PNAS: Почему нижняя стратосфера охлаждается, когда тропосфера нагревается
Понимание процессов, контролирующих температуру тропической нижней стратосферы, важно, поскольку эта температура определяет концентрацию стратосферного водяного пара, мощного парникового газа. Данные наблюдений уже давно показали, что локально потепление тропосферы связано с охлаждением стратосферы. Авторы подтверждают, что температурный режим в тропосфере замечательно отражается в нижней стратосфере, и дополнительно показывают, что эта взаимосвязь сохраняется при рассмотрении тенденций, вызванных изменением климата. Показано, что существует тесная связь между пространственной картиной потепления тропосферы и похолодания стратосферы. Эти результаты интерпретируются с использованием простой теории, утверждающей, что существует квазисбалансированная реакция стратосферы на нагревание в тропосфере.
Данные наблюдений уже давно позволяют предположить, что в тропиках, когда тропосфера локально нагревается, нижняя стратосфера локально охлаждается. Здесь подтверждается наблюдаемая антикорреляция между температурой тропосферы и нижней стратосферы — нижняя стратосфера охлаждается примерно на 2 градуса на каждый градус потепления в средней тропосфере. Эта антикорреляция объясняется недавно предложенной теорией, согласно которой существует квазисбалансированная реакция стратосферы на нагрев тропосферы [J. Lin, K. Emanuel, Tropospheric thermal forcing of the stratosphere through quasi-balanced dynamics. J. Atmos. Sci. (2024)]. Антикорреляция локального масштаба между температурой тропосферы и нижней стратосферы сохраняется и при рассмотрении изменения климата: там, где тропосфера аномально нагревалась по сравнению со средним значением по зонам, нижняя стратосфера аномально охлаждалась, и наоборот. Это предполагает, что зональная асимметрия трендов температуры в тропосфере будет отражаться на трендах температуры в нижних слоях стратосферы. Также обнаружено, что зональные асимметричные тенденции сопоставимы по величине с тенденциями средней температуры в нижней стратосфере, что подчёркивает важность характера потепления. Результаты и предложенная теория предполагают, что в дополнение к воздействию посредством рассеяния волн нижняя стратосфера также может подвергаться прямому воздействию со стороны тропосферы через квазистационарную, квазисбалансированную динамику.