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

2. ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В МЕЗОСФЕРЕ И СТРАТОСФЕРЕ

ЗИМОЙ 1966-67 г.

Стратосферные потепления, наблюдавшиеся в начале 1967 г., описаны Лабитцке и Швентеком и отнесены к числу слабых [335]. Максимальное повышение температуры на высоте около 40 км над Берлином (10 января) не превышало 5° С, т. е. отклонение от США 1965 г. составляло около 30° С. Потепление в основном охва­ тывало верхнюю стратосферу, не отражаясь существенно на ниж­ них ее слоях. Синоптическое положение в верхней стратосфере

4-JH-,7.0 -80-90 -80

Рис. 76. Временной разрез атмосферы для района Волгограда, декабрь 1966 г.— февраль 1967 г.

характеризовалось в январе умеренным развитием алеутского ан­ тициклона, обусловившим смещение полярного циклона в европей­ ский сектор Арктики. Меридиональность процессов была менее значительна, чем при сильных зимних стратосферных потепле­ ниях; существенной она была лишь в области ложбин циклона над Северной Америкой и Восточной Азией. Образовавшиеся в восточ­ ных частях этих ложбин области тепла обычно смещались по пе-

по знаку адвекция не оказывала значительного влияния на режим зимнего циклона.

На временном разрезе, построенном по данным радиозондиро­

впериод с 24 декабря 1966 г. по 16 января 1967 г. медленно рас­ пространялось с высот более 50 км до высоты 30 км.

На следующем по времени участке разреза довольно четко за­ фиксировано сильное потепление, по-видимому, получившее начало

вверхней мезосфере. В слое 60—80 км в период с 18 по 22 января

Рис. 77. Карта А 1 2 за 6 февраля 1967 г.

1967 г. температура повысилась от —70 до —10° С, т. е. в среднем скорость роста температуры составила 12°С/сут. Потепление в мезосфере совпало с похолоданием в стратосфере, наиболее су­ щественным в слое 30—40 км. Синоптически оно выражалось рас­ ширением циклона по площади и увеличением его термической симметрии.

слои и происходило похолодание в более высоких слоях. Эта особенность была наиболее четко выражена по сравнению с другими подобными случаями.

В начале февраля, как видно на разрезе, повышение темпера­ туры охватило верхнюю половину стратосферы. На карте поверх­ ности 2 мб за 6 февраля 1967 г. область тепла занимала юг Ев­ ропы, и создались условия для адвекции теплого воздуха в Сибирь

теплый слой, очерченный изотермой —20° С, сократился. Это было связано с тем, что адвекция тепла в верхней стратосфере на Ев­ ропу и Азиатскую часть СССР уже не осуществлялась.

Т. Я. Сиротиной и И. Я. Тарариной [190] приведены сглаженные кривые колебаний температуры в слоях с большими вертикальными градиентами в мезосфере, стратосфере и тропосфере. Как видно из рис. 78, изменчивость температуры зимой может возрастать с высотой в несколько раз. Так, в слое 5—10 км максимальная

в стратосфере и мезосфере стремятся находиться в противофазе, что и наблюдалось в рассматриваемом случае. При этом согласую­ щиеся по знаку колебания температуры в стратосфере запазды­ вали по отношению к соответствующим колебаниям в мезосфере. Инерция наиболее хорошо выраженных изменений была близка к 7—10 дням.

ветра на станции Вест-Гейриниш, где на высоте 47 км наблюда­ лась скорость ветра 175 м/с [324].

Большая интенсивность полярного вихря обусловливала боль­ шие скорости ветра над обширными районами полушария. Ско­ рость западного ветра над Волгоградом 8 декабря 1967 г. достигала 150 м/с в слое 55—65 км (рис. 79). Ракетные наблюдения еще

туры с амплитудой 40° С, отмечавшихся в конце ноября и в первой половине декабря в стратосфере и нижней мезосфере над Волго­

тепла, предшествующих основному потеплению. Интенсивная ад­ векция теплого воздуха в верхней стратосфере с юго-запада по периферии полярного циклона через Атлантический океан, соче­ тавшаяся с развитием нисходящих движений, по-видимому, была причиной очень высоких температур в верхней стратосфере над Западной Европой.

На рис. 80а и 806 представлены карты барической топогра­ фии, характерные для максимального развития потепления над

Америкой распространилась далеко на юго-запад, на Тихий океан. Область тепла с центром над Европой распространялась к северовостоку, на Сибирь и Арктику. Максимальные температуры на по­ верхности 2 мб составляли примерно 14° С на станции Вест-Гейри­

область высокого давления, наиболее хорошо выраженная на карте поверхности 5 мб. Эта стратосферная область высокого давления была эквивалентом алеутского антициклона и имела тенденцию к замещению полярного циклона.

Временные разрезы вносят дополнительные аспекты. Как видно на рис. 79, стратопауза в районе Волгограда находилась 20 де-

Н км

Ноябрь Декабрь I Январь

Рис. 79. Временной разрез атмосферы для района Волгограда, но­ ябрь 1967 г.— январь 1968 г.

кабря вблизи поверхности 2мб (42—43км).Потепление,ослабевая,

пауза опускается до 30 км. Температуры на высоте 30 км в резуль­ тате потепления приблизительно такие же, как и в Волгограде, но повышение температуры над о. Хейса даже больше (на 30 км с —70 до —25° С). С другой стороны, температура в опустившейся

исчерпывающее объяснение этим особенностям пока не представ­ ляется возможным. Однако можно предположить, что, как будет видно из дальнейшего, район Волгограда находился в системе стра­ тосферного антициклона, а о. Хейса — в системе циклона. Поэтому в районе Волгограда можно с большим основанием ожидать воз­ никновения значительных нисходящих движений, чем в районе

о.Хейса.

Врезультате описанных выше процессов, как видно на рис. 81,

Рис. 80а. Карта АТ5 за 20 декабря 1967 г.

произошло выравнивание температуры по высоте и в январе в слое 50—30 км образовалась почти изотермия. При этом в январе 1968 г. над о. Хейса вертикальная термическая структура в слое 30—60 км носила следующий характер: на высоте 35—30 км имела место остаточная, разрушавшаяся стратопауза, а возникшая стра­ топауза на высоте 50—55 км по мере восстановления температур­ ного режима, наоборот, превращалась в основную. Судя по изо­ термам временного разреза для о. Хейса, потепление в этом высо­ коширотном районе охватывало нижнюю половину мезосферы до высоты порядка 60—65 км, т. е., по-видимому, несколько больший слой, чем в Волгограде. Как видно на рис. 81, стратопауза во вто-

рой половине января над о. Хейса обнаруживалась на высоте 55—60 км.

Малые вертикальные градиенты температуры, возникшие в ян­ варе 1968 г. в результате потепления, характерны не только для о. Хейса; они отмечались по данным некоторых других станций, например Вест-Гейриниш [334, 335]. При этом наряду с появлением изотермических вертикальных градиентов температуры уменьшался и горизонтальный градиент температуры.

Рис. 806. Карта АТ2 за 20 декабря 1967 г.

Рассмотрим кратко развитие крупномасштабных процессов в верхней стратосфере в январе 1968 г. Им предшествовало разви­

тор Арктики) на территорию США вышла область тепла. В ре­ зультате этих процессов, кроме антициклона над большей частью Евразии, сформировался антициклон над Северной Америкой, а также появился небольшой антициклон в районе Камчатки. Пос­ леднему способствовала продолжающаяся адвекция теплого воз­ духа с юга в этот район.

Рис. 81. Временной разрез атмосферы над о. Хейса, декабрь 1967 г.— январь 1968 г.

Ветры над западом США и Гавайскими островами противополож­ ные на поверхностях 5 и 2 мб, что подтверждает наличие на этих уровнях барических полей противоположного знака. Таким обра­

обширной области тепла, расположенной над Канадой, распростра­ няется на большую часть циркумполярного циклона. Над терри­ торией СССР, где имеется область высокого давления, располага­ ется область холода. По-видимому, эта особенность сказалась на дальнейшем преобразовании термобарического поля.

Во второй половине января происходило восстановление харак­ тера циркуляции в стратосфере, обычного для зимних условий.

Рис. 826. Карта АТ2 за 3 января 1968 г.

Как видно на рис. 83, к 27 января 1968 г. циклоническая циркуля­ ция восстановилась, но ее интенсивность была невелика для среднезимних условий.

Таким образом, рассмотренный случай потепления явился ре­ зультатом раннего развития стратосферного циклона. Синоптиче­ ские процессы, связанные с потеплением, развивались в масштабе полушария, причем образовались антициклоны над материками Азии и Северной Америки. Потепление следует отнести к разряду сильных, учитывая отмеченные перестройки циркуляции, примеры сильной адвекции тепла над Европой с предельными значениями температуры, достигнутыми на стратопаузе. Судя по картам плот­ ности стратосферы [415], центры низкого и высокого значения плотности на 30—40 км оказались смещенными во время потепле­ ния относительно их обычных положений, при этом отмечалось