Изучением распределения давления в центре Северного Ледовитого океана и построением схем циркуляции воздушных весов занимались многие ученые. Но большая часть этих схем было выстроено в значительной мере на умозрительных заключениях, поскольку конкретных данных, характеризующих состояние воздуха над Арктикой, сначала совсем не было, а позже, в то время, когда они показались («Фрам», «Мод» и др.), их все-таки было слишком мало. Совсем ясно, что циркуляционные схемы, лишенные конкретного обоснования, как правило были неизвестны, противоречивы, довольно часто сопровождались всякого рода ограничениями и оговорками. И лишь сейчас благодаря работам советских экспедиций (дрейфующие станции «Северный полюс», воздушные высокоширотные экспедиции), а также в результате наблюдений советских полярных метеорологических станций, расположенных по окраинам Арктического бассейна, удалось накопить громадный фактический материал, разрешивший пересмотреть все существовавшие раньше циркуляционные схемы и создать новые, более правильные и соответствующие уровню современной метеорологии.
На земном шаре существуют области с более либо менее устойчивой погодой. В этих регионах формируются воздушные веса, получающие собственные особенные характерные особенности. Претерпевая в течение года громадные трансформации, эти, как их время от времени именуют, «центры действия воздуха» не остаются постоянными. Они перемещаются, захватывая то громадные, то меньшие площади, в соответствии с чем изменяется и циркуляция воздуха.
Как установили советские ученые, в приполярной области районы большого давления расположены над обоими материками (Евразийским и Северо-Американским) и над большой площадью Арктического бассейна. Область пониженного давления простирается от юга Гренландии через Гренландское, Баренцево и Карское моря практически до берегов Северной Почвы.
В распределении давления выделяются зимний (октябрь — март) и летний (апрель — сентябрь) режимы.
Разбирая карты распределения давления воздуха в приземном слое Центральной Арктики, коммунистический метеоролог Б. Л. Дзердзеевский установил, что для зимней половины года характерно наличие в центре Северного Ледовитого океана достаточно устойчивой области большого давления. Эта область не остается постоянной: она то возрастает, то значительно уменьшается в собственных размерах и, помимо этого, от месяца к месяцу меняет собственный положение, оставаясь пара смещенной к западному полушарию.
В летнюю половину года картина изменяется. Уже в июне над Центральной Арктикой формируется область низкого давления, которая устойчиво держится в Июле и августа. Область низкого давления все время меняет собственный положение, не выходя, но, за пределы Арктического бассейна. Сейчас быстро возрастает количество циклонов.
Среднее давление воздуха в июль и январь в миллибарах (по 3. М. Прик) точками отмечено расположение дрейфующих станций
октябрь и Май являются переходными месяцами.
Продолжительное время ученые были уверенный в том, что над центральной частью Арктики устойчивый полярный антициклон (область большого давления), либо, как его время от времени именовали, полярная шапка, сохраняется в течение всего года. Исходя из этого они отрицали возможность циклонической деятельности в данной области.
Сейчас доказано существование в приполюсной области интенсивной циклонической деятельности. Так, согласно данным наблюдений станции «Северный полюс-1» (1937—1938 годы), обработанным Б. Л. Дзердзеевским, было обнаружено, что в околополюсных районах в летние месяцы число дней с циклонами равно дней с антициклонами либо кроме того превышает его. Так, к примеру, неспециализированная длительность циклонов за полгода наблюдений составила 78 дней. Циклоны эти проходили по двум направлениям: или с востока на запад, или с северо-запада на юго-восток. Прохождение циклонов, которое связано с резким трансформацией давления воздуха, скорости и направления ветра, приводит к неустойчивой погоде, изменение температуры воздуха, появление пасмурного неба, туманов и образование осадков.
Так, наблюдения продемонстрировали, что в тех районах Северного Ледовитого океана, где ранее предполагалось существование устойчивой и постоянной области большого давления, а значит, и существование более либо менее однородных воздушных весов с их характерными особенностями, летом одна воздушная масса довольно часто сменяется второй.
Очень распространенным было кроме этого ошибочное мнение о том, что зимний период в нижних слоях тропосферы центральной части Арктики, в так называемой холодной пленке, условия погоды однородные и что сейчас отсутствует арктический фронт. В следствии анализа метеорологических наблюдений дрейфующей станции «экспедиции и-1» Северный полюс на «Г. Седове» Б. Л. Дзердзеевский дал первые более либо менее обоснованные схемы атмосферной циркуляции в Центральной Арктике и доказал неизбежность существования арктического воздуха и арктического фронта как независимой воздушной массы.
Схема распределения давления над центральной частью Северного схемы и Ледовитого океана атмосферной циркуляции, созданные Б. Л. Дзердзеевским, сохраняют собственную силу по большей части и на данный момент. Но наблюдения советских воздушных высокоширотных экспедиций и дрейфующих станций внесли довольно много принципиально нового в эти схемы и существенно дополнили их.
Так, к примеру, еще недавно считалось, что циклоническая деятельность в притихоокеанской части Центральной Арктики развита существенно не сильный, чем в приатлантической, и что утепленные веса воздуха не попадают на большом растоянии на север.
Но наблюдения последних лет продемонстрировали, что со стороны Тихого океана в центральную часть Арктики попадает большое количество циклонов, несущих громадные запасы тепла. Эти утепленные воздушные веса время от времени распространяются над холодным приземным слоем воздуха, толщина которого образовывает 100-200 метров, и заполняют замечательный слой тропосферы, достигая высоты 7-8 километров. Довольно часто они распространяются по периферии высотного антициклона, расположенного над Аляской. В этих обстоятельствах холодные массы арктического воздуха попадают из околополюсных районов в более южные широты, распространяясь на Западную Сибирь и Восточную Европу.
Значительно изменилось и представление о вертикальной структуре воздуха над Центральной Арктикой. Так, раньше думали, что в Арктике тропопауза находится весьма низко, что температура ее немного выше, чем в других районах, и что тут тропопауза достаточно устойчива и не обнаруживает какое количество-нибудь заметных трансформаций. Все эти положения были неправильными.
Наблюдениями было обнаружено, что температура и высота тропопаузы выявляют большие трансформации как за долгие, так и за маленькие промежутки времени. К примеру, согласно данным воздушной высокоширотной экспедиции 1948 года, недалеко от Северного полюса высота тропопаузы в последних числах Апреля за 4 дня изменилась более чем на 4 километра (от 6250 до 10 500 метров).
Помимо этого, было обнаружено, что температура и высота тропопаузы имеют определенный годовой движение. Зимний период тропопауза находится ниже, чем летом.
Средние большие температуры тропопаузы (около минус 47 градусов) приходятся на лето, минимальные (около минус 57 градусов) — на зиму, при полном максимуме минус 37,5 и полном минимуме минус 64,2 градуса.
Изучение распределения по высоте температуры, давления, влажности и других метеорологических элементов стало причиной серьёзным и очень занимательным итогам. В первую очередь было обнаружено, что воздух в Арктике характеризуется сильно выраженной слоистостью. разрушения слой (инверсии и Первый слой возникновения) находится вблизи подстилающей поверхности; второй (слой адвекции) — в средней части тропосферы; третий (слой колебания тропопаузы) будет над тропопаузой.
Инверсией температуры именуется возрастание температуры воздуха в тропосфере с высотой вместо простого ее падения.
Слой инверсии температуры образуется в следствии проникновения в высокие широты Арктики теплого легкого тропического воздуха. Понемногу он вытесняется более тяжёлым воздухом и холодным в верхние слои тропосферы. В следствии время от времени отмечается напластование тёплых слоёв и холодных воздуха. Инверсия в Арктике кроме этого может появляться благодаря опускания вышележащего слоя его нагревания и воздуха при одновременном радиационном охлаждении воздуха в приземном слое.
Первый слой существует целый год, причем в более теплое время года (май — сентябрь) он отделен от подстилающей поверхности так называемой холодной пленкой. Раньше думали, что громаднейшая мощность пленки холодного воздуха отмечается летом, мельчайшая — зимний период. Сейчас установлено, что большая мощность ее (около 370 метров) приходится на осень, минимальная (примерно 220 метров) — на лето. Ночью холодная пленка выражена не сильный, чем днем. разрушения инверсии и Слой возникновения, напротив, выражен ночью более быстро, чем днем.
Анализ наблюдений над вертикальной структурой воздуха продемонстрировал кроме этого, что большие среднемесячные температуры воздуха в тропосфере приходятся на июль, а в стратосфере — на июнь; минимальные же температуры наблюдаются в нижней части тропопаузы в самое холодное время, т. е. в октябрь и апрель.
Ночью температура стратосферы в любой момент ниже, чем днем, тогда как температура всей тропосферы ночью ниже, чем днем, лишь в июне — августе (в слое до 200 метров еще и в апреле-мае).
Занимательные эти были взяты кроме этого о распределении по вертикали ветра и влажности. Среднемесячная относительная влажность воздуха с высотой сперва возрастает, а после этого значительно уменьшается, причем минимальные размеры влажности в тропосфере наблюдаются в июле, а в стратосфере — в июне, большие — в октябрь и мая.
В слое от 0 до 200 метров быстро возрастают скорости ветра; наряду с этим большие скорости наблюдаются в большинстве случаев под тропопаузой. Большие среднемесячные скорости ветра на громадных высотах отмечены в августе, а минимальные — в апреле.
Широкие наблюдения, совершённые в последнии месяцы, разрешили достаточно детально изучить явление инверсии в арктических условиях. Ученые установили, что чаще всего инверсия температуры отмечается в апреле и мае и меньше всего — в сентябре. Наряду с этим в апреле — мае инверсия отмечается в слое около 500-1000 метров, а в другое время года — в слое 100-600 метров. Инверсии часто имеют последовательность разрывов по высоте.