6 лет назад
Нету коментариев

Вертикальная структура атмосферы дает многое для понимания механизма ее циркуляции и теплового взаимодействия с подстилающей поверхностью Земли.

Для характеристики структуры атмосферы приведем вертикальный разрез по некоторому осредненному меридиану (рис. 21) и разрезы от берега к берегу Антарктиды через центральные ее области (рис. 22), а также схему циркуляции воздуха (рис. 23).

Распределение среднегодовой температуры воздуха по вертикальному разрезу для среднего меридиана

Распределение среднегодовой температуры воздуха по вертикальному разрезу для среднего меридиана

Среднемноголетний (а) и среднемесячный (б) вертикальный разрез атмосферы на Антарктикой

Среднемноголетний (а) и среднемесячный (б) вертикальный разрез атмосферы на Антарктикой

Схема атмосферной циркуляции над южнополярной областью

Схема атмосферной циркуляции над южнополярной областью

На рисунках 21,22 видно расположение тропопаузы — границы между тропосферой и стратосферой — и ход изотерм, отчетливо демонстрирующий различие в тепловых режимах атмосферы северополярной и южнополярной областей.

Устойчивая и четко выраженная тропопауза над Антарктидой, а также устойчивая и глубокая инверсия — повышение температуры с высотой — в нижних слоях тропосферы создают условия для значительной изоляции тепловых и динамических процессов в тропосфере и стратосфере над южнополярной областью. Поэтому, описывая структуру атмосферы в этой области, ограничимся тропосферой. Видимо, в ней в основном замыкается тепловое и динамическое взаимодействие атмосферы с Южным океаном и поверхностью ледяного материка.

Наиболее типичным для вертикальной структуры атмосферы над Антарктикой является практически постоянное существование инверсии в ее нижних слоях. Высота инверсии над поверх­ностью оледенения изменяется от 200 м в центральных областях и на ледниковом склоне и до 1500 м над побережьем континента. Глубина инверсии, или вертикальный градиент температуры, на верхней границе очень велик, и особенно в зимнее время. Так, по наблюдениям на станции «Пионерская», на верхней границе 200—300-метрового холодного приземного слоя воздуха вертикальный градиент температуры достигал 20° на 50 м. Таким образом, верхний пятидесятиметровый слой представляет собой четко выраженную поверхность раздела.

Наличие этой инверсии свидетельствует о том, что причиной ее является не только постоянное выхолаживание воздуха холодной ледяной поверхностью материка, но и подток в более высоких слоях теплого воздуха с океана. На это указывает и направление ветра в пределах холодного слоя воздуха и за его пределами. Ветры у поверхности имеют всегда юго-юго-восточное — южное направление, а на некоторой высоте преимущественно северо-западное направление. Таким образом, в нижнем слое воздух стекает с материка, а в верхнем он натекает на материк.

В центральных областях, где преобладают штилевые условия, инверсия связана с опусканием охлаждающихся морских масс воздуха, компенсирующих одновременно воздух, растекающийся из центральных областей на периферию.

В летние месяцы инверсия и поверхность раздела менее ярко выражены, что связано с меньшим эффектом выхолаживания и ослаблением общей циркуляции. По некоторым наблюдениям, в отдельных районах в летнее время имело место исчезновение инверсии, т. е. разрушение поверхности раздела. На некоторых береговых станциях отмечались периодические и апериодические колебания высоты поверхности раздела. Такие же изменения ее высоты наблюдались и на внутриматериковых станциях, а на станции «Пионерская» неоднократно наблюдался прогиб поверхности раздела до поверхности оледенения. Характер изменения температуры по вертикали во времени свидетельствовал, что прогиб этот имеет чисто динамический характер: по поверхности раздела распространялась волна. В таких случаях, естественно, повышение температуры с высотой не наблюдалось. Возможно, что именно с таким прогибом поверхности раздела было связано исчезновение, или, как говорят, разрушение инверсий, наблюдавшееся на других станциях.

Инверсия температуры и поверхность раздела, наблюдаемые над материком, естественно, не обрываются у побережья, а наблюдаются на некотором расстоянии и над морем, хотя бы уже потому, что в сторону моря стекает с материка огромное количество воздуха. К сожалению, материал наблюдений не позволяет еще достаточно надежно прямым путем проследить за судьбой поверхности раздела в атмосфере и над океаном, но это удается сделать косвенно, о чем пойдет речь в пятой главе этой книги.