Струйные течения
2.9 Струйные течения (СТ).
По определению ВМО «Струйное течение – это сильный узкий поток с почти горизонтальной осью в верхней тропосфере или нижней стратосфере, характеризующийся большими вертикальными и горизонтальными сдвигами ветра и одним или более максимумами скорости ».
Длина СТ порядка тысяч километров, ширина – сотен километров, вертикальная мощность – нескольких километров.
Условно за нижний предел СТ принимаются скорости 30 м/с. Указанный предел скорости выбран с учетом того, что ветер, превышающий 100 км/ч, оказывает заметное влияние на путевую скорость самолетов, летающих в зоне СТ.
Области максимальных ветров на картах представлены в виде систем замкнутых изотах эллиптической формы, вытянутых вдоль потока (рис. 14). Эти подвижные максимумы перемещаются вдоль оси струйного течения в направлении потока. Они очень изменчивы и имеют продолжительность по времени от нескольких часов до суток.
Центральную часть CN, в которой скорости ветра наибольшие, называют сердцевиной. Поперечное сечение сердцевины не превышает 50-100 км по горизонтали и 1-2 км по вертикали.
Линия максимального ветра внутри сердцевины называется осью СТ. Максимальные скорости на оси СТ могут достигать 50-100 м/с. Ось СТ не строго горизонтальна, поэтому не прослеживается на какой-либо изобарической поверхности.
Рекомендуемые материалы
Сдвиг ветра в области СТ около 5-10 м/с на 1 км по вертикали и 5-10 м/с и более в горизонтальном направлении.
Слева от оси, если смотреть по направлению потока, расположена циклоническая сторона СТ, справа – антициклоническая. Для тропосферных СТ применяют названия «тёплая» (антициклоническая сторона СТ) и «холодная» (циклоническая сторона СТ).
Поверхность, которая проходит через точки с максимальной скоростью на вертикальных профилях ветра в разных частях СТ, наз. поверхностью максимального ветра. Ось СТ лежит на этой поверхности. Часто для отображения СТ используют поверхность АТ300, которая расположена вблизи оси СТ умеренных широт.
Наименьшие высоты поверхности максимального ветра обычно наблюдаются левее оси СТ. Чем сильнее ветер на данном участке струи, тем ниже располагается уровень его максимальной скорости. Наиболее низко ось СТ лежит в барических ложбинах, наиболее высоко – в барических гребнях.
Одновременно с изменением высоты оси СТ вдоль потока изменяется и скорость ветра на оси: образуются подвижные области повышенных скоростей ветра, а в промежутках между ними – области более слабых ветров. Причины такой неоднородности связаны, с неоднородной адвекцией ветра и температуры в нестационарных процессах, и с мезомасштабными явлениями.
В СТ сконцентрирована максимальная кинетическая энергия атмосферы. Положение СТ совпадает с положением ВФЗ. СТ умеренных широт связаны с главными фронтами тропосферы – полярными и арктическими.
Всякое СТ является составной частью планетарной ВФЗ, состоящей из нескольких (обычно, из 3-5) высотных фронтальных зон. Длина ВФЗ может достигать 5 000-12 000 км.
Над каждым полушарием всегда можно найти несколько тропосферных струйных течений, в общем направленных с запада на восток. Однако ориентировка их может сильно меняться и отличаться от зональной, они могут значительно перемещаться по широте, меандрировать. Подобно слиянию и раздвоению ВФЗ, возможно и слияние, и раздвоение струйных течений.
Каждому типу ПВФЗ соответствует характерный диапазон высот СТ и ряд других характеристик.
По условиям географической локализации различают:
• СТ арктического фронта (арктическое СТ), h = 6-8 км, Vмакс 60-100 м/с и выше.
• СТ полярного фронта (СТ умеренных широт), которое наблюдается в зоне 65-45° с.ш. h=9-12 км., Vмакс 80-100 м/с (иногда 120-130 м/с). Наибольшие скорости ветра отмечаются над восточным побережьем Северной Америки и особенно Азии. СТ хорошо выражено на ежедневных картах максимальных ветров.
• Субтропическое СТ располагается на высотах h=11-16 км Vмакс достигает 180-200 м/с. Наибольшие скорости отмечаются на восточном побережье Азии, преимущественно над югом Японии, а также на восточном побережье США. Субтропическое СТ наиболее устойчивое и прослеживается в виде почти непрерывного пояса сильных западных ветров на северной периферии субтропических областей высокого давления. Положение его оси испытывает значительные сезонные изменения.
• Экваториальное СТ: Vмакс 40-50 м/с обычно имеет восточное направление и может наблюдаться в течение всего года на уровнях 100-10 гПа. Экваториальное СТ наблюдается над Африкой, Юго-Восточной Азией, Австралией, Атлантическим и Тихим океанами в полосе между экватором и 15 ° обоих полушарий.
В северном полушарии экваториальное СТ далее всего от экватора отмечается в июле, ближе к экватору оно в январе.
Оси арктического, полярного и субтропического СТ практически всегда находится в верхней тропосфере, хотя сами они могут охватывать как верхнюю тропосферу, так и нижнюю стратосферу. Эти СТ называют тропосферными СТ.
Ось экваториального СТ всегда наблюдается выше 20-30 км (50-10 гПа), и его относят к стратосферным СТ.
Развивающийся Zn обычно находится впереди и правее замкнутой области максимальных ветров в СТ и перемещается вместе с ней. Развивающийся Az, как правило, находится позади и левее замкнутой области максимальных скоростей ветра в СТ и перемещается с этой областью. Скорость ветра на оси СТ над холодным фронтом обычно больше, чем над тёплым фронтом. Ось СТ находится непосредственно за холодным и перед тёплым участками АФ.
С развитием (углублением Zn) ось СТ постепенно отходит на тёплую периферию Zn и теряет с ним связь.
В системе Az происходят аналогичные процессы, с тем различием, что по мере усиления Az струя перемещается в сторону его холодной части.
Рекомендуем посмотреть лекцию "Часть 3".
В том и другом случаях одновременно с развитием барических образований скорости воздушных течений над ними в верхней тропосфере ослабевают.
На спутниковых фотографиях облачность СТ обычно имеет форму обширного массива или длинной широкой полосы, а иногда ряда длинных полос перистых облаков, вытянутых вдоль потока. Край облачности СТ на циклонической стороне резко очерчен и хорошо виден на фоне подстилающей поверхности, если в нижележащих слоях нет облаков.
В случае фронтальной облачности край облаков виден по тени, отбрасываемой на нижележащие облака. Облачная полоса повторяет конфигурацию СТ, огибая высотные гребни и ложбины.
Скорости ветра на оси СТ нижней тропосферы достигают 60-70 м/c и превышают в 1-1.5 раза скорость геострофического ветра. В качестве критерия для выделения СТ нижней тропосферы чаще всего используют нижний предел скорости 15 м/с.
Нефронтальные СТ нижней тропосферы наблюдаются чаще всего в нижних слоях инверсий.
Фронтальные СТ нижней тропосферы располагаются перед тёплыми и холодными фронтами параллельно им. СТ нижней тропосферы способствуют возникновению и усилению опасных явлений погоды: сильных ветров, интенсивной конвекции. Вследствие больших сдвигов ветра в нижней части они представляют опасность для авиации.
