Современные представления о строении и динамике атмосферы, страница 13

С точки зрения переноса можно рассматривать граничное условие для стратосферы, как располагающееся на уровне, где вертикальное движение для безоблачного неба имеет направление вверх и несколько модифицируется конвективными вторжениями над этим уровнем. Однако специфическую роль играет водяной пар, который может конденсироваться и выпадать в виде осадков. В то время как термодинамические эффекты, обусловленные конденсацией, ограничиваются высотой 10 км, с химической и радиационной точек зрения  проникновение водяного пара в слой тропической тропопаузы играет ключевую роль. С классической точки зрения, основанной на механизме вымораживания воды, содержание пара снижается до уровня насыщения над льдом на уровне минимума температуры, то есть, в тропической тропопаузе. Затем, при условии, что образовавшийся лед каким-то образом удален, обезвоженный воздух поступает в более теплую стратосферу, где остается ненасыщенным (за исключением случая холодной зимней нижней стратосферы в полярных областях). В этом отношении тропическая тропопауза  имеет особое значение как  точка холода. Такой точки зрения в настоящее время придерживаются многие и верят, что она ответственна за tropical tape-recorder. Однако важные аспекты механизма, определяющего поступление водяного пара в стратосферу до сих пор остаются дискуссионными. В частности, недавние наблюдения увеличения концентрации водяного пара в стратосфере противоречат классической концепции дегидратации с учетом того, что температура в тропической тропопаузе в последние десятилетия понизилась.

Взаимовлияние химии и климата

Химия воздействует на климат посредством влияния на радиационноактивные компоненты атмосферы. В их число входят хорошо перемешанные парниковые газы, такие как N2O, CH4, галогены, а также короткоживущие парниковые газы O3 и H2O. В случае  долгоживущих парниковых газов изменения температуры и циркуляции атмосферы могут привести к изменению их времени жизни и, следовательно, их глобального согревательного потенциала. Однако наиболее сильное взаимодействие химии с климатом осуществляется через озон и воду,  поскольку их пространственные распределения сильно неоднородны и поэтому чувствительны к изменениям  циркуляции и климата. Пространственная неоднородность является следствием  малых времен жизни названных компонент по сравнению с долгоживущими и, следовательно, хорошо перемешивающимися компонентами. Эта неоднородность особенно заметна в области верхней тропосферы/нижней стратосферы, играющей из-за низких температур в ней важную роль в парниковом эффекте.

Возможно, покажется спорным утверждение, что вода в этой области должна рассматриваться как химическая компонента, несмотря на то, что в тропосфере она находится под жестким термодинамическим контролем. Но вот аналогичный пример с озоном. В отличие от хорошо перемешанных парниковых газов озон производится в атмосфере, а не поступает в нее. Распределение озона отвечает за существование стратосферы и совместно с другими факторами определяет минимальные температуры в тропопаузе. Озон к тому же является классическим примером влияния переноса в стратосфере. Во внетропических широтах содержание озона растет в течение зимнего сезона и достигает максимума весной. Накопление озона происходит в результате переноса воздуха в направлении полюса и опускания вниз вследствие циркуляции Брюэра-Добсона и прекращается, как только ветер приобретает западное направление, и стратосферная волновая активность  исчезает. После этого озон распадается фотохимически, пока не наступит период накопления в следующем году. Весенний максимум в Северном полушарии выражен сильнее, чем в Южном, потому что активность планетарных волн (а, следовательно, интенсивность циркуляции Брюэра-Добсона) выше в Северном полушарии. Максимум концентрации озона движется в направлении полюса, однако в Южном полушарии этому препятствует барьер, в виде сильного антарктического вихря. Конечно, низкие значения общего содержания озона, наблюдаемые в весенней Антарктике, обязаны также и антарктической озонной дыре (разд. 11), однако минимум озона над Южным полюсом весной наблюдался еще до появления озонной дыры.