Зоны давления и ветра в верхней тропосфере
и в стратосфере
1. Зональность в распределении давления и ветра более четко
выражена не у земной поверхности, а в верхней тропосфере и в
стратосфере.
Как нам уже известно, высокое давление здесь более или менее близко
совпадает с высокой температурой, а низкое давление- с низкой
температурой. Поскольку температура в тропосфере в среднем падает от
низких широт к высоким, то и меридиональный барический градиент
направлен, начиная с высоты 4-5 км, также в общем из низких широт в
высокие. В связи с этим, например, изобарическая поверхность 300 гПа
проходит зимой над экватором на высоте около 9700 м, над Северным
полюсом на высоте около 8400 м, а над Южным полюсом даже на высоте
около 8100 м. Летом разности высот меньше, но все-таки значительны.
Геострофический ветер при таком градиенте должен быть направлен с
запада на восток. Так будет в обоих полушариях: в северном градиент
будет направлен к северу, а ветер, отклоняясь от него на прямой угол
вправо,- с запада на восток; в южном полушарии градиент будет
направлен к югу, а ветер, отклоняясь от него влево,- опять-таки с
запада на восток. Это относится не только к геострофическому ветру,
но с достаточной точностью и к действительному ветру, поскольку он
является квазигеострофическим.
Таким образом, в верхней тропосфере и нижней стратосфере (рис. 87)
мы имеем западный перенос воздуха вокруг полюса, где давление
наиболее низкое,- своего рода планетарный циклонический вихрь над
каждым из полушарий: против часовой стрелки над северным и по
часовой стрелке над южным. Исключением являются самые низкие широты.
Дело в том, что самое высокое давление в верхней тропосфере
обнаруживается не над экватором. Субтропические зоны высокого
давления (о них дальше) смещаются с высотой в направлении к
экватору, однако их оси в верхней тропосфере все-таки располагаются
на некотором расстоянии от экватора. Отсюда следует, что в
сравнительно узкой зоне вблизи экватора, расположенной главным
образом в летнем полушарии, барический градиент в верхней тропосфере
будет направлен к экватору. Значлт, в верхней тропосфере и в нижней
стратосфере здесь господствует восточный перенос.
2. В стратосфере среднее распределение температуры по меридиану
летом противоположно тропосферному. Полярная стратосфера летом
намного теплее тропической. Начиная с уровня 12-14 км самые низкие
температуры отмечаются над экватором и самые высокие - над полюсом.
Поэтому меридиональный градиент давления в стратосфере летом также
меняется с высотою на противоположный, направленный от полюса к
экватору. Но это изменение происходит не от самой тропопаузы.
Рис. 87. Зональное распределение давления и
потоков воздуха в верхней тропосфере и в нижней стратосфере. Справа
- направление барических градиентов вдоль меридиана в
соответствующих зонах.
Рис. 88. Зональное распределение давления и
потоков воздуха выше 20-25 км северным летом (схема). Справа -
направление барического градиента вдоль меридиана.
Сначала меридиональный градиент давления ослабевает под влиянием
изменившегося градиента температуры и только на высотах 20-25 км
меняется на обратный. Возникает околополярный антициклон и,
следовательно, восточный перенос воздуха на уровнях выше 20-25 км
над летним полушарием. Это явление получило название стратосферного
обращения ветра.
Зимой распределение температуры в стратосфере сложнее, чем летом.
Зимняя стратосфера в полярных широтах почти так же холодна, как над
тропиками. Правда, от экватора к средним широтам температура растет,
а от средних широт к полярным снова падает. В результате направление
барического градиента верхней тропосферы, как и западное направление
зонального переноса, сохраняется зимой во всей толще стратосферы.
Эти условия представлены на рис. 88.
3. Западный перенос особенно силен в верхней части тропосферы, на
широтах 30-35° в каждом полушарии. Скорость ветра на высотах около
12 км даже в многолетнем среднем здесь более 35 м/с. Это находит
отражение на многолетней средней карте струйных течений (см. главу
шестую, параграф 32), которые наблюдаются не только в указанных
широтах, но обладают в них наибольшей повторяемостью. Можно сказать,
что мы имеем здесь на многолетних картах субтропическое струйное
течение.
В западном переносе наблюдаются огромные волны, длиною в несколько
тысяч километров, наиболее хорошо различимые в верхней тропосфере и
особенно на картах, осредненных за несколько суток. Вокруг земного
шара их укладывается в каждый момент 4-6. Воздух в этих длинных
волнах получает в дополнение к западному переносу меридиональные
составляющие скорости, направленные попеременно к высоким и низким
широтам. Длинные волны перемещаются с запада на восток, но
медленнее, чем сам западный поток.
Кроме того, на общий западный перенос налагаются в большом
количестве циклоны и антициклоны. Они также перемещаются в
направлении общего западного переноса. Ниже они будут рассмотрены
подробнее.
