ДИНАМИКА СТРАТОСФЕРНОГО ПОЛЯРНОГО ВИХРЯ В 2022/23 Г. ПО МЕТОДАМ ОКОНТУРИВАНИЯ С ПОМОЩЬЮ ГЕОПОТЕНЦИАЛА И ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАВИХРЕННОСТИ
Authors: ЗУЕВ В.В. , СИДОРОВСКИЙ Е.А. , ПАВЛИНСКИЙ А.В. 
Published: January 2025

В работе сравниваются основные характеристики стратосферного полярного вихря (площадь, средняя скорость ветра на границе, средняя температура внутри вихря) за 2022/23 г., которые получены методами оконтуривания с помощью потенциальной завихренности (ПЗ) и геопотенциала. Оба метода используют данные реанализа ERA5. Сравнение оценок в среднем проводилось с ноября по март в Арктике и с мая по сентябрь в Антарктике на изоэнтропических поверхностях на уровнях 475, 530 и 600 К. Площадь арктического вихря по геопотенциалу в среднем в 1,30 раза больше площади, полученной с помощью ПЗ, а антарктического - в 1,14 раз. Средние скорости ветра по двум методам очень близки: в Арктике ее значения по ПЗ в среднем на 5% больше, чем по геопотенциалу, а в Антарктике - на 3%. Средняя температура внутри вихря по ПЗ в среднем на 1% ниже, чем по геопотенциалу, и в Арктике, и в Антарктике. Наибольшее различие оценок площадей в Арктике достигло 25,52 млн км2 23.11.2022 г. на поверхности 600 К, а в Антарктике - 23,78 млн км2 14.12.2022 г. на поверхности 475 К. При этом в среднем различие оценок растет с высотой: с 4,23 млн км2 на 475 К до 10,24 млн км2 на 600 К в Арктике, с 4,91 млн км2 на 475 К до 6,17 млн км2 на 600 К в Антарктике. Значимая разница площадей говорит о необходимости тщательного выбора метода оконтуривания при исследовании полярных вихрей.

Two methods of delineation of the stratospheric polar vortex were compared by the main characteristics of the vortex they provide - vortex area, average wind speed at the edge, mean temperature inside the vortex. Both methods use the ERA5 reanalysis data for isobaric and isentropic surfaces, one of them is based on the geopotential and another one - on the potential vorticity (PV). Geopotential method gives higher vortex area than the PV method: 1.3 times higher for Arctic and 1.14 for Antarctic. The estimates of the average wind speed at the edge are very similar: the wind speed by PV method is 5% higher than by geopotential for the Arctic, and 3% higher in the Antarctic. Mean temperature inside the vortex by PV method is 1% lower in both the Arctic and Antarctic. The largest difference in the estimates of vortex area in the Arctic was 25.52 million km2, which was reached on November 23, 2022 at the 600 K isentropic surface; and in the Antarctic it reached a value of 23.78 million km2 on December 14.2. The significant difference in area demonstrates the need for careful selection of the delineation method when studying polar vortices. The significant difference in area demonstrates the need for careful selection of the delineation method when studying polar vortices.022 at the 475 K surface. The differences of vortex area are increasing with height: from 4.23 million km2 at the 475 K surface to 10.24 million km2 at the 600 K surface in the Arctic, from 4.91 million km2 at the 475 K surface to 6.17 million km2 at the 600 K surface in the Antarctic. The significant difference in areas demonstrates the necessity for careful selection of the delineation method when studying polar vortices.