Введение

Квазидвухлетнее колебание (QBO) — квазипериодическое колебание экваториального зонального ветра между восточными и западными ветрами в тропической стратосфере со средним периодом от 28 до 29 месяцев. Чередующиеся режимы ветра формируются в верхней части нижней стратосферы и распространяются вниз со скоростью около одного месяца, пока не затухают в тропопаузе. Спуск восточных ветров обычно происходит более неравномерно, чем западных. Амплитуда восточной фазы примерно в два раза превышает амплитуду западной фазы. В верхней части вертикальной области QBO преобладают восточные ветры, а в нижней части чаще встречаются западные ветры. На уровне 30, по среднемесячным зональным ветрам, самый сильный зарегистрированный восточный ветер составил 29,55 м/с в ноябре 2005 года, а самый сильный западный ветер — всего 15,62 м/с в июне 1995 года.

Теория

В 1883 году извержение вулкана Кракатау привело к визуальному отслеживанию последующего вулканического пепла в стратосфере. Это визуальное отслеживание позволило обнаружить восточные ветры на высоте от 25 до 30 км над поверхностью. Эти ветры тогда называли пассатами Кракатау. В 1908 году данные, полученные с зондов, запущенных над озером Виктория в Африке, зарегистрировали западные ветры в стратосферных слоях атмосферы. Эти результаты в то время казались противоречащими данным, полученным в 1883 году. Однако ветры, которые впоследствии стали известны как QBO, были обнаружены в 1950-х годах исследователями из Метеорологического управления Великобритании, которые установили, что они колеблются между западными и восточными направлениями. Причина возникновения этих ветров QBO долгое время оставалась неясной. Данные радиозондирования показали, что их фаза не связана с годовым циклом, в отличие от многих других стратосферных циркуляционных паттернов. В 1970-х годах Ричард Линдзен и Джеймс Холтон установили, что периодическое изменение направления ветра обусловлено атмосферными волнами, возникающими в тропической тропосфере, распространяющимися вверх и рассеивающимися в стратосфере за счет радиационного охлаждения. Точная природа волн, ответственных за этот эффект, долгое время была предметом дискуссий, однако в последние годы гравитационные волны стали рассматриваться как основной фактор, и QBO теперь моделируется во все большем количестве климатических моделей.

Эффекты

Влияние квазидвухгодичных колебаний (QBO) включает в себя перемешивание стратосферного озона вторичной циркуляцией, обусловленной QBO, изменение характера муссонных осадков и воздействие на стратосферную циркуляцию в зимний период в северном полушарии (частично опосредованное изменением частоты внезапных потеплений стратосферы). Восточные фазы QBO часто совпадают с более частыми внезапными потеплениями стратосферы, ослаблением атлантического струйного течения и холодными зимами в Северной Европе и восточной части США. В отличие от этого, западные фазы QBO часто совпадают с мягкими зимами в восточной части США и усилением атлантического струйного течения, что приводит к мягким и влажным зимам в Северной Европе. Помимо этого, было установлено, что QBO оказывает влияние на частоту возникновения ураганов в атлантическом регионе в сезон ураганов. Также проводились исследования, направленные на изучение возможной взаимосвязи между QBO и ENSO (Эль-Ниньо – Южное колебание).

Наблюдение за QBO с помощью метеорологических шаров

Свободный университет Берлина предоставляет набор данных QBO, содержащий наблюдения радиозондов с острова Кантон, Гана и Сингапура. График ниже демонстрирует QBO в 1980-е годы.

Последние наблюдения

Первое значительное наблюдаемое отклонение от нормального QBO с момента его открытия в начале 1950-х годов было зафиксировано в феврале 2016 года, когда переход к восточным ветрам был прерван неожиданно образовавшейся новой полосой западных ветров. Отсутствие надежного цикла QBO лишает прогнозистов ценного инструмента. Учитывая сильное влияние QBO на Североатлантическое колебание и, как следствие, на погоду в Северной Европе, ученые предполагали, что предстоящая зима в этом регионе может быть более теплой и штормовой. Ученые NASA проводят исследования, чтобы выяснить, может ли быть причиной чрезвычайно сильный Эль-Ниньо 2014–2016 годов, изменение климата или какой-либо другой фактор. Они пытаются определить, является ли это событием, происходящим раз в поколение, или признаком меняющегося климата.