Для изучения изменений характера льда с глубиной было пробурено множество скважин. На американской антарктической станции Бэрд температура льда на глубине 30 м составила —27,9°, а на глубине 300 м —28,59°. Следовательно, чем глубже лежит здесь лед, тем он холоднее. Возраст льда на глубине 300 м был оценен в 1500 лет. Поскольку теплопроводность льда невелика, можно предположить, что еще и в настоящее время в ледяном покрове на различных глубинах сохраняется температура, которую этот лед имел, когда располагался на поверхности. В последующие годы на этой поверхности откладывался новый снег, так что тот снег, который лежал на поверхности раньше, оказывался изолированным от воздействия климатических условий, господствовавших в атмосфере в более позднее время. Таким образом, климат прошедших лет до известной степени «консервировался» в ледяном покрове.
Остановимся на метеорологическом режиме Антарктики. В результате непрерывного излучения радиации поверхность снежного и ледяного покрова в течение полярной ночи непрерывно выхолаживается, а воздушные массы над ней постепенно «промерзают» снизу доверху. Можно было бы думать, что в течение полярного дня, когда солнце на протяжении многих недель совсем не опускается под горизонт, происходит значительное нагревание ледяного покрова. Однако солнечные лучи вследствие большой отражательной способности снежного покрова отражаются обратно в атмосферу и не могут скомпенсировать охлаждение, вызванное излучением.
Лишь при высоте солнца более 30° поглощение солнечной радиации снежным покровом превышает излучение. На советской антарктической станции Пионерская январь оказался единственным месяцем в году, когда месячная сумма радиационного баланса была положительной. Другими словами, только в этом месяце ледяной покров в Антарктике получает в виде лучистой энергии больше тепла, чем теряет его в виде длинноволнового излучения, уходящего в мировое пространство[26]
. При чрезвычайно низких температурах, господствующих в Антарктике, почти парадоксально звучат слова о теплоотдаче. Но следует помнить о том, что температура мирового пространства еще примерно на 200° ниже, чем температура Антарктики.Как радиационный режим, так и процессы адвекции в разных районах Антарктики могут быть весьма различными. Так, например, в американской обсерватории Южный Полюс в мае 1957 г. наблюдалась температура воздуха —75°, тогда как на другой американской станции Литл-Америка, расположенной в 1000 км от полюса, в это же время температура была —1°.
К началу зимы поверхность ледяного покрова бывает холоднее, чем более высокие слои атмосферы. Затем в течение нескольких месяцев вся атмосфера над Антарктидой промерзает. Так, например, к концу зимы на советской антарктической станции Советская, находящейся на полюсе недоступности, на высоте 3700 м над уровнем моря, была измерена минимальная температура воздуха —86°, а станция Восток 25 августа 1960 г. сообщила, что температура воздуха на ней опустилась до —88,3°.
В результате непрерывного излучения радиации льдом и снегом вся тропосфера над Антарктидой к концу зимы очень сильно выхолаживается, а температура нижней стратосферы снижается до —90°. Однако в слое атмосферы от 500 до 1000 м над земной поверхностью обычно располагается слой инверсии, средняя годовая величина которой, например на станции Пионерская, составляет 20°. Максимальное же изменение температуры воздуха с высотой в отдельных случаях доходило до 40°. Так, при температуре воздуха у земли —60° на верхней границе инверсии наблюдалась температура —20°. С таким сильным перепадом температур связаны ураганные ветры, которые в Антарктике вызывают сильнейшие снежные бури. Интересны, например, следующие метеорологические данные, полученные на Земле Адели в период МГГ. Средняя годовая температура воздуха здесь была —55°, средняя годовая скорость ветра 75 км/час, средняя температура самого холодного месяца —71°, самого теплого —30°, максимальная средняя суточная скорость ветра 120 км/час. На станции Советская средняя годовая температура за 1958 г. составила даже —56°, причем в течение 6 месяцев подряд средние месячные температуры были ниже —50°.
Ход температуры с высотой при инверсии над материковым ледяным покровом.