книги из ГПНТБ / Гайгеров С.С. Исследование синоптических процессов в высоких слоях атмосферы

На основе разрезов, представленных на рис. 38, определены модели для раз­ личных широтных зон (0—30, 30—60 и 60—90°) для теплого и холодного пе­ риодов. Вследствие малых годовых вариаций температуры в тропических районах для зоны, представленной широтой 15°, предложена единая модель для всех се-

н км

IV

Рис. 40в. Средняя месячная температура и скорость ветра. Остров Хейса (выделенная область — период полярной ночи).

Усл. обозначения см. рис. 40а.

зонов (см, рис. 39). Соответствующие распределения температуры по высоте для широты 45 и 75° приведены на рис. 39 а, б.

Из-за большой изменчивости крупномасштабных процессов средние зимние температурные условия в мезосфере в средних широтах и особенно в полярном районе могут быть указаны только в первом приближении. Составители Допол­ нений к Стандартной атмосфере США предложили указывать профили для суб­ полярного района отдельно для теплых и холодных зим в стратосфере [431]. По-

видимому, надо считать такое предложение правильным, и при накоплении до­ статочного материала такое деление может быть применено по крайней мере для Арктики.

Графики изоплет средней месячной температуры дополнительно характе­ ризуют среднюю изменчивость температуры на различных высотах в сочетании со средним полем ветра. На рис. 40а, 406 и 40в приведены средние месячные тем­

и малая внутрисезонная изменчивость температуры. В субполярных и полярных районах (рис. 40 б, в) годовой ход температуры значителен и имеют место боль­ шие изменения температуры в стратосфере, связанные с зимними потеплениями. Минимум температуры в стратосфере отмечается в ноябре—декабре. Позже за­ метно повышение температуры, связанное с непериодическими процессами зим­ них потеплений. Максимум температуры в верхней мезосфере отмечается в се­ редине зимы.

Д л я выяснения долготных различий, характерных для теплого и холодного периодов, необходимо привлечение картографированных материалов.

2.ТЕРМОБАРИЧЕСКИЕ И ЦИРКУЛЯЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

ВСТРАТОСФЕРЕ И НИЖНЕЙ МЕЗОСФЕРЕ ЗИМОЙ И ЛЕТОМ

Представляя ниже карты изобарических поверхностей 5, 2 и 0,4 мб для общей характеристики важнейших циркуляционных систем, господствующих в верхней стратосфере и нижней мезо­ сфере зимой и летом, рассмотрим особенности материалов, исполь­ зованных при построении карт.

На карте поверхности 5 мб одинаково широко используются как данные ракетного зондирования, так и данные высоких подъ­ емов радиозондов. На карте поверхности 2 мб данных радиозон­ дирования много меньше, они нерегулярны и основу представляют данные ракетного зондирования. Карта поверхности 0,4 мб состав­ ляется только по ракетным данным. Первые попытки построения карт барической топографии по ракетным данным для всего север­ ного полушария были предприняты в работах [54, 57, 298]. Приво­ димые ниже карты поверхностей 2 и 0,4 мб аналогичны помещен­ ным в статье [62], поскольку поступившая новая информация пока не дает основания для их существенного пересмотра. Карты уровня 10 мб и других расположенных ниже поверхностей здесь не приводятся. Карты изогипс и изотерм для уровней 10—30 мб представлены в работах X. П. Погосяна, И. В. Ханевской, Шерхага и др. [172, 215, 250].

При анализе карт мы встретились со следующими затрудне­ ниями: недостаточной освещенностью площади карты, малыми и неравномерными рядами наблюдений, разнообразной методикой зондирования. Учитывая эти особенности, при анализе карт отда­ вали предпочтение: 1) станциям с большим рядом наблюдений при равнозначной методике, 2) видам измерений, обладающих большей точностью (например, акустическому гранатному методу перед терморезисторным), несмотря на меньший ряд. При этом введением поправок в результаты измерений по терморезисторам

мы несколько сгладили различия данных наблюдений разными методами. Что касается советских ракетных данных, то они пред­ варительно анализировались с помощью временных разрезов и заведомо сомнительные материалы наблюдений не использовались.

Высотные карты за январь

На рис. 41а, 416 и 41в приведены январские карты топографии изобарических поверхностей 5, 2 и 0,4 мб, построенные по данным, охватывающим в основном период наблюдений с 1961 по 1968 г. Карты АТ5 и АТ2 существенно пополнены результатами ракетного

Возле знака станции нанесены температура и число случаев наблюдений. Данные температуры по гранатным наблюдениям заключены в прямоугольники, данные ветра выделены удлиненной стрелкой.

зондирования в Тихом и Индийском океанах на исследовательских судах «А. И. Воейков» и «Ю. М. Шокальский». Это позволило рас­ пространить изогипсы и изотермы до экватора на всех трех оке­ анах. Данные зондирования на судах осреднены через 10-градус­ ные интервалы.

Положение центра полярного циклона относительно географи­ ческого полюса на изобарических поверхностях 5 и 2 мб в январе

связано со степенью развития периферийных областей высокого давления, и прежде всего тихоокеанского (алеутского) антици­ клона. Центр циклона сильно смещен в европейский сектор Арк­ тики. Это смещение выражено несколько сильнее, чем на средней январской карте А Т Ш за 1958—1966 гг. по Шерхагу и др. [250]. Положение циклона на рис. 41а, 416 и 41в в значительной мере определялось материалами ракетного зондирования на о. Хейса и подтверждалось данными станций Туле и Вест-Гейриниш.

Две основные планетарные ложбины на изобарических поверх­ ностях 5 и 2 мб более сильно развиты, чем на карте АТю- По-ви­ димому, это связано не только с общим увеличением циклониче­ ской кривизны в верхней стратосфере, но и с некоторыми допол­ нительными материалами (например, с данными зондирования на судах), использованными в этой работе. Как видно на картах АТ5 и АТ2 , в верхней стратосфере особенно сильно развита тихо­ океанская стратосферная ложбина, являющаяся продолжением се­ вероамериканской ложбины и принимающая в тропической и субтропической зонах почти широтную ориентацию. Положение ложбины на рис. 41а и 416 неплохо обосновано ракетными совет­ скими судовыми наблюдениями, а также данными американской станции Баркинг-Сендс на Гавайских островах. Эта ложбина представляет собой крупномасштабное барическое образование, генетически связанное с тихоокеанским стратосферным антицикло­ ном. При своем развитии антициклон отсекает ложбину от поляр­ ного циклона. Вторая ложбина полярного циклона, ориентирован­ ная почти меридионально на Индокитай, еще очень мало исследо­ вана из-за отсутствия ракетных наблюдений в районе ее распо­ ложения.

Мало изучены и области высокого давления, обрамляющие зимний стратосферный циклон. По предварительным данным, на картах АТ5 и АТ2 в тропических зонах каждого океана обнаружи­ ваются самостоятельные центры областей высокого давления.

Смещение центра полярного циклона в европейский сектор Арктики создает неравномерное распределение горизонтальных температурных и барических градиентов над средними широтами в Северной Америке и Европе. Над США благодаря проникнове­ нию в тропики североамериканской ложбины не создаются боль­ шие барические градиенты, средняя скорость западных ветров на изобарической поверхности 2 мб близка к 40 м/с. В то же время упомянутая асимметрия полярного циклона создает большие ба­ рические градиенты над Центральной Европой, поэтому на карте АТ2 здесь отмечаются значительно большие средние скорости за­ падного ветра, чем над США (90 м/с в Берлине). Далее к востоку от европейского максимума скорости зонального ветра уменьша­ ются ближе к оси ложбины, ориентированной на Индокитай (до 65 м/с в Волгограде). Примерно такое же соотношение имеет ме­ сто на карте АТ5 .

На АТ2 над Гренландией центрируется область холода с двумя ложбинами, направленными на Европу и Аляску. Положение

изогипс и изотерм в главных чертах согласуется с распределением скоростей ветра, хотя еще отсутствует уверенность в климатоло­ гической устойчивости изотерм, представленных на рис. 41а и 416.

На рис. 41в приведена карта АТ0 > 4, составленная по осредненным за ряд лет данным ракетных наблюдений. Из сопоставления карт изобарических поверхностей 5, 2 и 0,4 мб выясняется, что в слое от 35 до 50—55 км в целом происходит общее увеличение циклонической кривизны. В верхней стратосфере и нижней мезосфере алеутский антициклон в среднем выражен как гребень ан­ тициклона, расположенного над Тихим океаном южнее. Обе пла­ нетарные ложбины выражены на всех указанных уровнях, но на

в целом симметричны относительно положения изогипс, но в суб­ полярных и полярных районах поле температуры на поверхности

положение областей тепла и холода носит предварительный ха­ рактер.

и изотермы должны следовать широтным кругам почти в пределах полушария. Соблюдая эту особенность, мы не входили в значи­ тельные противоречия с осредненными данными наблюдений. Как видно на рис. 426, ветровые наблюдения обнаруживают восточный перенос.

Из рассмотрения рис. 42а, 426 и 42в также видно, что наиболь­ шие скорости ветра на карте АТ0 ,4 имеют место в субтропиках, на

карты АТ2 .

Такова примерная схема антициклона в слое 35—58 км в сере­ дине лета.