Abstract. Ensemble simulation of the general atmospheric circulation of the middle and upper atmosphere up to the lower thermosphere is performed using the 3-D nonlinear mechanistic numerical model MUAM. Residual mean meridional circulation (RMC) in terms of the Transformed Eulerian Mean is calculated for the boreal winter and changes in its vertical and meridional velocity components during different phases of simulated composite stratospheric warming (SW) events are studied. The simulation results show general decrease in RMC velocity components up to 30 % during and after SW in the mesosphere and lower thermosphere of the Northern Hemisphere. There are also increases in the downward and northward velocities at altitudes 50–70 km at the northern high latitudes. Associated changes in adiabatic heating/cooling rates can contribute to heating the stratosphere and cooling the mesosphere during the composite SW. The changes in the transport of conservative species (like ozone) during SWs are estimated. Weakening of ozone fluxes at the middle latitudes of the Northern Hemisphere may reach 30 % during SWs and 30–40 % after the events at the altitudes of stratospheric maximum of ozone concentration. Such statistically confident simulations of RMC reactions on SWs at altitudes up to the lower thermosphere are performed for the first time. The study of the residual meridional circulation is useful for effective analysis of wave impacts on the mean flow and for diagnostics of the transport of atmospheric gas species in the atmosphere.

中文翻译：

---

模拟平流层变暖事件不同阶段的剩余平均子午环流

摘要。使用3-D非线性力学数值模型MUAM，对中高层大气直至下热层的总体大气环流进行了整体模拟。针对北方冬季计算了以变换的欧拉均值表示的剩余平均子午环流（RMC），并研究了模拟平流层变暖（SW）事件不同阶段其垂直和子午速度分量的变化。模拟结果表明，北半球中层和下层热层在SW前后都使RMC速度分量总体下降了30％。在北部高纬度地区，海拔50-70 km的向下和向北速度也有所增加。绝热加热/冷却速率的相关变化可有助于在复合材料SW期间加热平流层并冷却中层层。估算了西南半干旱期间保守物种（如臭氧）的运输变化。在南半球中纬度，南半球的臭氧通量减弱可能在平流层最大臭氧浓度高度事件发生后达到30％，在事件发生后达到30-40％。第一次在SW上对RMC反应进行这样的统计上可信的模拟，直到达到较低的热圈高度。剩余子午环流的研究对于有效分析波浪对平均流量的影响以及诊断大气中气体在大气中的传输是很有用的。估算了西南半干旱期间保守物种（如臭氧）的运输变化。在南半球中纬度，南半球的臭氧通量减弱可能在平流层最大臭氧浓度高度事件发生后达到30％，在事件发生后达到30-40％。第一次在SW上对RMC反应进行这样的统计上可信的模拟，直到达到较低的热圈高度。剩余子午环流的研究对于有效分析波浪对平均流量的影响以及诊断大气中气体在大气中的传输是很有用的。估算了西南半干旱期间保守物种（如臭氧）的运输变化。在南半球中纬度，南半球的臭氧通量减弱可能在平流层最大臭氧浓度高度事件发生后达到30％，在事件发生后达到30-40％。第一次在SW上对RMC反应进行这样的统计上可信的模拟，直到达到较低的热圈高度。剩余子午环流的研究对于有效分析波浪对平均流量的影响以及诊断大气中气体在大气中的传输是很有用的。在南半球中纬度，南半球的臭氧通量减弱可能在平流层最大臭氧浓度高度事件发生后达到30％，在事件发生后达到30-40％。第一次在SW上对RMC反应进行这样的统计上可信的模拟，直到达到较低的热圈高度。剩余子午环流的研究对于有效分析波浪对平均流量的影响以及诊断大气中气体在大气中的传输是很有用的。在南半球中纬度，南半球的臭氧通量减弱可能在平流层最大臭氧浓度高度事件发生后达到30％，在事件发生后达到30-40％。第一次在SW上对RMC反应进行这样的统计上可信的模拟，直到达到较低的热圈高度。剩余子午环流的研究对于有效分析波浪对平均流量的影响以及诊断大气中气体在大气中的传输是很有用的。