نیوار

نیوار

بررسی تغییرپذیری گردش پوشن سپهری در نیمکره شمالی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 استادیار گروه جغرافیا دانشگاه پیام نور، ایران.
2 دانشجوی دکتری ، گروه جغرافیای طبیعی دانشکده علوم جغرافیایی دانشگاه تهران
3 دانشجوی دکتری گروه علوم جغرافیای دانشگاه خوارزمی تهران، ایران
چکیده
به منظور بررسی روند تغییرات گردش پوشن‌سپهری در نمیکره شمالی از داده‌های ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 10 هکتوپاسکالِ مرکز پیش‌بینی محیطی/علوم جو (NCEP/NCAR)، بین بازه زمانی 1948 تا 2020 استفاده شد. برای بررسی تغییرات به‌وجود آمده در این تراز، آزمون روند بر روی داده‌های ارتفاع ژئوپتانسیل اجرا شد. نتایج نشان داد که در طی 70 سال تغییرات بزرگی در مناطق قطبی، عرض‌های میانه و جنب‌حاره به‌وقوع پیوسته است. این تغییرات در فصل زمستان حاکی از آن بود که در ماه دسامبر، هسته منفی از کاهش ارتفاع ژئوپتانسیل در تراز 10 هکتوپاسکال بر روی کلاهک قطبی مشاهده می‌شود که کمینه مقدار آن به 8- ژئوپتانسیل متر رسیده است. از طرفی در شمال اقیانوس آرام هسته بیشینه از روند ارتفاع ژئوپتانسیل با بیش از 4.5 ژئوپتانسیل متر به‌وجود آمده است. این وضعیت در فصل زمستان در دو دماه ژانویه و فوریه نیز مشهود بوده و روند کاهشی در پوشن سپهر در قسمت‌های شمالی اروپا و منطقه اورآسیا بیشتر مشاهده می‌شود. در فصل بهار نیز روند کاهشی ارتفاع ژئوپتانسیل در محدوده فعالیت تاوه قطبی و با تمایل به مناطق شمال‌شرقی روسیه مشاهده می‌شود که در اواخر بهار این روند کاهشی از بین رفته است. نتایج حاصل از تغییرات دوره های مطالعاتی نشان داد بیشترین تغییرات افزایشی در پوشن سپهر قطبی در 37 سال نخست در ماه‌های نوامبر و دسامبر تشکیل شده است. بیشترین تغییرات کاهشی نیز در پوشن سپهر قطبی در 37 سال دوم در ماه‌های نوامبر، دسامبر و مارس تشکیل شده است. ماه‌های نوامبر و مارس تقریبا تغییراتشان در هر دو سال برابر هستند که در 37 سال نخست تغییرات افزایشی در پوشن سپهر قطبی تشکیل شده است که بیشترین ارتفاع ژئوپتانسیل در ماه نوامبر با 140 ژئوپتانسیل متر دیده شده است. در 37 سال دوم نیز تغییرات کاهشی در پوشن سپهر قطبی دیده می‌شود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Investigating the Variability of the Atmospheric Circulation in the Northern Hemisphere

نویسندگان English

Tahmineh Chehrehara Ziabari 1
Hassan Haji mohammadi 2
Somayeh Hajivand Paydari 3
1 Assistant Professor, Department of Geography, Payame Noor University, Iran
2 Ph d. Student ,Department of Natural Geography, Faculty of Geographical Sciences, University of Tehran
3 PhD Student, Department of Geography, Kharazmi University, Tehran, Iran
چکیده English

To investigate the changes in atmospheric circulation in the Northern Hemisphere, geopotential height data from the National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) was analyzed from 1948 to 2020. A trend test was conducted on the geopotential height data to examine these changes. The results indicated significant alterations over the 70-year period in the polar regions, mid-latitudes, and other latitudes. In winter, particularly in December, a negative core of decreased geopotential height at the 10-hectopascal level was observed over the polar cap, reaching a minimum of -8 geopotential meters. Conversely, the North Pacific Ocean exhibited a maximum core of the geopotential height trend, exceeding 4.5 geopotential meters. This pattern was also evident in January and February, with a decreasing trend noted in northern Europe and the Eurasian region. In spring, a downward trend in geopotential height was observed in the area affected by the polar vortex, extending towards northeastern Russia. The analysis revealed that the most significant changes in the polar hemisphere during the first 37 years occurred in November and December. In contrast, the most substantial decreases in the polar sphere during the subsequent 37 years were noted in November, December, and March. Changes in November and March were nearly identical across both periods, with the first 37 years showing an increase in the polar hemisphere and a peak geopotential height of 140 geopotential meters in November. In the latter 37 years, a decline in the polar sphere was evident.

کلیدواژه‌ها English

Atmospheric circulation
polar region
geopotential height
Pacific Ocean
  1. باقرپور، م.، سیدیان، س.م.، فتح آبادی، ا.، و محمدی، ا، (1396)، بررسی کارایی آزمون من‌کندال در شناسایی روند سری‌های دارای خودهمبستگی. مجله علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، 11(36)، 11-21. https://sid.ir/paper/134722/fa
  2. حاجی محمدی، ح .، (1400)، بررسی نقش نوسان شبه دوساله در تغییرپذیری گردش پوشن سپهر-وردسپهر تاوه قطبی در ارتباط با تغییرات گردش جو بر روی جنوب غرب آسیا و ایران، نشریه هواشناسی و علوم جوّ، (4)4، 308-325. doi: 10.22034/jmas.2023.352441.1181
  3. مرادی، م .، (1399)، بررسی دوره زندگی ناگهانی پوشن سپهر نوع اصلی در نیمکره شمالی، جغرافیا و مخاطرات محیطی، شماره 36، صص 105-120.
  4. Ambaum, M. H. P., & Hoskins, B. J. (2002). The NAO troposphere–stratosphere connection. Journal of Climate, 15 (14), 1969–1978. https://doi.org/10.1175/1520-0442(2002)015 <1969:TNTC>2.0.CO;2
  5. Baldwin, M. P., & Dunkerton, T. J. (1999). Propagation of the Arctic Oscillation from the stratosphere to the troposphere. Journal of Geophysical Research, 104 , 30937–30946. https://doi.org/10.1029/1999JD900708
  6. Baldwin, M. P., Ayarzagüena, B., Birner, T., Butchart, N., Butler, A. H., Charlton-Perez, A. J., Domeisen, D. I., Garfinkel, C. I., Garny, H., Gerber, E. P., & Hegglin, M. I. (2021). Sudden stratospheric warmings. Reviews of Geophysics, 59 (1), e2020RG000708. https://doi.org/10.1029/2020RG000708
  7. Baldwin, M. P., Birner, T., Brasseur, G., Burrows, J., Butchart, N., Garcia, R., Geller, M., Gray, L., Hamilton, K., Harnik, N., & Hegglin, M. I. (2019). 100 years of progress in understanding the stratosphere and mesosphere. Meteorological Monographs, 59 , 27.1–27.62. https://doi.org/10.1175/AMSMONOGRAPHS-D-19-0003.1
  8. Butler, A. H. (2020). Stratospheric drivers of extreme events at the Earth’s surface. Communications Earth & Environment, 1 (1), 59. https://doi.org/10.1038/s43247-020-00060-z
  9. Butler, A., Charlton-Perez, A., Domeisen, D. I., Garfinkel, C., Gerber, E. P., Hitchcock, P., Karpechko, A. Y., Maycock, A. C., Sigmond, M., Simpson, I., & Son, S. W. (2019). Sub-seasonal predictability and the stratosphere. In A. W. Robertson & F. Vitart (Eds.), Sub-seasonal to seasonal prediction (pp. 223–241). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-811714-9.00011-5
  10. Christiansen, B. (2001). Downward propagation of zonal mean zonal wind anomalies from the stratosphere to the troposphere: Model and reanalysis. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 106 (D21), 27307–27322. https://doi.org/10.1029/2000JD000214
  11. Domeisen, D. I. V., & Butler, A. H. (2020). Stratospheric drivers of extreme events at the Earth’s surface. Communications Earth & Environment, 1 , 59. https://doi.org/10.1038/s43247-020-00060-z
  12. Fujiwara, M., Manney, G. L., Gray, L. J., Wright, J. S., Tegtmeier, S., Ivanciu, I., & Pilch Kedzierski, R. (2022). SPARC Reanalysis Intercomparison Project (S-RIP) Final Report. SPARC Report No. 10, WCRP-6/2021. https://doi.org/10.17874/800dee57d13
  13. Gateway to Astronaut Photos of Earth. (n.d.). NASA. Retrieved January 29, 2018, from https://eol.jsc.nasa.gov
  14. Hartmann, D. L., Wallace, J. M., Limpasuvan, V., Thompson, D. W. J., & Holton, J. R. (2000). Can ozone depletion and greenhouse warming interact to produce rapid climate change? Proceedings of the National Academy of Sciences, 97 (4), 1412–1417. https://doi.org/10.1073/pnas.97.4.1412
  15. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). (2001). Climate change 2001: The scientific basis. Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press.
  16. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). (2014). Climate change 2014: Mitigation of climate change . Contribution of Working Group III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press.
  17. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). (2021). Climate change 2021: The physical science basis . Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press.
  18. Karpechko, A. Y., Afargan-Gerstman, H., Butler, A. H., Domeisen, D. I., Kretschmer, M., Lawrence, Z., Manzini, E., Sigmond, M., Simpson, I. R., & Wu, Z. (2022). Northern Hemisphere stratosphere-troposphere circulation change in CMIP6 models: 1. Inter-model spread and scenario sensitivity. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 127 (18), e2022JD036992. https://doi.org/10.1029/2022JD036992
  19. Kidston, J., Scaife, A. A., Hardiman, S. C., Mitchell, D. M., Butchart, N., Baldwin, M. P., & Gray, L. J. (2015). Stratospheric influence on tropospheric jet streams, storm tracks and surface weather. Nature Geoscience, 8 (6), 433–440. https://doi.org/10.1038/ngeo2424
  20. Kuroda, Y., & Kodera, K. (1999). Role of planetary waves in the stratosphere-troposphere coupled variability in the Northern Hemisphere winter. Geophysical Research Letters, 26 (15), 2375–2378. https://doi.org/10.1029/1999GL900545
  21. Lee, S. H. (2021). The stratospheric polar vortex and sudden stratospheric warmings. Weather, 76 , 12–13. https://doi.org/10.1002/wea.7656
  22. Lee, S. H., Butler, A. H., & Manney, G. L. (2023). Two major sudden stratospheric warmings during winter 2023/2024. Weather . https://doi.org/10.1002/wea.7656
  23. McInturff, R. M. (1978). Stratospheric warmings: Synoptic, dynamic and general-circulation aspects (No. NASA-RP-1017). NASA.
  24. Perlwitz, J., & Graf, H.-F. (2001). Troposphere-stratosphere dynamic coupling under strong and weak polar vortex conditions. Geophysical Research Letters, 28 (2), 271–274. https://doi.org/10.1029/2000GL012162
  25. Perlwitz, J., & Harnik, N. (2004). Downward coupling between the stratosphere and troposphere: The relative roles of wave and zonal mean processes. Journal of Climate, 17 (24), 4902–4909. https://doi.org/10.1175/JCLI-3247.1
  26. Plumb, R. A., & Semeniuk, K. (2003). Downward migration of extratropical zonal wind anomalies. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 108 (D7), 4223. https://doi.org/10.1029/2002JD002773
  27. Robock, A. (2000). Volcanic eruptions and climate. Reviews of Geophysics, 38 (2), 191–219. https://doi.org/10.1029/1998RG000054
  28. Rogers, J. E. (2019). Stratospheric Polar Vortex Variability in the Northern Hemisphere: The effects of climate change on polar vortex trends and future projections [Master's thesis, Portland State University].
  29. Shaw, T. A., & Perlwitz, J. (2013). The life cycle of Northern Hemisphere downward wave coupling between the stratosphere and troposphere. Journal of Climate, 26 (5), 1745–1763. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-12-00251.1
  30. Tian, W., Huang, J., Zhang, J., Xie, F., Wang, W., & Peng, Y. (2023). Role of stratospheric processes in climate change: Advances and challenges. Advances in Atmospheric Sciences, 40 (8), 1379–1400. https://doi.org/10.1007/s00376-023-2341-1
دوره 49، 128-129 - شماره پیاپی 128
فروردین 1404
صفحه 99-112

  • تاریخ دریافت 01 شهریور 1403
  • تاریخ بازنگری 24 بهمن 1403
  • تاریخ پذیرش 27 بهمن 1403
  • تاریخ انتشار 26 فروردین 1404