Струйное течение в атмосфере
(СТ) - сильный узкий поток с почти горизонтальной осью в верхней тропосфере или в стратосфере, характеризующийся большими вертикальными и горизонтальными сдвигами ветра и одним или более максимумами скорости. Обычно длина СТ составляет тысячи км, ширина - сотни км, толщина - несколько км. Вертикальный сдвиг ветра около 5-10 м/с на 1 км, а горизонтальный Струйное течение в атмосфере5 м/с на 100 км. Нижний предел скорости в СТ условно считается равным 100 км/ч и выбран с учётом того, что ветер, скорость которого превышает 100 км/ч, оказывает заметное влияние на путевую скорость летательных аппаратов, выполняющих полёт в зоне СТ. Центральная часть СТ, где скорости ветра наибольшие, называют сердцевиной, линия максимального ветра внутри сердцевины - осью СТ. Слева от оси, если смотреть по потоку, расположена циклоническая сторона СТ, справа - антициклоническая. Горизонтальные сдвиги на циклонической стороне СТ гораздо больше, чем на антициклонической, вертикальный сдвиг ветра обычно больше над осью СТ, чем под ней. Чем сильнее СТ, тем больше вертикальный сдвиг ветра в нём. Различают тропосферные и стратосферные СТ.
Тропосферные С. т.
формируются в переходной зоне между высокими холодными циклонами и высокими тёплыми антициклонами в верхней тропосфере, образующими высотные фронтальные зоны. Высотные фронтальные зоны (ВФЗ) могут объединяться, образуя планетарную (сравнимую по размерам с размерами Земли) фронтальную зону. Оси тропосферных С. т. располагаются вблизи тропопаузы и в северном полушарии находятся на высоте 6-8 км над Арктикой, 8-12 км - в умеренных широтах, 12-16 км - в субтропиках.С. т. высоких и средних широт связаны с ВФЗ и атмосферными фронтами; они меняют своё положение вместе с ними. Субтропическое западное С. т. сравнительно устойчиво и сильно. Наиболее мощное на Земле субтропическое С. т. наблюдается в зимнее время над западной частью Тихого океана, где создаются большие контрасты температуры в тропосфере между тёплым воздухом над поверхностью океана и холодным воздухом над восточной Азией.
На картах представлены средние скорости ветра на изобарической поверхности 300 гПа (соответствует высоте около 9 км) в северном полушарии зимой и летом. Видно, что зимой во внетропических широтах С. т. образуются над севером Атлантического океана и Европы. Субтропические С. т. почти окаймляют земной шар на широте 25-30(р). Они более мощные, чем внетропические С. т. Средние скорости в центре С. т. превышают 150 км/ч, а над Японскими островами - 200 км/ч. Летом в связи с прогревом воздуха во внетропических широтах и уменьшением горизонтального градиента температуры между низкими и высокими широтами С. т. ослабевают. Они чаще образуются над севером Европы. В соответствии с сезонными радиационными условиями субтропические С. т., ослабевая, перемещаются к северу. Над Азией и Северной Америкой они находятся летом на широте 40-45(°). С. т. изображаются и с помощью вертикальных разрезов атмосферы.
Стратосферные С. т.
расположены выше тропопаузы. Зимние западные С. т. возникают в зоне больших меридиональных градиентов температуры и давления зимнего стратосферного циклона, расположенных между приполюсной областью и более низкими широтами. Ось этого С. т. находится на высоте 50-60 км на широте около 50(°), скорость ветра меняется от 180 до 360 км/ч. Положение и высота западного стратосферного С. т. может меняться при зимних стратосферных потеплениях, во время которых холодный циклон меняет своё местоположение и интенсивность и замещается теплым антициклоном. В соответствии с радиационными условиями летнее стратосферное С. т. устойчивого восточного направления возникает на обращённой к экватору периферии летнего стратосферного тёплого антициклона. Ось С. т. расположена на высоте 50-60 км, на широте около 45(°); средняя скорость ветра на оси до 180 км/ч. Экваториальное С. т. восточного направления находится летом вблизи экватора (от 0 до 15-20(°) широты) с осью на высоте 20-30 км и максимальными скоростями ветра до 180 км/ч.
При метеорологическом обеспечении полётов летательных аппаратов прогнозируется положение тропосферных С. т., высоты осей С. т. и максимальная скорость ветра. Эти данные включаются в авиационные прогностические карты барической топографии, вручаемые экипажам воздушных судов.
Авиация: Энциклопедия. - М.: Большая Российская Энциклопедия .Главный редактор Г.П. Свищев .1994 .
Воздушные потоки могут спровоцировать разрушительные погодные аномалии
Существуют такие погодные аномалии, которые предсказать заранее невозможно, например, из-за недостатка знаний о некоторых явлениях в атмосфере Земли. Европейская жара в 2003 году, засуха в Калифорнии в 2014-м, суперураган Сэнди в 2012-м – все эти катастрофические события, унёсшие немало человеческих жизней, были спровоцированы феноменом блокировки струйных течений. Но до сих пор учёные не могли найти убедительный способ объяснить происходящее.
Струйные течения впервые были обнаружены метеорологом Чикагского университета Карлом Россби в первой половине двадцатого века. Под этим термином понимаются узкие потоки сильного ветра (в среднем 45-50 метров в секунду) в верхней тропосфере и нижней стратосфере, имеющие довольно сложную структуру в горизонтальном и вертикальном направлениях. Практически одновременно с открытием струйных течений стало известно, что они могут весьма резко "тормозить".
И вот, наконец, геофизик Нобору Накамура (Noboru Nakamura) и его аспирантка Клэр Хуан (Clare Huang) связали события в единое целое. Интересно, что решением задачи стала математическая модель, описывающая своего рода образование автомобильной пробки на высокоскоростном многополосном шоссе.
Одной из проблем в описании процесса "торможения" стал подбор параметров, которые наиболее точно характеризовали бы движение воздушных масс. Авторам новой работы пришлось добавить несколько не использовавшихся ранее параметров, в частности, меандр, то есть степень извилистости струйного течения. (Подобная характеристика обычно используется при описании русла реки.)
Возвращаясь к аналогии с дорожным трафиком, исследователи обнаружили у струйного течения пропускную способность воздушных масс. Очевидно, что, когда пороговое значение этого показателя превышается, скорость потока снижается. Аналогичный эффект возникает при слиянии нескольких воздушных "магистралей".
В пресс-релизе университета учёные отмечают, что их неожиданно простая модель не только объясняет блокировку струйных течений, но и даёт долгожданную возможность её предсказать. Более того, речь идёт как о краткосрочном прогнозировании погоды, так и о моделях долгосрочного поведения воздушных масс в регионах, которые подвержены частым засухам или наводнениям.
"Это один из самых неожиданных моментов просветления в моей карьере учёного – поистине, дар от Бога, – говорит Накамура. – Очень сложно что-то прогнозировать, пока вы не поймёте, почему это происходит. Вот почему наша модель должна быть чрезвычайно полезна".
Немаловажно, что новая модель, в отличие от большинства современных климатических расчётов, оказалась проста с точки зрения вычислений. При этом авторы отмечают, что при её использовании стоит максимально внимательно отнестись к метеорологическим особенностям конкретного региона. В частности, в Тихом океане "воздушные пробки" могут рассасываться десятилетиями.
Более подробно с достижениями чикагских геофизиков можно познакомиться, прочитав их статью, опубликованную в издании Science.
Описание других важных открытий и исследований в области метеорологии и прочих климатических наук можно найти в соответствующем разделе проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru).
Интересно, почему отечественные климатологи и метеорологи всячески избегают упоминания волн Россби и Джет Стрима, как одного из определяющих факторов погодной кухни!?
Как видите, весеннее тепло в Центральной России, сопровождалось аномально холодной штормовой погодой в Европе. И объяснение этому, нехарактерное для сезона положение высотных струйных течений. Зато позже атмосферная ситуация изменилась в обратную сторону, в Европу пришло тепло, зато в Центральную Россию пошел заток арктического воздуха, принесший осадки и пониженную температуру. Вот как это выглядело:
Температурная карта конца мая.
Струйное течение в высоких слоях атмосферы. Вы видите, как его волны соответствуют затоку арктических масс.
Струйные течения в средних слоях атмосферы. Хорошо видно зарождение циклонов и антициклонов в изгибах джет стрима - в зависимости от их направления, по часовой или против часовой стрелке.
Будем надеяться, что анонсированная новым главой Минприроды реформа, улучшит качество прогнозов и приведет к более современным методам.
Минприроды предложило ликвидировать Росгидромет
Минприроды выступило с инициативой распустить Федеральную службу по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет). На ее основе планируется создать отдельную госкомпанию. Об этом сообщил глава ведомства Сергей Донской, передает «Интерфакс».
"В качестве приоритетной мы рассматриваем задачу по реформированию системы Росгидромета и создания на его базе соответствующей государственной компании", - заявил он.
Ранее глава Росгидромета Максим Яковенко сообщил агентству, что служба внесла в правительство РФ предложение о слиянии метеорологических служб России в единую госкорпорацию.
Он напомнил, что Росгидромет управляет разветвленной структурой подведомственных учреждений, которых у ведомства около 50 по всей России, пояснив, что в целом ряде регионов их работа приносит убытки, но в каких-то может приносить прибыль.
Конечно, формально заявленные причины оптимизации имеют место, но мы помним, какой скандал с последующим выходом на пенсию главы Росгидромета последовал за смертельным штормом в Москве, который метеорологи прозевали самым печальным образом.
Климат меняется по всей планете, и служба его мониторинга получает такое же важное значение, как и МЧС, в предупреждении последствий погодных аномалий. Государство не может позволить себе содержать неэффективное ведомство, пользующееся старинными методами предсказания погоды, что негативно сказывается на народном хозяйстве и приводит к серьезным разрушениям и смертям жителей России.
Когда я слышу «страшилки» о глобальном потеплении, я напоминаю очередному пророку близкой гибели человечества о том, что во время одной только летней грозы выделяется энергия 13 атомных бомб вроде той, что была сброшена на Хиросиму. А уж об энергии ураганных ветров и говорить не приходится. Так что жалкие потуги цивилизации несравнимы с могучими силами природы. Ох, правильно говорил один из героев бессмертного романа Я.Гашека: «Что представляет собой капитан Венцель по сравнению с великолепием природы?» Далековато еще человечеству до того, чтобы загадить свою планету до невозможности проживания на ней!
Источником энергии грандиозных процессов, происходящих в атмосфере, является, конечно, Солнце. А причиной возникновения этих процессов – то, что солнечная энергия падает на поверхность Земли неравномерно. Ближе к экватору поверхность суши и поверхность океана прогреваются гораздо сильнее, чем у полюсов. В результате такой неравномерности, в атмосфере возникают воздушные потоки, переносящие тепло от более теплых к менее теплым районам Земли. Это – следствие фундаментального закона, который называется вторым началом термодинамики.
Воздух нагревается в более жарких местах, становится легче и поднимается вверх, на высоту 9-12 километров. Выше теплый воздух подняться не может из-за противодействия силы тяжести. Но и быстро охладиться он не в состоянии – слишком велик запас тепла. Поэтому воздушные потоки отклоняются к полюсам, туда, где прохладнее.
Однако до полюсов они дойти не успевают, где-то в районе 30 градусов северной или южной широты, воздух, наконец, охлаждается, опускается к поверхности Земли и теперь понизу следует в более теплые районы, то есть снова к экватору. Так образуются постоянные ветры, пассаты. Они дуют в юго-западном направлении в северном полушарии и в северо-западном направлении в южном. Смещение ветров на запад – следствие вращения Земли.
От полюсов холодный воздух движется вдоль поверхности земли туда, где теплее, то есть в южные широты. При этом он постепенно нагревается и где-то в районе 60-й широты начинает подниматься вверх, до границы тропосферы, на высоту около 9 километров. На этой высоте теплый воздух возвращается к полярным областям, постепенно отдавая свое тепло. Возле полюса он, охлажденный, спускается к поверхности земли, чтобы снова двигаться в более нагретые области.
Между этими двумя круговыми воздушными потоками возникает еще один, промежуточный. В нем холодный воздух, не успевший нагреться в районе 30 градусов широты, движется, постепенно нагреваясь, вдоль поверхности Земли и, достаточно нагревшись, поднимается вверх. По границе тропосферы он возвращается на юг, где, охладившись, вновь опускается к земной поверхности.
В местах, где эти круговые воздушные потоки соприкасаются, происходит взаимодействия холодных и теплых воздушных фронтов. В результате этого взаимодействия у поверхности Земли проливаются дожди, возникают грозы, а также ураганы, штормы и смерчи.
Что происходит на больших высотах, где тоже сталкиваются холодные и теплые воздушные фронты? Влажность здесь очень маленькая, поэтому ни дождь, ни снег, ни град здесь идти не будут. А вот грандиозные ураганные «воронки» здесь возникают с легкостью. Но направлены они не вертикально, как у поверхности Земли, а горизонтально. Поэтому они работают, как гигантские вентиляторы, создавая тонкие полосы завихряющегося воздуха, которые называются струйными течениями.
Струйные течения представляют собой узкие области высотой около 2 километров. Их ширина составляет от 40 до 160 километров. Этакие воздушные «трубы», по которым несется воздух со скоростью 400 – 500 километров в час. Длина струйного течения может быть самой разной в зависимости от скорости воздуха. Бывает, что одно струйное течение опоясывает земной шар в районе 30-х и 60-х широт. Бывает, что одно длинное струйное течение разбивается на несколько более коротких струйных течений.
Струйные течения в земной атмосфере метеорологи впервые зарегистрировали в 1883 году. В этом году произошло катастрофическое извержение вулкана Кракатау в Индонезии. Тучи дыма и вулканического пепла поднялись на стратосферные высоты – более 12 километров. Часть пепла и пыли была захвачена струйными течениями, что сделало эти течения хорошо видимыми с поверхности Земли.
В 1920 году японский метеоролог Васабуро Оиши запускал метеорологические воздушные шары с вершины горы Фудзи и обнаружил, что по достижении высот около 9 – 10 километров их резко уносит в восточном направлении. Оиши повезло, поскольку одно из струйных течений проходит как раз над Японией. Но его работы были практически неизвестны в других странах. Поэтому струйные течения повторно открыли американские летчики в 1945 году. «Летающие крепости» B-17 и B-29 летали на высотах свыше 10 километров со скоростью около 500 километров в час. На таких высотах они были недоступны для тогдашних истребителей, и американцы использовали эти самолеты для бомбардировки целей на Японских островах. Оказалось, что полет к месту бомбежки занимал гораздо больше времени, чем обратный полет. Более того, некоторые бомбардировщики, попадая в струйный поток, скорость ветра в которых достигала 400 – 500 километров в час, попросту «зависали», не в силах продвинуться вперед!
Современные пассажирские самолеты летают на высотах свыше 10 километров. Иногда они используют струйные течения для того, чтобы ускорить полет в направлении с запада на восток. Однако самолеты летят рядом, стараясь не попадать в само течение. Ведь здесь поток завихряется, в результате чего, самолет начинает сильно «болтать»
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.
Одной из версий авиакатастрофы в Ростове-на-Дону, которая произошла 19 марта, называют редкое погодное явление струйное течение воздуха. Что это такое и как оно влияет на полеты самолетов, читайте а рубрике "Вопрос-ответ".
Что такое струйное течение?
Высотное струйное течение – это сильный ветер в виде узкого воздушного потока в верхней тропосфере или нижней стратосфере. Для него характерны большие скорости (обычно на оси более 30 м/с) и градиенты более 5 м/с на 1 км по высоте и более 10 м/с на 100 км по горизонтали. Проще говоря, струйное течение – достаточно узкий стремительный поток воздуха, похожий на струю (отсюда и название — струйный). Длинна этой струи – может быть тысячи километров, ширина — сотни километров, толщина – несколько километров. И внутри нее свирепствует ураган со скоростью ветра от 100 до 900 километров в час. При этом вокруг этой "трубы" — нет никаких изменений в атмосфере.
Что вызывает струйное течение?
По мнению ученых, виной тому неравномерное нагревание Земли, во время вращения вокруг Солнца. Теплые ветры, дующие с экватора, встречаются с холодными ветрами с полюсов, и возникает большая разница в давлении. Именно в таких областях и образуются струйные течения. Эти течения являются разделительной чертой между холодными и теплыми областями. И чем больше разница температур, тем сильнее эти ветры.
Чем опасно струйное течение для самолетов?
Струйное течение обычно возникает высоко над землей — на высоте от 9144 до 18 288 м. Поэтому на земле они не опасны. Но их очень хорошо знают летчики. В начале XX века пилоты сообщали, что иногда сталкиваются с некой воздушной стеной, при попытках влететь в которую самолеты зависали на месте. Позднее ученые дали название этому явлению "струйное течение".
Как пишет Википедия, высотные струйные течения опасны для авиации в связи с сильной турбулентностью.
Опасны эти явления и во время посадки самолета. Так как, у попавшего в струйное течение самолета может значительно ухудшиться динамическая управляемость.
Как современные летчики используют струйное течение?
Попутные струйные потоки воздуха помогают самолетам сэкономить время пути и топливо. Например, североатлантическое струйное течение летчики используют при полете на трассе Нью-Йорк - Лондон. Обратно же им приходится лететь через Исландию и юг Гренландии, чтобы избежать встречной струи. Примерные расчеты: при полете со скоростью 600 км/ч в попутном струйном течении, скорость которого 360 км/ч, путевая скорость самолета увеличивается до 960 км/ч. В этом случае расстояние в 600 км самолет преодолеет за 36 минут вместо часа. Соответственно экономия топлива составит около 50%
Почему струйное течение над Ростовом – редкое явление?
