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).
Область тепла над центральными районами сохраняется ивесной. Но если в первую половину зимы эти области оформляются гребнем, то в течение всей весны они выражаются тремя областями тепла: одна в районе Аральск –Кызылорда, другая, самостоятельная, над центральными районами и третья, менее выраженная – на севере-востокетам, где зимой располагалось область относительно низких температур.
Рис. 20. Март. Температура полярной тропопаузы (°С)
Рис. 21. Март. Высота полярной тропопаузы (км)
Рис. 22. Апрель. Температура полярной тропопаузы (°С)
Самой характерной особенностью распределения температуры тропопаузы весной является то, что на юго-востоке прослеживается четко выраженная область холода. Она появляется в марте юго-восточнее Балхаша, к апрелю уже распространяется до Караганды. В маеизолиния, оформляющая этот холод, проходит от Тараза почти меридионально на район озера Тенгиз и далее – на Астану.
В отличие от полученных нами результатов, в новейшей работе по тропопаузе на картах средней температуры за весенние месяцы только в марте прослеживается слабо выраженный очаг холода на северо-востоке от территории Казахстана, частично захватывающий и его восточные районы.
Надо полагать, что по материалам наблюдений 1958-1965 гг., использованным в работах [2,4], не было возможности также уверенно проследить развитие этой холодной области тропопаузы из месяца в месяц и определить четко ее границы, как по материалам 1966-1970 гг., использованным в нашей работе.
Рис. 23. Апрель. Высота полярной тропопаузы (км)
Следует особо отметить, что область тепла в районе Кызылорда – Аральск– Жезказган, немного видоизменяясь, сохраняется с декабря по май.
На картах высоты тропопаузы за март и апрель над центральными районами хорошо прослеживается область разреженных изолиний высоты, соответствующая области тепла (рис. 21, 23).
На северо-западе и северо-востоке в марте и апреле отмечаются области относительно низких высот. Область на северо-западе согласуется с областью холода на картах температуры (рис. 20 -23), в то время как области на северо-востоке соответствует область тепла.
В мае согласованность между высотой и температурой тропопаузы почти по всей территории существенно нарушается. Изогипсы принимают направление, близкое к зональному, а температура имеет распределение, характерное для весны (рис. 24, 25).
На карте средней температуры тропопаузы (рис. 19), как и следовало ожидать, весной хорошо прослеживается самостоятельная область тепла над центральными районами, которая подпирается гребнем тепла, расположенным над южными районами.
Над западными районами область холода занимает положение, аналогичное зимнему, а температура ее в центре повышается на 3-4 °C.
Рис. 24. Май. Температура полярной тропопаузы (°С)
Рис. 25. Май. Высота полярной тропопаузы (км)
Область холода на востоке по сравнению с зимой сильно смещена к юго-востоку. Эта ложбина холода ориентирована на северо-запад, а температура в ней по сравнению с зимой повысилась на 2-3 °C.
§ 3. Температура и высота тропопаузы летом
В начале лета очаг холода на юго-востоке Казахстана исчезает, и изотермы здесь принимают направление, близкое к широтному.
Область холода на западе сохраняется, несколько сглаживаясь. В тоже время на северо-востоке вместо области тепла, весной формируется область холода вдоль линии Павлодар – Балхаш).
Между долготами 60-70° в.д. в июне сформирован гребень тепла, аналогичный зимнему. А в июле-августе и в среднем за лето изотермы очень близки к широтному направлению (рис. 26,28, 30, 32).
Рис. 26. Лето. Температура полярной тропопаузы (°С)
В августе отмечается наибольшая разность температур между югом и севером в годовом ходе и достигает 10 °C.При этом наибольшее понижение температуры происходит над южной частью территории примерно до 47-48° с.ш. Севернее это понижение существенно замедляется.
Рис. 27. Лето. Высота полярной тропопаузы (км)
Рис. 28. Июнь. Температура полярной тропопаузы (°С)
В июне над юго-востоком территории отмечается область повышенной, а над северо-западом – пониженной тропопаузы (рис. 29). Область холода с центром в районе Караганды отражения в поле распределения высотытропопаузы не находит (рис. 28 и 29).
В июле высота тропопаузы с юга на север понижается очень незначительно, примерно на 500 м. Над северо-западными районами отмечаются минимальные высоты, а над юго-восточными – максимальные (рис. 31).
В июле-августе формируется перемычка высокой тропопаузы, ориентированная из района Семея на Караганду и далее – на северо-запад. Севернее и южнее этой перемычки высота полярной тропопаузы понижается (рис. 27, 31, 33).
К югу на фоне общего понижения тропопаузы от перемычки высоких ее значений отмечаются две области минимальных ее значений над крайними южными районами. Это районы Алматы и Кызылорды, между которыми наблюдается гребень более высокой тропопаузы, ориентированный на Тараз.
Рис. 29. Июнь. Высота полярной тропопаузы (км)
Рис. 30. Июль. Температура полярной тропопаузы (°С)
Рис. 31. Июль. Высота полярной тропопаузы (км)
В августе тропопауза над Кызылордой по сравнению с июлем поднимается на 310 м, а над Алматы – опускается на 230 м и здесь отмечается минимум высоты тропопаузы в ее годовом ходе.
Попытка вскрыть причину существования области относительно низкой полярной тропопаузы предпринималась в работах [21,23, 26,29,31-33,48]. Наиболее удовлетворительным считается объяснение, сделанное в [48] и др. Там высказывается мысль о том, что это не тропопауза, а верхняя часть субтропических фронтов, смещающихся в летний период к северу (особенно в июле-августе). У земли эти фронты проходят где-то южнее гор. Такое предположение удовлетворительно объясняет, почему минимальная высота тропопаузы отмечается в июле-августе.
Однако по нашим данным над крайним югом территории (Алматы, Тараз (на карте Жамбыл)) уже в мае начинается снижение высоты полярной тропопаузы после максимума в апреле. Второй максимум высоты тропопаузы в ее годовом ходе отмечается в октябре.
Рис. 32. Август. Температура полярной тропопаузы (°С)
Таким образом, не согласуясь с изменением средней температуры тропосферы, над югом Казахстана уже в мае отмечается тенденция к заметному понижению полярной тропопаузы, что трудно объяснить смещением субтропического фронта.
Маловероятно также, что этот минимум обусловлен вторжением интенсивных циклонов с севера [33], хотя над восточной частью Казахстанаи просматривается ложбина холода, достигающая Балхаша.
Обширность территории, над которой отмечается понижение тропопаузы, хотя и не везде значительное, позволяет предполагать, что причиной этого понижения является смещающееся сюда субтропическое струйное течение[56-59]. В силу особенностей распределения его характеристик по территории и во времени, а также особенностей рельефа, влияние этого течения на высоту полярной тропопаузы максимально в районе Алматы и Кызылорды.
Рис. 33. Август. Высота полярной тропопаузы (км)
На существование общих факторов, обуславливающих понижение тропопаузы над всей южной частью территории в теплый период, указывает и наличие преемственности в перестройке ее годового хода от пункта к пункту с увеличением широты (рис. 34).
Рис. 34. Годовой ход высоты (км) и температуры (°С) полярной тропопаузы в зависимости от широты
Примечательно, что в районе Жаркента, расположенного близко к Алматы, летний минимум высоты выражен очень слабо, а в отдельные годы практически не прослеживается вообще.
§ 4. Температура и высота тропопаузы осенью
Осенью снова формируются области пониженных температур на северо-западе и северо-востоке территории, которые занимают пока самое северное положение (рис. 35, 37, 39). На юго-востоке отмечается область высоких значений температуры, ориентированная в виде гребня на центральные районы, а затем – к северу. В районе Кызылординской области в сентябре отмечается поле разреженных изотерм (рис. 37).
Рис. 35. Осень. Температура, полярной тропопаузы (°С)
По сравнению с августом на юге республики температура тропопаузы понижается на 8-9 °C, а по северу – только на 2-3 °C.
Над центральными и западными районами в этом сезоне отмечается максимум высоты тропопаузы в ее годовом ходе (таблица 1 Приложения).
Конец ознакомительного фрагмента.