Пространственная и временная изменчивость нелинейных волновых процессов во время ВСП различных типов

Работа посвящена исследованию внутренней динамики внезапных стратосферных потеплений (ВСП) различных типов с точки зрения расчета в явном виде нелинейных взаимодействий планетарных волн между собой и со средним потоком, а также волновой активности. Волновые процессы анализировались с использованием подхода, заключающегося в исследовании изменчивости возмущенной потенциальной энстрофии. Такой подход позволяет детально изучать эволюцию взаимодействия волн со средним потоком, оценивать вклад дивергенции и адвекции потока потенциальной энстрофии в изменение волновой активности. С использованием доступных климатологических описаний наблюдаемых в последние десятилетия ВСП и обработки данных гидрометеорологических параметров из базы данных реанализа MERRA-2 были отобраны и разделены на группы ВСП, сопровождавшиеся смещением и расщеплением стратосферного полярного вихря. Отдельно была выделена группа ВСП с нетипичным положением и формой стратосферного полярного вихря, не попадающие в первые две группы. Во время таких ВСП наблюдалось не только смещение стратосферного полярного вихря, но и его вытягивание над территорией Северного полушария, и непродолжительное расщепление. В результате для каждой группы были отобраны по пять событий ВСП. Для каждого исследуемого события были рассчитаны слагаемые в уравнении баланса возмущенной потенциальной энстрофии для стационарных планетарных волн с зональными волновыми числами 1 и 2 (СПВ1 и СПВ2). Анализ большого количества ВСП различных типов показал, что нелинейные межволновые взаимодействия, являющиеся слагаемыми третьего порядка малости и, обычно, не учитывающиеся в исследованиях вносят значительный вклад в изменения волновой активности до и во время развития ВСП со смещением стратосферного полярного вихря. Аналогичный вклад слагаемых отвечающих за взаимодействия между СПВ был получен для ВСП из последней группы с нетипичным положением и формой стратосферного полярного вихря. Межволновые взаимодействия наблюдаются до начала ВСП в основном выше 45 км и севернее 50° с.ш. Взаимодействие СПВ1 со средним потоком максимально за 1-3 недели до ВСП с расщеплением стратосферного полярно вихря, а СПВ2 – в течение недели перед ВСП. При этом, во время и за 5 дней до ВСП волновая активность СПВ2 соразмерна или превышает волновую активность СПВ1. Обменные слагаемые СПВ1 и СПВ2 со средним потоком усиливаются за 1-3 недели до ВСП со смещением стратосферного полярного вихря. Анализ слагаемых, отвечающих за взаимодействие волны со средним потоком во время развития ВСП из третьей группы, показал, что развитие этих ВСП сопровождается вариациями обменных слагаемых характерными как для ВСП с расщеплением, так и со смещением стратосферного полярного вихря. Дальнейшая статистическая обработка полученных результатов может способствовать выявлению предикторов формирования ВСП. Исследование поддержано Санкт-Петербургским государственным университетом (грант 116234986).