Детальное изучение метеорологических и аэрологических данных, взятых воздушными высокоширотными экспедициями и дрейфующими станциями, продемонстрировало, что трансформации метеорологических условий в разных слоях воздуха зависят от изюминок атмосферной циркуляции. Наряду с этим отечественным ученым удалось достаточно наглядно продемонстрировать связь между процессами в верхних и нижних слоях воздуха, чего раньше нереально было сделать из-за отсутствия данных.
Еще во второй половине 30-ых годов XX века коммунистический ученый Г. Я. Вангенгейм установил, что все большие атмосферные процессы возможно объединить в три главных типа атмосферной циркуляции, то есть: западный тип (W), при котором в умеренных широтах северного полушария воздушные веса перемещаются в большинстве случаев с запада на восток; восточный тип (Е), которому соответствуют сильное развитие антициклона в Сибири, распространение его гребня к западу либо перенос воздушных весов с востока на запад или вхождение на континент с северо-востока арктических антициклонов (интенсивность атмосферной циркуляции наряду с этим пара понижена); меридиональный тип (С), при котором перенос воздушных весов и перемещение антициклонов и циклонов происходят в основном в меридиональном направлении.
Работу Г. Я. Вангенгейма продолжил коммунистический ученый А. А. Гирс. Он установил, что каждому из главных типов атмосферной циркуляции соответствует особенная схема распределения высотных гребней и ложбин (см. рисунок).
Схема распределения высотных гребней и ложбин в Центральной Арктике при разных типах атмосферной циркуляции (по А. А. Гирсу): 1—западный (W); 2 — восточный (Е); 3 — меридиональный (С)
Главные гребни и ложбины при различных типах циркуляции занимают разное расположение. При меридиональном и восточном типах высотные гребни и ложбины в любой момент более либо менее отлично развиты, в то время как при западном типе они, напротив, развиты слабо. Все это показывает на то, что при западном типе циркуляции распределение температуры, масс и давления воздуха, и антициклонов и траектории циклонов имеют другой темперамент, чем при восточном и меридиональном типах.
Рисунок говорит о том, что при большом развитии каждой из указанных форм атмосферной циркуляции высотные гребни и ложбины находятся симметрично в атлантическо-европейско-азиатском и тихоокеанско-американском секторах. Так, к примеру, при меридиональном типе (С) отлично развитому гребню на меридианах Исландии соответствует такой же гребень на меридианах Алеутских островов, а ложбине над Европой — ложбина над западной Америкой. При переходе одной формы атмосферной циркуляции в другую (при преобразовании их) эта симметричность заметно нарушается.
Исследуя на базе данных воздушных высокоширотных экспедиций и дрейфующих станций процессы атмосферной циркуляции в Арктике в связи с неспециализированной циркуляцией воздуха, А. А. Гире отыскал последовательность следующих серьёзных закономерностей. Он установил, что при восточном типе атмосферной циркуляции (тип Е) перенос в Арктику теплого воздуха происходит в большинстве случаев из районов, прилегающих к Средиземному морю и к восточной части Тихого океана. Наряду с этим в районах, занятых восточной частью ложбин (западная часть гребня), наблюдаются интенсивные восходящие перемещения воздуха, а в западной части ложбин (восточная часть гребня) — нисходящие. Оба этих потока захватывают нижнюю часть и тропосферу стратосферы. Наровне с проникновением тепла в тропосферу Арктики отмечается кроме этого вторжение и холодного воздуха в ее стратосферу.
Одновременно с этим по восточной части высотных гребней из Арктики в более южные широты вторгается холодный воздушное пространство (в тропосферу) и теплый (в стратосферу).
Подобная картина отмечается и при меридиональном типе атмосферной циркуляции (тип С) с той только отличием, что районы всех этих вторжений как в арктическую область, так и в более южные широты разны, что связано с разным размещением высотных гребней и ложбин при восточном и меридиональном типах циркуляции (см. рисунок выше).
При восточном типе циркуляции массы теплого воздуха, перемещающиеся на протяжении западной части европейского и американского гребней, видятся в высоких широтах с весами холодного воздуха, благодаря чего в северной части гребней, расположенных в Арктике, улучшается циклоническая деятельность.
В этих обстоятельствах в приземном слое воздуха циклоны перемещаются из района Исландии в районы Гренландского и Баренцева морей. Предстоящее продвижение этих циклонов зависит от степени развития к северу и ориентировки европейского гребня. В тех случаях, в то время, когда он распространяется на большом растоянии на север, циклоны перемещаются в околополюсные районы, откуда они «спускаются» на юг; часто, проходя через Центральную Арктику, они попадают в район Алеутских островов. В тех же случаях, в то время, когда европейский высотный гребень развит слабо, циклоны из района Баренцева моря перемещаются на восток, достигают Таймырского полуострова и после этого «спускаются» в юго-восточном направлении. При этих условиях над морями восточного сектора Арктики находится область большого давления.
Циклоны из района Алеутских островов перемещаются в район Аляски, огибают американский высотный гребень и входят в район Гудзонова залива. Одновременно с этим холодные воздушные веса попадают из Арктики в тропосферу умеренных и субтропических районов, а довольно утепленные веса — в их стратосферу.
Это коренным образом изменяет простой для этих широт движение атмосферных процессов. Так, над западной Сибирью и западной частью Северной Америки в приземном слое появляется устойчивый антициклон, располагающийся под восточной частью высотных гребней. Высота тропопаузы пара значительно уменьшается, температура ее увеличивается. В следствии переноса холодного воздуха на юг понижается давление в тропосфере, и ложбины, расположенные к востоку от высотных гребней, приобретают развитие в южном направлении. Холодный воздушное пространство в южной части этих ложбин видится с теплым, в следствии чего появляется интенсивная циклоническая деятельность в районе Средиземного моря, озера Балхаш, над Японией, юго-восточной частью Тихого океана и т. д.
Рассмотренная тут связь синоптических процессов в Арктике и в более южных широтах при восточном типе атмосферной циркуляции в принципе сохраняется и для процессов меридионального типа. Но, потому, что при меридиональном типе расположение гребней и ложбин иное, чем при восточном типе, темперамент синоптических процессов как в Арктике, так и в более южных районах кроме этого будет иным. Так, к примеру, утепленные веса (воздуха будут поступать в Арктику из восточных западных районов и районов Атлантики Тихого океана, а холодные массы будут вторгаться из Арктики в южные районы через Баренцево море, северную Скандинавию, Английские острова, море Лаптевых и т. д.
Громаднейшее количество циклонов наряду с этим типе циркуляции воздуха отмечается в западной части Атлантического и Негромкого океанов; со стороны Атлантического океана циклоны перемещаются к Гренландии и потом через Баренцево море, попадая на территорию Европы. Наряду с этим, в случае, если английский высотный гребень очень сильно развит к северу, циклоны, перемещаясь из районов северной Гренландии, могут быть около околополюсных районов, откуда они направляются в сторону Карского моря. Со стороны Тихого океана циклоны перемещаются от Японии в район Камчатки, после этого огибают высотный гребень и направляются в западные районы Америки. В случае, если наряду с этим высотный гребень на меридианах Алеутских островов не редкость очень сильно развит, то циклоны тут смогут попадать на большом растоянии на север и перемещаться в восточные районы Америки.
Высотные ложбины при меридиональном типе развиваются к югу — над Атлантикой, Европой, западной частью Тихого океана и т. д. Появляющиеся в этих районах циклоны перемещаются в будущем на северо-восток.
Совсем другая картина отмечается при западном типе атмосферной циркуляции (тип W). Меридиональный перенос воздушных весов очень сильно ослабевает, и сотрудничество между процессами в Центральной Арктике и в южных широтах практически заканчивается. Циклоны, расположенные между 60 и 70° северной широты, перемещаются с запада на восток. В субтропических районах наблюдаются ядра большого давления. Синоптические процессы наряду с этим типе атмосферной циркуляции зависят от положения субтропического пояса большого давления: чем дальше на север он продвигается, тем севернее проходят (с запада на восток) и циклоны.
Анализ данных воздушных высокоширотных экспедиций и дрейфующих станций разрешил А. А. Гироу вскрыть кроме этого обстоятельства образования в Центральной Арктике высотного антициклона. Дело в том, что над Арктическим бассейном уже на высоте 3 километров находится область низкого давления. Вместе с тем нередки случаи, в то время, когда на высоте 3-5 километров кроме этого отмечается антициклон. Как продемонстрировал в собственном изучении А. А. Гире, при восточном и меридиональном типах атмосферной циркуляции над Европой, Азией, Северной Америкой и над Атлантикой находятся очень сильно развитые высотные гребни, по западным районам которых с юга на север переносятся утепленные веса воздуха. В следствии давление на высотах возрастает, гребни объединяются и на высоте 5—6 километров образуется область большого давления.
Выяснение обстоятельств образования высотного арктического антициклона имело серьёзное практическое значение, поскольку уже в первой половине 50-ых годов XX века, в то время, когда подготовилась воздушная высокоширотная экспедиция, это разрешило предвидеть громадный вынос тепла в Арктику и угадать условия полетов заблаговременно.
Высота тропопаузы в центре Северного Ледовитого океана и ее температура в течение года выявляют заметные колебания. аэрологи и Советские синоптики (А. А. Гире, И. М. Продолжительная, Н. Н. Шпаковский, К. И. Чуканин) установили, что эти трансформации связаны с неспециализированной циркуляцией воздуха и с трансформацией ее типов. Помимо этого, они установили, что колебание тропопаузы в Арктике вызывается ее горизонтальными и вертикальными перемещениями. Мы уже знаем, что в толщу тропосферы Центральной Арктики часто попадают из южных широт утепленные веса воздуха, тропопауза которых выше и холоднее, чем в Арктике. В следствии соответственно изменяются температура и высота тропопаузы в Арктике. Наровне с этим двигающиеся на север утепленные веса воздуха в большинстве случаев поднимаются в более высокие слои, в следствии поднимается и тропопауза.
Так, найденные в следствии температуры колебания тропопаузы и наблюдений высоты в центре Арктики вызываются обстоятельствами адвективными и динамическими, причем размер этих колебаний зависит от типа атмосферной циркуляции.