Файл: Лушев, Ю. Г. Физика верхней атмосферы Земли учебник.pdf

Формула (5.2) не вполне удобна тем, что для расчета парамет­ ров состояния по ней необходимо знать распределение темпера­ туры с высотой. Чтобы избавиться от этого недостатка, Андреева и Катасев воспользовались барометрической формулой (справед­ ливой, по крайней мере, до высоты 400 км). В результате полу­ чено

что это отношение в интервале высот 130—200 км изменяется не­ значительно и близко к 1. Тогда формула (5.4) может быть запи­ сана в виде

где Т — средняя температура в слое от Zi до z2. Результаты рас­

110

не наблюдается радиационного равновесия. Избыточный приток тепла переносится турбулентностью в более низкие слои. Инте: грирование уравнения баланса тепла (в котором радиационный приток приравнен турбулентному) при заданной температуре на высоте 120 км позволяет получить распределение температуры, близкое к наблюдаемому (рис. 4.28).

разрезы полей среднемесячных тем­ ператур для высот 30—80 км. Сравнение этих резервов с данны­

ми других авторов, например В. Р. Дубенцова, показывает, что при общем сходстве наблюдается различие в деталях. Так, стра­ топауза в высоких широтах зимой расположена на высоте 52 км (по Дубенцову — 57—58 км), летом стратопауза примерно на 2 км ниже, чем по данным Дубенцова.

Анализ разрезов от месяца к месяцу позволяет проследить процесс сезонной перестройки поля температуры. Область тепла вблизи стратопаузы постепенно распространяется из низких ши­ рот к средним и высоким с февраля по май. В мае в области стра­ топаузы происходит смена направления горизонтального гради­ ента температуры и завершается формирование очага тепла (275 °К) в приполюсном районе. В этот же период в мезосфере высоких широт наблюдается обратный процесс — образование очага холода с температурами 180—190°К- От января к июлю вертикальный градиент температуры в слое 50—80 км увеличи­ вается от 1,1 до 3,6 град/км. Представление о годовом ходе тем­

1) В. Н. К о н а ше н о к , Г. М. Швед . О физических условиях вблизи мезопаузы. Йзв. АН СССР. Физика атмосферы и океана, 4, № 5, 1968.

2) Й. В. Б у г а е в а , Л. А. Р я з а н о в а . Годовая и суточная изменчи­ вость температурного поля в слое 30—80 км. — «Метеорология и гидрология»,

1971, № 12.

111

пературы на разных высотах позволяют составить графики термоизоплет (рис. 4.29). Из рисунка отчетливо видно образование области тепла в районе стратопаузы летом и исчезновение ее зи-

мои. В высоких широтах область тепла более обширна (в преде­ лах изотермы 260 °К — от 37 до 60 км) и сохраняется с апреля

112

На рис. 4.30, заимствованном из статьи И. В. Бугаевой и др.1), приведен пространственно-временной разрез полей температуры и скорости ветра над о. Хейса с октября 1970 г. по январь 1971 г. Анализ данных, полученных в период проведения ракетного стра- то-мезосферного эксперимента (октябрь 1970г.—февраль 1971 г.), показал, что процесс потепления был очень сильным и охватывал практически всю мезосферу и большую часть стратосферы. На­ чалось оно в начале зимнего периода. Над о. Хейса уже в сере­ дине ноября наблюдались сильные ветры с южной составляющей

до 50—80 м-секг'. Одновременно отмечались в слое 70—80 км значительные колебания температуры (от 195 до 240 °К) и высо­ ты стратопаузы. В первых числах декабря в верхней мезосфере сформировалась область тепла с температурами, превышающи­ ми средние значения на 50—60°К. Ветер в мезосфере был сна­ чала южным, а затем переменил направление на юго-восточное. Ниже 60 км отмечались обычный западный и северо-западный

в верхней стратосфере (к 23 декабря температура в этой области повысилась до 280—290°К). В начале января область тепла рас­ пространилась еще ниже. Самая высокая температура (293 °К) наблюдалась 6 января на уровне 40 км. Ветер в этот день был