фото показано с : oko-planet.su

Давление, структура и циркуляция атмосферы Детская энциклопедия Детальное изучение метеорологических и аэрологических данных, полученных воздушными высокоширотными экспедициями и дрейфующими станциями, показало, что изменения метеорологических условий в различных слоях атмосферы зависят от особенностей атмосферной циркуляции.

При этом нашим ученым удалось довольно наглядно показать взаимосвязь между процессами в верхних и нижних слоях атмосферы, чего раньше невозможно было сделать из-за отсутствия данных.

Еще в 1939 году советский ученый Г. Я. Вангенгейм установил, что все крупные атмосферные процессы можно объединить в три основных типа атмосферной циркуляции, а именно: западный тип (W), при котором в умеренных широтах северного полушария воздушные массы перемещаются главным образом с запада на восток; восточный тип (Е), которому соответствуют сильное развитие антициклона в Сибири, распространение его гребня к западу или перенос воздушных масс с востока на запад либо вхождение на континент с северо-востока арктических антициклонов (интенсивность атмосферной циркуляции при этом несколько понижена); меридиональный тип (С), при котором перенос воздушных масс и перемещение циклонов и антициклонов происходят преимущественно в меридиональном направлении.

Работу Г. Я. Вангенгейма продолжил советский ученый А. А. Гирс. Он установил, что каждому из основных типов атмосферной циркуляции соответствует особая схема распределения высотных гребней и ложбин (см. рисунок).

Схема распределения высотных гребней и ложбин в Центральной Арктике при различных типах атмосферной циркуляции (по А. А. Гирсу): 1-западный (W); 2 - восточный (Е); 3 - меридиональный (С)

Основные гребни и ложбины при разных типах циркуляции занимают различное географическое положение. При меридиональном и восточном типах высотные гребни и ложбины всегда более или менее хорошо развиты, тогда как при западном типе они, наоборот, развиты слабо. Все это указывает на то, что при западном типе циркуляции распределение температуры, давления и масс воздуха, а также траектории циклонов и антициклонов имеют иной характер, чем при восточном и меридиональном типах.

Рисунок показывает, что при максимальном развитии каждой из указанных форм атмосферной циркуляции высотные гребни и ложбины располагаются симметрично в атлантическо-европейско-азиатском и тихоокеанско-американском секторах. Так, например, при меридиональном типе (С) хорошо развитому гребню на меридианах Исландии соответствует такой же гребень на меридианах Алеутских островов, а ложбине над Европой - ложбина над западной Америкой. При переходе одной формы атмосферной циркуляции в другую (при преобразовании их) эта симметричность заметно нарушается.

Исследуя на основе данных воздушных высокоширотных экспедиций и дрейфующих станций процессы атмосферной циркуляции в Арктике в связи с общей циркуляцией атмосферы, А. А. Гире нашел ряд следующих важных закономерностей. Он установил, что при восточном типе атмосферной циркуляции (тип Е) перенос в Арктику теплого воздуха происходит главным образом из районов, прилегающих к Средиземному морю и к восточной части Тихого океана. При этом в районах, занятых восточной частью ложбин (западная часть гребня), наблюдаются интенсивные восходящие движения воздуха, а в западной части ложбин (восточная часть гребня) - нисходящие. Оба этих потока захватывают тропосферу и нижнюю часть стратосферы. Наряду с проникновением тепла в тропосферу Арктики наблюдается также вторжение и холодного воздуха в ее стратосферу.

Одновременно с этим по восточной части высотных гребней из Арктики в более южные широты вторгается холодный воздух (в тропосферу) и теплый (в стратосферу).

Подобная картина наблюдается и при меридиональном типе атмосферной циркуляции (тип С) с той лишь разницей, что районы всех этих вторжений как в арктическую область, так и в более южные широты различны, что связано с различным расположением высотных гребней и ложбин при восточном и меридиональном типах циркуляции (см. рисунок выше).

При восточном типе циркуляции массы теплого воздуха, перемещающиеся вдоль западной части европейского и американского гребней, встречаются в высоких широтах с массами холодного воздуха, вследствие чего в северной части гребней, расположенных в Арктике, усиливается циклоническая деятельность.

В этих случаях в приземном слое воздуха циклоны перемещаются из района Исландии в районы Гренландского и Баренцева морей. Дальнейшее продвижение этих циклонов зависит от степени развития к северу и ориентировки европейского гребня. В тех случаях, когда он распространяется далеко на север, циклоны перемещаются в околополюсные районы, откуда они «спускаются» на юг; нередко, проходя через Центральную Арктику, они проникают в район Алеутских островов. В тех же случаях, когда европейский высотный гребень развит слабо, циклоны из района Баренцева моря перемещаются на восток, достигают Таймырского полуострова и затем «спускаются» в юго-восточном направлении. При этих условиях над морями восточного сектора Арктики располагается область высокого давления.

Циклоны из района Алеутских островов перемещаются в район Аляски, огибают американский высотный гребень и входят в район Гудзонова залива. Одновременно с этим холодные воздушные массы проникают из Арктики в тропосферу умеренных и субтропических районов, а относительно теплые массы - в их стратосферу.

Это коренным образом изменяет обычный для этих широт ход атмосферных процессов. Так, над западной Сибирью и западной частью Северной Америки в приземном слое появляется устойчивый антициклон, располагающийся под восточной частью высотных гребней. Высота тропопаузы несколько уменьшается, температура ее повышается. В результате переноса холодного воздуха на юг понижается давление в тропосфере, и ложбины, расположенные к востоку от высотных гребней, получают развитие в южном направлении. Холодный воздух в южной части этих ложбин встречается с теплым, в результате чего возникает интенсивная циклоническая деятельность в районе Средиземного моря, озера Балхаш, над Японией, юго-восточной частью Тихого океана и т. д.

Рассмотренная здесь взаимосвязь синоптических процессов в Арктике и в более южных широтах при восточном типе атмосферной циркуляции в принципе сохраняется и для процессов меридионального типа. Однако, поскольку при меридиональном типе географическое положение гребней и ложбин иное, чем при восточном типе, характер синоптических процессов как в Арктике, так и в более южных районах также будет иным. Так, например, теплые массы (воздуха будут поступать в Арктику из восточных районов Атлантики и западных районов Тихого океана, а холодные массы будут вторгаться из Арктики в южные районы через Баренцево море, северную Скандинавию, Британские острова, море Лаптевых и т. д.

Наибольшее количество циклонов при этом типе циркуляции атмосферы наблюдается в западной части Атлантического и Тихого океанов; со стороны Атлантического океана циклоны перемещаются к Гренландии и далее через Баренцево море, проникая на территорию Европы. При этом, если британский высотный гребень сильно развит к северу, циклоны, перемещаясь из районов северной Гренландии, могут достигать околополюсных районов, откуда они направляются в сторону Карского моря. Со стороны Тихого океана циклоны перемещаются от Японии в район Камчатки, затем огибают высотный гребень и направляются в западные районы Америки. Если при этом высотный гребень на меридианах Алеутских островов бывает сильно развит, то циклоны здесь могут проникать далеко на север и перемещаться в восточные районы Америки.

Высотные ложбины при меридиональном типе развиваются к югу - над Атлантическим океаном, Европой, западной частью Тихого океана и т. д. Возникающие в этих районах циклоны перемещаются в дальнейшем на северо-восток.

Совершенно иная картина наблюдается при западном типе атмосферной циркуляции (тип W). Меридиональный перенос воздушных масс сильно ослабевает, и взаимодействие между процессами в Центральной Арктике и в южных широтах почти прекращается. Циклоны, расположенные между 60 и 70° северной широты, перемещаются с запада на восток. В субтропических районах наблюдаются ядра высокого давления. Синоптические процессы при этом типе атмосферной циркуляции зависят от положения субтропического пояса высокого давления: чем дальше на север он продвигается, тем севернее проходят (с запада на восток) и циклоны.

Анализ данных воздушных высокоширотных экспедиций и дрейфующих станций позволил А. А. Гироу вскрыть также причины образования в Центральной Арктике высотного антициклона. Дело в том, что над Арктическим бассейном уже на высоте 3 километров располагается область низкого давления. Вместе с тем нередки случаи, когда на высоте 3-5 километров также наблюдается антициклон. Как показал в своем исследовании А. А. Гире, при восточном и меридиональном типах атмосферной циркуляции над Европой, Азией, Северной Америкой и над Атлантическим океаном располагаются сильно развитые высотные гребни, по западным районам которых с юга на север переносятся теплые массы воздуха. В результате давление на высотах увеличивается, гребни объединяются и на высоте 5-6 километров образуется область высокого давления.

Выяснение причин образования высотного арктического антициклона имело важное практическое значение, так как уже в 1954 году, когда готовилась воздушная высокоширотная экспедиция, это позволило предвидеть большой вынос тепла в Арктику и предсказать условия полетов заблаговременно.

Высота тропопаузы в центральной части Северного Ледовитого океана и ее температура в течение года обнаруживают заметные колебания. Советские синоптики и аэрологи (А. А. Гире, И. М. Долгая, Н. Н. Шпаковский, К. И. Чуканин) установили, что эти изменения связаны с общей циркуляцией атмосферы и с изменением ее типов. Кроме того, они установили, что колебание тропопаузы в Арктике вызывается ее горизонтальными и вертикальными перемещениями. Мы уже знаем, что в толщу тропосферы Центральной Арктики нередко проникают из южных широт теплые массы воздуха, тропопауза которых выше и холоднее, чем в Арктике. В результате соответственно изменяются высота и температура тропопаузы в Арктике. Наряду с этим двигающиеся на север теплые массы воздуха обычно поднимаются в более высокие слои, в результате поднимается и тропопауза.

Таким образом, обнаруженные в результате наблюдений колебания высоты и температуры тропопаузы в центральной части Арктики вызываются причинами адвективными и динамическими, причем размер этих колебаний зависит от типа атмосферной циркуляции. .

Подробнее читайте на oko-planet.su ...