Vol. 262. — P. 511 -607.

Madden, R.A. Further evidence of travelling planetary waves // J. Atmos. Sci.

— 1978. — Vol. 35. — P. 1605 - 1618.

Madden, R.A. Observations of large-scale traveling Rossby waves // Rev. Geophys. Space Phys. — 1979. — Vol. 17. — P. 1935-1949

Madden, R.A. Large-scale, free Rossby waves in the atmosphere - An update // Tellus. — 2007. — Vol. 59A. — P. 571 - 590.

Manney, G.L., Zurek, R.W., Gelman, M.E., Miller, A.J., Nagatani, R. The anomalous Arctic lower stratospheric polar vortex of 1992-1993 // Geophys. Res. Lett. — 1994. — Vol. 1 — P. 2405 - 2408.

Matsuno, T. Numerical integration of the primitive equations by a simulated backward difference method // Journal of Meteorological Society of Japan. — 1966. — № 44. — P. 76 - 84.

Matsuno, T.A. Dynamical model of sudden stratospheric warming // J. Atmos. Sci. — 1971. — № 28. — P. 871 - 883.

Mclntyre, M.E. How well do we understand the dynamics of stratospheric warmings // J. Meterol. Soc. Japan. — 1982. — Vol. 60. — No 1. — P. 37 -64.

Mlynzak, M.G., Solomon, S. A detailed Evaluation of the heating Efficiency in the Middle Atmosphere // J. Geophys. Res. — 1993. — Vol. 98. — P. 10517- 10541.

Overland, J. E., Wang, M. Y., and Bond, N. A. Recent temperature changes in the Western Arctic during spring // J. Clim. — 2002. — № 15. — P. 1702 -1716.

Pancheva, D., Mukhtarov, P. Stratospheric warmings: The atmosphere -ionosphere coupling paradigm // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. — 2011. — Vol. 73. —P. 1697- 1702. —doi: 10.1016/j.jastp.2011.03.006.

Pedatella, N.M., Forbes, J.M. Evidence for stratosphere sudden warming -ionosphere coupling due to vertically propagating tides // Geophys. Res. Let. — Vol. 37. — LI 1104. — doi: 10.1029/2010GL043560, 2010.

Perlwitz, J., Harnik, N. Observational evidence of a stratospheric influence on the troposphere by planetary wave reflection. // J. Clim. - 2003. - Vol. 16. -P. 3011-3026.

Pogoreltsev, A. I., Simulation of planetary waves and their influence on the zonally averaged circulation in the middle atmosphere // Earth, Planets and Space. — 1999. — Vol. 51. — No. 7/8. — P. 773 - 784.

Pogoreltsev, A. I., Fedulina, I. N., Mitchell, N. J., Muller, H. G., Luo, Y., Meek, C. E., and Manson, A. H. Global free oscillations of the atmosphere and secondary planetary waves in the MLT region during August/September time conditions // J. Geophys. Res. — 2002. — Vol. 107(D24). — P. 4799. — doi: 10.1029/2001JD001535.

Pogoreltsev, A.I., Vlasov, A.A., Fröhlich, K., Jacobi, Ch. Planetary waves in coupling the lower and upper atmosphere // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. — 2007. — № 69. — P. 2083 - 2101. — doi:10.1016/j.jastp.2007.05.014.

Pogoreltsev, A.I., Kanukhina, A.Yu., Suvorova, E.V., Savenkova, E.N. Variability of planetary waves as a signature of possible climatic changes // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. - 2009. - V. 71. - P. 1529-1539. — doi: 10.1016/j .jastp.2009.05.011.

Polvani, L.M., Waugh, D.W. Upward wave activity flux as a precursor to extreme stratospheric events and subsequent anomalous surface weather regimes // J. Climate. — 2003. — № 17. — P. 3548 - 3554.

Riese, M., Offermann, D., Brasseur, G. Energy released by recombination of atomic ozygen and related species at mesopause heights // J. Geophys. Res.

— 1994. — Vol. 99. — P. 14585 - 14593.

Rose, K. On the influence of nonlinear wave-wave interaction in a 3-d primitive equation model for sudden stratospheric warmings. // Beitr. Phys. Atmos. — 1983. — Vol. 56 — № 1 — P. 14 - 41.

Sabath, D. Spring transition and comparison with other years in the middle atmosphere [Text] // Master Science Thesis. - 2006.

Salby, M. L. Survey of planetary-scale traveling waves: The state of theory and observations // Rev. Geophys. — 1984. — Vol. 22. — P. 209 - 236.

Sassi, F., Garcia, R.R., Hoppel, K.W. Large-scale Rossby normal modes during some recent Northern Hemishere winters // J. Atmos. Sci. — 2012.

— Vol. 69. —P. 820-839.

Savenkova, E.N., Kanukhina, A.Yu., Pogoreltsev, A.I., Merzlyakov, E.G. Variability of the springtime transition date and planetary waves in the stratosphere // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. — 2012. — Vol. 90-91. — P. 1 - 8. — doi: 10.1016/j.jastp.2011.11.001.

Scott, R. K. and Polvani, L.M. Internal variability of the winter stratosphere. Part I: Time independent forcing // J. Atmos. Sci. — 2006. — Vol. 63. — P. 2758 - 2776.

Shapiro, R. The use of linear filtering as a parameterization of atmospheric diffusion // J. Atmos. Sci. - 1971. - Vol. 28. - P. 523-531.

Shine, K.P., Rickaby, J.A. Solar radiative heating due to absorption by Ozone // Ozone in the Atmosphere, Deepak, Hampton, Va. — 1989. — P. 597600.

Siskind, D.E., Eckermann, S.D., McCormack, J.P., Coy, L., Hoppel, K.W., Baker, N.L. Case studies of the mesospheric response to recent minor, major and extended stratospheric warmings // J. Geophys. Res. — 2010. — Vol. 115. — D00N03. — doi: 10.1029/2010JD014114.

Stan, C. and Straus, D.M. Stratospheric predictability and sudden stratospheric warming events // J. Geophys. Res. — 2009. — № 114. — D12103. — doi: 10.1029/2008JD011277.

Strang, G. On the construction and comparison of difference schemes // SLAM J. Numer. Anal. — 1968. — Vol. 5. — P. 516 - 517.

Sun, L., Robinson, W.A., Chen, G. The predictability of stratospheric warming events: more from the troposphere or the stratosphere? // J. Atmos. Sci. —2011. —Vol. 69. —doi: 10.1175/JAS-D-l 1-0144.1.

Sun, L., Robinson, W. A., Downward influence of stratospheric final wanning events in an idealized model // Geophys. Res. Let. — 2009. — Vol. 36. — L03819. — doi: 1029/2008GL036624.

Swinbank, R., O'Neill, A. A stratosphere-troposphere assimilation system // Mon. Weather Rev. — 1994. — Vol. 122. — P. 686 - 702.

Swarztrauber, P.N., Kasahara, A. The vector harmonic analysis of Laplace's tidal equations // SLAM J. Sci. Stat. Comput. — 1985. — Vol. 6. — P. 464 -491.

Taguchi, M., Yamaga, T., Yoden, S. Internal variability of the troposphere-stratosphere coupled system simulated in a simple global circulation model // J. Atmos. Sei. — 2001. — № 58. — P. 3184 - 3203.

Thompson, D.W.J., Furtado, J.C., Shepherd, T.G. On the tropospheric response to anomalous stratospheric wave drag and radiative heating // J. Atmos. Sei. — 2006. — № 63. — P. 2616 - 2629. — doi: 10.1175/JAS3771.1.

Torrence, Ch. A practical guide to wavelet analysis / Ch. Torrence, G.P. Compo // Bull. Amer. Meteorol. Soc. — 1998. — Vol. 79. — P. 61 - 78.

Volland, H. Atmospheric Tidal and Planetary Waves [Text] // Kluwer Academic Publ. Dordrecht.- Netherland, 1988. — 348 pp.

Waugh, D.W. et al. Persistence of the lower stratospheric polar vortices // J. Geophys. Res. — 1999. — Vol. 104(D22). — P. 27191-27202.

Waugh, D. W. and Rong, P. Interanual variability in the decay of lower stratospheric arctic vortices // J. Meteo. Soc. Jap. — 2002. — № 80. — P. 997-1012.

Waugh, D.W., Randel, W.J., Pawson, S., Newman, P.A., Nash. E.R. Persistence of the lower stratospheric polar vortices //J. Geophys. Res. — 1999. — Vol. 104(D22). — P. 27191 - 27202.

Wang, X. J., and Key, J. R. Recent trends in arctic surface, cloud, and radiation properties from space // Science. — 2004. — № 299. — P. 1725 -1728.

Wei, K., Chen, W., Huang, R.-H. Dynamical dia^iosi^of the breakup of the stratospheric polar vortex in the Northern Hemisphere // Sci. China D-Earth Sci. — 2007. — Vol. 50. — P. 1369 - 1379.

Weber, R.O., Madden, R.A. Evidence of travelling external Rossby waves in the ECMWF analyses // J. Atmos. Sci. — 1993. — Vol. 50. — P. 2994 -3007.

WMO (World Meteorological Organization): Scientific assessment of Ozone Depletion: 2006, Global Ozone Research and Monitoring Project Report No.50, Geneva, Switzerland, 2007.

Woollings, T., Charlton-Perez, A., Ineson, S., Marshall, A.G., Masato, G. Associations between stratospheric variability and tropospheric blocking // J. Geophys. Res. — 2010. — Vol. 115. — D06108. — doi: 10.1029/2009JD012742.

Yuan, T., Thurairajah, B., She, C.-Y., Chandran, A., Collins, R.L., Krueger, D.A., Wind and temperature response of midlatitude mesopause region to the 2009 sudden stratospheric warming // J. Geophys. Res. — Vol. 117. — D09114. — doi: 10.1029/2011JD017142, 2012.

[Электронный ресурс] http://badc.nerc.ac.uk/data/assim/