Скорости воздушных течений на высотах зависят главным образом от характера поля температуры ниже лежащих слоев воздуха. Чем больше горизонтальные градиенты температуры в системе высотной фронтальной зоны, тем сильнее струйное течение, указывающее на наличие сильных ветров в этой зоне. Иначе говоря, в формировании и эволюции струйных течений главную роль играет распределение температуры в атмосфере и возникающие горизонтальные градиенты температуры.
Струйные течения, причинно связанные с высотными фронтальными зонами, возникают, усиливаются или ослабевают вследствие возникновения и разрушения тропосферных фронтов. В первом случае в результате сближения холодных и теплых воздушных масс горизонтальные градиенты температуры, давления и скорости ветра возрастают. Во втором случае при удалении друг от друга холодного и теплого воздуха градиенты температуры и давления уменьшаются, ветры ослабевают.
Струйные течения возникают в тропосфере и стратосфере. В тропосфере они почти постоянно наблюдаются в субтропической зоне северного и южного полушарий: зимой между широтами 25 и 35°, летом между 35 и 45°. Струйные течения в тропосфере очень часто возникают и развиваются и во внетропических широтах, вплоть до Центральной Арктики и Антарктики. В соответствии с районами их возникновения в тропосфере различают субтропические и внетропические струйные течения.
Наибольшие скорости ветра в тропосфере обычно наблюдаются вблизи тропопаузы. Данные о распределении ветра на высотах показывают, что наибольшие скорости отмечаются чаще всего под тропопаузой и реже над тропопаузой. В стратосфере они наблюдаются временами при определенных условиях циркуляции зимой на высотах 25-30 км.
Тропосферные струйные течения наблюдаются почти над всеми частями земного шара, но не везде одинаково часто. Есть, например, районы, где на высотах 9-12 км максимальные скорости в струе почти всегда превышают 200 км/час. В частности, к таким районам относится Тихоокеанское побережье-Азии на широте 30-40°. Здесь, особенно над юго-восточной частью Китая и Японскими островами, в течение 6-8 месяцев, скорости воздушных потоков (преимущественно западного направления), превышающие 200 км/час, на высотах 9-12 км являются обычными.
Сильные струйные течения непрерывно возникают вблизи восточных берегов США и нередко над Канадой. Над Европой струи наиболее часто образуются в районе Британских островов.
Районы большой повторяемости струйных течений совпадают с областями больших горизонтальных градиентов температуры. Поэтому районы наибольшей повторяемости струйных течений зимой лежат на стыке холодных материков Азия, Северная Америка, а также Гренландии, с одной стороны, и теплых океанов, с другой. Большая повторяемость субтропических струйных течений характерна для севера Африки и для Южной Азии.
Малая повторяемость тропосферных струйных течений приходится на районы с более или менее однородной подстилающей поверхностью. Это океаны южнее 30-40° с. ш. и севернее 30-40° ю. ш., северные части материков Азия и Америка с прилегающими районами Арктики, а в южном полярном районе - Центральная Антарктида.
Струйные течения обычно изображаются в горизонтальной и вертикальной плоскостях. При этом скорости ветра представляются изотахами, т. е. линиями одинаковых скоростей ветра.
На рис. 69 и 70 представлены карты абсолютной барической топографии поверхности 200 мб за различные сроки. Первая карта относится к середине зимы, вторая - к середине лета. Карта барической топографии поверхности 200 мб (высота около 12 км) отражает распределение максимальных скоростей ветра в верхней тропосфере и нижней стратосфере. Нетрудно видеть, что на фоне редких изогипс ясно вырисовывается зона их сгущения, опоясывающая все северное полушарие. В этих зонах наблюдаются наибольшие скорости ветра - струйные течения. В местах слияния струй отмечается увеличение скоростей ветра. Там, где происходит ветвление струй, наблюдается ослабление ветра.
В частности, вечером 5 января 1956 г. (рис. 69) в месте слияния юго-западных и северо-западных воздушных потоков, между Исландией и Скандинавией, возникли сильные струйные течения. Такие же сильные струи легко обнаружить над Южной и Юго-Восточной Азией, Аляской и т. д. Следует обратить внимание на то, что сгущение изолиний, т. е. большие скорости ветра, в зимние месяцы почти постоянно можно обнаружить южнее 40° с. ш. (субтропические струи), в то время как в умеренных и высоких широтах, особенно над СССР, струйные течения ослабевают, распадаются и снова возникают в связи с возникновением и развитием циклонов и антициклонов.
Летом южнее 40° с. ш. струйные течения встречаются очень редко. Они чаще обнаруживаются в умеренных и высоких широтах. Типичное распределение струй в северном полушарии летом представлено на рис. 70. Как видно, зона сгущения изогипс и сильных ветров на изобарической поверхности 200 мб 31 июля 1956 г. проходила через умеренные широты северного полушария, а над низкими широтами и Арктикой ветры были слабыми. Однако в отдельные дни струйные течения могут быть, интенсивными и в высоких широтах.
Пространственную структуру струйных течений изображают и в вертикальной плоскости, перпендикулярной направлению потока. Это обычные вертикальные разрезы атмосферы с изотермами и изотахами, разрезами фронтов и тропопаузы. На рис. 71 и 72 приведено два типичных примера вертикальных разрезов струйных течений для зимы и лета. На этих разрезах представлены субтропическая и внетропическая струи. В центре струйных течений буквами обозначены основные направления воздушных течений.
На среднем месячном вертикальном разрезе атмосферы, построенном по данным наблюдений за январи 1957-1959 гг. примерно до высоты 25 км между экватором и Северным полюсом (рис. 71) изображено два западных струйных течения с осями, расположенными на уровнях 10 и 12 км. Средние максимальные скорости ветра на оси субтропической струи (слева), достигавшие 180 км/час, наблюдались над Ираком. Вторая струя (справа) находилась над Москвой на уровне около 9 км. Здесь средние максимальные скорости ветра были равны 100 км/час. Между тем у поверхности земли средние скорости ветра не превышали 10-20 км/час. Летом (29 августа 1957 г.) субтропическая струя находилась над Закавказьем, а внетропическая- над Москвой. В первой струе максимальная скорость достигала 140 км/час, во второй - 120 км/час. Несмотря на типичность представленных здесь разрезов, в отдельные периоды расположение струйных течений может быть иным.
Необходимо заметить, что ввиду значительного несоответствия между горизонтальным и вертикальным масштабом обычная сплюснутая форма струи на приведенных разрезах не выражена. Однако если учесть, что, например, в системе южной струи на рис. 71 расстояние между низким и высоким положением изотахи 100 км/час, т. е. по вертикали, равно приблизительно 10 км, а по горизонтали - более 2000 км, то станет очевидным, что струя имеет форму довольно сплюснутого эллипса. Аналогичны соотношения между вертикальной и горизонтальной протяженностью и в других струйных течениях.
Характерные структурные особенности высотных фронтальных зон и струйных течений не претерпевают заметных сезонных изменений. Сезонные различия выражаются главным образом в интенсивности и широтном положении южных (субтропических) струй.
В связи с большими контрастами температур между низкими и высокими широтами скорости ветра в струе в холодное время года больше, чем летом, причем максимальные скорости отмечаются на более низких уровнях. В теплое время года скорости ветра меньше, а максимальные скорости наблюдаются на более высоких уровнях, чем зимой. Субтропические струйные течения испытывают междусезонные смещения вдоль меридианов. Это видно и на приведенных разрезах (рис. 71 и 72).
Кроме того, в системе субтропического струйного течения тропопауза всегда разорвана, а ось струи находится между тропической и внетропическои (полярной) тропопаузами. Наоборот, в зоне внетропического струйного течения тропопауза, как правило, наклонена, разрыв ее наблюдается в редких случаях, а ось струи чаще всего располагается под тропопаузой. Поэтому в низких широтах зона максимальных скоростей ветра обычно находится выше, чем в средних и высоких широтах. Разрыв и наклон тропопаузы выражены и на приведенных выше вертикальных разрезах атмосферы.
Некоторые данные о вертикальной и горизонтальной протяженности тропосферных струйных течений, а также о средних максимальных скоростях в их системе можно найти в табл. 27 и 28.
Из табл. 27 следует, что субтропические струйные течения являются сравнительно мощными. Субтропические струи большой вертикальной и горизонтальной протяженности (в пределах скоростей ветра более 100 км/час) встречаются чаще, чем такие же внетропические струи.
В частности, субтропические струи шириной более 2000 км и высотой более 12 км встречаются значительно чаще, чем внетропические. Однако в отдельных случаях внетропические струи бывают мощными, скорости ветра в центре струи иногда достигают 400 км/час и более.
Наиболее часто средние максимальные скорости в системе внетропических струйных течений составляют 150-250 км/час, а в субтропических - 200-300 км/час. Иначе говоря, и по максимальным скоростям в центре субтропические струи являются в среднем более интенсивными, чем внетропические (табл. 28).
Струйное течение в атмосфере
(СТ) - сильный узкий поток с почти горизонтальной осью в верхней тропосфере или в стратосфере, характеризующийся большими вертикальными и горизонтальными сдвигами ветра и одним или более максимумами скорости. Обычно длина СТ составляет тысячи км, ширина - сотни км, толщина - несколько км. Вертикальный около 5-10 м/с на 1 км, а горизонтальный в атмосфере5 м/с на 100 км. Нижний предел скорости в СТ условно считается равным 100 км/ч и выбран с учётом того, что , скорость которого превышает 100 км/ч, оказывает заметное влияние на путевую скорость летательных аппаратов, выполняющих в зоне СТ. Центральная часть СТ, где скорости ветра наибольшие, называют сердцевиной, линия максимального ветра внутри сердцевины - осью СТ. Слева от оси, если смотреть по потоку, расположена циклоническая сторона СТ, справа - антициклоническая. Горизонтальные сдвиги на циклонической стороне СТ гораздо больше, чем на антициклонической, вертикальный сдвиг ветра обычно больше над осью СТ, чем под ней. Чем сильнее СТ, тем больше вертикальный сдвиг ветра в нём. Различают тропосферные и стратосферные СТ.
Тропосферные С. т.
формируются в переходной зоне между высокими холодными циклонами и высокими тёплыми антициклонами в верхней тропосфере, образующими высотные фронтальные зоны. Высотные фронтальные зоны (ВФЗ) могут объединяться, образуя планетарную (сравнимую по размерам с размерами Земли) фронтальную зону. Оси тропосферных С. т. располагаются вблизи тропопаузы и в северном полушарии находятся на высоте 6-8 км над Арктикой, 8-12 км - в умеренных широтах, 12-16 км - в субтропиках.
С. т. высоких и средних широт связаны с ВФЗ и атмосферными фронтами; они меняют своё положение вместе с ними. Субтропическое западное С. т. сравнительно устойчиво и сильно. Наиболее мощное на Земле субтропическое С. т. наблюдается в зимнее время над западной частью Тихого океана, где создаются большие контрасты температуры в тропосфере между тёплым воздухом над поверхностью океана и холодным воздухом над восточной Азией.
На картах представлены средние скорости ветра на изобарической поверхности 300 гПа (соответствует высоте около 9 км) в северном полушарии зимой и летом. Видно, что зимой во внетропических широтах С. т. образуются над севером Атлантического океана и Европы. Субтропические С. т. почти окаймляют земной шар на широте 25-30(). Они более мощные, чем внетропические С. т. Средние скорости в центре С. т. превышают 150 км/ч, а над Японскими островами - 200 км/ч. Летом в связи с прогревом воздуха во внетропических широтах и уменьшением горизонтального градиента температуры между низкими и высокими широтами С. т. ослабевают. Они чаще образуются над севером Европы. В соответствии с сезонными радиационными условиями субтропические С. т., ослабевая, перемещаются к северу. Над Азией и Северной Америкой они находятся летом на широте 40-45(°). С. т. изображаются и с помощью вертикальных разрезов атмосферы.
Стратосферные С. т.
расположены выше тропопаузы. Зимние западные С. т. возникают в зоне больших меридиональных градиентов температуры и давления зимнего стратосферного циклона, расположенных между приполюсной областью и более низкими широтами. Ось этого С. т. находится на высоте 50-60 км на широте около 50(°), скорость ветра меняется от 180 до 360 км/ч. Положение и высота западного стратосферного С. т. может меняться при зимних стратосферных потеплениях, во время которых холодный меняет своё местоположение и интенсивность и замещается теплым антициклоном. В соответствии с радиационными условиями летнее стратосферное С. т. устойчивого восточного направления возникает на обращённой к экватору периферии летнего стратосферного тёплого антициклона. Ось С. т. расположена на высоте 50-60 км, на широте около 45(°); средняя скорость ветра на оси до 180 км/ч. Экваториальное С. т. восточного направления находится летом вблизи экватора (от 0 до 15-20(°) широты) с осью на высоте 20-30 км и максимальными скоростями ветра до 180 км/ч.
При метеорологическом обеспечении полётов летательных аппаратов прогнозируется положение тропосферных С. т., высоты осей С. т. и ветра. Эти данные включаются в авиационные прогностические карты барической топографии, вручаемые экипажам воздушных судов.
Авиация: Энциклопедия. - М.: Большая Российская Энциклопедия . Главный редактор Г.П. Свищев . 1994 .
Смотреть что такое "Струйное течение в атмосфере" в других словарях:
В атмосфере узкое воздушное течение в верхней тропосфере и нижней стратосфере со скоростями до 50 100 м/с. Длина струйного течения порядка тысячи км, ширина сотни км, толщина несколько км … Большой Энциклопедический словарь
струйное течение Энциклопедия «Авиация»
струйное течение - в северном полушарии. Январь. струйное течение (СТ) в атмосфере сильный узкий поток с почти горизонтальной осью в верхней тропосфере или в стратосфере, характеризующийся большими вертикальными и горизонтальными сдвигами ветра и одним или… … Энциклопедия «Авиация»
струйное течение - в северном полушарии. Январь. струйное течение (СТ) в атмосфере сильный узкий поток с почти горизонтальной осью в верхней тропосфере или в стратосфере, характеризующийся большими вертикальными и горизонтальными сдвигами ветра и одним или… … Энциклопедия «Авиация»
струйное течение - в северном полушарии. Январь. струйное течение (СТ) в атмосфере сильный узкий поток с почти горизонтальной осью в верхней тропосфере или в стратосфере, характеризующийся большими вертикальными и горизонтальными сдвигами ветра и одним или… … Энциклопедия «Авиация»
В атмосфере, узкое воздушное течение в верхней тропосфере и нижней стратосфере со скоростями до 50 100 м/с. Длина струйного течения порядка тысяч километров, ширина сотни километров, толщина несколько километров. * * * СТРУЙНОЕ ТЕЧЕНИЕ СТРУЙНОЕ… … Энциклопедический словарь
Воздушное течение в верхней тропосфере (См. Тропосфера) и в нижней стратосфере (См. Стратосфера) с почти горизонтальной осью, характеризующееся большими скоростями, относительно малыми поперечными размерами и большими вертикальными и… …
В атмосфере, узкое возд. течение в верх. тропосфере и ниж. стратосфере со скоростями до 50 100 м/с. Длина С. т. порядка тысяч км, ширина сотни км, толщина неск. км … Естествознание. Энциклопедический словарь
Форма течения жидкости, при к рой жидкость (газ) течёт в среде (газе, жидкости, плазме) с отличающимися от С. параметрами (скоростью, темп рой, плотностью и т. п.). Струйные течения чрезвычайно распространены и разнообразны (от С., вытекающей из… … Физическая энциклопедия
Летание на аппаратах легче воздуха (в отличие от авиации (См. Авиация)). До начала 20 х гг. 20 в. термин «В.» обозначал передвижение по воздуху вообще. Зарождение научных основ В. и первые попытки подняться в воздух, используя законы… … Большая советская энциклопедия
Аэрологические наблюдения помогли изучить многие особенности ураганных ветров на высотах – струйных течений в атмосфере.
На ежедневных картах барической топографии в средней и верхней тропосфере, как и в нижней стратосфере, обнаруживаются переходные зоны между высокими холодными циклонами и тёплыми антициклонами. Это уже знакомые нам фронтальные зоны. Высотные фронтальные зоны окаймляют земной шар в обоих полушариях.
К числу основных характеристик высотных фронтальных зон относят градиенты температуры, влажности, давления и ветра. Во фронтальных зонах очень часто скорости ветра на высотах превышают 30 м/с (108 км/ч).
Своё название струйные течения получили в 1940-х гг. Они представляют собой сильные воздушные течения (струи) в середине воздушных потоков, имеющих малые скорости. Они быстро перемещаются вместе с высотными фронтальными зонами, усиливаясь или ослабевая.
Струйное течение (по определению Аэрологической комиссии ВМО) – сильный узкий поток с квазигоризонтальной осью, расположенной в верхней тропосфере или стратосфере, и характеризующийся большими горизонтальными и вертикальными изменениями градиента скорости ветра с наличием одного или нескольких максимумов скорости ветра.
Длина струйного течения – порядка тысяч километров, ширина – сотен километров, вертикальная мощность – несколько километров. От оси струйного течения к его периферии скорости ветра быстро уменьшаются. Максимальные скорости ветра на оси могут достигать 50–100 м/с, за нижний предел условно принимается 30м/с. Изменение градиента скорости ветра называется сдвигом ветра . Сдвиг ветра в зоне струйных течений достигает больших величин, как в горизонтальном (10 м/с и более на 100 км), так и в вертикальном направлении (около 5–10 м/с на 1 км).
Струйные течения характерны для всех районов земного шара. По высоте расположения их делят на тропосферные и стратосферные.
Тропосферное струйное течение – перенос воздуха в виде узкого течения с большими скоростями ветра в верхней тропосфере или нижней стратосфере, с осью вблизи тропопаузы; в полярных широтах – также и на более низких уровнях.
Тропосферные струйные течения делятся на:
Струйные течения умеренных широт (полярно-фронтовые),
Субтропические струйные течения,
Арктические струйные течения.
Тропосферные струйные течения характеризуются западным направлением ветров в течение года.
Струйные течения умеренных широт возникают между высокими антициклонами и циклонами (рисунок 67). Они являются наиболее подвижными, а по интенсивности наиболее изменчивы. Высота оси струи располагается чаще всего на уровне 7–10 км зимой и 8–10 км летом. Максимальные скорости на оси изменяются в широких пределах в зависимости от контрастов температуры в высотных фронтальных зонах. Средние мах скорости ветра обычно равны 40–50 м/с, иногда превышают 80–100 м/с.
Рисунок 67 – Струйное течение умеренных широт
Субтропические струйные течения в Северном полушарии формируются на северной периферии высоких субтропических антициклонов. Они менее подвижны. Высота оси течения 12–14 км. Средний максимум скорости ветра зимой превышают 50–60 м/с, летом – 30–40 м/с. Зимой течения смещаются в сторону тропиков и находятся над широтами 25–35°. Летом она (зона течений) смещена к северу над океанами на 50–10°, над материками – на 10–15°. Струйные течения особенно интенсивны у восточных берегов Азии и Северной Америки и относительно слабее выражены над восточными районами Атлантики и Тихого океана.
Стратосферные струйные течения – струйные течения с осью выше тропопаузы. Такие течения наблюдаются на всех широтах. Среди них различают:
ü струйное течение на краю полярной ночи. Западное течение в верхней стратосфере и мезосфере планетарного характера, возникает зимой вблизи полярного круга, в зоне больших меридиональных градиентов температуры между приполюсной областью, где господствует полярная ночь, и более низкими широтами, где наблюдается суточная смена дня и ночи. Ось его расположена на высоте около 60 км.
ü летнее стратосферное струйное течение. Восточное струйное течение планетарного характера в стратосфере, оно возникает на обращённой к экватору периферии летнего стратосферного антициклона, ось его расположена в среднем на широте 45° и высоте около 60 км, средняя скорость ветра на оси около 50 м/с.
ü экваториальное струйное течение. Восточное струйное течение в стратосфере вблизи экватора (не далее, чем под 15–20° широты), его ось расположена на высоте около 20–30 км, максимум скорости ветра 50 м/с. Режим его неустойчив.
Струйные течения обычно изображают на вертикальных разрезах атмосферы. На них наносятся изотахи (линии равных скоростей ветра), изотермы, атмосферные фронты, тропопауза.
Струйные течения играют важную роль в режиме атмсферной циркуляции. Они – главные артерии атмосферы. Знание их особенностей важно для авиации, особенно для безопасности полётов.
Струйные течения - это сильный воздушный поток с горизонтальной осью в верхней тропосфере или нижней стратосфере, характеризующийся большими вертикальными и боковыми сдвигами ветра. Обычно струйное течение распространяется на тысячи километров в длину, сотни в ширину и несколько километров в толщину. Вертикальный сдвиг бывает порядка 5-10 м/с на 1 км, боковой - порядка 5-10 м/с на 100 км. Нижний предел скорости вдоль оси струйного течения выбран произвольно и равен 30 м/с. Сердцевина струйного течения, где скорость ветра мало отличается от скорости на оси, имеет ширину всего 50-100 км, а толщину 1-2 км.
В работах многих ученых выводы об особенностях распределения струйного течения делаются на основе анализа карт повторяемости сильных ветров (100 км/час) на изобарической поверхности 300 мб (9-10 км). По мнению этих исследователей такие карты отображают не только повторяемость сильных ветров на поверхности 300 мб (на высоте 9-10 км), но в большей степени и повторяемость струйного течения, т. к. скорости ветра 100 км/час, как правило, характерны только для струйного течения. В то же время забывалось, что главным признаком струйного течения является специфический характер поля ветра, определяемый наличием на некоторой высоте максимума скорости ветра, во все стороны от которого в плоскости вертикального разреза скорость ветра убывает. В связи с этим на вертикальном разрезе струйное течение представляется в виде замкнутых концентрических изотах ().
Очевидно, что сама физическая природа явления исключает необходимость введения ограничений величины максимума скорости ветра на оси струйного течения, так же как физически было бы неоправданно, например, применение каких-либо критериев для значений в центрах циклонов или антициклонов.
Наиболее простая картина распределения струйных течений в тропосфере представлена на. В тропических широтах до высоты примерно 18 км наблюдаются слабые и непостоянные восточные пассаты.
Между поясами низкоширотных и высокоширотных восточных ветров существует система устойчивых западных ветров, которую называют западным переносом. Западные ветры дуют в слое от поверхности земли и до уровня 20 км. В отдельных районах скорость этих ветров резко возрастает, тогда образуется два или три быстро движущихся потока внутри ветровой системы. Эти потоки и есть струйные течения. Самолеты, что летят с запада на восток, имеют преимущество перед теми, что летят с востока на запад, поскольку они могут воспользоваться этими струйными течениями.
Струйные течения связаны с высотными фронтальными зонами (ВФЗ). Скорость воздушного потока на оси струи тем больше, чем больше градиент температуры в свободной атмосфере. В тропосфере струйные течения особенно часто обнаруживаются в субтропических широтах, ось которых летом располагается в широтной зоне 35-45°, зимой в широтной зоне 25-35°. Это наиболее устойчивые и интенсивные струйные течения, чаще всего наблюдающиеся над западной частью Атлантического океана, районами Красного моря и Индии, над Тихим океаном юго-восточнее Японии.
Кроме того, различают арктические и полярнофронтовые струйные течения, наблюдающиеся в средних и высоких широтах, экваториальные, а также стратосферные. Арктические и полярнофронтовые струйные течения (на высотах 6-8 км) связаны с главными атмосферными фронтами - полярным и арктическим. Наибольшая повторяемость и интенсивность этих струйных течений отмечается над восточными берегами Азии и Северной Америки. Над территорией России они чаще всего наблюдаются над Дальним Востоком, югом Западной Сибири, Уралом, а зимой - и над Средней Азией.
Вблизи оси струйного течения наблюдаются большие вертикальные градиенты скорости ветра, достигающие 20-25 м/с на 1 км высоты и 16 м/с на 100 км по горизонтали. В связи с этим сильная турбулентность , которая наблюдается в верхней тропосфере при ясном небе, в большинстве случаев связана со струйными течениями. Со струйными течениями связано образование облачности.
Статистические данные, основанные на донесениях экипажей самолетов, показывают, что турбулентность в струйных течениях, вызывающих болтанку самолетов, наиболее часто встречается на холодной (циклонической) стороне струи и несколько реже на теплой (антициклональной). Это объясняется тем, что на циклонической стороне струи вертикальный и горизонтальный градиенты скорости ветра примерно в 1.5 раза больше, чем на антициклональной.
Погодные аномалии в России стали предметом для исследований иностранных ученых. Ряд метеорологов и климатологов обратили внимание на то, что в этом году слишком во многих странах наблюдались экстремальные погодные проявления.
Помимо жары в России это самое сильное за последние 80 лет наводнение в Пакистане, необычно сильная жара в июле в Японии (которая унесла жизни более 60 человек), а также июньская жаркая погода в США и Канаде.
По мнению метеорологов, которые регулярно занимаются мониторингом атмосферы в Северном полушарии, эти явления на глобальном уровне представляют собой «звенья одной цепи».
Обусловлены они необычным поведением высотных струйных течений в атмосфере.
Такое течение (по-английски оно называется jet stream) представляет собой мощный поток воздуха на высоте от 7 до 12 километров над поверхностью Земли.
Высотные струйные течения движутся с севера на юг и с запада на восток, при этом они имеют достаточно извилистую форму вследствие воздействия ряда факторов. Главным из таких факторов являются так называемые волны Россби — низкочастотные, преимущественно горизонтальные волнообразные движения, обусловленные вращением и сферичностью Земли. Эти волны представляют собой скорее вихри, которые циркулируют между полушариями планеты и, в частности, играют роль в формировании явления «эль-ниньо» — колебаний температуры поверхностного слоя воды в экваториальной части Тихого океана, которые имеют заметное влияние на климат.
В последние несколько недель метеорологи заметили изменения в высотных струйных течениях в атмосфере, о чем на этой неделе, в частности, сообщил научно-популярный журнал New Scientist . Метеоролог из Университета Рединга (Великобритания) Майк Блэкберн , занимавшийся подобными наблюдениями, рассказал «Газете.Ru», в чем заключается гипотеза, которой придерживаются он и его коллеги, объясняющая, почему в России была такая жара и какую связь эта аномалия имеет с другими экстремальными природными явлениями.
— В Северном полушарии Земли на протяжении всего июля наблюдались систематические изгибы высотного струйного течения, простирающегося от Атлантики над Европой и Азией.
Нынешним летом горячий влажный воздух из Африки избавился от влаги над Восточной Европой и в виде горячего сухого воздуха принес тепло далеко на север. Там изгиб струйного течения «блокировал» антициклон и на долгое время вызвал рекордно высокую температуру, что спровоцировало лесные пожары и смог, способный вызвать серьезные отрицательный последствия для здоровья человека. Чуть дальше на востоке холодный воздух ушел на юг, попал в область муссонов над горными районами на севере Пакистана и в период с 28 по 30 июля усилил там сезонные дожди. Скорее всего, интенсивные дожди над некоторыми районами Китая в начале августа и аномальная жара в Японии в июле также являются следствием изгибов высотных струйных течений. Так же, вероятно, стабильный антициклон над Россией привел к тому, что влажный воздух со Средиземного моря вызвал интенсивные осадки в восточной Германии 6 августа.
— Почему произошли систематические изгибы высотного струйного течения в этом году?
— Мы не знаем ответа на этот вопрос. Такие изменения являются частью естественной изменчивости атмосферы, которые приводят к изменениям погоды в течение недели, месяца или целого времени года. Но струйными течениями можно объяснить, в частности, и наводнения в Великобритании в июне — июле 2007 года, и достаточно влажное лето во всей Западной Европе в 2008 и 2009 годах.
— Могут ли изменения высотного струйного течения быть следствием изменения климата на Земле?
— Отдельные аномальные погодные явления, как жара в России или наводнение в Пакистане, нельзя отнести к глобальному потеплению, но более высокая средняя температура вызывает опасность увеличения аномальных явлений, так как теплый воздух имеет большое количество водяного пара и с увеличением температуры может повлечь и увеличение среднего количества осадков. Чтобы оценить вероятность наводнения в случае экстремального количества осадков, нужно учитывать многие факторы. Так, в Пакистане гидрологи обратили внимание на случаи некорректного использования водных ресурсов, что повлияло на тяжесть затопления. Стоит заметить, что масштабы помощи и восстановления при ЧП в Пакистане, как и во многих развивающихся странах, растут с увеличением количества населения.
— Возможно ли повторение погодной аномалии в России в следующем году?
— У нас, в Университете Рединга, мы не составляем такой прогноз, другие организации делают сезонные прогнозы на основе компьютерных моделей. Многие исследователи проводят долгосрочные прогнозы для конкретных регионов с использованием статистических корреляций погоды и внешних факторов. Но высотные струйные течения являются неотъемлемой частью глобальной циркуляции атмосферы, и изменения течения влияют на погоду в любое время года в любом месте, в том числе и в следующем году в России.
— Будете ли вы с коллегами исследовать нынешнюю погодную аномалию в России?
— До сих пор мы делали только предварительную оценку наблюдавшихся в последнее время явлений, но мы ведем проект по исследованию влияния струйных течений на погоду, и в нашей научной группе вскоре должна быть защищена диссертация на эту тему. Правда, она будет связана с наводнением в Великобритании в 2007 году, а не нынешней жарой в России.
— Можно ли сказать, что современная наука пока не в состоянии учитывать многие факторы, которые влияют на погоду, например, солнечную активность и количество арктических ледников?
— Да. И я считаю, что климатические и метеорологические модели могут и должны включать в себя ряд различных факторов, как, например, солнечная активность или увеличение концентрации парниковых газов. В ряде организаций это уже делается, например, в Европейском центре среднесрочных прогнозов погоды.
Между тем спутники NASA продолжают исследования территории охваченной пожарами России из космоса. Помимо данных о количестве очагов лесных пожаров в разных регионах страны спутники передали на Землю информацию о распространении угарного газа от пожаров — над территорией России и за ее пределами.
Воздушные массы на экваторе нагреваются, и горячий воздух поднимается вверх - там низкое давление. Поднявшийся воздух течет на север или на юг, охлаждается и опускается. Воздушные массы перемещаются от района высокого давления к области низкого давления. Воздух с юга и с севера снова направляется к экватору. В атмосфере формируется система вертикальной циркуляции, опоясывающая Землю, - это так называемые ячейки Гадлея, ячейки Ферреля и Полярные ячейки. На месте стыков ячеек низких и умеренных широт потоки направлены вниз - зона западных поверхностных ветров. В регионе контакта ячеек высоких и средних широт воздух наоборот поднимается - зона восточных поверхностных ветров и струйного течения на больших высотах. Сила Кориолиса влияет на направление движения циркулирующих воздушных масс - они перемещаются не строго вдоль параллелей, а отклоняются. Так в каждой зоне возникают специфические системы ветров. В районах полюсов воздушные массы движутся с востока на запад, отклоняясь от полюсов. В зонах западного ветра под воздействием эффекта Кориолиса и других сил воздушные массы перемещаются в восточном направлении. В зонах пассатов Северного полушария ветер дует с северо-востока, в зонах пассатов Южного полушария - с юго-востока. В верхних слоях атмосферы образуются мощные струйные течения с запада на восток, возникающие из-за разницы давления и температур
