Одним из наиболее опасных для современной авиации метеорологических явлений остается болтанка. Максимум повторяемости и наибольшая ее интенсивность всвободной атмосфере отмечается вблизи тропопаузы [5-9, 11, 13, 15, 18, 24, 40, 47]. Это усугубляется тем, что рядом с тропопаузой, как правило, близко располагается уровень с максимальной скоростью ветра или струйное течение [1,11,16,17,35-38,40,41].
Повышенная турбулентность, приводящая к болтанке, может наблюдаться инезависимо отналичия струйного течения вследствие образования коротких гравитационных волн на поверхности раздела [11].
Тропопауза является наиболее мощным задерживающим слоем ватмосфере. Она сводит к минимуму обмен через нее воздухом ипримесями между тропосферой истратосферой, втом числе влагой. Поэтому под тропопаузой всегда отмечается повышенная влажность, способствующая образованию конденсационных следов за самолетами.
Из-за повышенной влажности под тропопаузой отмечается ухудшение видимости идымка.
Задерживающий эффект тропопаузы зависит в первую очередь от высоты, мощности и разности температур вслое тропопаузы. Знание этих характеристик тропопаузы особенно важно при решении различных практических задач, например, скорости диффузии радиоактивных осадков из стратосферы втропосферу [24] и других примесей, например, озона.
Тропопауза является практически верхней границей распространения кучевой облачности. Вертикальные движения, возникающие в тропосфере, обычно не проникают через тропопаузу в стратосферу и наоборот.
Всякие резкие изменения характеристик тропопаузы приводяткрезкомуизменению условий полетов вблизи этого слоя. Поэтому особенно важное значение приобретает исследование условий, при которых отмечается тропопауза с экстремальными характеристиками.
При планировании полетов с заблаговременностью более3-5 суток по известной причине используют только среднемесячные значения характеристик, а не прогностические [49]. Если заблаговременность равна 1-2 дня, то, как правило, пользуются прогностическими значениями характеристик тропопаузы. При этом прогнозируется отклонение значений характеристик от среднемесячных. Следовательно, при обеспечении полетов с любой заблаговременностью необходимо иметь надежные среднемесячные значения характеристик тропопаузы в районе полетов. Такие данные и помещены здесь для территории Казахстана.
Контрольные вопросы к главе 1
1. Определение уровня тропопаузы.
2. Характерные точки в слое тропопаузы.
3. Определение первого типа тропопаузы.
4. Определение третьего типа тропопаузы.
5. Определение второго типа тропопаузы.
6. Определение четвертого типа тропопаузы.
7. Пятый тип тропопаузы.
8. Шестой тип тропопаузы.
9. Седьмой тип тропопаузы.
10. Восьмой тип тропопаузы.
11. Девятый тип тропопаузы.
12. Нулевой тип тропопаузы.
ГЛАВА II
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛЯРНОЙ ТРОПОПАУЗЫ
§ 1. Температура и высота тропопаузы зимой
Для зимнего периода характерна значительная меридиональность в направлении изолиний высоты тропопаузы (изогипс) и изотерм. В это время отмечаются две области холодной тропопаузы, как в среднем за зиму, так и в каждом отдельном месяце (рис. 10, 12, 14, 16).
Первая из этих областей расположена на северо-западе (район Актобе), а вторая – на северо-востоке (район Караганды-Павлодара).
Рис. 10. Зима. Температура полярной тропопаузы (°С).
Температура в центре этих областей почти не изменяется в течение всей зимы и близка к минус 63 °C.
Положение изотерм изменяется от месяца к месяцу.
Ложбина холода, расположенная на западе и ориентированная к югу, в декабре имеет ось, проходящую примерно вдоль 58° восточной долготы (рис. 12).
Ось смежного с ней гребня тепла, ориентированного к северу, проходит примерно по 64° в.д. Непосредственно к этому гребню с востока примыкает вторая, также отчетливо выраженная ложбина холода, тоже ориентированная к югу.
И, наконец, второй гребень тепла намечается в районе Балхаша-Семея.
Мощный гребень тепла, ориентированный в декабре почти по меридиану Костаная, в январе изменяет свое положение, и ось его проходит по линии Тараз–Костанай (рис. 14).
Рис. 11. Зима. Высота полярной тропопаузы (км).
Рис.12. Декабрь. Температура полярной тропопаузы (°С).
Рис. 13. Декабрь. Высота полярной тропопаузы (км)
В феврале южнее Костаная располагается седловина деформационного поля, образованная изотермами, и слабо выраженный гребень имеет ось, проходящую через Кызылорду на Жезказган (рис. 16).
Области холода в этом месяце достигают максимального развития и почти сливаются в единую зону холода, охватывающую большую часть северной и центральной территории Казахстана. Гребень тепла в это время прослеживается только на самом юге территории.
Распределение высоты тропопаузы зимой хорошо согласуется с полем температуры. В декабре отмечается ложбина низких высот на северо-востоке, соответствующая расположенной здесь ложбине холода (рис. 13). Однако ложбина изолиний высоты более развита и, постепенно поворачивая к юго-западу, хорошо прослеживается даже в районе Кызылорды.
Ложбине холода на западе не соответствует столь четкая ложбина низких значений высоты, как это имеет место на востоке.
Рис. 14. Январь. Температура полярной тропопаузы (°С).
Так, в декабре изогипсы в районе Актобе–Иргиз имеют лишь слабо выраженную циклоническую кривизну. В январе такая кривизна прослеживается лишь севернее Актобе (рис. 15), и только в феврале имеется хорошо выраженная ложбина с осью, проходящей по линии Актобе – Атырау (рис. 17).
В среднем же за зиму эта ложбина прослеживается только в районе Актобе и севернее его (рис. 11).
Над юго-восточными районами в течение всей зимы отмечается относительно высокое положение тропопаузы (около 10450 м – в среднем за зиму). В декабре большие высоты оформлены в виде замкнутой области (10.600 м). В феврале изолинии оформляют четко выраженный гребень, а в январе изолинии высоты проходят почти зонально, образуя небольшой гребень ориентированный по линии Алматы–Балхаш – Караганда (рис. 13, 15,17).
Гребню температуры над центральными районами соответствует довольно изменчивое в течение зимы поле высот.
Рис.15. Январь. Высота полярной тропопаузы (км).
Если в декабре прослеживается хорошо выраженный гребень между долготами 80-70° в. д., то в январе севернее Жезказгана оформлена замкнутая область больших высот. Южнее – слабо выраженная ложбина, а севернее – столь же слабо выраженный гребень (рис. 12, 14, 16).
В феврале в этом районе наблюдается зона разреженных изогипс. В этом районе высоты хорошо согласуются со средней за зиму картой температуры. В общем же можно сказать, что в зимний период области холода в основном, хорошо согласуются с областями низкой, а области тепла – с областями высокой полярной тропопаузы.
Рис. 16. Февраль. Температура полярной тропопаузы (°С)
Рис. 17. Февраль. Высота полярной тропопаузы (км)
§ 2. Температура и высота тропопаузы весной
От зимы к весне на всей территории Казахстана отмечается повышение температуры тропопаузы в среднем на 3-4 °C на севере ина 2-3 °C на юге (таблица 2 Приложения).
Более значительное изменение температуры на севере указывает на то, что в этот период определяющее влияние оказывают радиационные условия нижней стратосферы.
Зимой в северных широтах продолжительность светлого времени меньше, а летом – больше, чем в южных. За весенний период на севере происходит увеличение продолжительности светлого времени, а, следовательно, и количества поглощаемой в нижней стратосфере радиации в значительно больших пределах, чем на юге.
Интенсивное поглощение радиации слоем озона приводит к прогреву всей нижней стратосферы, откуда часть тепла передается слою тропопаузы, способствуя повышению ее температуры более значительному на севере, чем на юге [44].
Рис. 18. Весна. Температура полярной тропопаузы (°С)
Рис. 19. Весна. Высота полярной тропопаузы (км)
На это указывает и существенное увеличение градиентов температуры в слое тропопаузы от зимы к весне (таблица 24 Приложения). Они достигают максимума в годовом ходе над большей частью территории.
Весной, как и зимой, на северо-западе республики располагается область холодной тропопаузы (рис. 18). Наиболее ярко эта область оформляется к маю: широкая ложбина, охватывающая весь запад Казахстана, в то время как в марте и апреле четко выраженная область холода прослеживается только на северо-западе (рис. 20, 22, 24).