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

Рис. 56. Карта температуры на поверхности 2 мб за 9 февраля 1972 г.

Мелкие цифры — выбранные значения по данным термического зондирования со спутника. Стрелками обозначен термический ветер по ракетным данным.

5. ЗИМНИЕ КРУПНОМАСШТАБНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ВЕРХНЕЙ

СТРАТОСФЕРЕ И НИЖНЕЙ МЕЗОСФЕРЕ

Зимние крупномасштабные процессы в средней и верхней стра­ тосфере сильно изменчивы. Так, зимние процессы 1963 г. резко отличались от процессов, наблюдавшихся в 1964 г. Если в январе

антициклон отсутствовал и была развита область высокого давле­ ния над Южной Азией. В 1964 г. зимнее потепление в Арктике не наблюдалось. В 1963 г. было сильное потепление в Арктике. При­

в связи с активностью алеутского антициклона. В январе 1964 г. алеутский антициклон пульсировал в своем развитии, при этом то смещаясь на северо-западную часть Америки, то отступая на за­ пад. В феврале адвекция теплого воздуха в тыловой части плане­ тарной ложбины была достаточно очевидна, и в конце месяца

Наибольшего развития циклон достиг в начале декабря 1964 г. Довольно раннее углубление полярного циклона и развитие лож­ бин привели к раннему формированию зимних антициклонов в районе Алеутских островов. В средней стратосфере происходило расщепление полярного вихря, и двухцентровая структура циклона обнаруживалась во второй половине ноября и второй половине де­ кабря 1964 г. В верхней стратосфере и нижней мезосфере образо-

Рис. 58. Карта АТ2 за январь 1965 г.

Усл. обозначения см. рис. 41а.

вание первого алеутского антициклона наиболее вероятно в конце октября, второго антициклона — в середине ноября. Антициклоны в верхней стратосфере, судя по наблюдениям на Североамерикан­ ском континенте, смещались в юго-восточном направлении и не были продолжительными и устойчивыми. Как видно на рис. 57, развитие антициклона обусловило сильный рост геопотенциальных высот над Грили.

После января 1965 г. начался медленный общий рост геопотен­ циала при наличии заметных колебаний, связанных в основном с влиянием алеутского антициклона. Один из максимумов колеба­ ний наблюдался в первой декаде февраля, когда алеутский анти­

интересной особенностью стратосферных крупномасштабных про­ цессов во второй половине зимы 1964-65 г.

Судя по карте АТг за 27 января 1965 г. (рис. 59а), центр по­ лярного циклона был смещен и находился между севером Скан­ динавии и Гренландией. Над Европой имели место большие барические градиенты и контрасты температуры, обусловленные развитием антициклона над Восточной Азией. Область тепла рас­ полагалась в районе Каспийского моря. На станции Волгоград отмечены большие скорости ветра (175—200 м/с). По-видимому,

мощная теплая адвекция на Азиатскую территорию СССР способ­ ствовала антициклогенезу и перемещению алеутского антициклона к западу. Адвекция происходила по атлантической периферии ци­ клона, скорости ветра над югом США и на севере Англии превы­ шали 250 м/с на поверхности 0,4 мб. Имело значение, что ложбина полярного циклона была сильно вытянута далеко в тропики. Кроме того, теплый воздух, по-видимому, распространялся к северу по периферии гребня над Восточной Азией.

Следующие два рисунка иллюстрируют дальнейшее развитие антициклогенеза. Как видно на рис. 596, 10 февраля 1965 г. стра­ тосферный антициклон занимал восток Азии, усиливался и рас­ пространялся к северо-западу. В соответствии с этим циклон сме­ стился к юго-западу. Произошло значительное заполнение циклона, обе ложбины сократились по площади, скорости ветра уменьши­ лись. На юге США скорости ветра на поверхности 2 мб уменьши-

лись в 2—4 раза. Значительные скорости ветра сохранялись в Цент­ ральной Арктике и вблизи центра циклона. Распространение ан­ тициклона сопровождалось потеплением в верхней стратосфере (в Волгограде —5° С, на о. Хейса —4° С) .

Через неделю положение в целом сохранилось (рис. 59в). Ан­ тициклон несколько распространился к северу и западу, местопо­ ложение циклона практически не изменилось; возможно, что не­ сколько увеличились контрасты температуры в бароклинной зоне между циклоном и антициклоном.

Ряс. 596. Недельная карта АТг за 10 февраля 1965 г.

Усл. обозначения см. рис. 59а.

Таким образом, в описанном случае потепление на территории

СССР, по-видимому, возникло в результате сильно развитой ме­ ридиональное™, которая привела к двухсторонней адвекции теп­ лого воздуха как по периферии сильно вытянутой к югу американ­ ской ложбины, так и по периферии алеутского антициклона. Это вызвало развитие антициклона над Сибирью и перестройку цир­ куляции над значительным районом полушария. Однако это по­ тепление было несколько периферийным, антициклогенез не цент­ рировался над полярным районом, в результате чего над западной частью полушария сохранялась циклоническая циркуляция. Поэ­ тому в целом зима 1964-65 г., так же как зима 1963-64 г., характе­ ризовалась малой возмущенностью крупномасштабных процессов в стратосфере.

Зима 1965-66 г. была в стратосфере значительно теплее двух предшествующих зим. Минимальные температуры в стратосфере

около —80° С (до —83° С) наблюдались в Центральной Арктике лишь в течение нескольких дней января.

Ранняя активность алеутского антициклона проявилась еще в конце осени. Как следствие этого в нижней и средней стратосфере наблюдалась двухцентровая структура полярного вихря. В де­ кабре алеутский антициклон, интенсивно развиваясь, смещался че­ рез север Американского континента или стационировал над Ка­ надой (около 10 дней). Начиная с 20 декабря этот антициклон

Рис. 59в. Недельная карта АТ2 за 17 февраля 1965 г.

Усл. обозначения см. рис. 59а.

двигался через Гренландию на Центральную Европу и затем в юж­ ные районы Европейской территории СССР, где он разрушился в конце декабря. В связи с описанным движением антициклона полярный вихрь перемещался через Скандинавию на Сибирь и затем после разрушения антициклона возвратился в Центральную Арктику. Во второй половине декабря происходило образование другого антициклона, перемещавшегося из Восточной Азии к во­ стоку.

В верхней стратосфере над северной частью Тихого океана пре­ обладали меридиональные составляющие скорости ветра, что было связано с возмущением зонального потока следующими образова­ ниями: ложбиной полярного циклона над США, антициклоном над Канадой, смещавшимся к северо-востоку, другой ложбиной поляр­ ного циклона над северо-западной частью Тихого океана, анти­ циклоном над Японией, смещавшимся к северо-востоку, который

должен был заменить предшествующее образование алеутского антициклона [58].

Циркуляция в верхней стратосфере в январе довольно близко соответствовала средним условиям. По-видимому, ложбины поляр­ ного вихря были довольно сильно развиты при хорошо выраженной антициклонической циркуляции у Алеутских островов. Это способ­ ствовало адвекции теплого воздуха из низких широт как на восток Азии, так и в районы Карибского моря и севера Атлантического

Рис. 60. Карта АТ2 за февраль 1966 г.

океана. Результатом явилось мощное потепление и перестройка, осуществившаяся в начале февраля (этот случай описывается в главе V отдельно). Здесь мы приводим также карту АТ2 за фев­ раль 1966 г. (рис. 60), которая показывает, что в результате по­ тепления произошла перестройка циркуляции над значительной частью полушария, выразившаяся в образовании антициклона над Азией, а также общее заполнение и сокращение по площади по­ лярного циклона, центр которого сместился в район Исландии.

Наиболее примечательным процессом зимы 1966-67 г. было по­ тепление в мезосфере, наблюдавшееся в январе 1967 г. В конце осени 1966 г. отмечалась активность алеутского антициклона, ко­ торая проявлялась и в верхней стратосфере, и в нижней мезосфере. Однако до конца декабря в основном преобладал холодный

циркумполярный вихрь и в верхней стратосфере образования але­ утского антициклона были кратковременными и не получали раз­ вития.

Январское потепление 1967 г., как мы уже указали, наиболее сильно развивалось в мезосфере (по крайней мере по данным станции Волгоград). При отсутствии значительного смещения цен­ тра полярного циклона имело место сильное развитие его лож­ бины, ориентированной через Гренландию на Западную Канаду и центральную часть Тихого океана. Был хорошо выражен алеут­ ский антициклон, а также развит теплый антициклон над субтро­ пиками Атлантического океана [416].

Изогипсы и изотермы даже при осреднении на недельных кар­ тах обнаруживали значительную асимметрию барических образо­ ваний и указывали на большие изменения, вызываемые адвекцией. Хотя положение изотерм сильно менялось от карты к карте, наи­ более характерными были область холода в средних широтах и область тепла, расположенная к юго-востоку от нее. В целом изо­ гипсы и изотермы обнаруживали расположение и ориентацию, со­ ответствующие волновому числу 2 (два теплых антициклона, диа­ метрально противоположные вытянутой области низкого давления с изолированной областью холода в средних широтах). Отмеча­ лась значительная активность процессов на поверхностях 2 и 0,4 мб и малая активность на уровне 5 мб и более низких уровнях. Возможно, что это была самая интересная особенность, которая обнаружилась и в средних широтах Европейской территории

СССР, но на больших высотах.

6. ВЕСЕННИЕ КРУПНОМАСШТАБНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ВЕРХНЕЙ

СТРАТОСФЕРЕ И НИЖНЕЙ МЕЗОСФЕРЕ

Основной особенностью весенних процессов в верхней страто­ сфере и нижней мезосфере является повышение температуры в связи с увеличением притока солнечной радиации в высоких ши­ ротах, где возрастает продолжительность дня. Эта особенность хо­

в стратопаузе, где поглощение солнечной радиации озоном наи­ большее, а затем в верхней стратосфере и нижней мезосфере.

Однако сроки наступления весенних перестроек меняются из года в год, меняется и характер крупномасштабных процессов, со­ путствующих перестройкам. Ниже рассматриваются примеры ве­ сенних процессов за отдельные годы.