Meteoweb.ru
     Интернет-журнал
 
главная страница
о проекте
обратная связь
текущая погода
солнечный монитор
 
прогнозы погоды на 5 - 10 сут.
метеостанции проекта
фотодневник погоды
карты погоды
астрономические наблюдения

Сегодня:
21.01.2017 

 5 января (22:46 UTC)
 12 января (14:33 UTC)
 20 января (01:13 UTC)
 28 января (22:32 UTC)
 Весеннее равноденствие
 20.03, 04:30 UTC
 Летнее солнцестояние
 20.06, 22:34 UTC
 Осеннее равноденствие
 22.09, 14:21 UTC
 Зимнее солнцестояние
 21.12, 10:44 UTC
 

Стратосфера и ее связь с тропосферой. Часть первая.

Подготовил Малахов О.
Опубликовано 21-01-2010

В исследованиях стратосферы в первое время основной упор был сделан на фотохимию озона, при этом сравнительно меньшее внимание уделялось роли стратосферы в формировании погоды и климата. Сейчас изучению связи процессов, протекающих в стратосфере, с циркуляцией в тропосфере, уделяется особое внимание. Известно, что между тропосферой и стратосферой существуют как радиационные, так и динамические связи, а изменения в радиационном бюджете стратосферы, вызванные большими изменениями концентрации озона или углекислого газа, могут существенно влиять на температуру у поверхности Земли.

Нестационарные вихри синоптического масштаба, которые вместе с квазистационарными планетарными волнами представляют собой главные черты общей циркуляции в тропосфере, быстро разрушаются по мере увеличения высоты над тропопаузой. И в циркуляции стратосферы доминируют компоненты планетарного масштаба. Для их изучения в наше время используется широкий спектр средств, особенно спутниковая радиометрия. В доступниковую эпоху оперативное метеорологическое зондирование стратосферы ограничивалось главным образом уровнями между тропопаузой и поверхностью АТ10 (10 гПа, высота около 31 км), доступными для радиозондов. Поскольку плотность сети радиозондирования достаточна только в Северном полушарии Земли, климатологические исследования стратосферы в основном ограничивались нижней стратосферой этого полушария. Поэтому климатологические исследования, основанные на спутниковых радиационных данных, позволили получить гораздо более полную информацию о стратосферных процессах.

Средняя зональная циркуляция стратосферы вынуждается главным образом неравномерным нагревом, вызванным поглощением солнечной ультрафиолетовой радиации озоном и излучением инфракрасной радиации углекислым газом и озоном. Распределение фактической температуры и температуры радиационного равновесия для стратосферы показывает, что в высоких широтах зимнего полушария существует сильное динамическое нагревание, т.к. наблюдаемая температура оказывается выше температуры радиационного равновесия.

Неравномерное нагревание верхней стратосферы термически возбуждает среднюю меридиональную циркуляцию с подъемом воздушных масс в летнем полушарии и с сильным опусканием в зимнем полярном регионе. Адиабатическое выхолаживание (нагревание), связанное с этим меридиональным процессом, поддерживает разность между наблюдаемой температурой и температурой радиационного равновесия. Средний зональный поток соответствует приблизительному равновесию между термическим ветром и меридиональным температурным градиентом. Таким образом, сезонный радиационный механизм возбуждения генерирует зональный средний восточный поток в летнем полушарии и западный поток в зимнем полушарии. Восточный поток летом практически зонально-симметричен, а зимний западный поток искажен из-за наличия планетарных волн большой амплитуды, налагающихся на зональный средний поток.

Хорошо известно, что стационарные планетарные волны в зимней стратосфере – это вынужденные волны, генерируемые в тропосфере орографическими неоднородностями и неадиабатическим нагреванием. Расчеты показали, что стационарные планетарные волны могут распространяться вертикально лишь зимой при западных стратосферных ветрах, но и тогда только самые длинные волны способны распространяться в стратосферу. Взаимодействие волн и среднего потока, происходящее в результате усиления планетарных волн в течение нескольких дней, приводит к сильному возмущению полярного вихря, и может вызвать впечатляющие подъемы температуры полярной стратосферы – так называемые внезапные стратосферные потепления (см. рис. сверху).

Характеристики циркуляции в экваториальной стратосфере несколько отличаются от соответствующих характеристик во внетропических районах. В экваториальной зоне годовой цикл перекрывается квазидвухлетней цикличностью (КДЦ) зонально-осредненных полей температуры и ветра.

КДЦ – это, возможно, наиболее яркий пример квазирегулярной изменчивости атмосферы в межгодовом временном масштабе. КДЦ свойственна чередующаяся картина западных и восточных средних зональных ветров, симметричных относительно экватора с полушириной около 12° (с.ш. и ю.ш.). Это колебание имеет почти постоянную амплитуду между уровнями 35 и 22 км, но быстро затухает между уровнем 22 км и тропопаузой. Индивидуальный режим восточных и западных ветров сперва проявляется на высоких уровнях и распространяется вниз со скоростью 1–2 км в месяц. (См. рис. слева).

Согласно теории Холтона и Линдзена, экваториальная КДЦ – это колебание внутреннего происхождения, которая появляется в результате взаимодействия среднего потока с волнами, включая волны Кельвина, распространяющиеся в восточном направлении, и смешанные гравитационные-россби волны, распространяющиеся в западном направлении. По-видимому, оба типа волн возбуждаются в тропосфере (предположительно крупномасштабными тропическими конвективными возмущениями) и распространяются вверх в стратосферу.

Таким образом, как экваториальная стратосфера, так и внетропическая зимняя стратосфера взаимодействуют динамически с тропосферой через вертикально распространяющиеся волновые возмущения. Эти волны обеспечивают основную динамическую связь между стратосферой и тропосферой.

Литература:
Крупномасштабные динамические процессы в атмосфере. Издательство "Мир", 1988.

Ссылки:

Стратосфера и ее связь с тропосферой. Часть вторая. Стратосферные потепления.
Стратосфера
Об истории исследования верхних слоев атмосферы Земли
Строение атмосферы Земли

Назад в раздел

 

© Meteoweb.ru 2006 – 2017
Все права защищены. Авторы проекта не несут ответственности
за точность прогнозов погоды и за возможные негативные
последствия, возникшие при использовании информации с сайта.
При использовании информации с сайта гиперссылка на Meteoweb.ru обязательна!



INFOBOX - хостинг php, mysql + бесплатный домен! Индекс цитирования.