Владимир Чередниченко - Тропопaузa и мaксимaльный ветер нaд территорией Кaзaхстaнa

Рис. 4.Первый тип тропопаузы

Рис. 5.Третий тип тропопаузы

Рис. 6.Второй тип тропоппаузы

Если на уровне тропопаузы не наблюдается значительного изменения среднего вертикального градиента температуры, то в этом случае тропопауза кодируется пятым, шестым или седьмым типом в зависимости от наличия уровня значительного изменения среднего вертикального градиента температуры выше или ниже уровня тропопаузы.

Пятый тип тропопаузы. Если на уровне тропопаузы изменение среднего вертикального градиента температуры незначительное, т.е. равно или меньше 3 °C/км, а выше уровня тропопаузы (на расстоянии не более 3 км) наблюдается уровень значительного изменения среднего градиента температуры, то тропопауза относится к пятому типу. На рис. 7 приведен пятый тип тропопаузы, так как на уровне тропопаузы изменение среднего градиента незначительно и равно 1,8 °C/км,а выше тропопаузы имеется уровень со значительным изменением среднего градиента температуры (точка Б) и равным 8,6 °C/км.

Рис. 7.Пятый тип тропопаузы

Шестой тип тропопаузы. Если на уровне тропопаузы изменение среднего вертикального градиента температуры незначительно (равно или меньше 3 °C/км), а уровень значительного изменения среднего градиента температуры расположен ниже тропопаузы, но не ниже 2 км от уровня тропопаузы, то тропопауза относится к шестому типу.

На рис. 8 приведен шестой тип тропопаузы, где на уровне тропопаузы изменение среднего градиента температуры незначительно и равно 1,5 °C/км, а ниже тропопаузы имеется уровень со значительным изменением среднего градиента температуры, равным 4,9 °C/км.

Когда на уровне тропопаузы значительного изменения среднего градиента температуры нет, но одновременно наблюдаются оба уровня значительного изменения градиента температуры и выше (до 3 км включительно) и ниже (до 2 км включительно) уровня тропопаузы, то:

– тропопауза относится к пятому типу, если величина изменения среднего градиента температуры больше на уровне Б выше тропопаузы;

– тропопауза относится к шестому типу, если величина изменения среднего градиента температуры больше на уровне В ниже тропопаузы;

– 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.