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

ветра, по-видимому, указывают на изменения угла наклона верти­ кальной оси циклона или на миграцию его центра. Кроме того, отмечавшиеся в мае—июне 1971 г. довольно устойчивые юго-вос­ точные потоки в верхней мезосфере, возможно, свидетельствуют о по крайней мере частичных зимних перестройках циклонического поля на антициклоническое. При этом, как видно на рис. 97, ос-

Рис. 97. Временной разрез атмосферы для станции Молодежная, июль— октябрь 1971 г.

лабление западного потока, усиления меридиональных и восточных составляющих совпадают с похолоданиями в верхней и средней ме­ зосфере, приближающими распределение температуры по высоте в мезосфере к распределению, характерному для лета. Высотные карты для верхней мезосферы южного полушария пока отсутст­ вуют. Однако, как видно из сопоставления карт для поверхностей 0,1 и 0,001 мб (см. рис. 43а и 436), в верхней мезосфере в области циклона градиенты сильно убывают и появляется пояс высокого давления, что дает указание на возможность перестроек.

Следует заметить, что сильные изменения термической струк­ туры и циркуляции мезосферы в зимний период, по-видимому, не

Из рис. 98 следует, во-первых, что в южном полушарии имеется некоторая связь между сроками наступления весенней перестройки и началом квазипериодических потеплений зимой и ранней весной. Запоздавшие (до декабря) весенние перестройки следуют за стра­ тосферными потеплениями, начинающимися в сентябре или ок­

тябре. Относительно ранние ве-

1965 г. выявляется период нарушения цикличности, который, повидимому, имеет отношение к Антарктике.

В среднем весенние короткопериодные колебания температуры нижней стратосферы (и общего содержания озона [284]) на при­ брежных станциях Восточной Антарктики наблюдаются в сен­ тябре—ноябре, в центральной части континента они отмечаются

в ноябре и оказываются кратковременными, в южноамериканском секторе (куда смещается остаточный полярный циклон) эти коле­ бания продолжаются до декабря.

Сроки весенних перестроек полей давления, температуры и ветра в стратосфере могут меняться от года к году. Как было по­

в период декабрь—март. Характер изменения температуры сильно меняется каждую зиму: бывает невозмущенным (зима 1963-64 г.),

общая тенденция роста температуры, тогда как в ходе темпера­ туры стратосферы в Арктике эта тенденция мало заметна. Таким образом, еще раз обнаруживается большее значение радиацион­ ных факторов для изменений температуры в стратосфере Антарк­ тики, в то время как в Арк­ тике сильнее выражены дина­

мические факторы [227].

ками потеплений и весенними перестройками. За ранними потепле­

при поздних потеплениях (февраль—март) вероятнее ожидать ранние перестройки (март — начало апреля). Можно предпола­ гать, что отмеченная особенность связана с тем, что зимние интен­ сивные потепления в северном полушарии обычно сопровождаются частичной или полной перестройкой циркуляции. Как известно, вслед за перестройкой происходит восстановление обычно довольно симметричной и малоинтенсивной циклонической циркуляции. Тре-

буется время, чтобы циклонический вихрь развился до стадии, в которой потепления повторяются. Поэтому весенняя перестройка запаздывает. При отсутствии зимних потеплений возникает ран­ няя весенняя перестройка, в которой радиационные факторы содей­ ствуют крупномасштабным синоптическим процессам. Аналогично при поздних потеплениях радиационные влияния содействуют даль­ нейшему развитию крупномасштабных процессов до осуществления окончательной весенней перестройки.

тике. Это заключение основано не только на приведенных здесь материалах, но и на данных Л. А. Жданова о такой же периодич­ ности в режиме летнего стратосферного антициклона [448].

Весенняя перестройка в мезосфере и стратосфере в 1971 г.

Как видно на рис. 97, начиная с 21 августа 1971 г. восточные составляющие ветра отмечались в верхней мезосфере во всех слу­ чаях зондирования, кроме 1 сентября, когда при сильном потепле­ нии в мезосфере господствовали западные ветры и восточный ком­ понент, зарегистрированный на 64 км, носил, вероятно, случайный характер (переброс антенны радиолокатора от одного скопления дипольных отражателей к другому).

В конце сентября и в октябре восточные ветры начинают пре­ обладать в мезосфере, распространяясь на стратосферу, что хо­ рошо видно по положению нулевой изотахи на рис. 95. Перестройка циркуляции осуществлялась в согласии с весенней перестройкой режима температуры, которая выражалась в охлаждении мезо­ сферы. В конце сентября и в начале октября температура понижа­ лась в средней и нижней мезосфере. В остальную часть октября происходило заметное потепление в нижней и средней мезосфере. В ноябре осуществлялось понижение температуры мезосферы, ко­ торое началось в октябре с верхней ее части (рис. 101).

Особенностью весенней перестройки, наблюдавшейся в Моло­ дежной в 1971 г., явилось временное восстановление западного по­ тока в верхней стратосфере и нижней мезосфере. Сильные северо­ западные ветры были отмечены 17 ноября в слое 42—52 км. 24 ноября толщина слоя несколько увеличилась, скорость запад­ ного ветра возросла до 70 м/с. Еще через неделю — 1 декабря —• западные составляющие потока отмечались только в слое 50— 54 км. Можно предполагать, что к восстановлению западного по­ тока привело приближение к району Молодежной ложбины оста­ точного стратомезосферного циклона, проявившееся в понижении температуры в нижней мезосфере, заметном на рис. 101. Центр циклона весной, как правило, смещен в американский сектор Ант­ арктики. Таким образом, окончательная перестройка термобари­ ческого поля и циркуляции в стратосфере и нижней мезосфере осуществилась в 1971 г. в середине декабря, т. е. была поздней для условий южного полушария. По сравнению со сроками весенних

НКМ

перестроек в северном полушарии (в среднем апрель), перестройка

Летняя антициклоническая циркуляция симметрична относи­ тельно полюсов и практически одинакова в обоих полушариях. Зимняя циркуляция в южном полушарии отличается меньшей возмущенностью, что, по-видимому, связано с особенностями орогра-

фии и теплового баланса подстилающей поверхности этого полу­ шария. Циркуляция в переходные месяцы (в апреле и октябре) характеризуется благоприятными условиями для взаимосвязи между полушариями, так как в эти периоды преобладают не про­ тивоположные, а однородные (западные) потоки.

Сезонные циркумполярные барические системы в обоих полу­ шариях — зимние циклоны и летние антициклоны — являются стратомезосферными, в то время как антициклоны в субтропиках и тропиках обнаруживаются в основном в качестве стратосферных барических образований.

Средние карты дают сглаженное представление о сильном зим­ нем западном потоке, имеющем место в южном полушарии от тро­ пиков до Антарктического континента. Одновременно судовые наблюдения указывают на появление зимой подвижных антици­ клонов в средних широтах, что находит подтверждение в данных термического зондирования со спутников.

Весенние перестройки осуществляются в южном полушарии путем развития антициклонов в средних широтах, которые дви­ жутся к югу и замещают зимний циклон над Антарктикой. Судя по данным для нижней и средней стратосферы, это замещение на­ чинается в определенной части континента — в австралийском или индийском секторе.

В южном полушарии пока не обнаружен аналог алеутского антициклона, однако отмечается особая активность стратосферных антициклонов над Индийским океаном и прилегающими частями Мирового океана.

Данные ветрового и температурного зондирования и радиоло­ кации дрейфа метеорных следов в Антарктике (станция Молодеж­ ная) позволили выяснить, что в июле—августе антарктический стратомезосферный циклон простирается до высоты 100 км. Отме­ чено распространение восточных ветров из верхней мезосферы вниз до средней стратосферы в связи с весенней перестройкой цир­ куляции в течение периода со второй половины сентября по де­ кабрь. Судя по распределению зональных составляющих скорости ветра, стратосферный антарктический антициклон достигает мак­ симальной вертикальной протяженности в ноябре—декабре (до высоты 100 км).

Подтвердилась сравнительная стабильность зимнего холодного циклонического вихря в стратосфере Антарктики. Наряду с этим обнаружилась очень сильная изменчивость температуры, а также скорости (и направления) ветра в мезосфере, значительно прево­ сходящая соответствующую изменчивость в стратосфере.

Г л а в а VII

В О З М О Ж Н О С Т И П Р О Г Н О З А И О П Е Р А Т И В Н О Г О И С П О Л Ь З О В А Н И Я И Н Ф О Р М А Ц И И о В Ы С О К И Х слоях

А Т М О С Ф Е Р Ы

J. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОГНОЗЫ ДЛЯ ВЕРХНЕЙ СТРАТОСФЕРЫ

Методы численного прогноза метеорологических элементов в тропосфере получили большое развитие в последние годы и ши­ роко применяются в службах погоды многих стран. Разработаны методы краткосрочных гидродинамических прогнозов барического поля нижней стратосферы до поверхности 50 мб (например, [84, 186]). Разработана методика суточного прогноза поля геопотен­ циала поверхностей 200, 100, 50 и 30 мб, основанная на статисти­ ческих связях, существующих между изменениями геопотенциала поверхности 300 мб и геопотенциалов поверхностей, расположен­ ных выше [172]. Численная схема прогноза барического поля для верхней стратосферы разработана недавно в ЦАО [43, 96].

температура рассматриваемого слоя, с2 — коэффициент статической устойчивости,