Существование баланса между средним вертикальным движением и горизонтальным перемешиванием приводит к возникновению характерной формы распределения долгоживущих химических компонент (типа СН4, как показано на рис. 21.9). Концентрация многих таких компонент тесно связана с их стратосферным возрастом (химическое старение). Поэтому рис. 21.9? показывает, что самый старый воздух находится в полярных областях верхней стратосферы и (в октябре) в антарктической нижней стратосфере. Очевидно, что возраст непосредственно связан с динамикой: более сильная планетарная волновая активность вызывает более быструю меридиональную циркуляцию и более быстрое горизонтальное перемешивание; оба процесса приводят к уменьшению стратосферного возраста. Это и есть тот механизм, посредством которого динамические изменения могут влиять на времена жизни некоторых парниковых газов и озоноразрушающих веществ. Это также значит, что толчок к климатическим изменениям в стратосфере может проявиться не сразу, а через несколько лет. Например, стратосферный сульфатный аэрозоль, как результат вулканических извержений, нагревает нижнюю стратосферу за счет повышенного поглощения теплового излучения, и при постоянстве всех остальных характеристик это приведет к увеличению количества водяного пара, поступающего в стратосферу, посредством влияния на механизм вымораживания влаги при прохождении воздуха через тропопаузу (см. также разд. 9). При этом следует ожидать задержки на несколько лет, прежде чем такое нарушение содержания НОх в стратосфере окажет воздействие на озон верхней стратосферы, поскольку перенос в верхнюю стратосферу характеризуется большими временными масштабами.
Горизонтальное перемешивание частично негомогенно, о чем свидетельствует рис. 21.10. В частности, перенос через границы зоны прибоя значительно слабее, чем внутри нее. В результате получаются малые градиенты долгоживущих компонент внутри зоны и значительные по величине на границах. По этой причине границы иногда называют «барьерами для смешивания». Барьеры, препятствующие перемешиванию, позволяют существовать различным воздушным массам по обе стороны зоны прибоя и отражаются на особенностях корреляций между долгоживущими химическими компонентами. Однако к этим барьерам не следует относиться как к абсолютным препятствиям переносу. В принципе может существовать постоянный поток (перенос) через некоторую область с повышенными градиентами в противоположность субобластям с пониженной меридиональной диффузионной (смешивающей) активностью. Так, на субтропическом краю зоны прибоя существует систематический поток в направлении полюсов через барьер как проявление циркуляции Брюэра-Добсона. Следовательно, в то время как тропики относительно изолированы от экстратропиков и образуют собственную (отличную) «тропическую трубу», обратное не верно. Однако на полярном краю зоны прибоя (соответствующему краю зимнего полярного вихря) барьер работает в обе стороны. Это происходит потому, что для волн Россби в экстратропиках существует тесная связь между горизонтальным перемешиванием и результирующим меридиональным массы потоком. (В субтропиках такая связь ослаблена из-за неустановившихся эффектов???). Изоляция полярного вихря наиболее сильна в Антарктике, что легко обнаруживается по резкому изменению концентрации метана в меридиональном направлении около широты 65 градусов. Экстремально низкие концентрации метана внутри полярного вихря в октябре указывают на воздух опустившийся в течение антарктической зимы, оставаясь неперемешанным. Это результат изоляции вихря в условиях низких температур (что является проявлением звеньев одной цепи, поскольку оба эффекта обусловлены относительно слабыми процессами опускания по сравнению с Арктикой и связаны друг с другом уравнением термического ветра), что вызывает аномальную химию, связанную с антарктической озонной дырой.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.