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 вторая. Стратосферные потепления.

Подготовил Малахов О.
Опубликовано 22-01-2010


Эволюция внезапного стратосферного потепления 23–27 февраля 1979г.

В предыдущем материале мы познакомились с некоторыми аспектами взаимодействия стратосферы с тропосферой. Мы также коснулись темы внезапных стратосферных потеплений, которые в русскоязычной литературе иногда упоминаются как взрывные. И сегодня мы подробнее остановимся на этом важном стратосферном явлении, о котором впервые заговорили чуть более полвека назад.

Итак, что же такое стратосферное потепление (С.П.)? Процитируем метеорологический словарь: «Сильное и внезапное повышение температуры «взрывного характера» в полярной и субполярной стратосфере зимой, иногда на 50° и более в течение нескольких (порядка десяти) суток. При этом меняется знак меридионального градиента температуры над полушарием, формируется стратосферный антициклон, и общий перенос воздуха меняется с западного на восточный. С. П. возникает в верхней стратосфере, в слоях, располагающихся над уровнем около 24 км и затем распространяется также и на нижнюю стратосферу. Возвращение к нормальному зимнему режиму протекает медленнее, чем развитие потепления. Следует отличать С. П. данного «взрывного» типа от нормального потепления стратосферы в годовом ходе».

История открытия. Впервые внезапное стратосферное потепление в зимнем стратосфере было обнаружено немецким метеорологом Ричардом Шерхагом, который с 1951 года производил периодические запуски радиозондов на высоты порядка 40 км с целью изучения параметров стратосферы. И 27 января 1952 года он впервые обнаружил это явление. После своего неожиданного открытия Шерхаг собрал в Берлине группу метеорологов, которая стала специализироваться на исследованиях стратосферы. При помощи радиозондов и метеоракет эта группа начала собирать и анализировать непрерывный ряд наблюдений за температурой и геопотенциалом в стратосфере.

Следующее, как его охарактеризовал сам Шерхаг, «взрывное» стратосферное потепление было зафиксировано над Берлином 20 января 1958 года, т.е. спустя шесть лет после первого. Это стратосферное потепление началось над юго-востоком Европы, а наиболее высокие температуры были измерены над Исландией 30 января. Потепление продолжало распространяться на север и запад, охватило стратосферу над Северной Америкой и угасло над северными районами Тихого океана. В тот же период второе потепление прошло от Алеутских островов через Сибирь на север Европы и Гренландию. За повышением (в результате взрывного потепления) давления в стратосфере через несколько дней последовал антициклогенез в тропосфере, что заставило говорить ученых о вероятной связи между стратосферной циркуляцией и тропосферной.

И еще один несколько нестандартный эпизод, на который также обратил внимание Шерхаг. Спустя примерно полгода после зимнего внезапного тропосферного потепления, через несколько дней после очень сильной вспышки на Солнце, произошедшей 7 июля 1958 года, впервые было зафиксировано повышение температуры на несколько градусов в летней стратосфере над Европой. В течение 13 дней это потепление обошло стратосферу всего Северного полушария Земли. Это стало хорошей иллюстрацией влияния заряженных частиц, испускаемых Солнцем, на стратосферу.

В последующие годы внезапные стратосферные потепления наблюдались в зимнем полушарии Земли с ноября по март примерно через каждые 2 – 4 года. Правда, в отдельные годы это явление происходило дважды в год, а после стратосферного потепления февраля 1989 года следующего пришлось ждать до декабря 1998 года.

Современные представления. Накопленные за более чем полувековой период данные указывают на важную роль внезапных стратосферных потеплений в вариациях озонового слоя, а также в формировании циркуляционных аномалий в тропосфере. Все более очевидной становится взаимосвязь между этими явлениями.

Итак, что мы знаем о внезапных стратосферных потеплениях? Во-первых, по характеру эти явления разделяются на три группы:
– значительное потепление;
– незначительное (малое) потепление;
– заключительное потепление.

Внезапное стратосферное потепление называется значительным, когда западные ветры на параллели 60° с.ш. и на уровне 10 гПа меняют направление на обратное, т.е. становятся восточными. При этом наблюдается или разделение полярного вихря на несколько полярных вихрей, или его перемещение из полярных широт к югу (нормальное положение полярного вихря – над Северным полюсом).

В случае с незначительным (малым) потеплением смены направления ветра не наблюдается. При этом происходит замедление западного потока (т.е. идущего с запада). И если критерием значительного потепления является рост температуры на уровне 10 гПа между Северным полюсом и 60-й параллелью, то незначительным потеплением является рост температуры на любом уровне стратосферы над любой широтой зимнего полушария, по меньшей мере, на 25°.

И, наконец, последний тип стратосферных потеплений – заключительное потепление. Это потепление происходит со сменой радиационного цикла, т.е. перехода стратосферы от зимнего состояния к летнему, когда зимний западный поток сменяется летним восточным и сохраняется таковым до наступления следующее зимы в данном полушарии, при этом стратосферные потепления в классическом понимании в летней стратосфере не происходят.

Некоторые авторы выделяют еще и четвертый тип внезапных стратосферных потеплений – канадский (в силу особенностей его структуры и эволюции, отличенной от других), происходящий обычно ранней зимой – с середины ноября и по начало декабря.

В нормальные зимы в Северном полушарии Земли случается несколько малых стратосферных потеплений, при этом значительные стратосферные потепления наблюдаются в среднем раз в два года. Причиной формирования значительных потеплений является орография и температурные градиенты между океаном и материком, что становится причиной формирования длинных (с волновым числом 1 и 2) волн Россби в тропосфере. Эти волны поднимаются в стратосферу и там затухают, вызывая повышение температуры при замедлении среднего зонального потока. Стоит отметить, что значительные стратосферные потепления наблюдаются в Северном полушарии. Исключение составляет лишь один случай в Южном полушарии, произошедший в 2002 году.

В начальной фазе формирования значительного стратосферного потепления в тропосфере устанавливается блокирующий циркуляционный процесс, который приводит к формированию меридионального переноса воздушных масс, тем самым, приводит к увеличению амплитуды планетарной волны. Кстати, такой блокирующий процесс в тропосфере обуславливает затяжные морозы в центре Европейской части России в нынешнем январе (2010 года). Растущая волна проникает в стратосферу и замедляет зональный западно-восточный поток. Таким образом, полярное струйное течение, наблюдаемое в условиях полярной ночи по периферии полярного вихря, начинает искажаться. Если проникающая в стратосферу планетарная волна достаточно мощна, она может привести к полному замедлению западного потока и его перестройки на восточный. После этого проникновение планетарных волн в стратосферу прекращается, начинается стратосферное потепление.

Метеорологами установлена связь между внезапными стратосферными потеплениями и квазидвухлетним циклом (КДЦ) в экваториальной стратосфере. Так, при восточной фазе КДЦ (т.е. осуществляется перенос воздуха с востока на запад) вероятность внезапных стратосферных потеплений увеличивается.

Существует мнение о том, что внезапные стратосферные потепления приводят к разрушению озонового слоя. Так, в феврале 2008 года при внезапном стратосферном потеплении над Европой наблюдался рост температуры в верхней стратосфере более чем на 60°, при этом на высотах между 20 и 40 км было зафиксировано истощение озонового слоя с увеличением водяного пара на высотах между 25 и 60 км. При этом над Европой наблюдалось формирование полярных стратосферных облаков.

Продолжение следует...

Ссылки:

Стратосфера и ее связь с тропосферой. Часть первая.
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.