Тропопауза. Роль тропопаузы в погодных процессах на больших высотах.

Тропопауза - переходный слой между верхней тропосферой и нижней стратосферой. Она имеет сложное строение, структура и распределение в ее слое температуры, влажности и других метеовеличин определяется рядом факторов. Среди них наибольшую роль играют широта места, сезон года, характер атмосферной циркуляции.

За нижнюю границу тропопаузы обычно принимается уровень на котором вертикальных градиент температуры убывает до 0,2 град/100м или ниже (и остается таким же в вышележащем слое 2 км). Высота тропопаузы в высоких широтах составляет 8-10 км, в умеренных 10-12 км, в экваториальных до 16-18 км. Зимой она ниже, чем летом, Над циклонами тропопауза опускается, над антициклонами поднимается. Средняя разность высот над Европой около 2 км, а в некоторых случаях значительно больше.

Средняя температура на уровне тропопаузы в районе полюса зимой около мин 65°С, летом мин 45°С, над экватором в течение года мин 60°С и ниже. При значительных колебаниях высоты тропопаузы, температура на ее уровне существенно изменяется.

Поле высоты тропопаузы формируется под воздействием среднего поля температуры тропосферы. Распределение высоты зависит от следующих факторов:

1. Радиационного баланса, который определяется высотой Солнца над горизонтом (широтой места);

2. Циркуляционными процессами;

3. Характером подстилающей поверхности и рельефа.

В тропосфере при определенных циркуляционных процессах на тропопаузе могут возникать разрывы. Это обусловлено сближением холодного воздуха умеренных широт и теплого воздуха тропической зоны, имеющих разную высоту тропопаузы ( 30 – 40° с. и ю.ш.). Расположенную ниже с более высокой температурой тропопаузу называют полярной, а более высокую и холодную -тропической.

Тропопауза является задерживающим слоем, это обусловлено характером распределения температуры с высотой в ее слое. Как задерживающий слой тропопауза препятствует переносу аэрозолей и водяного пара. Под тропопаузой скапливаются атмосферные примеси. В результате радиационного охлаждения примесей под тропопаузой, температура понижается, водяной пар становится насыщенным и начинается образование облаков (верхнего яруса). Поэтому видимость под тропопаузой ухудшается, небо приобретает белесоватый вид.

Слой тропосферы, непосредственно прилегающий к нижней границе тропопаузы, характерен наличием турбулентности. Этому способствуют значительные вертикальные градиенты температуры, вызывающие возникновение вертикальных движений воздуха. Существенное значение в образовании зон болтанки имеет крутизна тропопаузы на том или ином ее участке. Болтанка будет более интенсивной на тех участках, где тропопауза имеет крутой наклон или претерпевает разрыв. Угол наклона тропопаузы вычисляется путем деления разности между высотами тропопаузы в двух соседних точках на расстояние между ними ( при вычислении единицы измерения должны быть приведены в километры). При крутизне тропопаузы 1/300 и наличии сильных ветров может возникнуть зона значительной болтанки. Большой наклон тропопаузы часто связан с прохождением резко выраженного холодного фронта.

Тропопауза препятствует развитию кучево-дождевых облаков. Их вершины в верхней тропосфере приобретают форму наковальни, веерообразно расширяющейся кверху. Одной из причин этой формы является растекание облака под задерживающим слоем атмосферы, поднимающегося из нижних слоев воздуха. В наковальне, обрамляющей кучево-дождевое облако, в центральной части имеется купол, состоящий из смеси ледяных кристаллов и водяных капель, купол – это следствие подъема теплого воздуха интенсивными восходящими потоками. Тропопауза над куполом приподнимается, вершина облака может проникнуть в слой тропопаузы и нижней стратосферы. Это является одним из важных механизмов переноса водяного пара из тропосферы в стратосферу.

Таким образом, в области тропопаузы и над ней возможно встреча с кучево-дождевыми облаками, особенно в теплое время года в зонах холодных фронтов, в том числе с вершинами наиболее развитых облаков выше тропопаузы. Обычно под тропопаузой или вблизи нее при наличии СТ, располагается ось этого течения. В зависимости от положения оси создаются различные условия для турбулентности. Более сильная турбулентность, а, следовательно, и более вероятная болтанка наблюдается там, где наиболее значительные вертикальные градиенты скорости ветра.