Тропопaузa и мaксимaльный ветер нaд территорией Кaзaхстaнa - Страница 4

– тропопауза относится к шестому типу, если величина изменения среднего градиента температуры будет одинаковой на обоих уровнях выше и ниже уровня тропопаузы.

Седьмой тип тропопаузы. Если на уровне тропопаузы изменение среднего градиента температуры равно или меньше 3°/км, а ни выше, ни ниже тропопаузы нет уровня значительного изменения среднего градиента, то тропопауза относится к седьмому типу.

Пример седьмого типа тропопаузы дан на рис. 9, из которого видно, что ни на уровне тропопаузы и вблизи него нет значительного изменения среднего градиента температуры.

Рис. 8. Шестой тип тропопаузы

Рис 9. Седьмой тип тропопаузы

Восьмым типом кодируется тропопауза в случае, если разность высот между взятым уровнем тропопаузы и конечной высотой зондирования, принятой при обработке, менее 2 км, так как в этом случае уровень и тип тропопаузы достоверно определить нельзя.

Девятым типом кодируется тропопауза в случае, если она не подходит ни к одному из перечисленных типов, что маловероятно.

Тропопауза, соответствующая седьмому типу, часто встречается в полярных широтах во время полярной ночи, когда в стратосфере отсутствует источник тепла в виде слоя активных фотохимических реакций (слой ФАР) из-за отсутствия поступления солнечной энергии.

Вопрос точности измерений, применяемыми в настоящее время радиозондами метеорологических элементов на высотах, близкихк тропопаузе, в данной работе специально не исследовался. Но по данным [14,25,53,54] точность измерения не ниже: высоты 30-40 м, давления – 2 мб, температуры 0,5 °C, скорости ветра 2 м, относительной влажности 5 %.

Современные турбовинтовые итурбореактивные самолеты летают на высоте поверхностей 300-200 мб, т.е. внепосредственной близости от слоя тропопаузы.

Сверхзвуковые самолеты летают на высотах, близких к поверхности 100 мб, т. е. выше тропопаузы. Однако для обеспечения полетов исверхзвуковых самолетов сведения о распределении метеорологических элементов вслое тропопаузы тоже очень важны, т.к. при наборе высоты иснижении им приходится преодолевать слой тропопаузы. Кроме того, переход к сверхзвуковой скорости наиболее целесообразно осуществлять на уровне тропопаузы, потому что здесь, как правило, отмечаются самые низкие температуры и К.П.Д. двигателей максимальный [3, 20].

Кроме того, возникающие при переходе на сверхзвуковую скорость звуковые волны имеют вэтом случае максимальное затухание, что существенно ослабляет звуковой удар у поверхности земли.

Важность сведений о распределении метеорологических элементов в слое тропопаузы объясняется их предельными значениями и большой пространственно-временной изменчивостью. Так, по данным [30] изменения высоты тропопаузы превосходят изменения высот изобарических поверхностей, а изменения температуры достигают по величине максимальной изменчивости температуры изобарических поверхностей.

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.

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).