Приводится сравнение основных характеристик арктического полярного вихря, полученных по данным GSFC NASA ( средняя скорость зонального ветра на 60 град с.ш., средняя температура в области 60-90 град с.ш.) и методом оконтуривания вихрей с помощью геопотенциала ( средняя скорость ветра по границе вихря, средняя температура внутри вихря), на примере трех крупнейших арктических озоновых аномалий и в среднем за 1979-2021 гг. Средняя скорость ветра по границе вихря согласно методу оконтуривания в среднем в два раза выше средней скорости зонального ветра на 60 град с.ш. и составляет в январе 37,3+- 5,6 и 58,9 +- 13,1 м/с на уровнях 50 и 10 гПа соответственно. Средняя температура внутри вихря, согласно методу оконтуривания, в целом на 5 град.С ниже средней температуры в области 60-90 град. с.ш. в нижней стратосфере. Полученные количественные характеристики расширяют представление о динамике арктического полярного вихря в нижней стратосфере.

Полярные стратосферные облака ( ПСО) играют значительную роль в формировании полярных озоновых аномалий, выступая в качестве " поверхностей " для гетерогенных реакций, протекающих с высвобождением фотохимически активного молекулярного хлора в период с конца зимы по начало весны. Кроме того, в течение зимы на частицах ПСО происходит накопление " резурвуаров" хлора, реагентов гетерогенных реакций. В случае разрушения частиц ПСО в середине зимы, процесс накопления соединений хлора прерывается, и в период с конца зимы по весну не наблюдается разрушения озона даже в условиях сильного полярного вихря, в присутствии вновь сформировавшихся ПСО. В работе с использованием метода оконтуривания вихрей исследована динамика арктического полярного вихря зимой 1984/1985, 1998/1999, 2001/2002, 2012/2013 и 2018/2019 гг., как причины аномально длительного отсутствия ПСО в Арктике в середине зимы, когда в январе они существовали в течение не более 5 дней по данным спутниковых наблюдений. Разрушение частиц ПСО в исследуемые годы наблюдалось при ослаблении динамического барьера полярного вихря, вследствие локального уменьшения скорости ветра по границе вихря ниже 20 м/с в нижней стратосфере, которое регистрировалось на протяжении практически всего января. Описанные в работе случаи являются единственными примерами аномального ослабления арктического полярного вихря в середине зимы за период с 1979 по 2022 г.

В сентябре 2002 г. в результате расщепления полярного вихря над Антарктикой наблюдалось внезапное стратосферное потепление (ВСП). Аномально раннее разрушение антарктического полярного вихря весной 2002 г. произошло в результате повышенной активности вертикально распространяющихся планетарных волн. В работе исследуется динамика южного полярного вихря в период ВСП 2002 г. В качестве возможной причины ослабления полярного вихря, которое предшествовало его расщеплению под действием планетарных волн, рассмотрено аномальное понижение температуры нижней субтропической стратосферы,способствовавшее уменьшению стратосферного меридионального температурного градиента.

Устойчивость стратосферного полярного вихря в зимне-весенний период является одним из ключевых факторов, определяющих продолжительность и масштабы разрушения стратосферного озона в полярной области. Максимум скорости арктического полярного вихря наблюдается зимой, а антарктический вихрь, как правило, усиливается в начале весны. В результате над Антарктикой ежегодно с августа по ноябрь наблюдается масштабное разрушение озона, а над Арктикой с января по март- лишь небольшие эпизодические аномалии. В работе рассмотрена причина высокой силы и устойчивости антарктического полярного вихря в зимне-весенний период. На основе данных реанализа ERA-Interim показана высокая согласованность между внутригодовыми изменениями температуры нижней субтропической стратосферы и скорости зонального ветра в субполярной и полярной нижней стратосфере в Южном полушарии. Результаты численного моделирования с использованием модели PlaSim-ICMMG-1.0 демонстрируют усиление зонального ветра в субполярной области при повышении температуры субтропической стратосферы. Показано, что зимне-весеннее усиление антарктического полярного вихря происходит благодаря увеличению стратосферного меридионального температурного градиента в результате сезонного повышения температуры нижней субтропической стратосферы в этот период.

В зимне-весенний период 2020 г. наблюдалось беспрецедентное по продолжительности и глубине разрушение стратосферного озона над Арктикой. Впервые за 42 года наблюдений понижение озона регистрировалось в течение 4 месяцев, что по продолжительности сопоставимо с антарктической озоновой дырой. При этом среднее над Арктикой общее содержание озона достигало минимальных значений за 1979-2020 гг. в течение 57% времени в период с января по апрель 2020 г. Продолжительность и глубина разрушения озона над полярной областью определяются динамикой стратосферного полярного вихря. Ослабление полярного вихря, как правило, наблюдается в условиях высокой активности вертикально распространяющихся планетарных волн. В зимне-весенний период 2019/2020 гг. наблюдалась относительно низкая активность планетарных волн. В данной работе рассматривается арктическая озоновая аномалия 2020 г., сформировавшаяся в условиях усиления полярного вихря при снижении волновой активности.

Анализируется роль вулканогенных аэрозолей в формировании температурных и озоновых аномалий, зарегистрированных в тропической стратосфере после извержения влк. Пинатубо в июне 1991 г., по данным 30-летних баллонных измерений на ст. Хило (Гавайи). В качестве аномалий рассматриваются положительные температурные и отрицательные озоновые отклонения в вертикальных профилях относительно многолетнего среднего. Во второй половине 1991 г. стратосферные аномалии хорошо согласуются с наличием вулканического пела, который сохранялся в стратосфере около полугода. Однако только присутствием долгоживущего серокислотного аэрозоля невозможно объяснить регистрируемые в дальнейшем в течение 2-3 лет температурные аномалии и депрессию стратосферного озона. Предложен механизм формирования в стратосфере долгоживущих частиц вулканогенной сажи, образующихся при термическом разложении метана в эруптивной колонне, активно поглощающих солнечную радиацию и разрушающих озон на своей поверхности. На основе расчета скорости осаждения сажи с учетом высокой эффективности разрешения озона на ее поверхности объясняется наиболее крупная озоновая аномалия, наблюдавшаяся в нижней стратосфере во второй половине 1992 г.

Проводится сравнение условий формирования весенних озоновых аномалий в Арктике и Антарктиде. Показано, что разница между полярными озоновыми аномалиями обусловлена значительным отличием по скорости и устойчивости южного и северного полярных вихрей, а также наличием в Антарктиде интенсивного источника HCI - вкл. Эребус. Описываются характер его вулканической активности и механизм попадания вулканических газовых выбросов в антарктическую стратосферу.

Пересмотрены результаты лидарного зондирования аэрозоля в стратосфере над Томском за период с 29 июня по 14 июля 1991г. первоначально интерпретированные как аэрозольные слои после извержения вулкана Пинатубо. С помощью траекторной модели NOAA HYSPLIT показано, что аэрозольные слои, зарегистрированные 29 июня и 11 июля на высотах 12 и 14,2 км, соответственно, являлись стратосферным дымовым шлейфом от крупных лесных пожаров, имевших место в июне 1991 г. в провинции Квебек (Канада). Продукты горения достигли стратосферы за счёт конвективного подъёма внутри пирокумулятивного облака(ругоСb), зарегистрированного 19 июня в 100 км к западу от г. Бэ-Комо (Квебек, Канада). Аэрозольные слои, наблюдаемые 8,9 и 14 июля на высотах от 11 до 16,5 км, представляли собой суперпозиции дымового шлейфа от квебекского ругоСb и первых следов извержения вулкана Пинатубо.

В зимний период внутри тропосферного полярного вихря происходит понижение температуры воздуха, что, в свою очередь, отражается на увеличении площади арктического морского льда. Однако Баренцево море зимой часто оказывается у границ тропосферного вихря, где приземная температура выше, из-за чего площадь морского льда уменьшается. С использованием данных реанализа ERA-Interim и спутниковых данных NSIDC показано, что с декабря по февраль площадь арктического морского льда в районе Баренцева моря зависит от формы и расположения тропосферного полярного вихря. На примере динамики полярных вихрей в 1997/1998 и 2015/2016 гг., а также с использованием корреляционного анализа показано, что границы тропосферного полярного вихря могут приближаться по форме и расположению к стратосферному вихрю в период декабря по март. Таким образом, уменьшение площади арктического морского льда в результате изменения границ тропосферного вихря может происходить под влиянием стратосферного полярного вихря в зимний период.