Variability of the Brewer-Dobson Circulation

Abstract

Transport ve střední atmosféře je řízený hlavně velkoprostorovou meridionální cirkulací, Brewer- Dobsonovou cirkulací. V této práci byla analyzována klimatologie a variabilita Brewer-Dobsonové cirkulace a střední atmosféry pomocí dat z modelu CMAM30-Ext (Canadian Middle Atmosphere Model). Použitých bylo několik klíčových proměných. Jmenovitě, age of air, reziduální rychlosti, reziduální proudová funkce, teplota a zonální vítr. Analýza klimatologie proměné age of air ukazuje, že nejmladší vzduch se generuje v okolí tropické tropopauzy, odkud se následně pohybuje směrem k pólům. Reziduální proudová funkce ukazuje, že Brewer-Dobsonova cirkulace dominuje zimní hemisféře v období slnovratů, zatím co během rovnodenností je cirkulace téměř symetrická okolo rovníku. Na určení různých módů variabilit střední atmosféry byla na data aplikována EOF metoda (Empirical Orthogonal Functions). Analýza identifikovala známé oscilace: semi-annual oscillation a quasi-biennial oscillation. EOF poslední jmenované oscilace vysvětluje méně variance v porovnání s množstvím variance, které vysvětluje EOF ročního chodu. Analýza dat objevila také sluneční cyklus. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

The middle atmosphere transport is mostly controlled by a large-scale meridional circulation, namely the Brewer-Dobson circulation. In this thesis, climatology and variability of the Brewer-Dobson circulation and the middle atmosphere has been analysed using the Canadian Middle Atmosphere Model (CMAM30-Ext). A number of key variables are used including the age of air, residual velocities, residual stream function, temperature and zonal wind. The analysis of the climatology of the age of air shows, in particular, that young air gets generated near the tropical tropopause, which then travels poleward. The residual stream function shows that the Brewer-Dobson circulation dominates the winter hemispheres around the solstices and becomes nearly symmetrical, with respect to the equator, around the equinoxes. The empirical orthogonal function analysis is applied to explore the modes of variability in the middle atmosphere. The analysis identifies, in particular, the semi-annual oscillation, the quasi-biennial oscillation with moderate explained variance compared to the variance explained by the annual cycle. In addition, the analysis also reveals the emergence of the solar cycle. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)