Погода—сложная наука, тем более на очень больших высотах, со смесью плазмы и нейтральных частиц. При внезапном потеплении стратосферы (SSW)—больших метеорологических возмущениях, связанных с полярным вихрем, в котором температура полярной стратосферы повышается под воздействием ветров вокруг полюса—полярный вихрь ослабляется. SSW также оказывают глубокое атмосферное воздействие на больших расстояниях, вызывая изменения в полушарии, противоположном местоположению исходного SSW,—изменения, которые распространяются вплоть до верхней термосферы и ионосферы.

Исследование, опубликованное 16 июля в журнале Geophysical Research Letters Ларисой Гончаренко из обсерватории MIT Haystack и ее коллегами, изучает влияние недавнего крупного Антарктического SSW на Северное полушарие, изучая изменения, наблюдаемые в верхних слоях атмосферы над Северной Америкой и Европой.

В аномалии, вызванной SSW, изменения на полюсе вызывают изменения в противоположном полушарии. Эта важная межполушарная связь была идентифицирована как резкие сдвиги на высотах более 100 км—например, в измерениях общего содержания электронов (TEC), а также в изменениях соотношения O/N2 в термосфере.

SSW чаще встречаются в Арктике; они вызывают TEC и другие связанные с ними аномалии в Южном полушарии, и, таким образом, было проведено больше наблюдений за этой связью. Поскольку антарктические SSW менее распространены, существует меньше возможностей для изучения их воздействия на Северное полушарие. Однако большая плотность мест наблюдения TEC в Северном полушарии позволяет точно измерять эти аномалии верхних слоев атмосферы, когда они происходят.

В сентябре 2019 года над Антарктидой произошло экстремальное, рекордное событие SSW. Гончаренко и его коллеги обнаружили значительные результирующие изменения в верхних слоях атмосферы в средних широтах над Северным полушарием после этого события; для этого региона доступно больше наблюдений, чем в Южном полушарии. Изменения были заметны не только по степени выраженности, но и потому, что они ограничены узким (20-40 градусов) диапазоном долготы, различаются между Северной Америкой и Европой и сохраняются в течение длительного времени.

На рисунке выше красные области показывают, где уровни TEC смещены по Северной Америке и Европе во второй половине дня; красный указывает на увеличение до 80 процентов по сравнению с базовыми регулярными уровнями, а синий указывает на снижение до -40 процентов по сравнению с обычными уровнями. Этот сдвиг TEC сохранялся в течение сентября 2019 года на западе Соединенных Штатов, но был недолгим в Европе, что указывает на различные действующие механизмы.

Авторы предполагают, что изменение термосферных зональных (восточно–западных) ветров является одной из причин различий между регионами. Другим фактором являются различия в углах магнитного склонения; в районах с большим склонением зональные ветры могут более эффективно переносить плазму на более высокие или более низкие высоты, что приводит к увеличению или уменьшению плотности плазмы.

Необходимы дополнительные исследования, чтобы определить точную степень, в которой эти факторы влияют на связь между полярными стратосферными событиями и околоземным пространством в противоположном полушарии. Эти исследования остаются сложной задачей, учитывая относительную редкость антарктических SSW и скудную доступность ионосферных данных в Южном полушарии.

ИСТОЧНИК