Экология СПРАВОЧНИК

Переходной слой (в теоретических построениях рассматриваемый как поверхность разрыва) между тропосферой и стратосферой. Границы этого слоя часто не различимы отчетливо. Поэтому чаще называют Т. верхнюю поверхность тропосферы, условно принимая за нее тот уровень, на котором вертикальный градиент температуры убывает до 0,2°/100 м или ниже (и остается столь же низким по крайней мере в вышележащем слое 2 км).[ ...]

Над тропопаузой находится стратосфера, где температура почти постоянна или медленно растет с высотой до уровня 34— 36 км. Затем температура быстро возрастает до стратопаузы на высоте около 50 км, где она достигает 270 К, а иногда и выше в основном благодаря поглощению излучения Солнца озоном. Над стратопаузой находится очень холодный — в особенности летом — слой мезосферы.[ ...]

Над тропопаузой зона западновосточного переноса опускается в ложбинах и поднимается в гребнях. Рид (1950 г.), Годсон (1959 г.) и др. доказали, что оседание .в стратосфере должно сопровождаться увеличением общего содержания озона и, наоборот, восходящие движения сопровождаются уменьшениём общего содержания озона. Эффект Нормана—Рида является качественным следствием этой теории. Однако наблюдаемая амплитуда колебаний озона обычно превышает ожидаемую теоретически.[ ...]

Выше тропопаузы, примерно до 50 км простирается стратосфера. Для нее характерны слабые воздушные потоки, малое количество облаков и постоянство температуры (-56 °С) до высоты примерно 25 км. Выттте температура начинает повышаться (в среднем на 0,6 °С на каждые 100 м) и на уровне стратопаузы (46 - 54 км), достигает 0 °С.[ ...]

Выше тропопаузы простирается стратосфера.[ ...]

Выше тропопаузы удельная влажность резко уменьшается и достигает 0,001—0,01 на г = 16 км. Затем содержание водяного пара растет до 30 км, где его в 10-100 раз больше, чем над тропосферой.[ ...]

ВОЛНА ТРОПОПАУЗЫ. Имеющее волновой характер изменение высоты тропопаузы при перемещении в атмосфере подвижных циклонов и антициклонов. Тропопауза снижается над тыловой частью циклона и передней частью следующего за ним антициклона и поднимается над тыловой частью следующего циклона. Одновременно меняется температура на уровне тропопаузы и в лежащей над ней нижней части стратосферы: при низкой тропопаузе температура повышена, при высокой — понижена.[ ...]

КАРТА ТРОПОПАУЗЫ. Карта, синоптическая или средняя, показывающая распределение высоты тропопаузы (ее нижней границы) и температуры на уровне тропопаузы; иначе — карта топографии тропопаузы.[ ...]

РАЗРЫВ ТРОПОПАУЗЫ. Разрыв между низкой полярной тропопаузой и высокой тропической тропопаузой, обычно в области субтропического струйного течения. Нередко над местом наблюдения обнаруживаются обе тропопаузы на разных уровнях.[ ...]

УРОВЕНЬ ТРОПОПАУЗЫ. См. высота тропопаузы.[ ...]

Очевидно, тропопауза — не непроницаемая стенка, а лишь особенность в поле излучения, температуры и мелкомасштабной турбулентности. При медленном наклонном опускании воздушной массы ее начальная равновесная стратификация температуры АА А" (см. рис. 55, где А — уровень тропопаузы в начальный момент) меняется. При чисто адиабатическом опускании вся масса нагрелась бы и ее слои АА и А А" стали бы более устойчивыми (стратификация ВВ В"). Однако радиационный процесс (неадиабатический) будет стремиться восстановить прежнее лучистое равновесие, такое, какое было в ЛЛ Л", путем радиационного охлаждения слоев атмосферы.[ ...]

УСЛОВИЕ НА ТРОПОПАУЗЕ. Граничное условие в модели атмосферы для численного прогноза, предложенной в 1939 г. И. А. Кибелем, основанное на допущении, что тропопауза состоит из одних и тех же частиц.[ ...]

ТРОПИЧЕСКАЯ ТРОПОПАУЗА. Высокая и холодная тропопауза в тропиках (на высотах 14—17 км), распространяющаяся к более высоким широтам вместе с массами тропического воздуха. В субтропических широтах она часто наблюдается одновременно с более низкой и теплой полярной тропопаузой в области субтропического струйного течения.[ ...]

Синоним: уровень тропопаузы.[ ...]

Образование воронки тропопаузы над циклоном.[ ...]

Изменение во времени высоты тропопаузы и вертикального распределения отношения смеси фреона Ф-12 (Х101 ) в зоне струйного течения [111].

Верхней границей тропосферы является тропопауза - область, в которой температура перестает понижаться. В среднем она располагается на высоте 11 км.[ ...]

Положительные АН — озонопауза, приподнятая над тропопаузой,— оказались, как и по нашим расчетам, преобладающими в тропическом поясе до 35° широты (рис. 46) (над Бальбоа одинаково во все сезоны). Наоборот, в высоких широтах во все времена года озонопауза была опущена ниже тропопаузы. Особенно интересны на рис. 46, конечно, промежуточные области наслоения двух тропопауз (явления, известного давно) и двух соответствующих озоно-пауз (явления, описанного впервые).[ ...]

Этот вывод можно несколько обобщить. В слое между тропопаузой и главным максимумом озона каждый слой, в котором р3 уменьшается с высотой на 20 нбар и Ьолее, обычно бывает связан с небольшой инверсией над ним. Возможно, что эта последняя ослабляет перемешивание в атмосфере и задерживает распространение озона сверху вниз (его конвекцию), уменьшая р3 под инверсией.[ ...]

Обратив большое внимание оценку роли тропосферы и тропопаузы в процессе переноса озона, группа высказала очень важные заключения о параметризации этого переноса. Во-первых, было замечено, что, поскольку данные о перемешивании и о средних скоростях ветра для моделей обычно заимствуются из различных источников, они часто несовместимы, примеры этого мы уке видели в настоящей главе. Далее указано, что особенности распределения одной какой-либо малой примеси могут быть не связаны с параметрами переноса, .определенными из модели другой примеси. В-третьих, следует помнить, что до сих пор модели переноса трудно проверять непосредственно из-за недостаточности данных наблюдений движений в стратосфере.[ ...]

Таким образом, в тропических широтах слой озона как бы приподнят (над тропопаузой) восходящим движением воздуха, а в высоких широтах опущен нисходящими течениями. Вероятно, при медленных вертикальных движениях воздуха озон более консервативен, чем распределение температуры. Лучистое равновесие поддерживает тропопаузу на сравнительно постоянной высоте, так что и воздух, и озон могут как бы течь сквозь нее.[ ...]

Все эти продукты ядерного взрыва вместе с его облаком поднимаются выше или ниже уровня тропопаузы в зависимости от мощности взрыва Е и его высоты. Для взрывов в нижней атмосфере или на поверхности Земли — основной их массы во всех сценариях— облака с продуктами попадают в стратосферу для Е > 20—200 кт и остаются в тропосфере для меньших мощностей.[ ...]

Идущий от поверхности поток уходящей длинноволновой радиации убывает с высотой и достигает минимума на уровне тропопаузы или в 2-километровом слое над ней [124]. Вклад стратосферы в величину Ri, согласно [467], не превышает 3—10 %, что позволяет автору [298] отождествлять величины Ri с излучением абсолютно черного тела при температуре на уровне тропопаузы с точностью ±20 %. Одной из важнейших проблем анализа данных по длинноволновому излучению, так же как и при исследовании альбедо, является его чувствительность к изменениям приземной температуры воздуха. Обзор таких связей, имеющих вид многомерных линейных зависимостей, приведен в [155, 308], где даются числовые значения эмпирических коэффициентов. Исследование обширного материала, приведенного в [51], позволило установить, что полиномы выше первой степени не улучшают аппроксимации Ri(Ta).[ ...]

Минимальная концентрация водяного пара (около 3 млн”1) в нижней стратосфере обусловлена, по-впднмому, низкой температурой тропопаузы в тропиках, ограничивающей концентрацию водяного пара в тропосферном воздухе, перемешиваемом со стратосферным. В этом случае концентрация стратосферного водяного пара могла бы увеличиться с возрастанием температуры тропосферы [34]. Метан, содержащийся в тропосфере, является одним из источников водяного пара в стратосфере, поскольку при окислении каждой молекулы метана образуется две молекулы водяного пара. В настоящее время концентрация метана (около 1,7 млн”1) может быть достаточной для того, чтобы, увеличить содержание водяного пара в стратосфере до -6 млн-1 [23]. Если это так, то увеличение концентрации метана может привести к увеличению стратосферного водяного пара, что может существенно изменить радиационный и динамический режим атмосферы.[ ...]

Мы нашли, что в умеренных и полярных широтах, включая обсерваторию Амундсен-Скотт на Южном полюсе, озонопауза находится обычно ниже тропопаузы и разность АН = Яоп — Ятр<0. В среднем там летом АН = — 0,29 км. Наоборот, в тропическом поясе (обсерватории в Бальбоа и на о. Кантон) обычно АЯ>0 и летом в среднем АН = +0,58 км. В частности, при зондировании в Бальбоа 27 февраля 1963 г. было АН = + 1,02 км [283].[ ...]

Меридиональная циркуляция атмосферы. Обратите внимание на разную высоту и разрывы между тропической (/), среднеширотной (II) и полярной (III) тропопаузами

Водяной пар в стратосфере играет важную роль в качестве источника и стока радикалов гидроксила, активно взаимодействующих с атмосферным озоном. Основная масса водяного пара проникает из тропосферы в стратосферу через тропическую тропопаузу. Поскольку тропическая тропопауза расположена на высоте 17—18 км, где температура воздуха обычно очень низка (—80...—85°С), то отношение смеси водяного пара, поступающего в стратосферу, не может быть больше насыщенного при этой температуре. Остальная вода из тропосферного воздуха конденсируется и выпадает в виде осадков, поэтому часто тропическую тропопаузу называют «холодной ловушкой» для водяного пара. По различным оценкам [132], через тропическую тропопаузу в стратосферу ежегодно поступает от 0,33 до 1,13 млрд. т воды. Трудно оцениваемые количества водяного пара попадают в стратосферу из вершин мощных конвективных облаков, проникающих в стратосферу более чем на 4 км [230, 238]. Значительные количества водяного пара переносятся из тропосферы в стратосферу через разрывы тропопаузы в зоне струйных течений. Так, в окрестностях струйных течений общее содержание воды в столбе стратосферы увеличивается с 5 • 104 до 14-104 г/см2 [198]. От 0,02 до 0,45 млрд. т водяного пара ежегодно образуется непосредственно в стратосфере при окислении метана [132].[ ...]

Низкий и мощный вторичный максимум озона, по Кальво-Каналесу, появляется, когда над Центральной Европой находится мощный (/»1030 мбар) антициклон и т. д. Вероятно, если антициклон — область упорядоченных нисходящих движений — захватывает и стратосферу, то нисходящее движение в слое над тропопаузой может объяснить значительное накопление озона.[ ...]

Появление полярных стратосферных облаков совпадает с периодами самых низких температур в нижней стратосфере — январь—февраль в северном полушарии и июнь—август — в южном, что показывают результаты измерения оптической толщи прибором SAM-II, осредненные за неделю и по высотам от 2 км над тропопаузой до 30 км (см. рис. 1.11).[ ...]

Еще в 1965 г. мы ввели понятие озонопаузы — уровня Яоп, на котором резко меняется, возрастая как бы скачком, вертикальный градиент др3/дг.[ ...]

ПОЛИТРОПНАЯ МОДЕЛЬ. Модель атмосферы для численных прогнозов, предложенная И. А. Кибелем в 1940 г., — первая в ряду многочисленных последующих моделей. За нижнюю границу рассматриваемой области принимается уровень трения; принимается также, что тропопауза состоит из одних и тех же частиц. Из исходных уравнений гидродинамики и термодинамики при указанных допуще ниях получается система двух уравнений для Тир, которую можно решить относительно производных по времени методом последовательных приближений.[ ...]

Вертикальное распределение метана также неравномерно. Над континентами наибольший градиент концентраций наблюдается в пограничном слое. В свободной атмосфере на высотах от 2-3 до 7-9 км концентрации СН4 выравниваются, однако в меридиональном направлении обнаруживается почти монотонное уменьшение его содержания при движении с севера на юг. В непосредственной близости к тропопаузе часто наблюдаются резкие колебания, особенно значительные вблизи разрывов тропопаузы в полярных и субтропических районах, где происходит активный обмен воздухом между тропосферой и стратосферой (рис. 3.13). В стратосфере с высотой содержание метана быстро убывает, и на уровне 50 км оно обычно не превышает 0,3 млн"1.[ ...]

Начиная от поверхности Земли температура атмосферы с высотой уменьшается, причем с примерно постоянным градиентом около 6,5 °С на километр. Ближайшая к Земле область атмосферы, где наблюдается такое линейное спадание температуры с высотой, называется тропосферой. Уменьшение температуры с высотой происходит до высоты примерно в 10 км, далее температура начинает возрастать. Область, где температурный ход меняет направление, называется тропопаузой. Высота тропопаузы зависит от многих факторов, прежде всего, от географической широты, сезона и солнечной активности. На полюсе высота тропопаузы находится в пределах 8-10 км, на экваторе — 16-18 км. Выше, в области стратосферы, температура растет примерно до высоты 50 км. Область, где температура перестает расти, на высоте около 50 км, называется стратопаузой. Выше расположена мезосфера, где температура снова убывает. Эта область простирается до высоты около 80-100 км, где находится мезо-пауза — самая холодная зона земной атмосферы. За мезопаузой находится термосфера, в которой температура растет с высотой и достигает 800-1000 К (в годы высокой солнечной активности может достигать 1500-2000 К и более).[ ...]

По данным многочисленных наблюдений в лесных пожарах на больших площадях дым поднимается до высоты 2—3 км. На такую же или меньшую высоту поднимаются дымы пожаров на разработках топлива. По модельным расчетам и данным наблюдений за большими пожарами в городах, например при бомбардировках городов во время второй мировой войны, струи дыма в таких пожарах, а также в пожарах на больших нефтяных складах иногда поднимаются до высоты 8—12 км, достигают тропопаузы и частично? проникают в стратосферу. Основная масса частиц продуктов пожаров остается в тропосфере и имеет примерно одинаковую по ее высоте концентрацию.[ ...]

Термическое строение атмосферы представлено на рис. 1.1. Как видно, отдельные слои выделяют на основании хода температуры, неоднократно изменяющего свой знак с высотой во всей толще атмосферы. Некоторые характеристики этих зон приведены в табл. 1.2. Следует отметить, что границы отдельных слоев, разделяемых узкими переходными зонами, называемыми паузами, строго не фиксируются. Их положение зависит главным образом от экзогенного (внешнего) фактора - активности Солнца и уровня поступающей от него радиации. Высота тропопаузы меняется примерно от 8 км над полюсами до 16-18 км над экватором. Изменение этой границы происходит не монотонно: тропопауза имеет разрывы около 60° и 30° широты в каждом из полушарий. Кроме того, как это выяснилось в последние годы, тропопауза образует складки.[ ...]

Наряду с биологическими эффектами, связанными с увеличением интенсивности ультрафиолетового излучения, антропогенное разрушение стратосферного озона может привести и к глобальным изменениям климата. Поглощение солнечного излучения озоном приводит к значительному нагреву стратосферы на высотах от 30 до 75 км: на высоте 50 км скорость нагрева достигает 14 К/день [256]. Расчет на модели общей циркуляции атмосферы [226] влияния уменьшения озоиа на 50% показал, что происходит охлаждение верхней стратосферы и нижней мезосферы в среднем на 23°С. На высотах 18—40 км охлаждение достигает 6—8°С, а на 7—18 км —всего 1—6°С. Уменьшение контраста температур между экваториальными и полярными широтами приводит к уменьшению скорости зонального ветра на 5 м/с в верхней стратосфере, а в средней — всего на 1—2 м/с, уровень тропической тропопаузы повышается на 1—2 км. Значимых изменений в тропосфере обнаружить не удалось. При изменении содержания озона начинают действовать различные механизмы обратной связи: изменение температуры стратосферы изменяет скорость фотохимических реакций, изменение температуры поверхности Земли изменяет альбедо поверхности, изменяются характеристики облачности и т. д. Признано, что возможные изменения климата вследствие уменьшения содержания озона в настоящее время оценить нельзя [68].[ ...]

Решения о создании и развитии систем мониторинга озона начали реализовываться в ряде стран, в первую очередь в СССР и США. Одним из эффективных методов исследования пространственно-временного распределения озона являются его измерения на рейсовых самолетах гражданской авиации. В 1971—■ 1975 гг. в СССР была выполнена большая программа таких исследований на самолетах Ту-104, Ту-134, Ту-154, Ту-114 и Ил-62 [47]. В марте 1975 г. начались аналогичные измерения на рейсовых самолетах «Боинг-747» в США [136, 137]. По этой программе глобального исследования малых компонентов (Global Atmospheric Sampling Program — GASP) наряду с озоном измеряется содержание водяного пара, окиси углерода и частиц атмосферного аэрозоля. Измерения осуществляются при полетах над территорией США, на трассах США — Гавайи, США — Европа и в меньшей степени при полетах в южное полушарие. Данные, полученные при выполнении программы GASP, позволили, в частности, оценить вертикальные и горизонтальные потоки озона на уровне тропопаузы [245]. Осуществляется программа ежемесячного измерения концентрации озона на высотах от 15 до 60 км ракетными озонозондами (Applications Sounding Rocket Program — ASRP) [278]. Пуски ракет по этой программе были начаты на о. Уоллопс, шт. Виргиния, США, затем были дополнены пусками в Форт-Черчилле, Канада, а в дальнейшем сеть ракетного зондирования предполагается дополнить пунктами в экваториальной зоне и Антарктике.[ ...]