84

В тропосфере, где воздушные течения изучены наиболее подробно, они имеют в средних широтах западное направление, причем их скорость увеличивается с высотой, достигая максимальных значений у тропопаузы (9-12 км).

Выше тропопаузы скорость ветра в среднем убывает с высотой. В летнее время на высотах 22-25 км скорости становятся наименьшими и направление ветра изменяется, переходя постепенно на обратное, т.е. на восточное. В зимнее время на всех широтах, кроме экватора, ветер продолжает сохранять западное направление до значительных высот. Указанное уменьшение скорости ветра с высотой выше тропопаузы объясняется тем, что на этих высотах изменяется направление горизонтального градиента температуры.

Циркуляция воздушных масс в стратосфере Земли

Гидродинамические исследования атмосферной циркуляции

встратосфере северного и южного полушарий позволяют выявить общую картину сезонной изменчивости циркуляционных процессов в атмосфере полярных широт и внести существенный вклад в решение проблемы сезонного прогноза погоды и урожайности сельскохозяйственных культур. Характер погоды в тот или иной сезон года определяется особенностями атмосферной циркуляции в тропосфере и нижней стратосфере в течение предшествующего сезона.

Под атмосферной циркуляцией стратосферы понимается совокупность основных видов движений воздушных масс, благодаря которым осуществляется обмен между слоями воздуха

вгоризонтальном (от низких широт к более высоким) и вертикальном (от приземных слоев воздуха в тропосфере к более высоким слоям стратосферы) положениях. Стратосфера простирается от высот 8-17 км до 55 км.

По физическим свойствам стратосфера резко отличается от тропосферы уже тем, что температура воздуха здесь, как правило, повышается с высотой в среднем на 1-2° на 1 км и на верхней границе (на высоте 50-55 км) становится равной 0°С и даже выше. Здесь, как и в тропосфере, воздух испытывает значительные

85

вертикальные перемещения, турбулентные движения при сильных горизонтальных воздушных течениях.

Полярные вихри. Важнейшим элементом крупномасштабной атмосферной циркуляции в верхней тропосфере и нижней стратосфере являются полярные вихри. Они непрерывно подвергаются преобразованиям, т.к. тесно связаны 76 с процессами, развивающимися в тропосфере. Зимой полярный вихрь носит циклонический, а летом – антициклонический характер (рис. 4.5, 4.6).

Циклонический полярный вихрь (ЦПВ) играет существенную роль в формировании над полушариями погодных условий не только в зимнее» но и в последующие весенне-летние периоды. Формирование полярного стратосферного циклона начинается во второй половине августа, когда отмечается начало разрушения летнего полярного стратосферного антициклона: центр антициклона раздваивается и сформировавшиеся центры перемещаются к югу.

Основной особенностью этого процесса является сравнительно спокойный циркуляционный режим в первую половину холодного полугодия, тогда как для второй его половины характерны частые, иногда исключительно резкие нарушения циркуляции, которые сопровождаются меридиональными преобразованиями барического поля и большими изменениями температуры. Резко изменяют свое положение и ВФ3, ложбины, гребни и струйные течения.

Формирование летнего полярного стратосферного антициклонического вихря начинается в третьей декаде января, когда начинается процесс раздвоения центра полярного циклона

(ЦПВ).

Один из возникших после раздвоения центров находится над Восточной частью Азии, Таймырским полуостровом, а другой – над Гренландией, Северо-Восточной частью Канады или занимает положение близкое около полюса.

Обычно окончательный переход к летнему режиму заканчивается к середине июня, когда в полярной стратосфере образуется устойчивый антициклонический вихрь и над всем полушарием устанавливается восточная циркуляция.

86

Рис.4.5. Циклонический полярный вихрь (ЦПВ). Геопотенциал избарической поверхности 50 гПА (январь).

Таким образом, сезонная смена процессов атмосферной циркуляции в верхней тропосфере и нижней стратосфере связана с разрушением зимнего стратосферного полярного циклона в марте-апреле и формированием летнего стратосферного антициклона в июне-июле с одной стороны и разрушением летнего антициклона в августе-сентябре и формированием зимнего полярного циклона в сентябре-октябре.

87

Рис.4.6. Антициклонический полярный вихрь (АЦПВ). Геопотенциал избарической поверхности 50 гПА (июль).

Сезонная смена зимних процессов атмосферной циркуляции в полярной стратосфере на летние завершается при полной смене западного переноса воздушных масс на восточный, и, наоборот, при летних процессах на зимние – смене восточного переноса на западный.

Для погодных условий весенне-летнего периода северного полушария большое значение имеет положение и интенсивность ЦПВ, его ложбин и гребней в феврале – мае, июне.

88

Рис.4.7. Геопотенциал изобарической поверхности 500 гПа. (май

1989г)

Судя по геопотенциалу изобарической поверхности 500 гПа, циркумполярный вихрь (на высоте от 5,0-5,5 км) имеет циклонический характер в течение года. Для него на этих высотах характерно низкое давление, меняется только место расположение центра ЦПВ.

89

Рис.4.8. Геопотенциал избарической поверхности 500 гПА (февраль 1975г.)

Наши исследования (Л.И. Сверлова, 1993) выявили определенную закономерность между расположением центров

ЦПВ в феврале и характере погодных условий в первой половине теплого периода.

1. В случае расположения центра ЦПВ над феврале над Канадой (рис. 4.7) над большинством районов России в июнеиюле отмечается засуха, т.к. усиливается юго-западный вынос горячих сухих воздушных масс.

90

Рис.4.9. Геопотенциал избарической поверхности 500 гПА (февраль 1980) г.

2.В случае расположения центра ЦПВ в феврале над полуостровом Таймыр (рис. 4.8) в июне-июле и даже августе над большей частью умеренных широт отмечается избыточное количество осадков, над Канадой в это время преобладает атмосферная засуха

3.В случае расположения центра ЦПВ в феврале ближе к Северному полюсу (рис. 4.9) – условия увлажнения летнего