Волны верхнего уровня и струйные течения

Высоко в тропосфере полосы быстрого ветра и создаваемые ими мощные волны являются управляющими течениями погоды, направляющими приземные штормы и концентрирующими восходящие движения, которые способствуют их углублению.

Definition

Волны верхнего уровня — это ложбины и гребни верхнетропосферного потока, а струйные течения — это узкие полосы сильного ветра, встроенные в них, причем и те, и другие управляют и модулируют развитие приземных погодных систем.

Scope

Эта тема охватывает ложбины и гребни верхнетропосферного потока, субтропические и полярно-фронтальные струйные течения, локализованные максимумы ветра, называемые струйными полосами (jet streaks), и их поперечные циркуляции, а также то, как эти особенности управляют и интенсифицируют приземные погодные системы.

Core questions

• Что определяет местоположение и силу струйных течений?
• Как ложбины и гребни верхнего уровня влияют на приземные барические системы?
• Как циркуляции вокруг струйных полос способствуют развитию штормов?
• Как верхнеуровневые паттерны связаны с продолжительными периодами погоды?

Key theories

Поперечные циркуляции струйных полос

Воздух, входящий в струйную полосу и выходящий из нее, становится несбалансированным, что приводит к четырехъячеечным вертикальным циркуляциям, области восходящего движения которых способствуют развитию приземных циклонов и осадков.

Управление приземными системами верхним уровнем

Приземные циклоны имеют тенденцию перемещаться вместе с областями дивергенции верхнего уровня к востоку от ложбин и углубляться под ними, поэтому верхнетропосферная волновая картина действует как управляющий и вынуждающий фактор для приземной погоды.

Mechanisms

Поскольку геострофический ветер увеличивается с высотой над областями сильных температурных контрастов, самые быстрые ветры концентрируются в струйные течения вблизи тропопаузы. Струйное течение меандрирует, образуя ложбины и гребни, и там, где оно ускоряется или замедляется в струйной полосе, поток отклоняется от равновесия и создает поперечные циркуляции с областями восходящего и нисходящего воздуха. Приземные циклоны преимущественно развиваются и углубляются под дивергентными, восходящими зонами к востоку от ложбин и в областях входа и выхода струйных полос.

Clinical relevance

Синоптики отслеживают волны верхнего уровня и струйные полосы, чтобы предвидеть, где будут формироваться и усиливаться приземные штормы, где выпадут сильные осадки, и когда блокирующие гребни будут удерживать погоду, вызывая продолжительные волны жары, похолодания или засухи.

History

Регулярные аэрологические наблюдения после Второй мировой войны выявили струйные течения и планетарные волны, которые предсказал Россби; работы Пальмена, Ньютона и других установили их трехмерную структуру и их контролирующую роль в развитии циклонов, что стало центральными темами современной синоптико-динамической метеорологии.

Key figures

• Carl-Gustaf Rossby
• Erik Palmen
• Chester Newton

Seminal works

• bluestein1993
• carlson1991

Frequently asked questions

Что такое струйное течение?

Струйное течение — это узкая полоса очень сильных ветров вблизи верхней границы тропосферы, образующаяся над резкими температурными контрастами; оно управляет погодными системами и разделяет более холодный полярный воздух от более теплого субтропического воздуха.

Почему метеорологи так внимательно следят за ложбинами верхнего уровня?

Ложбины верхнего уровня создают дивергенцию в верхних слоях атмосферы к востоку от себя, что способствует восходящему движению воздуха и падению приземного давления, поэтому они указывают на то, где приземные штормы наиболее вероятно будут развиваться и усиливаться.