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

во-вторых, на формирование пояса повышенного давления в обла­

Относительную невозмущенность термобарического поля в юж­ ном полушарии в июле надо понимать как обобщенное представ­ ление. В действительности, как отметил Ю. П. Кошельков, в конце

центра антициклона южнее этой точки. Кроме того, данные зонди­ рования в Индийском океане на 65° в. д. в конце мая 1969 г. также свидетельствуют о наличии на высотах 25—30 км барического ядра, движущегося к востоку вдоль 39—40° ю. ш. Таким образом, зимой в верхней стратосфере в субтропических и частично умерен­ ных широтах южного полушария могут формироваться подвижные крупномасштабные вихри [127]. Однако в южном полушарии пока не отмечено зимних локализованных образований, которые, по­ добно алеутскому антициклону, обнаруживаются также на сред­ них картах [16].

Глобальная циркуляция верхней стратосферы и нижней мезосферы в октябре

На глобальных картах изобарических поверхностей 2 и 0,4 мб за октябрь и северном полушарии преобладает западный поток,

рования гребня на востоке Азии. В южном полушарии мы распо­ лагаем очень небольшой информацией для составления схем, пред­ ставленных на рис. 92а и 926, и требуется больше данных, чтобы объяснить отклонения от зонального потока, которые можно ви­ деть на рис. 926.

На глобальных схемах за октябрь преобладание западных вет­ ров в верхней стратосфере и нижней мезосфере обоих полушарий

шарием. Если в срединном весеннем месяце в Арктике антицикло­

«А. И. Воейков» отмечено стратосферное потепление в зоне 45—

свое движение к Антарктическому континенту, ее ось уже оказы­ вается около 40° ю. ш. Ввиду недостатка данных трудно сказать о количестве и местоположении центров в этой полосе.

3. О ВЕСЕННИХ ПЕРЕСТРОЙКАХ В Ю Ж Н О М ПОЛУШАРИИ

Ввиду отсутствия сети ракетного зондирования в южном полу­ шарии не представляется возможным рассмотреть крупномасштаб­ ные процессы в стратосфере и нижней мезосфере с помощью вы­ сотных карт. Поэтому ниже приводятся результаты наблюдений весенней перестройки циркуляции на научно-исследовательском судне в южной части Индийского океана в августе—сентябре 1968 г. [60].

При движении судна от экватора до 55° ю. ш. вдоль меридиана 65° в. д. по данным ракетных наблюдений отмечено, что в конце августа 1968 г. в зоне Индийского океана между 10 и 20° ю. ш. была расположена центральная часть стратосферной области вы­ сокого давления. В зоне 50—55° ю. ш. (и, возможно, в более вы­ соких широтах) в верхней стратосфере и нижней части мезосферы имело место потепление при скоростях западного ветра, достигав­ ших максимально 140 м/с. При обратном движении судна (с 11 по 19 сентября 1968 г.) наблюдения показали, что стратосферный ан­ тициклон переместился на 1500 км к югу. В связи с этим произо­ шло расширение и распространение к югу области восточных пото­ ков, связанных с антициклоном (рис. 93).

Таким образом, проведенные наблюдения позволили впервые отметить стратосферное потепление в зоне 45—55° ю. ш. на высо­ тах 30—45 км. Район потепления соответствует существующим представлениям о начальной стадии весенней перестройки цирку­ ляции в стратосфере, согласно которым потепления сначала обна­ руживаются на высоких уровнях и в относительно низких широ­ тах, а затем распространяются вниз и по направлению к полюсу [283, 374]. Зимой, rto крайней мере в нижней стратосфере южного полушария, в средних широтах имеет место пояс наиболее высо­ ких температур, который практически совпадает с поясом высокого содержания озона [221, 347, 271, 330]. По данным Фаркас, в авст­ ралийском секторе температуры в среднем выше, а пояс макси­ мального содержания озона расположен дальше к югу, чем в юж­ ноамериканском секторе океана и прибрежной части Антарктики. Весной пояса озона и высоких температур расширяются и смеща­ ются к югу [284]. Возможно, что существенный радиационный про­ грев слоя озона в области его максимума (при достаточно боль­ шой высоте Солнца в начале сентября) служит первопричиной дальнейшего развития крупномасштабного процесса перестройки [53]. Как известно, этот процесс осуществляется путем распростра­ нения гребней антициклонов из низких широт к югу и постепен­ ного оттеснения заполняющегося полярного циклона в южноаме­ риканский сектор Антарктики [283, 374, 448].

С помощью термического зондирования со спутников Смитом и др. была отмечена начальная стадия потепления над Индийским океаном в августе 1969 г. Центр области тепла с температурой около —50° С на уровне 30 мб находился 14 августа 1969 г. вблизи точки с координатами 47° ю. ш., 50° в. д. Интенсивная область

РИС. 93. Пространственно-временной разрез атмосферы вдоль мери­

холода с минимальными температурами —90° С сохранялась над Антарктикой. В дальнейшем центр области тепла сместился в точку 57° ю. ш., 90° в. д., и затем очаг потепления ликвидировался [409].

Зимние стратосферные антициклоны в субтропических областях южного полушария отмечались не только над Индийским океаном, но и над Атлантическим и Тихим. Так, в апреле 1965 г. центр ан­ тициклона вблизи 30° ю. ш. был обнаружен у западного побе-

режья Южной Америки во время рейса судна «Кроатан» [293]. Можно считать наиболее вероятным, таким образом, существова­ ние пояса высокого давления в верхней стратосфере с отдельными центрами. Тем не менее имеются указания на особую активность стратосферных антициклонов над Индийским океаном и прилегаю­ щими частями Мирового океана. Подтверждением этого служит особенность весенних перестроек зимней высотной циркуляции в Антарктике, неизменно начинающихся в австралийском или ин­ дийском секторах континента.

4. РЕЖИМ ТЕМПЕРАТУРЫ И ВЕТРА В ВЕРХНЕЙ

АТМОСФЕРЕ АНТАРКТИКИ

Предварительные представления о сезонных изменениях темпе­

представлены на рис. 94—96. Новые материалы подтвердили ос­ новные особенности режима ветра в стратосфере, отмеченные до

40 км. Первый максимум скорости ветра связан с минимумом тем­ пературы в верхней стратосфере, который обычно совпадает с наи­ большим развитием стратомезосферного циклона, второй макси­ мум связан со стратосферными потеплениями.

Полученные впервые данные о ветре в мезосфере Антарктики показывают общее уменьшение величины западных слагающих ветра с высотой в мезосфере. В стратосфере и нижней мезосфере зональные западно-восточные компоненты ветра всегда больше ме­ ридиональных. В верхней мезосфере зональные и меридиональные слагающие ветра соизмеримы, нередко меридиональные компо­ ненты превышают зональные (см. рис. 95 и 96).

В мае—июне 1971 г. западные ветры в мезосфере ограничива­ лись высотой 70—75 км, выше отмечались южные ветры со зна­ чительной восточной составляющей (см. рис. 95). В июле, августе и в начале сентября западные ветры наблюдались выше 80 км и, по-видимому, сливались с западными ветрами в метеорной зоне, судя по наблюдениям дрейфа ионизированных метеорных следов, проводившимся в Молодежной [104]. Таким образом, в июле—ав­ густе антарктический стратомезосферный циклон простирался по крайней мере до высоты 100 км.

Распространение восточных ветров из верхней мезосферы вниз до средней стратосферы в связи с весенней перестройкой цирку­ ляции отчетливо выражено в течение периода со второй половины сентября по декабрь (см. рис. 95) . Этот переход хорошо согласу-

Рис. 94. Средние месячные значения температуры и результирующего ветра в Антарктике (станция Молодежная, 1969—1972 гг.).

ется с нулевыми значениями осредненных зональных составляю­ щих скорости ветра и восточными ветрами в метеорной зоне. Та­ ким образом, в ноябре—декабре стратомезосферный антарктиче­ ский антициклон достигает максимальной вертикальной протяжен­ ности, простираясь по крайней мере до высоты 100 км.

Отметим некоторые особенности режима температуры в Антарк­ тике по средним месячным значениям. Максимальный годовой ход температуры имеет место в средней стратосфере на высоте, близ-

кой к 25 км. Выше происходит уменьшение температурных разли­ чий между летними и зимними температурами и обращение их по знаку. Как видно на рис. 94, в верхней мезосфере антарктической

Рис. 95. Средние месячные значения зональной составляющей скорости ветра на станции Молодежная (1971 и 1972 гг.).

зимой температура может быть выше летних температур на 60— 70° С.

В стратосфере различия термического режима и циркуляции в Антарктике и Арктике обнаруживаются довольно отчетливо и уже отмечались ранее [64, 301, 55]. Новые материалы по Молодеж­ ной их подтверждают:

1)амплитуда годового хода температуры в стратосфере Ан­ тарктики превышает годовую амплитуду в Арктике за счет очень низких температур в течение антарктической зимы;

2)зимние потепления оказывают меньшее влияние на темпера­ турный режим стратосферы в Антарктике, чем в Арктике, где лучше выражен вторичный максимум температуры в середине зимы. Зимние перестройки циркуляции в стратосфере и нижней мезосфере Антарктики не наблюдаются;

3)весенняя перестройка циркуляции происходит в Антарктике на 1—2 месяца позже, чем в Арктике.

Причины этих различий, обусловленных особенностями орогра­ фии теплового и радиационного баланса, подстилающей поверх­ ности и циркуляции атмосферы северного и южного полушария, а также обоих полярных районов, подробно рассматривались в ра­ ботах [44, 51, 53]. Циркуляция в стратосфере южного полушария

в целом симметрична полюсу и оказывается невозмущенной, о чем

с тем фактом, что радиационное охлаждение в центральной части Антарктики не прерывается быстрыми вторжениями теплого воз-

Нкм

Рис. 96. Средние месячные значения меридиональной составляющей скорости ветра на станции Молодежная (1971 и 1972 гг.).

духа из низких широт и холодный стратосферный циклонический вихрь остается устойчивым образованием в течение всей зимы. Максимальные температурные контрасты и барические градиенты отмечаются во второй половине зимы и особенно весной, когда (при сохранении циркумполярного циклонического центра) в уме­ ренных широтах образуются теплые области высокого давления, которые приближаются к Антарктическому континенту.

Сравнение рис. 94 с данными для высокоширотных районов северного полушария (Черчилл, см. рис. 406, о. Хейса, см. рис. 40в) показывает, что в слое 50—80 км средние месячные данные темпе­ ратуры и ветра для обоих полярных районов не обнаруживают су­ щественных отличий. Летний температурный режим в Арктике,