Transport between the stratosphere and mesosphere

• Thesis title in Czech: Transport mezi stratosférou a mezosférou
• Thesis title in English: Transport between the stratosphere and mesosphere
• Key words: stratosféra|mezosféra|Brewerova-Dobsonova cirkulace
• English key words: stratosphere|mesosphere|Brewer-Dobson circulation
• Academic year of topic announcement: 2020/2021
• Thesis type: Bachelor's thesis
• Thesis language: angličtina
• Department: Department of Atmospheric Physics (32-KFA)
• Supervisor: prof. RNDr. Petr Pišoft, Ph.D.
• Author: Mgr. Radek Zajíček - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 06.11.2020
• Date of assignment: 09.11.2020
• Confirmed by Study dept. on: 05.01.2021
• Date and time of defence: 08.07.2021 09:00
• Date of electronic submission: 26.05.2021
• Date of submission of printed version: 26.05.2021
• Date of proceeded defence: 08.07.2021
• Opponents: doc. Mgr. Jiří Mikšovský, Ph.D.

Guidelines

V rámci této studie bude studován oboustranný transport přes stratopauzu a proměnlivost této výměny v čase včetně zahrnutí změn vertikální struktury stratosféry a mezosféry. Pro analýzu budou využita data velkého množství simulací klimatických modelů v rámci CCMI-1 kampaně. Tato data poskytují dostatečný vertikální rozsah a umožňují poprvé v historii provést takovou studii dostatečně robustně.

Řešitel identifikuje stratopauzu v datech z klimatických simulací a určí meridionální rozsah kladných a záporných hodnot proudové funkce residuální cirkulace podél stratopauzy. Integrací proudové funkce v rámci těchto intervalů vypočte velikost výměny vzduchu. Následně velikost této výměny podrobí analýze roční a meziroční proměnlivosti a zdokumentuje případnou dlouhodobou změnu. Dále budou prověřeny i speciální scénáře simulací pro určení role ozonu a CO2 pro stratosféricko-mesosférickou výměnu.

References

- Brasseur, G. P. and Solomon, S.: Aeronomy of the Middle Atmosphere: Chemistry and Physics of the Stratosphere and Mesosphere, 3rd edn., Springer Netherlands, 2005. 
- Butchart, N. (2014). The Brewer‐Dobson circulation. Reviews of Geophysics, 52, 157–184. https://doi.org/10.1002/2013RG000448
- Morgenstern, O. et al. Review of the global models used within phase 1 of the Chemistry-Climate Model Initiative (CCMI). Geoscientific Model Development 10, 639-671, doi:10.5194/gmd-10-639-2017 (2017).

Další odborné texty dle doporučení vedoucího.

Preliminary scope of work

Zásadním procesem, který ovlivňuje složení střední atmosféry, je Brewerova-Dobsonova cirkulace. Trend této cirkulace je považován za výrazný projev klimatické změny ve střední atmosféře. Brewer-Dobsonově cirkulaci v tradičním náhledu dominuje advektivní transport se vzestupnými pohyby na letním pólu a sestupnými pohyby na pólu zimním. Ačkoli je ve stratosféře tato cirkulace detailně sledována, její horní větev a zejména její část protínající hranici mezi stratosférou a mezosférou (stratopauzu) je prakticky nedokumentovaná. Transport chemických příměsí z mezosféry může přitom velmi negativně působit na chemii ozonu a tyto příměsi jsou často pozorovány až v troposféře v časech náhlých stratosférických oteplení.