Резкое потепление в стратосфере северного полушария в январе 1963 г.

Вкратце рассмотрим один из крупнейших процессов преобразования циркуляции в январе 1963 г., сопровождавшийся резким повышением температуры в стратосфере, который был исследован многими авторами. Чтобы дать представление об интенсивности этого потепления, в табл. 27 приведены значения температуры в период 13 января —3 февраля 1963 г. над Северной Америкой.

Количественная оценка интенсивности этого процесса, произведенная с помощью индексов циркуляции показала, что величины индекса меридиональной циркуляции возрастали последовательно: сначала в тропосфере, а затем в стратосфере. Из данных этой таблицы также следует, что усилению меридиональности и формированию двухцентровой стратосферной депрессии способствовали процессы, развивающиеся в тропосфере.

Таб. 27. Значения температуры воздуха 13 января — 3 февраля 1963 г.

Как уже говорилось, эффект нисходящих движений в тропосфере и стратосфере различен, поскольку величины адиабатического изменения температуры зависят от знака и величины вертикального градиента температуры γ. Так как выше 28-30 км почти всегда существует инверсия температуры, то при нисходящих движениях воздуха адиабатическое повышение температуры здесь всегда больше, чем при тех же скоростях в нижней стратосфере, где величина γ либо положительна, либо равна нулю.

Сопоставление величин неадвективного изменения температуры, рассчитанных для периода 12—30 января, показало, что в тропосфере наибольшие неадвективные изменения температуры наблюдались в период 12—16 января, т. е. до начала потепления в стратосфере, тогда как в стратосфере они наблюдались несколько позже: на поверхности 50 мб 20 января, на поверхности 30 мб 21 января и на поверхности 10 мб 23 января (табл. 28).

В первые дни потепления положение изменилось. Скорости нисходящих движений, возрастая в нижней стратосфере (100, 50 и 30 мб), распространились на среднюю стратосферу (10 мб). В то же время в тропосфере скорости уменьшились. В последующие дни в тропосфере нисходящие движения еще более ослабли, а в стратосфере (50 мб), наоборот, усилились до 2,5 см/сек. В начале двадцатых чисел января на уровне около 30 км нисходящими движениями уже была охвачена большая территория в умеренной зоне Северной Америки, а максимальная величина их превосходила 3 см/сек.

В слое 30—10 мб температура воздуха за эти дни повысилась на 20° (от —45 до —25°). При этом область нисходящих движений воздуха постепенно распространялась вверх. 19—20 января ни сходящие движения уже обнаруживались в слое 30—10 мб, а скорости их превышали 3 см/сек. Процесс потепления происходил и в последующие дни. 23 января скорость уже достигала 4,0— 4,5 см/сек. при γ ≈ 0,6— 0,7°/100 м.

При такой большой величине инверсии температуры адиабатическое повышение температуры за сутки 22 января достигло почти 55°, однако в значительной мере оно компенсировалось адвекцией холода, которая превышала 40— 45°.

Из сопоставления табл. 27 и 28 следует, что в результате главным образом адиабатического нагревания воздуха на поверхности 10 мб температура повысилась от —40, —44° 16—17 января до 0° 25—28 января.

Таким образом, в результате меридиональных преобразований циркуляции в тропосфере и соответствующей деформации поля течений в стратосфере здесь создаются условия для более или менее интенсивных нисходящих движений и адиабатического повышения температуры.

В слое стратосферной инверсии повышение температуры происходит более интенсивно, чем в нижней стратосфере. Поэтому наиболее значительные зимние потепления прежде всего были обнаружены на поверхности 10 мб, т. е. там, где обычно начинается инверсия температуры.