Порядок определения уровня тропопаузы рассмотрим на примере рис. 2.
На кривой температуры графика обработки намечается предполагаемый уровень тропопаузы, а затем исследуется, удовлетворяет ли этот уровень критериям выбора тропопаузы. Для этого на кривой высоты находится момент времени, соответствующий верхней границе 2-километрового слоя выше предполагаемого уровня тропопаузы. Для этого момента времени наносится точка со значением температуры на 4° ниже, чем значение температуры на уровне предполагаемой тропопаузы. Нанесенная точка соединяется пунктирной линией с точкой температуры на уровне тропопаузы. Эта линия называется демаркационной (на рис. 2 демаркационные линии A1Д1и A2Д2). Демаркационная линия является дополнительной кривой температуры со средним вертикальным градиентом 2 °C/км в слое толщиной 2 км, которая отделяет зону температуры со средним вертикальным градиентом больше 2 °C/км от зоны со средним вертикальным градиентом равным и меньше 2 °C/км.
Если демаркационная линия, не пересекая кривую температуры, располагается выше и левее ее или совпадает с кривой температуры полностью или частично, то в этом случае средний вертикальный градиент температуры между предполагаемым уровнем тропопаузы и любым уровнем в пределах 2 км выше тропопаузы будет равен или меньше 2 °C/км, а предполагаемый уровень будет искомым уровнем тропопаузы. Если демаркационная линия пересекает кривую температуры или проходит ниже и правее ее, то предполагаемый уровень не будет уровнем тропопаузы.
На рис. 2 точка А1не будет являться уровнем тропопаузы, поскольку построенная демаркационная линия A1Д1 пересекает кривую температуры. Это указывает на то, что в пределах 2 кмвыше предполагаемого уровня тропопаузы имеются слои со средним вертикальным градиентом больше 2 °C/км.
На кривой температуры диаграммной ленты намечается предполагаемый уровень тропопаузы и исследуется, удовлетворяет ли он критериям выбора тропопаузы. Для этого определяется значение температуры на предполагаемом уровне тропопаузы обычным способом. Понизив найденное значение температуры на 4 °C, находят значение температуры, соответствующее верхней границе 2-километрового слоя выше предполагаемого уровня тропопаузы.
Демаркационная линия проводится только тогда, когда нет полной уверенности в том, что средний вертикальный градиент температуры выше предполагаемого уровня тропопаузы в пределах 2 км не превышает 2 °C/км. При этом следует иметь в виду, что в слое 2 км над тропопаузой могут быть слои с большими положительными градиентами температуры, вычисленными обычным способом, принятым при обработке, причем толщина этих слоев может быть меньше и больше 1 км, а демаркационная линия будет показывать на протяжении 2 км средний вертикальный градиент температуры равный или меньше 2 °C/км. Например, на рис. 2 в слоетолщиной 0,52 км градиент температуры равен 0,480/100 м (4,8 °C/км).
В случаях наличия инверсии или изотермии выше предполагаемого уровня тропопаузы на протяжении не менее 2 км надобность в построении демаркационной линии отпадает.
4. Если выше уровня 500 мб наблюдается постепенное падение температуры с высотой (заметных изломов кривой температуры нет), то за уровень тропопаузы принимается высота, между которой и всеми вышележащими уровнями на протяжении 2 км средний вертикальный градиент температуры равен или меньше 2 °C/км. В этом случае для нахождения уровня тропопаузы вначале выбираетсяуровень, выше которого средний вертикальный градиенттемпературы в слое 2 км равен или меньше 2 °C/км.
Рис. 2. Определение уровня тропопаузы
Затем в километровом слое ниже и выше этого анализируемого уровня исследуется кривая температуры с целью определения более точной высоты тропопаузы, выше которой средний вертикальный градиент температуры равен или меньше 2 °C/км.
5. Если на любом расстоянии выше первой тропопаузы имеется слой или несколько слоев, в которых температура с высотой понижается, то это указывает на необходимость исследования наличия второй и более высоких тропопауз. Исследование начинается с определения среднего вертикального градиента температуры в слое 1 км, в котором температура с высотой понижается. При этом следует иметь в виду, что слой с понижением температуры может быть меньше 1 км, но средний вертикальный градиент температуры определяется в слое 1 км. Если средний вертикальный градиент температуры между нижним уровнем километрового слоя, в котором температура с высотой понижается, и всеми более высокими уровнями в этом слое будет больше 3 °C/км, то это свидетельствует о том, что над первой тропопаузой может располагаться вторая тропопауза. Нижняя граница этого километрового слоя может совпадать с уровнем, от которого начинается понижение температуры с высотой, или располагаться выше него, в пределах слоя с понижением температуры. Этот слой толщиной не менее 1 км со средним вертикальным градиентом более 3 °C/км может быть определен при помощи демаркационной линии таким же способом, как и при нахождениях уровней тропопаузы. При этом демаркационная линия строится только для слоя толщиной 1 км.
Аналогично определяются более высокие тропопаузы.
§ 4. Определение типа тропопаузы
После нахождения уровня тропопаузы приступают к определению типа тропопаузы.
Для определения типа тропопаузы необходимо:
1. Вычислить средние вертикальные градиенты температуры в слоях толщиной 1 км выше и ниже уровня тропопаузы и найти разность этих градиентов.
2. Определить наличие уровня значительного изменения вертикального градиента температуры вблизи уровня тропопаузы, для чего вычисляют средние вертикальные градиенты температуры в слое толщиной 1 км выше и ниже предполагаемого уровня значительного изменения вертикального градиента температуры и находят разность этих градиентов.
3. Если наблюдалась сложная тропопауза (имеется несколько уровней тропопаузы), то характер (тип) тропопаузы для каждого уровня определяется аналогично приведенным выше типам.
При этом необходимо иметь в виду следующее:
а) Изменение среднего вертикального градиента температуры считается значительным, если происходит изменение его более чем на 3°/км.
б) Уровень значительного изменения вертикального градиента температуры обязательно должен быть особой точкой по температуре.
в) Для определения типа тропопаузы во внимание принимаются только те уровни значительного изменения градиента температуры, которые лежат в непосредственной близости от уровня тропопаузы. Этот уровень должен быть не более чем на 2 км ниже уровня тропопаузы и не более чем на 3 км выше уровня тропопаузы.
г) Разность средних вертикальных градиентов температуры в дальнейшем изложении будем называть изменением вертикального градиента температуры на уровне тропопаузы или на уровне значительного изменения градиента.
Ниже даем пояснение по определению типов тропопаузы с приведением рисунков, на кривой температуры которых отмечены:
– буквой А – уровень тропопаузы;
– буквой Б – уровень значительного изменения градиента температуры выше уровня тропопаузы;
– буквой В – уровень значительного изменения градиента температуры ниже уровня тропопаузы;
– пунктирами – границы километровых слоев с указанием в этих слоях значений средних вертикальных градиентов температуры и их разности.
Тропопауза относится к нулевому типу в случае, когда выполняются одновременно следующие три условия:
– На уровне тропопаузы изменение среднего вертикального градиента температуры превышает 3 °C/км.
– Выше уровня тропопаузы (но не более чем в 3 км над ней) имеется уровень Б значительного изменения среднего градиента температуры больше 3 °C/км, который является нижней границей инверсии или слоя с увеличением интенсивности инверсии.
– Выше уровня Б обязательно в первом километровом слое имеется отрицательный средний вертикальный градиент температуры.
Наличие уровня значительного изменения среднего градиента температуры ниже тропопаузы во внимание не принимается.
На рис. 3 приведен нулевой тип тропопаузы. Вычисленные средние градиенты температуры в километровых слоях и их разности показывают, что на уровне тропопаузы имеется значительное изменение среднего градиента (градиент изменился на 3,7 °C/км), уровень Б является уровнем значительного изменения среднего градиента температуры (градиент изменяется на 5,6 °C/км) и выше него в первом километровом слое получен отрицательный средний градиент температуры.
Если на уровне тропопаузы наблюдается значительное изменение градиента, а выше тропопаузы на протяжении 3 км нет уровня значительного изменения градиента температуры, выше которого имеется отрицательный средний вертикальный градиент температуры, то тропопауза относится к первому, второму, третьему или четвертому типам тропопаузы в зависимости от значений вертикального градиента температуры в километровом слое выше и ниже уровня тропопаузы.
