مطالعه موردی نقش گرمایش ناگهانی پوشن‌سپهر در تغییرات ازن کلی نیمکره شمالی

در این پژوهش با استفاده از داده‌های باز تحلیلی merr2، اثر گرمایش ناگهانی پوشن‌سپهر بر تغییرات ازن کلی کلاهک قطبی در برخی زمستان‌های نیمکره شمالی بررسی شد. برای این منظور یک سال بدون گرمایش ناگهانی پوشن‌سپهر(2011-2010)، یک سال با گرمایش ناگهانی فرعی(1992) و چند گرمایش ناگهانی اصلی بر اساس دوره زندگی (2018، 2009، 2013، 1987) انتخاب و ازن کلی کلاهک قطبی در این دوره‌ها بررسی شد. از مقایسه تغییرات میانگین ازن کلی کلاهک قطبی نسبت به میانگین بلند مدت(2020-1979) در سال بدون گرمایش ناگهانی، با گرمایش ناگهانی نوع فرعی و اصلی، دیده شد که میانگین ازن کلی کلاهک قطبی در زمستان بدون گرمایش و با گرمایش نوع فرعی کمتر از میانگین بلند مدت و در زمستان با گرمایش ناگهانی نوع اصلی بیشتر از میانگین بلند مدت می‌باشد. نتایج نشان داد که بی‌هنجاری مثبت ازن کلی کلاهک قطبی در دوره رشد و بلوغ گرمایش ناگهانی پوشن‌سپهر نوع اصلی بیشتر و در دوره پیری آن کمتر است. هر چه طول دوره رشد و بلوغ بیشتر باشد و تغییرات میانگین مداری باد مداری نیز به سرعت کاهش یابد، بی‌هنجاری مثبت ازن کلی کلاهک قطبی نیز بیشتر است. در دوره رشد و بلوغ گرمایش ناگهانی پوشن‌سپهر، تاوه قطبی و جت شب قطبی لبه آن به سرعت تضعیف می‌شود و در نتیجه ازن کلی توسط گردش بروئر-دابسون از پوشن‌سپهر مناطق استوائی به کلاهک قطبی بهتر منتقل می‌شوند. همچنین در حین گرمایش ناگهانی پوشن‌سپهر، سرمایش دررو شاخه فروشارش قطبی گردش بروئر-دابسون تضعیف می‌شود. این مکانیسم نیز از طریق کاهش سرعت تخریب ازن، سبب افزایش ازن کلاهک قطبی می‌شود.

the role of sudden stratospheric warming events on the total ozone variability in the northern hemisphere

introduction the ozone is produced and destroyed by photochemical reactions between highly energetic ultraviolet photons and some gas species present in the stratosphere, especially the oxygen. ozone was identified in the atmosphere by schonbein (1867) and chapman (1930) formulated the first set of chemical reactions in an attempt to explain the existence of an ozone vertical structure (madhu, 2016). ozone formation starts when a highly energetic photon coming from the sun with wavelength shorter than 242 nm dissociates an oxygen molecule resulting in two atoms of monoatomic oxygen (langematz, 2019). then given the high reactivity of atomic oxygen, these atoms quickly react between each other to form ozone. the ozone effectively absorbs the highly energetic ultraviolet radiation. the result of this absorption is the dissociation of ozone in molecular and atomic oxygen for wavelength shorter than 325 nm (castillon, 2014; douglass et al, 2014). ozone is also destroyed through the recombination with atomic oxygen. the set of mechanisms presented above represent the chapman cycle. atmospheric dynamics is known to be a major factor in the variability of stratospheric ozone distribution over the tropics from year to year. there is considerable evidence that the atmospheric total ozone amount is strongly influenced by the stratospheric circulation. ozone is first formed in the tropical troposphere and then transported to the tropical stratosphere using brewer-dobson circulation. this circulation, systematically transports ozone from tropics to the middle and high latitudes (gerber, 2012). stratospheric sudden warming (ssws) is a violent phenomenon in the winter polar region (kodera, 2006). in a minor warming the temperature gradient reverses over a range of altitude at or below 10hpa and zonal wind at 10hpa is weakens but does not change its direction. when a major sudden stratospheric warming’s events occur, the zonal mean temperature at 10hpa around the polar cap for latitudes north of 60°n suddenly rises and increases by the 25k over period of several days and zonal-mean zonal wind reversal at 10hpa and 60on during the winter from november to march (moradi,1399). in this paper five major ssws, one minor ssws and one year without ssws events were considered to study the variability of total column ozone over the polar cap region.