Струйные течения. Турбулентность в зоне струйных течений

Туннели в атмосфере Этот термин был сформулирован исследователем Эдуардом Снедкером, основным сторонником гипотезы существования парных геомагнетических точек. Эти точки - границы линий силы земного магнитного поля. Снедкер предположил возможность существования

Об атмосфере кладбища

Об атмосфере кладбища Кладбища обладают притягательной силой, их посещают, даже если там не лежит никто из близких. В чужих городах они - место паломничества, где бродят не торопясь и с чувством, будто для этого они и существуют. Даже в чужих местах привлекает не всегда Из книги Большая Советская Энциклопедия (ИО) автора БСЭ

Озон в атмосфере

38. Течение вторичного и третичного периодов сифилиса. Злокачественное течение сифилиса

38. Течение вторичного и третичного периодов сифилиса. Злокачественное течение сифилиса Вторичный период. Данный период начинается с момента возникновения первых генерализованных высыпаний (в среднем через 2,5 месяца после заражения) и продолжается в большинстве

Течение года и течение жизни в отражении солнца

Течение года и течение жизни в отражении солнца В понимании архаических и настроенных на общение с потусторонним людей течение года отражает течение жизни, поскольку в части всегда заключено целое. В этой связи в эзотерике принято говорить о принципе «часть как целое».

Гравирование металлическими и абразивными инструментами, абразивно-струйное гравирование

Гравирование металлическими и абразивными инструментами, абразивно-струйное гравирование Металлическими и абразивными инструментами гравируют рисунки, пейзажи, портреты. При гравировании применяются гравировальные круги малых размеров. К разновидностям данного

Иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
.php?title=%D0%92%D1%8B%D1%81%D0%BE%D1%82%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D1%81%D1%82%D1%80%D1%83%D0%B9%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D1%82%D0%B5%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5&action=edit отредактировать] эту статью, добавив ссылки на .
Эта отметка установлена 16 мая 2012 года .

Струйное течение (англ. Jet Stream ) - узкая зона сильного ветра в верхней тропосфере , ограниченная сверху тропопаузой , для которой характерны большие скорости (обычно на оси более 25 м/с) и градиенты ветра (вертикальный более 5 м/с на 1 км, горизонтальный более 10 м/с на 100 км). Обычно нижняя граница струйного течения находится на высоте 5-7 км, реже 2-4 км, иногда (у наиболее мощных СТ при очень больших градиентах температуры) 500-1000 м.

Струйное течение связано с высотными фронтальными зонами. Имеет эллиптическое по форме вертикальное поперечное сечение. Размеры СТ по горизонтали - сотни километров в ширину и тысячи километров в длину, по вертикали - 2-4 км. Скорости ветра в СТ изменяются вдоль струи, причем очаги максимальных скоростей на оси СТ перемещаются по ветру. Струи перемещаются в виде извивающихся «воздушных рек» и в основном направлены к востоку , но могут иметь меридиональное и ультраполярное направление.

Высотные струйные течения являются звеньями общей зональной циркуляции атмосферы . Различают следующие локализации СТ:

• арктическое,
• внетропическое,
• экваториальное,
• субтропическое,
• тихоокеанское над Японией,
• южноамериканское над востоком Тихого океана,
• центральноазиатское над Аравийским полуостровом,
• а также южноатлантическое,
• южноафриканское,
• австралийское зимнее вдоль субтропиков,
• субполярное,
• стратосферное,
• полярнофронтовое умеренных широт,
• полярное,
• СТ в зонах разрыва тропопаузы,
• СТ тропосферных и стратосферных высотных фронтальных зон и высоких слоев атмосферы (выше 35-40 км)
• и др.

СТ опасны для авиации в связи с сильной турбулентностью воздушных потоков в них, особенно в так называемых турбулентных зонах - слоях интенсивной болтанки вблизи границ СТ, на их циклонической стороне.

Выделяют также струйное течение низких уровней («мезоструя»), оно имеет ширину 20-100 км по ширине, 1-2 км по высоте. Наблюдается в зонах активных фронтов (над тёплым фронтом и перед холодным фронтом) на сравнительно небольшой высоте (нижняя кромка около 1 км или несколько ниже).

См. также

Напишите отзыв о статье "Высотное струйное течение"

Отрывок, характеризующий Высотное струйное течение

Струйные течения – это сравнительно узкие зоны сильных ветров в верхней тропосфере и нижней стратосфере. Границей СТ обычно считается скорость ветра равная 30 м/с (100 км/час), вертикальный сдвиг скорости ветра от 5 до 10 м/с и более на 1 км высоты, горизонтальный сдвиг скорости ветра 10 м/с и более на 100 км. Струйное течение напоминает сильно сплюснутую трубу, высота которой 1-5 км, ширина 500-1000 км и длина – тысячи километров. Иногда СТ огибает весь земной шар.

Струйные течения образуются в зонах сближения теплых и холодных воздушных масс, гда создаются значительные градиенты давления и температуры, расположенных между высотными циклонами и антициклонами.

Максимальные скорости достигают 350км/час, над Японией до 700км/час. Интенсивность СТ имеет ярко выраженный характер. В холодное время струйные течения усиливаются, в летнее – ослабевают.

В зависимости от высоты расположения различают тропосферные и стратосферные струйные течения. Тропосферные СТ возникают когда поверхность главного атмосферного фронта простирается до тропопаузы, а разность температур воздушных масс, лежащих по обеим сторонам фронта, составляет 8-10° и более.

Тропосферные СТ по географическому признаку подразделяются на внетропические , субтропические и экваториальные .

Внетропическими являются струйные течения умеренных широт, связанные с полярным фронтом, а арктическое СТ связанное с арктическим фронтом. Их преобладающим направлением является западное, а интенсивность подвергается непрерывным изменениям. Ось внетропического СТ располагается в тёплом воздухе, обычно на 1-2км ниже тропопаузы. Она лежит впереди приземной линии тёплого фронта на расстоянии 400-500км и позади линии холодного фронта на расстоянии 100-300км. Перемещается СТ с атмосферным фронтом.

Левая сторона СТ (по направлению потока) более холодная, располагается вдоль высотной области пониженного давления и называется циклонической или холодной. Правая сторона относительно теплее левой, располагается вдоль высотной области повышенного давления и называется антициклонической или тёплой. На внешних границах СТ в связи с торможением воздушного потока более спокойным воздухом наблюдаются большие градиенты (перепады) скорости ветра. Резкие его изменения вызывает образование турбулентных зон. Такие зоны более опасны и интенсивны на левой циклонической стороне СТ (под действием двух задерживающих слоев – тропопаузы и фронтальной поверхности) На правой, антициклональной стороне, турбулентные зоны встречаются реже, здесь турбулентность бывает слабой или умеренной.

По отношению к атмосферным фронтам ось струйного течения не остаётся постоянной. В стадии волны ось СТ почти не искривлена и располагается левее линии фронта, в стадии молодого циклона на оси СТ отмечается изгиб, при этом ось СТ находится слева приземного центра циклона. В процессе окклюдирования циклона ось СТ испытывает ещё больший изгиб, при этом ось СТ пересекает фронты значительно правее приземного фронта.

Субтропическое СТ образуется на северной периферии субтропических антициклонов зимой между 25 и 35°с.ш., а летом между 35 и 45° с.ш. На участках большой протяженности (тысячи км) она имеет устойчивое западное направление. Зачастую в холодную половину года субтропическое СТ опоясывает весь земной шар. Ось СТ располагается над тропопаузой на высоте 12км. Тропопауза в зоне субтропического СТ претерпевает разрыв. На сравнительно небольшом расстоянии разница в её высоте при переходе их холодного в тёплый воздух может достигать 4-5км. Ширина субтропического СТ около 1500км, вертикальная протяженность 8-12км, по сравнению с внетропическим СТ является более устойчивым и интенсивным.

Экваториальные СТ образуются в экваториальных районах на южной периферии высоких субтропических антициклонов и имеют восточное направление.

Стратосферные СТ – оно образуется зимой на широте Полярного круга и имеют западное направление, ось находится на высоте около 50км, а нижняя часть охватывает всю среднюю и верхнюю атмосферу. Средняя скорость в этом СТ на высотах 20-25км составляет около 200км/час. Возникновение этого СТ объясняется наличием больших контрастов температуры в стратосфере на границе смены дня и ночи. В период полярной ночи (в январе высота ночи над Северным полюсом достигает 440км) Стратосферный воздух в Арктике выхолаживается и оказывается значительно холоднее стратосферного воздуха южнее Полярного круга. В связи с этим возникают большие горизонтальные градиенты температуры между умеренным и арктическим воздухом.

Турбулентность в зоне СТ.

На холодной стороне СТ горизонтальный сдвиг ветра составляет 12-14м/с на каждые 100км, на тёплой он равен 10м/с. Вертикальный сдвиг ветра в СТ составляет 5-10м/с на 1000м высоты, но может достигать и 25-30м/с. Наличие таких градиентов приводит к турбулентность в области СТ. Толщина возмущенных слоёв составляет 300-600мЮ иногда увеличиваясь до 1-3км, ширина обычно не превышает 100км, в длину – несколько сотен километров. Величина перегрузок при болтанке не превышает 0,5 – 1g, но иногда отмечаются случаи до 2g. В этих случаях сильная болтанка затрудняла управление самолётом или приводила к более тяжёлым последствиям.

Нередко болтанка в СТ наблюдается в области расположения Ci и Cc, образующихся на правой стороне СТ, несколько ниже его иси. Слева от оси облака образуются реже, вдоль оси облака отсутствуют. Ось СТ является границей между облачными системами по обе стороны СТ.

Турбулентные зоны зачастую бывают при ясном небе и называются ТЯН.

СТ может быть обнаружено по изменению угла сноса ВС и изменению температуры. При входе самолёта в левую сторону СТ происходит быстрый рост температуры (2-3° на 100км пути) и левый снос. При входе в СТ с правой стороны температура понижается (1-2° на 100км пути) и наблюдается правый снос. При полёте вдоль СТ температура воздуха не изменяется, а увеличивается путевая скорость (при попутном ветре) или уменьшается (при встречном ветре).

При попадании в зону болтанки, связанной с СТ, изменяют высоту полёта на 300-400м или уклоняются от маршрута на 50-70км. Высоту полёта рекомендуется изменять снижением, если полёт происходит на высотах более 8км, а на меньших – уходом вверх. Уклоняться от маршрута наиболее безопасно на правую (антициклональную) сторону струйного течения.

При предполётной консультации следует знакомиться с картой максимальных ветров, с картами барической топографии и вертикальными разрезами атмосферы.

Карты погоды и их анализ.

5.1 Карты погоды. Приземные и высотные. Использование международного метеорологического кода КН-01. Анализ приземных карт .

Изучение погодных процессов на большой территории наиболее эффективно проводить с помощью специальных карт, на которые условными знаками нанесены результаты одновременных метеороло­гических или аэрологических (высотных) наблюдений. Такие карты получили название синоптических (от греческого слова «синоптикос» - одновременно обозревающий).

Синоптическая карта, на которую нанесены данные наблюдений у поверхности земли, называется приземной картой погоды, а карта с нанесенными данными аэрологических наблюдений - высотной или аэрологической. Приземная карта погоды - это метеорологическая карта, которая отражает фактическое состояние погоды у поверхности земли в конкретный момент времени на определенной площади. Карты погоды бывают основные и кольцевые.

Основные карты составляются в 00, 06, 12 и 18 ч среднего гринвич­ского времени (UTC). Эти карты охваты­вают огромные территории и позволяют анализировать атмосферные процессы на расстояниях протяженностью в несколько тысяч километ­ров.

На АМСГ по основным картам прогнозируют крупномасштабные процессы, такие как образование и перемещение циклонов и антицик­лонов, перемещение атмосферных фронтов. По этим картам - составляют прогнозы погоды на срок 24...36 ч, а также прогнозы погоды по маршру­там большой протяженности.

Кольцевые карты (кольцовки) составляют через каждые 3 ч: в 00,03, 06,09,12,15, 18 и 21 ч по Гринвичу.

Это карты сравнительно небольших районов - от нескольких сотен
до тысячи километров, по этим картам уточняют прогнозы погоды на несколько часов, а также составляют предупреждения о возникновении опасных для авиации явлений погоды.

Сведения о погоде наносят на основные и кольцевые карты в виде цифр и условных знаков (символов) в строго определенном порядке вокруг кружка станции в соответствии с кодом КН-01.

На синоптические приземные карты погоды вокруг кружка (пункта) станции данные наносятся цифрами кода и условными знаками.

TTTtT- температура воздуха, целые (TT) и десятые доли(tT) градуса Цельсия;

TdTdtd- точка росы, целые (TdTd) и десятые доли(td) градуса Цельсия;

VV- горизонтальная видимость;

h(hh)- высота облаков нижнего яруса;

Nh- количество облаков нижнего яруса в октах;

PPP- давление воздуха приведенное к уровню моря, в гПа;

рр – величина барической тенденции за последние три часа;

а - характеристика барической тенденции;

N – общее количество облаков;

W – погода между сроками наблюдения;

CL – форма облаков нижнего яруса;

CM – форма облаков среднего яруса;

CH – форма облаков верхнего яруса;

dd – направление ветра у поверхности земли (откуда дует);

ff – скорость ветра обозначается оперением;

ww – атмосферные явления погоды с срок наблюдения или в течение последнего часа перед сроком наблюдения;

Sn – знак отрицательного значения температуры воздуха, точки росы, барической тенденции.

Характер погоды над какой-либо территорией определяется свойствами воздушных масс, положением атмосферных фронтов и видом барических систем. Задачей анализа является прослеживание движения воздушных масс, установление характера их стратификации, выявлению барических систем и определение траекторий их перемещения, а также уточнение положения и типа фронтальных разделов. Полное пространственное представление об атмосферных процессах можно получить, используя в анализе весь комплекс аэросиноптического материала, имеющегося на АМСГ.

Анализ погоды обычно начинается с анализа приземных синоптических карт – основных и кольцевых, затем карт барической топографии, аэрологических диаграмм, карт максимальных ветров, карт тропопаузы и авиационных карт АКП.

Анализ приземных карт погоды начинается с их «подъёма». На карте выделяются зоны обложных, моросящих и ливневых осадков, районы кучево-дождевых облаков и грозовой деятельности, районы занятые туманом, метелями, пыльными бурями и другими явлениями.

Затем проводятся линии равных значений барических тенденций. В центральной части области роста давления проставляется синим цветом буква Р и максимальная величина роста давления, в центральной части падения – буква П красным цветом и наблюдаемая величина падения давления. Линии равных значений барических тенденций называются изаллобарами или изотенденциями. Затем проводятся изобары – линии равных давлений, выявляются основные формы барического рельефа – циклоны, антициклоны, ложбины, гребни, седловины. Центры циклонов и антициклонов обозначаются буквами Н и В соответственно.

Все эти этапы являются подготовительными для анализа атмосферных фронтов.

Для анализа атмосферных фронтов сначала изучают их положение по приземным картам предшествующих сроков, а затем на основании анализа барического поля, полей ветра, температуры, влажности, распределения облачных систем, зон осадков и изаллобарических областей определяют положение фронта и его тип. При этом учитываются все факторы, которые могут привести и изменению погодных условий в зоне фронта в зависимости от времени года и суток, характера распределения давления, температуры и т.п.

Анализ фронтов не исчерпывается определением их положения на приземной карте, а используются карты барической топографии, аэрологические диаграммы и другие материалы, как спутниковая информация, бортовая погода.

Карты барической топографии используются в комплексе с приземными картами, что позволяет достаточно полно проанализировать процессы и явления погоды, которые наблюдаются не только у земли, но и на различных высотах.

Для анализа используют карты АТ850, АТ700, АТ500, АТ400, АТ300, АТ200 и АТ100Гпа поверхности. Для анализа температурного режима нижней тропосферы используются карты ОТ500/1000 . Изогипсы на этой карте в то же время являются изотермами средней температуры нижнего 5-километрового слоя тропосферы. Для уточнения положения атмосферных фронтов используется карта АТ850, на которой лучше чем на приземных картах обнаруживаются фронтальные поверхности по контрастам температур и другим элементам. Для выявления расположения и характеристики высотных фронтальных зон и связанных с ними струйных течений используются карты АТ300, АТ200, реже АТ500.

Высотную фронтальную зону по этим картам можно обнаружить по участкам с наибольшим сгущением изогипс и изотерм, на которых наблюдаются наиболее сильные ветры, иногда превышающие 100 км/час – струйное течение.

Обычно зоны интенсивной турбулентности располагаются в местах резкой расходимости воздушных потоков, особенно если эти зоны связаны со СТ, а передняя часть зоны расходимости располагается над холодным фронтом.

При анализе синоптических процессов используется аэрологическая диаграмма, по которой можно получить некоторые данные.

Для прогноза развития синоптических процессов учитывается суточный и годовой ход метеоэлементов (суточный ход температуры, ветра, зимой – отрицательных температур, летом – высоких). Учитывая изменения, обусловленные прохождением атмосферных фронтов, развитием циклонических и антициклонических образований. Одним из этапов является прогноз смещения барических образований:

1. Циклоны перемещаются в направлении изобар его тёплого сектора, оставляя тёплый воздух справа;

2. Центр циклона движется параллельно линии соединяющей центр падения давления с центром роста в сторону падения.

Если при этом отрицательные тенденции располагаются только в передней части циклона, не захватывая его центральную часть, а в тылу наблюдается рост той же интенсивности, то это указывает на быстрое смещение циклона.

Если отрицательные тенденции захватывают центр циклона и теплый сектор, это указывает на его углубление, вероятное обострение фронтов, увеличение мощности облаков и интенсивности осадков.

3. Если же циклоны или антициклоны имеют общую замкнутую изобару, то их центры совершают вращательное движение друг относительно друга у циклонов против часовой стрелки, у антициклонов – по часовой стрелке.

4. Ложбина перемещается вместе с циклоном, с которым она связана, и вращается вокруг циклона против часовой стрелки.

5. Гребни перемещаются вместе с антициклоном и вращаются вокруг антициклона по часовой стрелке.

При использовании карт барической топографии для анализа применяются следующие правила:

1. Приземные центры барических систем перемещаются в направлении воздушного потока течений (ведущего потока), наблюдающихся в данный момент над этими центрами, на высотах 3-6 км, т.е. в направлении изогипс на АТ700 и АТ500.

При этом скорость перемещения центров приземных барических образований будет составлять 0,7 от скорости ветра на АТ700 и 0,5 от скорости ветра на АТ500.

2. Высокие циклоны (AZn) c вертикальной осью остаются малоподвижными и заполняются (разрушаются). Большой наклон оси указывает на быстрое перемещение барического образования.

3. Циклоны углубляются, если над ними на картах АТ700 и АТ500 наблюдается расходимость потоков; заполняются, если имеется сходимость потоков.

4. Антициклоны и гребни усиливаются, если над ними на картах АТ700 и АТ500 наблюдается сходимость потоков, и разрушаются, если есть расходимость потоков.

Для прогноза перемещения фронта применяется карта АТ700, каждая точка на приземной линии фронта перемещается вдоль изогипс, проходящих над этой точкой со скоростью 0,8 для теплых и 0,9 для холодных фронтов от скорости ветра на этой изобарической поверхности.

Таким образом, определяя скорость и направление перемещения барических образований и атмосферных фронтов, составляется прогноз синоптического положения, т.е. будущее расположение атмосферных объектов. Учет эволюции атмосферных фронтов и барических систем является важным элементом при разработке синоптического положение и прогноза погоды, причем прогноз погоды исходит из основного принципа, что с перемещением воздушных масс и фронтов переносятся с определенными изменениями свойственные им условия погоды. Поэтому в первом приближении принимаются те значения метеоэлементов, откуда ожидается перемещение фронта и перенос воздушной массы.

5.2 Карты барической топографии. Их анализ. Карты тропопаузы.

Карты барической топографии (БТ) составляют по данным радио­зондирования в 00, 12, UTC. По этим картам определяют метеорологические условия на различных высотах, а также уточняют анализ погоды у поверхности земли. Карты БТ составляют для поверх­ностей равного давления, которые называются изобарическими.

Изобарические поверхности не параллельны уровню моря. В зависимости от распределения давления на уровне моря и от распре­деления температуры воздуха они или поднимаются несколько вверх (над антициклоном и в области тепла), или опускаются вниз (над циклоном и в области холода) относительно своей средней высоты. Высота изобарической поверхности выражается в геопотенциальных метрах 1 или декаметрах (десятках метров). Изобарических поверхно­стей в атмосфере можно выделить бесконечное множество. На практи­ке обычно выделяют несколько, их называют стандартными, или главными. В зависимости от уровня отсчета высоты изобарической поверхности эти карты подразделяют на карты абсолютной топографии (AT) - высота изобарической поверхности отсчитывается от уровня моря и карты относительной топографии (ОТ) - высота отсчитывается от любой ниже расположенной изобарической поверх­ности или от поверхности земли. На практике составляют только одну ОТ500/1000

1 Геопотенциальный метр отличается от линейного не более чем на 0,3 %.

.

Изобарические поверхности и карты барической топографии

Карты абсолютной топографии составляются для следующих изобарических поверхностей:

850гПа,Нср≈1,5км (слой1…2км)

700 гПа, Нср ≈ 3 км (2…4км)

500 гПа, Нср ≈ 5 км (4…6км)

400 гПа, Нср ≈ 7 км (6…8км)

300 гПа, Нср ≈ 9 км (8…10км)

200гПа,Нср≈ 12 км (10…12км)

100гПа,Нср≈ 16 км (12…14км)

На карты AT наносят следующие данные:

Здесь ННН - высота изобарической поверхности, геопотенциальные декаметры (гп. дкм); t - температура воздуха на высоте данной изобарической поверхности, °С; Δtd- дефицит точки росы, указывается цифрой. Направление δ и ff скорость ветра и наносят так же, как на приземную карту:

Точки с одинаковой высотой данной изобарической поверхности соединяют на картах AT плавными черными линиями, которые назы­ваются изогипсами (изос - равно, гипса – высота).

После проведения изогипс на картах AT выделяются высотные центры барических систем. Высотные циклоны и антициклоны очерче­ны замкнутыми изогипсами. В циклоне высота изобарической поверх­ности к центру уменьшается, а в антициклоне высота изобарической поверхности к центру увеличивается.

С помощью карт AT определяют следующие параметры.

1. Направление и скорость ветра в том районе, где данные о ветре отсутствуют, т. е. направление и скорость градиентного ветра, харак­теристики которого зависят от направления и густоты изогипс.

2. Струйное течение (СТ). Это - ветровой поток со скоростью
100 км/ч (30 м/с) и больше, который простирается на несколько тысяч
километров по горизонтали. Иногда СТ опоясывает весь земной шар.
Ось СТ (максимальная скорость) располагается на 1,5...2 км ниже
тропопаузы.

3. Зоны облачности и обледенения. На изобарических поверхно­стях 850,700 и 500 гПа облачность вероятна при Δtd ≤ 2 °С;

на изобарических поверхностях 400, 300 и 200 гПа облачность вероятна при Δtd ≤ 4°С;

4. Зоны болтанки (_/\_ - умеренная; -сильная). Если на не­большом участке маршрута резко меняется направление или скорость ветра или то и другое вместе, то при полете на этом участке маршрута будет наблюдаться болтанка;

5. Ведущий поток. Это господствующее направление ветра над данным районом в средней тропосфере (в слое 3 – 6 км) Его определяют по картам АТ-700 и АТ-500. По ведущему потоку определяется направление и скорость перемещения основных барических систем, а также скорость перемещения атмосферных фронтов.

6. Вертикальная мощность циклонов и антициклонов.

7. Положение атмосферных фронтов и воздушных масс.

8. Эволюция приземных циклонов и антициклонов

Карты тропопаузы.

Карты тропопаузы составляют по данным радиозондирования в 00 и 12 ч по Гринвичу. Они дают представление о пространственном положении тропопаузы.

На карты наносят следующие данные:

Здесь РРР- давление на самом нижнем уровне тропопаузы; t- температура воздуха на уровне тропопаузы, °С; Δtd - дефицит точки росы, указывается цифрой кода (так же, как на картах AT).

Направление δ и скорость ветра наносят так же, как на приземную карту. По карте тропопаузы при полетах на высоких эшелонах можно определить, где ВС будет пересекать тропопаузу, и ее наклон.

В местах, где наклон тропопаузы равен или больше 1/300 будет наблюдаться сильная болтанка. Пересекать тропопаузу в таких районах не рекомендуется.

Струйные течения различной интенсивности:и повторяемости наблюдаются почти над всеми районами земного шара. По широтным зонам и высоте расположения оси отличают следующие виды струйных течений: внетропические, субтропические, экваториальные и стратосферные. Каждому из них присущи свои характерные особенности, отличающие их друг от друга.

Внетропические струйные течения являются составной частью высотных фронтальных зон, образующихся между высокими теплыми антициклонами и высокими холодными циклонами. Они отличаются большей подвижностью, а интенсивность их подвергается непрерывным изменениям. Высота максимального ветра располагается чаще всего на уровне 8-10 км зимой и 9- 12 км летом. Скорости ветра на оси струи колеблются в широких пределах, в зависимости от величин горизонтальных градиентов температуры в нижележащих слоях воздуха. Наиболее часто максимальные скорости ветра достигают 150-200 км/час, но в отдельных случаях превышают 300 км/час и более. Величина контрастов температуры во фронтальной зоне, в слое 300 над 1000 мб обычно колеблется в пределах 10-15°, но иногда превышает и 20°.

Зимой величины контрастов температуры и скоростей ветра в среднем больше, чем летом.

Субтропические струйные течения образуются на северной периферии субтропических высоких и теплых антициклонов. Они являются менее подвижными, чем внетропические, и подвергаются заметным перемещениям в зависимости от характера и интенсивности междуширотного обмена воздуха; ось струи располагается на уровне 11-13 км. Зимой и особенно летом контрасты температуры до верхней тропосферы с высотой возрастают. При формировании и усилении струйного течения тропопауза претерпевает разрыв. Ось струи обычно располагается между тропопаузой тропической на высотах 16-17 км и тропопаузой средних широт на высотах 9-12 км.

Зимой струя находится большей частью между 25-35° с. ш, летом - севернее на 10-16°, а местами и больше. Средние скорости ветра на оси струи достигают 150-200 км/час. Распределение скоростей ветра вдоль широт различно. Максимальные скорости ветра наблюдаются зимой над восточными окраинами материков и прилегающими частями океанов. В частности, над Японскими островами скорости ветра нередко превышают 300-400 км/час. Субтропическая струя наиболее слабо выражена над восточными районами Атлантического и Тихого океанов. Она здесь усиливается при меридиональных преобразованиях термобарического поля атмосферы, сопровождающихся адвекцией холода в низкие широты.

Экваториальные восточные струйные течения образуются, на южной периферии высоких субтропических антициклонов (в северном полушарии). Западные экваториальные струи обнаружены зимой а 80° з. д. и 11° с. ш. на уровне 200 мб. Средняя скорость их не менее 100 км/час. Летом их интенсивность возрастает, на широтах 10-20°, на том же уровне летом в различных частях северного полушария обнаружены восточные экваториальные струи. Особенно интенсивны они на юге Азии. Слабые восточные струи в экваториальной зоне обнаружены и на

Тихом океане. Наиболее сильная восточная струя находится на юго-западной периферии летнего высокого антициклона над Северной Африкой и Аравией. Здесь на 15-20° с. ш. и 45°.в. средняя скорость ветра на уровне 150 мб превышает 100- 120 км/час.

Стратосферные струйные течения обнаружены зимой на высотах 25-35 км между 50 и 70° с. ш. Вследствие непрерывного лучеиспускания и охлаждения воздуха в слое озона в условиях полярной ночи за полярным кругом формируется высокий и холодный циклон с большими контрастами температуры на периферии. В зоне этих контрастов температуры возникают сильные ветры западного направления. Наибольшее усиление струи происходит в декабре - январе. В марте западные ветры на этих высотах ослабевают и в конце мая переходят на восточные.

Переход ветра на восточные происходит вследствие установления нового режима лучистого теплообмена в слое озона в условиях полярного дня. В результате прогревания воздуха летом, в противоположность зиме, над арктическими районами на высотах 30-40 км возникает мощный антициклон. Стратосферное восточное струйное течение располагается на южной периферии этого антициклона. Максимальные скорости струи заметно меньше зимнего стратосферного западного струйного течения.

Таким образом, формирование западных и восточных струйных течений в стратосфере носит сезонный характер и определяется радиационными условиями, накладывающими определенный отпечаток на термическое поле сезона. Приведенные на рис. 19 и 20 кривые распределения температуры с высотой над различными широтами, как и средние разности температуры между экстремальными сезонами вдоль различных меридианов (см. рис. 22 и 23), объясняют причины формирования запашного стратосферного струйного течения в холодное время года и восточного летом. Кривые распределения температуры с высотой показывают, что зимой наибольшие междуширотные разности температуры приходятся на приземный слой. С высотой разности температуры убывают и вблизи уровня поверхности 200 мб они достигают минимума. Здесь в атмосфере между экватором и полюсом существует положение, близкое к изотер мин. Летом междуширотные разности температуры также убывают с высотой и вблизи уровня поверхности 200 мб достигают минимума. Выше указанных уровней температура с высотой зимой и летом вновь возрастает.

По условиям радиационного режима в нижней стратосфере зона наибольших горизонтальных градиентов, как и струйное течение, должна опоясывает земной шар между 50-70° с. и ю. щ. Однако, согласно данным распределения температуры и давления, сезонные струйные течения в стратосфере зимой располагаются не строго вдоль широт, а в значительной мере повторяют структуру термобарического поля тропосферы, известной по средним месячным картам барической топографии (ОТ 500 1000).

На рис. 63 представлена средняя абсолютная топография поверхности 25 мб для января над Северной Америкой.

Из сопоставления рис. 63 (АТ 25) с рис. 37 (АТ 500) легко установить на обеих картах близкое сходство в конфигурации изогипс (на карте АТ 25 высоты обозначены в футах). Однако густота изогипс, а следовательно, скорости течений значительно больше на поверхности 25 мб, что объясняется возрастанием разности температур между средними и высокими широтами в нижней стратосфере.

В июле картина несколько иная (рис. 64). На той же поверхности 25 мб над высокими широтами находится область высокого давления, на периферии которой образуется восточное струйное течение. Наибольшие скорости струи наблюдаются между 55 и 75° с. щ. Здесь они заметно меньше, чем зимой. Переход западных ветров на восточные происходит в слое между уровнями 18 и 22 км. Поэтому, естественно, что структура поля АТ 25 и АТ 500 совершенно различна. На уровнях поверхностей 500 и 300 мб основное направление переноса западно-восточное, а на уровнях 50 и 25 мб, наоборот, восточно-западное. Несмотря на резкое различие между структурой поля AT в тропосфере и стратосфере, влияние нижних слоев воздуха на формирование

поля АТ 25 весьма существенно. В частности, над тропосферным гребнем над западом Северной Америки (рис. 64) антициклон более интенсивный, а над тропосферной ложбиной достаточно слабый.

Следовательно, на формирование среднего сезонного поля геопотенциала в стратосфере, на уровнях 25-30 им заметное влияние оказывает температурное поле тропосферы, обусловленное притоком тепла от подстилающей поверхности. Более того, ежедневные высотные карты погоды показывают, что крупные барические образования, отчетливо выраженные в тропосфере, обнаруживаются и на высотах 25-30 км. Это указывает на то, что характер циркуляции атмосферы, представляемый по картам AT в средней и верхней тропосфере, с высотой ослабевает медленно и основные воздушные потоки охватывают значительную толщу стратосферы.

На рис. 65-67 представлены карты абсолютной топографии поверхностей 500, 100 и 30 мб за ночь 7 декабря 1957 г. Из их сопоставления можно определить, что черты поля давления и воздушных течений в средней тропосфере хорошо выражены на уровне поверхности 100 мб, а частично даже на уровне 30 мб.

В частности, следы высокого холодного циклона над Балканами и Малой Азией и теплого антициклона над Атлантикой обнаруживаются на уровне 30 мб, т. е. на высотах около 24. км.

Летом в связи с прогреванием воздуха в стратосфере труднее обнаружить общие черты между барическим полем в тропосфере и на уровне 30 мб.

Выше были рассмотрены основные виды известных в настоящее время струйных течений и их особенности. Кроме основных видов, существует деление их по дополнительным признакам, как, например, деление на фронтальные и нефронтальные, континентальные и океанические и т. п.

Деление струйных течений на фронтальные и нефронтальные лишены серьезного основания. Любые струйные течения связаны

с атмосферными фронтами, с тем лишь различием, что в одних случаях фронты легко обнаруживаются у поверхности земли, а в других оказываются размытыми.

Однако и в тех и в других случаях положение атмосферных фронтов всегда можно определить в поле температуры в тропосфере.

Очень часто фронты у поверхности земли размываются в субтропиках, так как зафронтальный холодный воздух здесь быстро прогревается и теряет начальные свойства. Это послужило поводом для отнесения субтропического струйного течения к нефронтальным. В действительности в системе субтропической струи в зоне наибольших контрастов температуры всегда можно найти фронт, если он даже размыт в слоях, близких к поверхности земли. Процесс размывания фронтов в низких широтах можно проследить по ежедневным приземным и высотным картам погоды. Особенно быстро фронты размываются в теплое время года над сушей. Анализ данных наблюдений показал, что вертикальным турбулентным переносом быстро прогреваются лишь нижние слои тропосферного воздуха. С высотой процесс трансформации ослабевает. Поэтому разность температур в верхней тропосфере и вызванное ею струйное течение сохраняются продолжительное время. Фронты, обнаруженные в стратосфере, тоже определяются по контрастам температуры. С зонами расположения этих фронтальных зон и фронтов тесно связаны стратосферные струйные течения.

Деление струйных течений на океанические и континентальные также не оправдано. Основанием для такого деления послужило различие в возрастании скорости течений от уровня градиентного ветра до оси струи над океанами и материками. Было обнаружено, что в системе струйных течений над Северной Атлантикой ветер с высотой усиливается в меньшее число раз, чем над северо-западной Европой. Однако позднее было установлено, что это явление локальное. В частности, вблизи западного побережья Севера Тихого океана возрастание ветра с высотой происходит интенсивнее, чем над прилегающей территорией азиатского материка.

В заключение приведем схемы расположения всех видов струйных течений над северным полушарием зимой и летом (рис. 68 и 69). Они построены на основании анализа распределения струйных течений за последние годы.

Из рис. 68 и 69 видно, что наиболее мощны субтропические струйные течения и наиболее четко выражена их повторяемость на материках. Над восточными частями океанов сильное субтропическое струйное течение появляется спорадически, преимущественно зимой, при циклоническом преобразовании высотных деформационных полей и изоляции (блокирования) высоких циклонов в районе Азорских островов над Атлантикой и северо-западнее Калифорнии - над Тихим океаном. Спорадически возникающие струйные течения на схемах изображены прерывистыми линиями, а зоны внутрисезонных перемещений струй - штриховкой.

На юго-востоке Азии и Северной Америки внетропические струи обычно сливаются с субтропическими и образуют широкую зону ветров с осью струи на уровне 10-13 км на юге и 8- 10 км на севере зоны (рис. 68).

В соответствии с большими контрастами температуры наиболее мощные струи зимой чаще всего наблюдаются над указанными районами, а также над Аравией, Северной Индией и Британскими островами. На схемах в ряде мест приведены данные о преобладающих высотах струй и величины средних максимальных скоростей ветра в них. Наиболее сильные субтропические струйные течения наблюдаются зимой над Японскими островами и востоком Южного Китая, где средние скорости ветра на высотах 10-13 км достигают 260-320 км/час. Большие скорости ветра здесь объясняются значительными горизонтальными контрастами температуры в тропосфере, обусловленными сильно охлажденным материком Азии и примыкающими теплыми водами Тихого океана и интенсивной циклонической деятельностью.

В аналогичных условиях находится юго-восточная часть Северной Америки и, частично, район между Исландией и Британскими

островами, где сильные струйные течения постоянны во все сезоны года.

Преобладающее западное направление течений присуще струям субтропическим и внетропическим. Однако в соответствии с преобразованиями термобарического поля атмосферы, внетропические струйные течения подвергаются значительным междуширотным перемещениям. Разветвления внетропических: струй над Европой и Ланей и другими районами указывают, что они здесь не отличаются таким постоянством, как субтропические струйные течения.

Отметим, что над Европой и Западной Азией зимой обнаруживаются две струи, в то время как над Дальним Востоком и частотно над восточной половиной Северной Америки вследствие слияния образуется лишь одно мощное струйное течение, это объясняется распределением материков и океанов с соответствующими условиями притока тепла и формированием поля температуры тропосферы. Развивающаяся в этих условиях циклоническая деятельность способствует усилению субтропического струйного течения. На схемах изображены также стратосферные и экваториальные струйные течения. Стратосферные западные струйные течения зимой располагаются на высотах 25-30 км.

Летом положение струйных течений заметно изменяется. Как следует из рис 69 зона субтропических струйных течении повсеместно смещается к северу на 10-15° меридиана, а вблизи экваториальной зоны местами возникают восточные экваториальное струйные течения. В частности, над Южной Аравией средняя скорость восточных струй на уровне 13-15 км достигает более 100 км/час. Слабые восточные потоки наблюдаются на 20-25 0 с. ш. на Тихом океане.

Субтропические струйные течения хорошо выражены над Северной Америкой, передней и Средней Азией. Над Японскими островами по сравнению с зимой они значительно слабее. Внетропические тропосферные струи наблюдаются над Европой Северной Америкой и севером Азии.

Наконец, на этой же летней схеме изображено стратосферное восточное струйное течение на уровне 25-30 км. Оно возникает в теплое время года в связи с установлением в нижней стратосфере нового режима лучистого теплообмена в условиях полярного дня.

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:

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.

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.

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.