Лекции по Дополнительным вопросам синоптической метеорологии

Оглавление
1.doc (1 стр.)
Скачать












С о д е р ж а н и е

1. Некоторые вопросы общей циркуляции атмосферы.

1.1 Основные закономерности общей циркуляции атмосферы………………..2

1.2 Общая схема общей циркуляции атмосферы……………………………….6

2. Некоторые проблемы общей циркуляции атмосферы

2.1 Внетропические циклоны……………………………………………………9

2.2 Тропические циклоны………………………………………………………..10

2.3 Признаки антициклонов……………………………………………………...11

2.4 Центры действия атмосферы………………………………………………...12

2.5 Взрывной циклогенез…………………………………………………………16

2.6 Южные циклоны………………………………………………………………17

2.7 «Ныряющие» циклоны……………………………………………………….18

2.5 Индексы циркуляции…………………………………………………………18

2.6 Особенности полей давления, ветра, температуры при прохождении

циклона через пункт………………………………………………………….20

2.7 Внутритропическая зона конвергенции……………..……………………..22

2.8 Фронтогенез и фронтолиз…………………………………………………...23

2.9 Струйные течения……………………………………………………………24

3. Региональные особенности атмосферных процессов и

условий погоды над территорией России.

3.1 Особенности синоптических процессов и условий погоды

в Арктике…………………………………………………………………….

3.2 Европейская территория России и Кавказ…………………………………

3.3 Западная Сибирь, Казахстан и средняя Азия……………………………….

3.4 Особенности формирования воздушных масс Азиатско-

Тихоокеанского региона……………………………………………………...

1.

НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ОБЩЕЙ ЦИРКУЛЯЦИИ АТМОСФЕРЫ И РЕГИОНАЛЬНОЙ СИНОПТИКИ

1.1 Основные закономерности общей циркуляции атмосферы

Общей циркуляцией атмосферы называется совокупность воздушных течений над земным шаром. Общая циркуляция атмосферы (ОЦА) - планетарная система воздушных течений над земной поверхностью, горизонтальные размеры которой соизмеримы с материками и океанами, а толщина составляет от нескольких км до десятков км. Простейшая схема глобальной циркуляции атмосферы была составлена более 200 лет назад. Ее основные положения не потеряли своего значения до сих пор. Перемещение ВМ происходит под влиянием неодинакового нагревания земной поверхности на разных широтах, а также над материками и океанами.

Часто под общей циркуляцией атмосферы понимают лишь систему основных воздушных течений планетарного масштаба, а циклоны и антициклоны рассматривают как возмущения этих течений.

Zn и Az являются основными формами крупномасштабных атмосферных движений, в чем легко убедиться из анализа повседневных карт погоды.

Вместе с тем в системе общей циркуляции атмосферы необходимо различать структурные элементы, к которым относятся ВМ, фронтальные зоны и фронты, Zn и Az. Некоторые структурные элементы настолько малы, что не могут быть достаточно хорошо выявлены с помощью обычных карт погоды. Сюда относятся смерчи, местные циркуляционные движения типа бризов и т. п. Такие структурные элементы при анализе закономерностей общей циркуляции атмосферы обычно не рассматриваются.

К основным закономерностям общей циркуляции атмосферы относятся:

  1. преобладание скоростей горизонтальных движений над вертикальными в крупномасштабных процессах;

  2. преобладание зональных (вдоль широтных кругов) воздушных течений над меридиональными;

  3. вихревой характер атмосферных движений, часто в сочетании с волновыми движениями;

  1. нестационарность и постоянная изменчивость атмосферных движений, вызывает непрерывные изменения атмосферной циркуляции, и ее структурных элементов. При этом фиксированные частицы воздуха не перемещаются по замкнутым траекториям, так что термин «циркуляция» применяется к атмосферным движениям в известной мере условно;

  2. изменения воздушных течений при переходе от слоя к слою и неравномерное распределение кинетической энергии, как в горизонтальном, так и вертикальном направлении;

6) изменения воздушных течений при переходе от сезона к сезону.

Основные закономерности ОЦА отражают как общие свойства атмосферы, так и действия тех сил, которые определяют ее движение.

Перечисленные свойства, конечно, могут быть дополнены рядом других закономерностей, если рассматривать атмосферную циркуляцию более детально.

Первая закономерность обусловлена тем, что движение воздуха происходит в поле силы тяжести, когда вертикальная составляющая силы барического градиента практически уравновешивается действием силы тяжести.

Вторая закономерность, отражает общую тенденцию распределения областей высокого и низкого давления в соответствии с географическим положением основных областей холода и тепла и связана с влиянием вращения Земли.

В среднем в тропосфере преобладают горизонтальные барические градиенты, направленные от тропиков (области тепла) к полюсам (области холода), что под влиянием отклоняющего действия вращения Земли обусловливает преобладание в тропосфере и нижней стратосфере западных ветров. Так, основная масса атмосферы совершает вращательное движение с запада на восток, обгоняя собственное вращение Земли в этом же направлении. Конечно, в ряде случаев на определенных уровнях меридиональная циркуляция может преобладать над зональной.

На картах погоды (особенно на картах AT верхних уровней тропосферы) вблизи полюса располагается центр обширного циркумполярного циклона. В масштабах всего земного шара можно говорить о планетарном циклоническом вихре – это западный перенос воздушных масс, господствующий над земным шаром, который связан с наличием междуширотной разности температуры, с убыванием температуры от низких широт к высоким. Этот вихрь и составляет основу ОЦА в средней и верхней тропосфере и стратосфере. Изогипсы этого циклона в общем близки к параллелям, что и характеризует зональность воздушных течений. Меридиональные течения в верхней тропосфере наблюдаются преимущественно там, где располагаются высотные гребни и ложбины, или там, где располагаются высокие циклоны и антициклоны (по их западной и восточной периферии).

В систему планетарного циклонического вихря входят планетарные высотные фронтальные зоны (ПВФЗ), ориентированные преимущественно вдоль широтных кругов. Дополнительные источники тепла и холода, связанные с материками и океанами, усложняют картину атмосферной циркуляции.

Третья закономерность является результатом сложного взаимодействия атмосферы и ДП, а также взаимодействия соседних воздушных течений. Помимо планетарного вихря, имеются вихри меньшего размера: внетропические циклоны и антициклоны, тропические циклоны (тайфуны, ураганы), смерчи (торнадо, тромбы), т. к все они имеют вертикальную ось вращения. К вихрям с горизонтальной осью вращения относятся местные циркуляции типа бризов, горно-долинных ветров.

Можно рассматривать вихревые движения как проявление турбулентных движений различного масштаба, относя Zn и Az к макротурбулентным движениям.

Имеются существенные отличия атмосферных вихрей от вращения твердого тела.

  1. В атмосферных вихрях угловая скорость вращения сложным образом меняется в зависимости от расстояния рассматриваемой частицы воздуха от оси вращения и испытывает изменения во времени.

  2. Ось вращения крупных вихрей (циклоны, антициклоны) не остается единой для всех уровней (см. п. 8.1); если же рассматривать высотную (пространственную) ось, то по отношению к ней вращение может совершаться в плоскости сильно отклоняющейся от нормали к оси. Возможные отклонения плоскости вращения от горизонтальной тем больше, чем меньше диаметр вихря.

  3. Скорость вращения и вид вихря меняются с высотой.

  4. Время существования вихря в среднем обратно пропорционально его диаметру.

  5. Соседние вихри могут объединяться (сливаться) в один вихрь, и, наоборот, один вихрь может преобразовываться в несколько вихрей.

Помимо вихревых движений, атмосфере свойственны волновые движения. Сюда относятся малоизученные приливо-отливные движения атмосферы, аналогичные приливам в океанах, чередования зон положительных и отрицательных значений вертикальной составляющей скорости, колебания высоты тропопаузы и волновые движения на границах слоев атмосферы различной плотности, а также вблизи поверхности земли.

Барические гребни и ложбины можно в определенном смысле рассматривать как проявление волновых процессов. Например, Россби различал в системе ПВФЗ длинные волны (λ > 5000 км), которым соответствуют семейства циклонов, и короткие волны (λ < 5000 км), которым соответствуют отдельные Zn и Az.

Такого рода волны, в отличие от гравитационных волн, где колебания частиц воздуха происходят в вертикальной плоскости, характеризуют волнообразные сдвиги воздушных потоков преимущественно в горизонтальной плоскости.

Впрочем, формально любые более или менее периодические колебания давления можно рассматривать как волновой процесс (последовательное прохождение Zn и Az). Известно, что волновая теория связывает зарождение внетропических циклонов с волновыми колебаниями фронтальной поверхности.

Во всяком случае, следует учитывать, что атмосферные движения, с одной стороны, имеют свойства вихрей различного масштаба, с другой — свойства волн различного масштаба.

Четвертая закономерность характеризует неустойчивость равновесия действующих сил. Нестационарность атмосферных движений является непосредственной причиной изменений барического поля, включая наиболее существенные его преобразования при развитии циклонов и антициклонов. Изменения барического поля вызывают нестационарность атмосферных движений, т.к. появляются ускорения, обусловленные изменениями барического градиента.

В результате этого общая картина атмосферной циркуляции непрерывно меняется, никогда не повторяясь полностью. Однако в ОЦА можно отметить так называемые климатические центры, ЦДА, (преобладание циклонических систем в одних районах и антициклонических в других).

Пятая закономерность отражает изменения свойств атмосферы в горизонтальном и вертикальном направлениях.

Чередование Zn и Az создает неоднородности воздушных течений и распределения кинетической энергии. Это в еще большей степени относится к ВФЗ и струйным течениям, где наибольшая концентрация кинетической энергии.

Одним из замечательных свойств атмосферы при всей ее подвижности является способность образовывать относительно устойчивые и достаточно четко разграниченные слои с различными физическими свойствами. Помимо общего различия тропосферы и стратосферы, пограничного слоя атмосферы и свободной атмосферы, внутри тропосферы имеются фронтальные слои и слои инверсии (то возникающие, то исчезающие). При переходе от слоя к слою часто также происходит и резкое изменение ветра. Рассматривая различные слои атмосферы, не следует, конечно, забывать, что никаких твердых перегородок в атмосфере нет, что все слои взаимодействуют между собой и что атмосфера, в конечном счете является единой газовой оболочкой, окружающей земной шар.

Основная масса атмосферы сосредоточена в весьма тонком (по сравнению с радиусом Земли) слое. Около 50% массы атмосферы сосредоточено в нижнем 5 км слое, 90% —в слое 16 км, 99% — в слое 32 км, что составляет лишь 0,005 радиуса Земли =6370 км).

Закономерности сезонных изменений атмосферной циркуляции связаны с изменениями притока солнечного тепла от сезона к сезону. Особенно резко это сказывается в северном полушарии, где материки занимают значительные пространства. Относительное охлаждение материков зимой и прогрев летом приводят к смене знака контрастов температур между материками и океанами. Соответственно меняются и условия атмосферной циркуляции. Особенно резко проявляются сезонные изменения атмосферной циркуляции в некоторых районах, где при смене сезонов происходит изменение преобладающих ветров на противоположные (муссоны.).

1.2 Общая схема атмосферной циркуляции.

Для того чтобы наиболее наглядно представить основные закономерности атмосферной циркуляции, был предложен ряд схем общей циркуляции атмосферы, в

Экватор

Рис. 22.1. Схема циркуляции атмосферы для однородной земной поверхности.

которых перемещения частиц воздуха рассматривались вдоль меридиана в вертикальной плоскости в виде различных замкнутых или разомкнутых колец. Одна схем приведена на рис. 22.1.

Система макромасштабных воздушных течений над земным шаром доступна изучению с помощью ежедневных синоптических карт, а также отражается на средних, на многолетних средних картах и разрезах полей давления и ветра. Каждой четверти меридиана на этом рисунке соответствуют 3 кольца циркуляции:

1) в зоне пассатов между экватором, 30° широты,

2) в высоких широтах между полюсом и 60° широт и

3) тропосферно-стратосферное кольцо, соединяющее два предыдущих кольца в единую систему. Стрелками показано направление циркуляционных движений, причем у экватора и 60-й параллели показаны восходящие движения воздуха, у 30-й параллели и полюса — нисходящие. Прерывистыми линиями внутри колец отделены преобладающие западные (W) и восточные (Е) ветры.

Приведенная схема объясняет некоторые существенные черты атмосферной циркуляции - пассаты, пониженное давление вблизи экватора и 60-й параллели, повышенное — у 30-й параллели полюса, преобладание западных ветров в верхней половине тропосферы и нижней стратосфере. Однако в целом эта схема далека от действительности.

С помощью вертикальных колец циркуляции объясняется межширотный обмен тепла, без чего вблизи экватора было бы значительно теплее, чем в действительности, а вблизи полюса — холоднее. Однако циклоническая деятельность, наличие высотных Zn и Az, гребней и ложбин вполне обеспечивают меридиональные смещения ВМ и являются весьма мощным механизмом межширотного обмена тепла.

В стратосфере, особенно верхней, течения О. Ц. А. представляют собой зональные переносы воздуха, в которых возникают волны большой длины. В тропосфере и отчасти в нижней стратосфере (особенно во внетропических широтах) эти основные переносы перекрыты многочисленными крупномасштабными вихрями, придающими О. Ц. А. макротурбулентный характер; именно эти вихри — циклоны и антициклоны — в основном осуществляют междуширотный, меридиональный обмен воздуха. Они настолько крупны, что связанные с ними воздушные течения также рассматриваются, как члены О. Ц. А.






2

Некоторые проблемы общей циркуляции атмосферы
2.1 Внетропические циклоны.

Тропические и внетропические циклоны вызывают огромную смертность (около 15 тыс. человек в год) и колоссальный экономический ущерб. В среднем он составляет 8—10 млрд долларов в год, однако убытки от отдельных циклонов могут быть гораздо выше. Например, ущерб от тропического циклона Катрина (2005 г.) оценивается в 80—90 млрд долларов.
По характеру своего воздействия на человеческую деятельность циклоны средних широт близки к тропическим циклонам. Основное отличие состоит в том, что в зимнее время они сопровождаются снегопадами.

Внетропи́ческий цикло́н — Zn, что возникает в течение года во внетропических широтах каждого полушария. За 12 месяцев их может быть множество сотен. Размеры внетропических Zn весьма значительны. Хорошо развитый Zn может иметь в поперечнике 2-3 тыс. км. Это значит, что он может одновременно покрывать несколько областей России или провинций Канады и определять режим погоды на этой огромной территории.
Распространение внетропического циклона

Вертикальное распространение (вертикальная мощность) циклона меняется по мере его развития. В первое время циклон заметно выражен лишь в нижней части тропосферы. (Стадии развития Zn?) Распределение температуры в первой стадии жизни Zn, как правило, асимметрично относительно центра. В передней его части, с притоком воздуха из низких широт, температуры повышены; в тыловой, с притоком воздуха из низких широт, напротив, понижены. Поэтому с высотой изобары Zn размыкаются: над тёплой передней частью на высотах обнаруживается гребень повышенного давления, а над холодной тыловой — ложбина пониженного давления. С высотой это волнообразование искривление изобар или изогипс всё более сглаживается, но при последующем развитии Zn становится высоким, то есть замкнутые изобары обнаруживаются в нём и в верхней половине тропосферы. При этом температура воздуха в Zn в общем понижается, а температурный контраст между передней и тыловой частью более или менее сглаживается: высокий Zn является в общем холодной областью тропосферы. Возможно и проникновение циклона в стратосферу.

Тропопауза над хорошо развитым Zn прогнута вниз в виде воронки; сначала это понижение тропопаузы наблюдается над холодной тыловой (западной) частью циклона, а потом, когда циклон становится холодным во всей своей области, снижение тропопаузы наблюдается над всем циклоном. Температура нижней стратосферы над циклоном при этом повышена. Таким образом, в хорошо развитом высоком Zn наблюдается над холодной тропосферой низко начинающаяся тёплая стратосфера.

Температурные контрасты в области Zn объясняются тем, что циклон возникает и развивается на главном фронте (полярном и арктическом) между воздушными массами разной температуры. В циклоническую циркуляцию втягиваются обе эти массы.

В дальнейшем развитии циклона тёплый воздух оттесняется в верхнюю часть тропосферы, над холодным воздухом, и сам подвергается там радиационному выхолаживанию. Горизонтальное распределение температуры в циклоне становится более равномерным, и циклон начинает затухать.
2.2 Тропические циклоны
Области возникновения циклонов
Почти все тайфуны формируются в области до 30° от экватора (но могут формироваться и в средних широтах, для этого требуется высокая температура воды, обычно недостижимая в этих широтах) причем 87 % всех тайфунов формируются в области до 20° от него. Так как вращение тропических циклонов инициируется и поддерживается за счет силы Кориолиса, то циклоны почти никогда не возникают и не перемещаются в области 10° от экватора, где сила Кориолиса слаба. Возникновение тропических циклонов в этой области возможно, только если имеются другие факторы вызывающие вращение, однако такие условия очень редки и вероятность возникновения тропического циклона в этих широтах оценивается как менее чем один циклон в течение века.

Тропические циклоны возникают обычно в следующих районах:

северное полушарие: Тихий океан к востоку от Филиппин и Южно-Китайское море, Тихий океан к западу от Калифорнии и Мексики, Атлантический океан к востоку от Больших Антильских островов, Бенгальский залив и Аравийское море.

южное полушарие: Тихий океан к востоку от Новой Гвинеи, Индийский океан к востоку от Мадагаскара и к северо-западу от Австралии.

Приближение тропического циклона заметно по быстрому падению давления и резкому возрастанию скорости ветра. Затем начинается сильный ливень, обычно с грозой. Когда в район приходит «глаз» бури, внезапно устанавливается недолгое полное затишье. Затем ветер опять резко усиливается, причем его направление меняется на противоположное.
Развитие циклонов

Тропический циклон (ТЦ)— циклон, образовавшийся в тропических широтах — атмосферный вихрь с пониженным атмосферным давлением в центре. В отличие от внетропических циклонов, часто сопряжён со штормовыми скоростями ветра. В мире ежегодно наблюдается около 80 тропических циклонов. Для формирования ТЦ необходима высокая температура воды, сила их намного больше, чем нетропических.

ТЦ возникают главным образом во внутритропической зоне конвергенции (ВЗК) над перегретыми океаническими площадями. При этом такая зона должна находиться не менее чем в 5° от экватора (в подавляющем большинстве случаев не менее чем в 10° от экватора), чтобы отклоняющая сила вращения Земли (сила Кориолиса) была достаточно велика.

Сформировавшиеся ТЦ движутся вместе с ВМ с востока на запад, при этом постепенно отклоняясь к высоким широтам. Основной источник энергии ТЦ — выделение тепла при конденсации водяного пара в восходящем воздушном потоке, этим так же объясняется то, что попадая на сушу, они быстро затухают. Также известно, что для зарождения циклона температура у поверхности воды должна подняться минимум до 27 °C.

Часть ТЦ выходит за пределы тропиков, поворачивая при этом к востоку и их свойства в дальнейшем приближаются к свойствам внетропических циклонов.

Ураганная активность в Атлантике обычно наблюдается с начала июня по конец ноября, время существования ТЦ может достигать трех недель. По подсчётам метеорологов, в районе Атлантики в среднем за сезон образуется 10 тропических штормов, из них 6 превращаются в ураганы, а два — в сильные ураганы.


Центральная часть циклонов

Скорость ветра в спиральных завихрениях воздуха достигает 240—320 км/ч. В штилевом центре, «глазе» циклона находится тёплый воздух, который опускается к поверхности земли (или воды). Размеры такого глаза в поперечнике могут быть от 6,5 до 48 км. Наличие в центре тёплого воздуха способствует понижению атмосферного давления у поверхности. Тёплый влажный воздух закручивается спиралью вокруг «глаза». Конденсация вызывает образование кучево-дождевых облаков, сопровождаемое выделением тепла, что в свою очередь усиливает спиральное восхождение воздуха вокруг центра Zn.

В нижних слоях ВМ втекают внутрь Zn, в высоких слоях эта конвергенция (сходимость) поля ветра перекрывается ещё более сильной дивергенцией (расходим). Это приводит к сильному восходящему движению воздуха во всей области Zn и к развитию мощной облачной системы с обильными ливневыми осадками и грозами.

Размер циклонов

Обычно ТЦ имеют небольшой (по сравнению с другими циклонами) размер, составляющий около 200—300 километров в диаметре, в то же время давление в центре Zn опускается до 0,95 (а иногда и до 0,9) атмосфер, оба эти фактора обеспечивают очень большие барические градиенты. Ветры достигают силы шторма и урагана. Сила Кориолиса (отклоняющая сила вращения Земли) является причиной возникновения вращения циклона, следовательно ветры в ТЦ северного полушария дуют против часовой стрелки, а южного полушария — по часовой стрелке.

Антициклоны

Антициклон http://www.propogodu.ru/2/1355/

Антициклон - область высокого атмосферного давления в тропосфере: с максимальным давлением в центре и уменьшением давления к периферии области.

Обычно антициклоны достигают 3000 километров в поперечнике, и характеризуются опусканием теплого воздуха, а также понижением относительной влажности воздуха.

В летний период антициклон приносит жаркую, малооблачную погоду с редкими и непродолжительными дождями.

В зимний период стабильный характер антициклонов способствует морозной погоде и возникновению туманов.

Антициклон характеризуется системой ветров, дующих по часовой стрелке в Северном полушарии и против - в Южном, малооблачной и сухой погодой и слабыми ветрами. Характерен для умеренных широт; они перемещаются с запада на восток со скоростью 30-40 км/час.
Антициклоны делятся на:

Блокирующий антициклон - высокий теплый антициклон, длительное время находящийся в средних широтах и создающий меридиональные воздушные течения, блокирующие в тропосфере западный перенос. При этом траектории подвижных циклонов и антициклонов отклоняются от обычного западно-восточного направления.

Высотный антициклон - антициклон, выраженный в средней и верхней тропосфере, но отсутствующий у земной поверхности. Высотный антициклон связан с теплым воздухом, отделившимся от основной его массы, находящейся в более низких (субтропических) широтах.

Малоподвижный антициклон - антициклон, который в течение многих недель может почти не менять своего положения. Чаще всего малоподвижные антициклоны располагаются над материками. С малоподвижными антициклонами могут быть связаны морозные зимы, а летом - засухи.
С антициклоном связаны:

Антициклонический вихрь - вихрь в океане с вертикальной или наклонной осью. В Северном полушарии антициклонический вихрь вращается по часовой стрелке, в Южном - против часовой стрелки. В центре антициклонического вихря обычно находятся более теплые воды. Часто антициклонические вихри наблюдаются между течением Гольфстрим и северо-западным побережьем США.

Антициклоническое течение - круговое морское течение, направленное в Северном полушарии по часовой стрелке, а в Южном - против часовой стрелки.


2.3 Признаки антициклона

Признаки антициклона:

Ясная или малооблачная погода

Отсутствие ветра

Отсутствие осадков

Устойчивый характер погоды (заметно не меняется во времени, пока существует антициклон)

В летний период Az приносит жаркую малооблачную погоду. В зимний период - сильные морозы, иногда также возможен морозный туман.

Важной особенностью Az является образование их на определённых участках. В частности, над ледовыми полями формируются антициклоны. И чем мощнее ледовый покров, тем сильнее он выражен; именно поэтому Az над Антарктидой очень мощный, а над Гренландией маломощный, над Арктикой — средний по выраженности.

Мощные Az также развиваются в тропическом поясе. Интересным примером резких изменений в формировании различных воздушных масс служит Евразия. В летнее время над её центральными районами формируется область низкого давления, куда засасывается воздух с соседних океанов. Особенно сильно это проявляется в Южной и Восточной Азии: бесконечная вереница Zn несет влажный тёплый воздух вглубь материка. Зимой ситуация резко меняется: над центром Евразии формируется область высокого давления — Азиатский максимум, холодные и сухие ветры из центра которого (Монголия, Тыва, Юг Сибири), расходящиеся по часовой стрелке, разносят холод вплоть до восточных окраин материка и вызывают ясную, морозную, практически бесснежную погоду на Дальнем Востоке, в Северном Китае. В западном направлении Az влияют менее интенсивно. Резкие снижения температуры возможны только, если центр Az переместится к западу от точки наблюдения, потому что ветер меняет направление с южного на северный. Подобные процессы часто наблюдаются на Восточно-Европейской равнине.


2.4 ЦЕНТРЫ ДЕЙСТВИЯ АТМОСФЕРЫ (ЦДА)
На картах имеются области повышенного и пониженного давления, называемые климатологическими центрами действия, перечислим эти центры.

1. Северное полушарие

а) Постоянные центры действия:

  1. исландский циклон (минимум),

  2. азорский антициклон (максимум),

  3. северотихоокеанский антициклон,

  4. гренландский антициклон.

б) Сезонные центры действия:

  1. алеутский зимний циклон (депрессия),

  2. средиземноморский зимний циклон,

  3. азиатский (сибирский) зимний антициклон,

  4. североамериканский (канадский) зимний антициклон,

  5. южноазиатский летний циклон,

  6. североамериканский летний циклон.

2. Южное полушарие

а) Постоянные центры, действия:

  1. южноатлантический антициклон,

  2. южноиндийский антициклон,

  3. южнотихоокеанский антициклон,

  4. предантарктическая зона пониженного давления.

б) Сезонные центры действия:

  1. южноамериканский летний (январский) циклон,

  2. южноафриканский летний циклон,

  3. австралийский летний циклон,

  4. новозеландский летний циклон,

  5. южноафриканский зимний (июльский), 10) австралийский зимний антициклон.

Иногда дополнительно выделяют:

  1. арктический антициклон,

  2. экваториальную депрессию (зону пониженного давления),

  3. антарктический антициклон.


В Арктике на климатологических картах обнаруживается лишь весьма слабый арктический антициклон, поскольку наблюдается прохождение вблизи полюса и через полюс циклонов. Отметим, что до папанинской экспедиции «Северный полюс» (с 21 мая 1937 г. по 9 февраля 1938 г.) имелось представление о весьма устойчивом арктическом антициклоне (полярная шапка).

Экваториальная депрессия охватывает весь земной шар и обычно не имеет четко выраженных центров. Географическое положение экваториальной депрессии меняется от сезона к сезону в соответствии со смещением зоны наибольшего нагрева земной поверхности. В сторону экваториальной депрессии направлены пассаты — ветры окраин субтропических антициклонов. В приземном слое пассаты северного полушария имеют преимущественно СВ направление, пассаты южного полушария — ЮВ направление. Выше слоя трения в обоих полушариях преобладает В направление ветра, однако лишь до высот нескольких км.

Рис.1 АТ500 июнь-август.

Зоне встречи пассатов обоих полушарий соответствует тропический фронт.



Рис.2 АТ500 декабрь-февраль

Антарктический антициклон недостаточно хорошо выражен ввиду большой высоты Антарктиды над уровнем моря. Если на карте АТ700 он еще выявляется, то на карте АТ500 (рис.1) над Антарктидой уже наблюдается преимущественно пониженное давление (как и в Арктике на этом же уровне).

Сопоставление приведенных карт позволяет выявить сезонные изменения атмосферной циркуляции, что проявляется в смене сезонных ЦДА и в изменении интенсивности постоянных центров. Объясняется это главным образом тем, что при смене сезонов изменяется не только величина, но и знак разности температур материк — океан. В ряде районов при смене сезонов преобладающее направление ветра меняется на противоположное. Это явление называется муссоном. Например, на Дальнем Востоке зимний муссон на побережье имеет СЗ направление, летний — ЮВ.

Зимой на восточном побережье Азии СЗ муссоны явл. ветрами восточных окраин Az, центры которых располагаются над материком. Летом муссоны в этом районе имеют преимущественно ЮВ направление (восточная периферия области пониженного давления, расположенной над Азией летом).


2. Климатические карты АТ и ОТ.



Рис.3 Карта ОТ 500/1000 декабрь-февраль


Рис.4 Карта ОТ 500/1000 июнь-август
Рассмотрим среднюю карту ОТ500/1000 за декабрь-февраль (рис.3) аналогичную карту (рис.4) за июнь—август (по X. П. Погосяну).

Рассмотрение этих карт показывает, что средние изогипсы (изотермы средней температуры слоя 0-5 км) располагаются преимущественно вдоль параллелей. Ложбины холода и гребни тепла наиболее резко выражены в северном полушарии, особенно зимой. Оси ложбин холода от полюса направлены на восточные районы материков, тогда как оси гребней тепла проходят вдоль западных побережий материков. Экваториальная область тепла претерпевает сезонные смещения.

Вид барического поля на значительных высотах определяется в основном температурными свойствами нижележащего слоя воздуха.
3. П о в т о р я е м о с т ь ц и к л о н о в и а н т и ц и к л о н о в.

В северных частях Атлантического и Тихого океанов, где Zn часты в любой сезон, в январе значительна повторяемость развивающихся Zn над Средиземным и Черным морями, а летом — над Канадой и Сибирью.

Развивающиеся Az имеют значительную повторяемость над океанами субтропической зоны. Зимой их повторяемость особенно велика над материками Северной Америки и Азии. Летом развивающиеся Az для Азии не характерны, тогда как над севером Европейской территории России и Канадой их повторяемость значительна.

Если на один бланк нанести траектории циклонов или антициклонов всего за один месяц, то получим переплетающиеся нити этих траекторий, представляющих на первый взгляд совершенно хаотическую картину. При более внимательном рассмотрении выявляется более частое перемещение циклонов с ЮЗ на СВ, а антициклонов— с СЗ на ЮВ, а также сгущение траекторий в определенных районах.


2.5 «Взрывной» циклогенез
Российский государственный гидрометеорологический университета, Россия, 195196, Санкт-Петербург, Малоохтинский пр., д. 98, (812)444-05-60, murs2000@mail.ru

1 pp. (accepted)
Атмосферная циркуляция обладает значительной изменчивостью во времени и в пространстве. Возникновение внетропических Zn – вихрей большой пространственной протяженности – представляет собой процесс перехода относительно устойчивого состояния зонального потока в состояние неустойчивости. В связи с этим, роль Zn в глобальной циркуляции атмосферы сводится к обшей проблеме взаимодействия средних и вихревых движений. Внетропические Zn, как правило, на полярных и арктических фронтах, захватывая разделенные ими ВМ - результат возникновения атмосферных волн длиной порядка тысячи километров и более.

На первой стадии развития во фронтальном Zn имеется значительная температурная асимметрия, обусловленная её построение из двух разных ВМ. В дальнейшем, в результате процесса окклюзии, Zn принимает характер вихря холодного воздуха и вертикальная мощность его возрастает.

Если Zn оформляется в течение менее 12 часов, то процесс его образования носит название «взрывной» циклогенез. Чаще всего такие Zn быстро перемещаются (более 60 км/час), углубляются и могут превратиться в так называемые штормовые Zn, вызывающие ОЯ погоды в средних и полярных широтах Северного полушария. Штормовым является Zn, скорость ветра в котором достигает 15 м/сек и более. Поэтому весьма актуально уже на начальной стадии развития циклона определить его дальнейшее развитие и степень его опасности.

2.6 Южные циклоны


Снимок съемочной системы Modis за 02.12. 2001 год наглядно представляет характер атмосферной циркуляции над территорией протяженностью от восточной части Черного моря до озера Севан в Армении. По системе облачных вихрей можно однозначно определить, что большую часть снимка занимает высокий и обширный черноморский Zn, идущий по южной границе полярного фронта. При образовании над Черным морем такого высотного Zn происходит продолжительное ухудшение погоды.

Циклон (от греч.сyklon - кружащийся, вращающийся) - это атмосферный вихрь диаметром в поперечнике от сотен до нескольких тысяч километров с пониженным давлением воздуха в центре. Возникают мощные завихрения циклонов из-за вращения Земли на границе атмосферных фронтов, разделяющих холодные и теплые воздушные массы различного географического происхождения, поэтому циклоны перемещаются преимущественно вдоль атмосферных фронтов с запада на восток со скоростью 30-50 км/час. Система ветров в циклоне циркулирует от периферии к центру и направлена против часовой стрелки в Северном полушарии и по часовой стрелке - в Южном, с отклонением к центру циклона в нижних слоях атмосферы вследствие убывания давления.

Так как оба АФ смыкаются в центре Zn, то между ними будет располагаться область, занятая теплой ВМ, так называемый теплый сектор Zn, в остальной его части будет господствовать холодная ВМ. Достигая центральной части Zn, холодный воздух поднимается вверх и растекается к периферии, в результате при подъеме воздух расширяется, охлаждается, содержащийся в нем водяной пар сгущается, конденсируется, что приводит к образованию облаков и выпадению осадков.

Поэтому в районе прохождения Zn преобладает ненастная, ветреная, пасмурная погода: летом прохладная из-за облачности и дождливая, зимой в основном с оттепелями и снегопадами. Первыми предвестниками приближения циклона служат перистые облака и понижение давления. При прогнозе погоды важно определить, какая часть Zn пройдет через интересующую территорию, так как характер погоды меняется в различных частях циклона. Данный вопрос могут решить наблюдения за изменением направления ветра.

Противоположность Zn в системе ОЦА - Az с отличным механизмом возникновения. Различают два основных вида Zn - внетропические и тропические. В данном случае на снимке изображен черноморский Zn, который относится к южным Zn внетропического вида, так как образовался на южной границе умеренных широт и смещается на СВ и В, занимая постепенно предгорья и равнины между Кавказским хребтом и Армянским нагорьем. Южные Zn имеют ярко выраженную температурную асимметрию: зимой с ними связаны снегопады и метели, летом - обильные дожди, ливни, грозы. Кроме того, южные циклоны отличаются колоссальными запасами энергии, поэтому именно с ними связаны наиболее сильные осадки, ветры, грозы, шквалы и другие явления погоды, как на суше, так и на море.
2.7 «Ныряющие» циклоны
«Ныряющий» циклон — внетропический циклон, характеризующийся особенной траекторией, как правило, с севера на юг и высокой скоростью перемещения.

Термин «ныряющий» связан с внешним восприятием географической карты: всё, что на севере — вверху, всё, что на юге — внизу. Это циклоны, которые рождаются в Атлантике и потом ныряют от Шпицбергена на Воркуту

Циклон, на большой скорости — 50 км/ч хотя бы — врывающийся с севера на южные территории ассоциируется с чем-то свалившимся сверху или «нырнувшим». Хорошая скорость перемещения циклона обычно сопровождается явлениями погоды, характерными для фронтов, на которых, в общем и держится циклон (а впереди всегда тёплый фронт): дождь, ветер, часто гроза (если тёплый период). Ну, резкое падение атмосферного давления по определению.

Добавлю, что в случае «ныряющего» циклона, все его части находятся со сдвигом на 90° относительно «обычного» (движущегося с запада на восток) циклона: передняя часть и теплый фронт на юге (а не востоке), тёплый сектор — на западе (а не юге), тыловая часть — на севере и северо-востоке (а не западе и северо-западе). И ещё добавлю, в ряде случаев за «ныряющим» циклоном следует ультраполярное вторжение (обвал холода с С-В и выход арктического антициклона или гребня высокого давления с севера).
Для Европейской территории СНГ траектории «ныряющих» циклонов проходят чаще всего:

— от Баренцева моря через Финляндию и запад центра Европейской территории России на нижний Дон;

— от мыса Канин нос через Киров на Татарстан и далее на низовья Урала;

— от Северного моря через Скагерраксий пролив и Польшу на нижний Дунай и далее на Курдестан.

Характерная синоптическая ситуация при этом — блокада с востока западного переноса мощным антициклоном. При этом обычно присутствует еще один антициклон с центром на северо-западе Европы, зачастую это отрог от Гренландского максимума. Чем восточнее траектория «ныряющего» циклона, тем более холодная воздушная масса втягивается в его циркуляцию. Такие Zn в холодную часть года редко в теплых секторах несут оттепель. Преимущественно снег, в теплом секторе Zn часто мокрый. Отмечаются обширные зоны метелей.
2.8 Индексы циркуляции (Зверев 654-661)

Индексы циркуляции служат для количественной характеристики атмосферной циркуляции. Рассмотрим некоторые из предлагавшихся индексов.

1. Индекс Россби. На северном полушарии рассматривается ряд поясов с преобладающими ветрами:

20—25° с восточными ветрами зимой, 20—40° с восточными ветрами летом;

35—55° с западными ветрами зимой, 40—65° с западными ветрами летом;

55—70° с восточными ветрами зимой, севернее 65° с восточными ветрами летом.

Для каждой зоны вдоль определенных меридианов выделяются пары точек и вычисляются разности давления. Наиболее часто вычисляются значения разности приземного давления между зоной высокого давления вдоль широты 35° (субтропические антициклоны) и относительно низкого давления вдоль широты 55° (в связи с частым прохождением циклонов).

Далее, для полушария в целом или определенного района вычисляется индекс

или средняя скорость зонального ветра, по формуле геострофического ветра.


2.6 Особенности полей давления, ветра, температуры при прохождении циклона через пункт.



На рис. 3 изображена схема циклона в начале его развития (так называемого «молодого» циклона), когда различия погоды в разных его частях выражены наиболее резко.
В молодом циклоне проходят два фронта: теплый в ЮВ части и холодный в ЮЗ. Оба фронта смыкаются в центре циклона, а между ними располагается область, занятая теплой ВМ — так называемый теплый сектор Zn. Остальная часть его заполнена холодной ВМ (холодным воздухом). Пунктирная стрелка, проведенная от центра Zn, показывает направление его движения с З→В. Проследим, как с продвижением циклона будет последовательно изменяться погода в двух точках, из которых одна (А) расположена первоначально к ЮВ, а другая (Б) — к СВ от от центра Zn.

Предположим, точка А в момент приближения циклона находится в районе, занятом холодной ВМ. Погода в ней в этот момент имеет характер, присущий холодным ВМ: в летний период днем развиваются кучевые облака, в случае достаточно мощного развития они переходят в кучево-дождевые (ливневые), с которыми связаны ливни и грозы. Ночь бывает ясная, температура воздуха в течение суток резко изменяется, повышаясь днем и понижаясь ночью.

При движении Zn, первым к точке А приближается ТФ, давление начинает падать, в западной части неба примерно за сутки до прохождения фронта появляются первые его предвестники — перистые облака. Последующая смена форм облачности и остальных явлений погоды развивается в соответствии с характерными особенностями теплого фронта. Тонкие, прозрачные перистые облака сменяются более плотными перисто-слоистыми, затем высоко-слоистыми. Ветер, усиливается и поворачивает вправо. Падение давления усиливается, уплотняется и снижается облачность. Высоко-слоистые облака переходят в слоисто-дождевые, и начинается обложной дождь. Наконец, через точку А проходит линия фронта, причем южное направление ветра резко меняется на юго-западное, повышается температура воздуха, падение давления прекращается или сильно замедляется. После прохождения фронта точка А оказывается в теплом секторе Zn, занятом теплой ВМ с адвективными туманами, низкими слоистыми облаками, моросящими осадками.

Через некоторое время приблизится холодный фронт, и погода снова изменится. Если это холодный фронт второго рода, то его приближение будет заметно за 3—4 часа (за 200—300 км) по появлению высоко-кучевых облаков, за которыми движется вал кучево-дождевых облаков с ливнями, грозами и шквалами.

Когда пройдет линия фронта, шквалистый ветер резко повернет с юго-западного направления на северо-западное (то есть вправо), температура резко понизится, давление начнет быстро расти.

За фронтом облачность начнет рассеиваться, но если это холодный фронт первого рода, то еще в течение нескольких часов после его прохождения могут продолжаться осадки, но уже не ливневого, а обложного характера из слоисто-дождевых облаков.

После прохождения линии холодного фронта точка А попадает в тыловую часть циклона, занятую холодной воздушной массой со всеми' присущими ей особенностями погоды. Здесь эти особенности выражены более резко, чем в передней части циклона, так как в его тыловую часть поступает более свежий холодный воздух, приходящий с севера (см. направление холодных воздушных потоков на рис. 3).

Таким образом, в любой точке, расположенной в южной половине циклона, при его прохождении будут последовательно сменяться пять типов погоды: холодной воздушной массы, теплого фронта, теплой массы, холодного фронта и тыловой холодной массы.
Совершенно иначе будет меняться погода в точке Б, расположенной к С от центра Zn, то есть в его северной половине, в которой фронты не проходят. Как видно из рис. 3, точка Б при прохождении Zn будет находиться все время в пределах одной и той же холодной ВМ. Облачность и осадки, развевающиеся на фронтах, могут захватить точку Б лишь в том случае, если она расположена близко к траектории центра циклона. Вначале, при прохождении передней части Zn, давление в точке Б будет медленно падать, затем, когда точка Б окажется в пределах тыловой части циклона, оно постепенно, без резкого скачка начнет повышаться. Ветер постепенно сменит свое направление от восточных румбов через северо-восточные к северным, то есть без резких скачков повернет влево; не будет также резких изменений температуры.

Вследствие таких значительных различий в характере погоды в северной и южной частях Zn очень важно для прогноза погоды определить, какая часть Zn пройдет через данную точку. И в северной и в южной частях первыми предвестниками приближения Zn являются перистые облака и понижение давления. Вопрос могут решить наблюдения за изменением направления ветра: в северной части Zn ветер постепенно поворачивает влево, то есть против часовой стрелки, а в южной части — вправо, по часовой стрелке.

Обычно циклоны зарождаются и движутся вперед не поодиночке, а сериями из четырех, пяти и более циклонов. Поэтому при прохождении через данную точку первого циклона после периода хорошей антициклональной погоды можно ожидать появления еще нескольких новых циклонов.

2.7 Внутритропическая зона конвергенции (ВЗК).

ВЗК, промежуточная зона примерной ширины в несколько сотен км между пассатами Северного и Южного полушарий. Большую часть года ВЗК располагается к С. от экватора; зимой Северного полушария она приближается к экватору (иногда может проникать в Южное полушарие), а летом удаляется от него. Над Атлантическим и Тихим океанами сезонные смещения ВЗК невелики. Над Африкой и Южной Америкой они больше, но особенно значительны в бассейне Индийского океана, где пассатная циркуляция на обширных территориях заменена муссонной. ВЗК в общем совпадает с экваториальной депрессией, т. е. с поясом низкого давления, расположенным между субтропическими зонами высокого давления Северного и Южного полушарий. В этой зоне наряду со слабыми переменными ветрами наблюдаются и шквалы, и ветры с хорошо выраженным общим как восточным, так и западным направлением.

Характер погоды во ВЗК резко отличается от погоды в пассатах:

- конвекция здесь усилена сходимостью линий тока;

- облачность увеличена, облака достигают больших высот и из них выпадают обильные ливневые осадки.

ВЗК, как правило, неоднородна по ширине и свойствам; в ней возникают волновые и вихревые возмущения, приводящие к образованию отдельных облачных скоплений. В ней же образуется преобладающая часть тропических циклонов со штормовыми ветрами и катастрофическими последствиями.
ВЗК

Пассаты обоих полушарий разделены переходной зоной с неравномерными, часто слабыми, но иногда и довольно сильными шквалистыми ветрами. В этой зоне в общем наблюдается сходимость воздушных течений, почему она и называется внутритропической зоной конвергенции.

Вследствие сходимости ветра конвекция в этой зоне резко усилена и развивается до больших высот по сравнению с зонами пассатов. Сильные восходящие движения прорывают и размывают здесь пассатную инверсию. Облака превращаются в мощные кучевые и кучево-дождевые и из последних выпадают обильные осадки ливневого характера.

Положение внутритропической зоны конвергенции на отдельных ее участках изо дня в день меняется, и иногда значительно. Нередко внутритропическая зона конвергенции обостряется в узкий тропический фронт, на котором пассат одного полушария непосредственно сменяется пассатом другого полушария. Тропический фронт проходит в таком случае по оси экваториальной депрессии.

В некоторых частях океанов (например, на востоке Индийского и на западе Тихого океанов) во ВЗК дуют временами довольно сильные (5-10 м/с) З ветры, ограниченные от обоих пассатов двумя параллельными тропическими фронтами. Эти экваториальные западные ветры захватывают слой от земной поверхности до высоты в несколько километров.

В переходные сезоны эта экваториальная зона западных ветров над Индийским океаном имеет в ширину всего несколько градусов широты и располагается симметрично относительно экватора. Западные направления ветра в ней объясняются, по-видимому, тем, что вблизи экватора ветер не является квазигеострофическим и дует по барическому градиенту, а последний на больших участках экватора направлен с запада на восток.

Летом данного полушария экваториальная зона западных ветров расширяется, захватывая более высокие широты и создавая там летний муссон, в общем уже квазигеострофический. При этом один из двух тропических фронтов, ограничивающих зону западных ветров, остается вблизи экватора, а другой смещается к северу или к югу вместе с продвигающимся муссоном.


2.8 Образование и размывание фронтов. Фронтогенез и фронтолиз.

(Зверев 206-212)

2.9 Струйные течения (СТ).
По определению ВМО «Струйное течение – это сильный узкий поток с почти горизонтальной осью в верхней тропосфере или нижней стратосфере, характеризующийся большими вертикальными и горизонтальными сдвигами ветра и одним или более максимумами скорости».

Длина СТ порядка тысяч километров, ширина – сотен километров, вертикальная мощность – нескольких километров.

Условно за нижний предел СТ принимаются скорости 30 м/с. Указанный предел скорости выбран с учетом того, что ветер, превышающий 100 км/ч, оказывает заметное влияние на путевую скорость самолетов, летающих в зоне СТ.

Области максимальных ветров на картах представлены в виде систем замкнутых изотах эллиптической формы, вытянутых вдоль потока (рис. 14). Эти подвижные максимумы перемещаются вдоль оси струйного течения в направлении потока. Они очень изменчивы и имеют продолжительность по времени от нескольких часов до суток.



Центральную часть CN, в которой скорости ветра наибольшие, называют сердцевиной. Поперечное сечение сердцевины не превышает 50-100 км по горизонтали и 1-2 км по вертикали.

Линия максимального ветра внутри сердцевины называется осью СТ. Максимальные скорости на оси СТ могут достигать 50-100 м/с. Ось СТ не строго горизонтальна, поэтому не прослеживается на какой-либо изобарической поверхности.

Сдвиг ветра в области СТ около 5-10 м/с на 1 км по вертикали и 5-10 м/с и более в горизонтальном направлении.

Слева от оси, если смотреть по направлению потока, расположена циклоническая сторона СТ, справа – антициклоническая. Для тропосферных СТ применяют названия «тёплая» (антициклоническая сторона СТ) и «холодная» (циклоническая сторона СТ).

Поверхность, которая проходит через точки с максимальной скоростью на вертикальных профилях ветра в разных частях СТ, наз. поверхностью максимального ветра. Ось СТ лежит на этой поверхности. Часто для отображения СТ используют поверхность АТ300, которая расположена вблизи оси СТ умеренных широт.

Наименьшие высоты поверхности максимального ветра обычно наблюдаются левее оси СТ. Чем сильнее ветер на данном участке струи, тем ниже располагается уровень его максимальной скорости. Наиболее низко ось СТ лежит в барических ложбинах, наиболее высоко – в барических гребнях.

Одновременно с изменением высоты оси СТ вдоль потока изменяется и скорость ветра на оси: образуются подвижные области повышенных скоростей ветра, а в промежутках между ними – области более слабых ветров. Причины такой неоднородности связаны, с неоднородной адвекцией ветра и температуры в нестационарных процессах, и с мезомасштабными явлениями.

В СТ сконцентрирована максимальная кинетическая энергия атмосферы. Положение СТ совпадает с положением ВФЗ. СТ умеренных широт связаны с главными фронтами тропосферы – полярными и арктическими.

Всякое СТ является составной частью планетарной ВФЗ, состоящей из нескольких (обычно, из 3-5) высотных фронтальных зон. Длина ВФЗ может достигать 5 000-12 000 км.

Над каждым полушарием всегда можно найти несколько тропосферных струйных течений, в общем направленных с запада на восток. Однако ориентировка их может сильно меняться и отличаться от зональной, они могут значительно перемещаться по широте, меандрировать. Подобно слиянию и раздвоению ВФЗ, возможно и слияние, и раздвоение струйных течений.

Каждому типу ПВФЗ соответствует характерный диапазон высот СТ и ряд других характеристик.
По условиям географической локализации различают:

• Экваториальное СТ: Vмакс 40-50 м/с обычно имеет восточное направление и может наблюдаться в течение всего года на уровнях 100-10 гПа. Экваториальное СТ наблюдается над Африкой, Юго-Восточной Азией, Австралией, Атлантическим и Тихим океанами в полосе между экватором и 15 ° обоих полушарий.

В северном полушарии экваториальное СТ далее всего от экватора отмечается в июле, ближе к экватору оно в январе.

Оси арктического, полярного и субтропического СТ практически всегда находится в верхней тропосфере, хотя сами они могут охватывать как верхнюю тропосферу, так и нижнюю стратосферу. Эти СТ называют тропосферными СТ.

Ось экваториального СТ всегда наблюдается выше 20-30 км (50-10 гПа), и его относят к стратосферным СТ.

Развивающийся Zn обычно находится впереди и правее замкнутой области максимальных ветров в СТ и перемещается вместе с ней. Развивающийся Az, как правило, находится позади и левее замкнутой области максимальных скоростей ветра в СТ и перемещается с этой областью. Скорость ветра на оси СТ над холодным фронтом обычно больше, чем над тёплым фронтом. Ось СТ находится непосредственно за холодным и перед тёплым участками АФ.

С развитием (углублением Zn) ось СТ постепенно отходит на тёплую периферию Zn и теряет с ним связь.

В системе Az происходят аналогичные процессы, с тем различием, что по мере усиления Az струя перемещается в сторону его холодной части.

В том и другом случаях одновременно с развитием барических образований скорости воздушных течений над ними в верхней тропосфере ослабевают.

На спутниковых фотографиях облачность СТ обычно имеет форму обширного массива или длинной широкой полосы, а иногда ряда длинных полос перистых облаков, вытянутых вдоль потока. Край облачности СТ на циклонической стороне резко очерчен и хорошо виден на фоне подстилающей поверхности, если в нижележащих слоях нет облаков.

В случае фронтальной облачности край облаков виден по тени, отбрасываемой на нижележащие облака. Облачная полоса повторяет конфигурацию СТ, огибая высотные гребни и ложбины.

Скорости ветра на оси СТ нижней тропосферы достигают 60-70 м/c и превышают в 1-1.5 раза скорость геострофического ветра. В качестве критерия для выделения СТ нижней тропосферы чаще всего используют нижний предел скорости 15 м/с.

Нефронтальные СТ нижней тропосферы наблюдаются чаще всего в нижних слоях инверсий.

Фронтальные СТ нижней тропосферы располагаются перед тёплыми и холодными фронтами параллельно им. СТ нижней тропосферы способствуют возникновению и усилению опасных явлений погоды: сильных ветров, интенсивной конвекции. Вследствие больших сдвигов ветра в нижней части они представляют опасность для авиации.

Понятие о конвекции и адвекции.Соде-ние,роль

Конвекция - перенос жидкости или воздуха в определенном направлении (вертикально). Применяются понятия: конвективные облака, конвективные движение, конвективные изменение, поток, равновесие, уровень конденсации. Конвективные облака - облака вертикального развития. Конвективное движение -вертикальное движение воздуха. Конвективное изменение - изменение в поле конвекции св-ва жидкости. Осадки конвекции носят ливневый хар-р (интенсивный, кратковременный). Учитывается при прогнозе шквала,града,ливневых осадков,грозы. Адвекция-перенос воздуха и его св-в в горизонтальном направлении.Под адве-ией понимают-перемещение ВМ,тепла,холода,водяного пара,момента движения, вихря скорости.Явления,происходящие в результате А назыв.-адвективными(туманы,грозы,заморозки…)
3

Региональные особенности атмосферных процессов и условий погоды над территорией России.

3.1 Особенности синоптических процессов и условий погоды в Арктике.

(Зверев 689-694)
Прежнее представление об Арктике как районе, где круглый год господствует холодный арктический антициклон (полярная шапка), оказалось ошибочным. Действительные синоптические процессы и условия погоды в Арктике весьма многообразны.

По классификации Л. А. Дыдиной (Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт), все процессы в Арктике могут быть разделены на 16 типов, объединенных в шесть групп в зависимости от типа барического поля над той или иной частью Арктики. Каждый тип отличается географическим положением циклонов и антициклонов и их траекториями

Группа А объединяет процессы, при которых циклоническое поле наблюдается над большей частью Советской Арктики

(типы I и II).

Группа Б включает процессы с антициклоническим полем над

большей частью Арктики (типы III—V).

Группа В охватывает такие процессы, при которых в западных районах Арктики наблюдается циклоническое поле, а в восточных — антициклоническое (типы VI—X).

Группа Г характеризует противоположные процессы, при которых в западных районах Арктики наблюдается антициклоническое поле, а в восточных — циклоническое (тип XI).

Группа Д объединяет циклонические процессы над морями Карским и Лаптевых и антициклонические процессы к западу и востоку от этих морей (типы XII—XIII).

Группа Е охватывает противоположные процессы, при которых над морями Карским и Лаптевых наблюдается антициклоническое поле, а к западу и востоку от них — циклоническое (типы XIV—XVI).

На рисунках приведены схемы процессов типов I, III,VI, XI, XII и XIV



тип I
тип III



При каждом типе синоптических процессов в каждом секторе Арктики преобладают определенные ветры и наблюдаются определенные условия погоды:

- в Карском море наиболее часто сильные восточные ветры наблюдаются в северо-восточном секторе Zn;

- в море Лаптевых - северные ветры в северо-западном секторе Zn;

- в Восточно-Сибирское море - западные ветры в юго-западном секторе циклона;

- в Чукотском море - южные ветры в юго-восточном секторе Zn.

В прибрежных районах под влиянием орографии часто наблюдаются местные ветры, достигающие большой силы так, в Чаунской губе (Восточно-Сибирское море) вблизи мыса Певек порывистый ветер южных румбов (южак) иногда достигает 40 м/с и более. На формирование этого ветра оказывают влияние местные горы высотой около 500 м, причем часто «южак» имеет характер фена (зимой) или боры (летом). В январе 1958 г. при «южаке» температура повысилась на 28° , хотя обычно увеличение температуры не превышает 5°.

Фёновые сильные ветры южных направлении наблюдаются и в бухте Тикси, однако, только в летний период. Феновое повышение тем-ры составляет 10—15° .

Наиболее теплым обычно является ЮВ сектор Zn, наиболее холодными секторами - СВ и СЗ. В Zn туманы более вероятны в центральных частях, а в Чукотском море они наблюдаются и в СВ секторе хотя в отдельных случаях могут появиться и в любом другом секторе. В Az туманы имеют большую повторяемость чем в Zn. Более часто наблюдаются туманы в летние месяцы, когда их образование связано с адвекцией относительно теплого и влажного воздуха на холодную поверхность арктических морей. Таким образом, преобладающими в Арктике являются адвективные туманы. Зимой над незамерзающими заливами и трещинами во льдах часто отмечаются туманы испарения (парения).

Здесь также часто наблюдается прохождение волн (зарядов) тумана, чередующихся с улучшением видимости. Радиационные туманы для лета не характерны (полярный день). Зимой в антициклонах при низких температурах могут наблюдаться морозные (ледяные) туманы.

Большую повторяемость в Zn имеют облака St и Sс, а также Ас, которые особенно часто отмечаются в В половине Zn, где они - результатом распада системы Аs—Ns.

Осадки в виде дождя, мороси и снега могут выпадать в любом секторе Zn, особенно в его центральной части. Напомним, что на побережье Баренцева моря ливневые осадки часто приобретают характер зарядов — последовательно проходящих полос интенсивных осадков (снежные заряды).

Слабые осадки могут наблюдаться и в Az, особенно летом.

3.2 Европейская территория Р о с с и и и Кавказ.

ЕТР в связи с преобладанием зональной циркуляции подвергается постоянному воздействию атмосферных процессов, развивающихся нал северной Атлантикой. В этом отношении здесь очень много общего с условиями над Западной Европой. Однако отмечаются и специфические особенности, связанные с вхождением Zn и Az с севера и влиянием Сибирского антициклона.

На рис.5 приведены схемы типовых синоптических процессов над Европой, по О. Г. Кричаку, причём:

типы 1-6 относятся к холодному полугодию, а типы 7-10 - к теплому. Стоит отметить, что значительное кол-во Zn и Az перемещаются через Балтийское море и Финский залив, часто обусловливают резкое различие между погодой севернее 60й параллели и южнее её. С этими циклонами связаны наводнения в Ленинграде.
Выходы южных циклонов (средиземноморских, черноморских, а летом и каспийских) также достаточно часты, но редко проникают севернее 55-й параллели и часто становятся малоподвижными над центром ЕТР, вызывая здесь длительное выпадение осадков. Зимой с ними связаны метели и иногда гололед, летом - грозы (особенно с каспийскими циклонами).

Еще раз напомним, что траектории Zn и Az на схемах являются лишь средними линиями целого пучка траекторий, которые могут быть весьма многообразными, На рис.6 приведена схема траекторий циклонов, при большой

интенсивности которых

Рис.6. Траектории циклонов, при которых могут могут наблюдаться

наблюдаться наводнения в Ленинграде. наводнения в Ленинграде.


Некоторые траектории циклонов проходят через Скандинавские горы, при переваливании через которые часть циклонов испытывает сегментацию (разделение циклона на 2 отдельных возмущения и более, что приводит к образованию нового циклона в непосредственной близости с первоначальным). Сегментация наблюдается и при переваливании циклонов через Карпаты.

На рис.7 приведена карта погоды за 15 часов 15 октября 1955 г. перед наводнением в Ленинграде, а на рис. 22.4 показан ход уровня воды в Неве (максимальный подъем 282 см вышесреднего уровня). Катастрофические последствия подобных наводнений связаны не только с тем, что значительная часть города затопляется водой, но и с

Рис. 7. Карта погоды перед наводнением в Ленинграде. 15 часов быстротой подъема уровня
15 октября 1955 г. воды в устье Невы.
К счастью, подавляющее большинство наводнений в настоящее время удается заблаговременно предсказать по методике, разработанной в Северо-Западном УГМС.
Сильные ветры на Украине, особенно в районе Черного моря, наблюдаются либо при прохождении глубоких Zn (или их ложбин), либо на периферии интенсивных Az, стационирующихся над ЕТР или Казахстаном (рис. 8).
При проникновении холодного воздуха далеко к югу в районе Новороссийска может наблюдаться бора.

Перемещение циклонов вдоль побережья Скандинавии в район Баренцева моря часто сопровождается штормовыми ветрами над этим морем, вдоль Мурманского побережья и на Белом море.

Внутренние моря — Балтийское и Черное — влияют на весь комплекс погоды в прибрежных районах (на ветер, температуру воздуха, облачность и осадки). При пересечении Балтийского моря в холодное полугодие циклоны часто углубляются, скорость их уменьшается. Над более теплым Черным морем вообще наиболее часто отмечается циклоническое поле.

Весьма специфичны синоптические процессы и условия погоды в районе Кавказа. На рис. выше, показаны типовые траектории циклонов, а на рис. 22.48 — антициклонов в этом районе для условий, когда на Каспийском море наблюдаются сильные ветры.

Высокие Кавказские горы являются препятствием для проникновения холодных воздушных масс с севера в Закавказье.

В ряде случаев это проникновение осуществляется «в обход» (орографическая окклюзия). В горных долинах наблюдаются фёновые ветры. Большое разнообразие отмечается в распределении осадков, гроз, туманов.

В других районах различные явления погоды имеют свою специфику образования, в связи с чем в ряде бюро погоды разработаны рекомендации по прогнозу тех или иных характеристик погоды с учетом региональных особенностей синоптических процессов.


Рис. 22.48. Типовые траектории антициклонов при сильных ветрах на Каспийском море.
Например, в Кольском заливе при морозах учитывается возможность образования тумана испарения (парения).

В отдельные годы весной и летом синоптические процессы таковы, что над Украиной и Поволжьем длительное время преобладает засуха - малооблачная погода без осадков. Неблагоприятное действие которой усугубляется суховеями — сильными ветрами при весьма малой относительной влажности (около 10%). Иногда наблюдаются пыльные бури. Наиболее часто пыльные бури захватывают Ростовскую область, Ставропольский и Краснодарский края.
3.3 Западная Сибирь, Казахстан и Средняя Азия.

Для Западной Сибири и Казахстана в Казахском

Особенности формирования воздушных масс Азиатско-Тихоокеанского региона
Арктический воздух формируется в Северном полярном бассейне, а зимой также над северными частями материков (Таймыр, Колыма, Чукотка, арктическая Америка). АВ характеризуется низкими температурами, малым влагосодержанием и большой прозрачностью. Вторгаясь в низкие широты, АВ создает похолодания. Прогреваясь при движении к югу над морем, а летом – над сушей, АВ приобретает неустойчивую стратификацию в нижних слоях атмосферы.

Летом арктический воздух выходит на дальневосточные моря, в частности, на Охотское, через море Лаптевых и бассейн р. Колымы, не вызывая похолодания, так как преобладающий летом на Охотском море морской воздух значительно холоднее арктического, прогревающегося при прохождении над материком и, кроме этого, при переваливании через Становой хребет приобретающего свойства фена.

Над Охотским морем он трансформируется в морской полярный воздух. На Берингово море арктический воздух вторгается непосредственно с Северного Ледовитого океана, вызывая резкие похолодания, особенно в северной половине моря, где он сравнительно медленно трансформируется в морской УВ.

Арктические и антарктические ВМ в основном континентальные, поскольку формируются над замерзшими поверхностями, хотя в дальнейшем они могут трансформироваться, проходя над не замерзшими акваториями океанов. В южном полушарии аналогом АВ является антарктический воздух, массы которого формируются над Антарктидой и примыкающими к ней частями океанов, покрытыми ледяным покровом.

Зимой на пути вхождения арктического воздуха лежит мощный сибирский антициклон с более холодным континентальным воздухом умеренных широт, поэтому арктический воздух при прохождении над континентом дополнительно охлаждается. Таким образом, основная адвекция холода идет зимой не из Арктики, а из западных континентальных районов. Воздух умеренных широт, по сравнению с полярными районами, зимой имеет более низкие температуры воздуха не только у поверхности Земли, но и в значительной толще тропосферы.

Континентальный УВ поступает на дальневосточные моря преимущественно в зимний период (зимний муссон), он образуется в области сибирского антициклона – над Монголией, Китаем, Забайкальем, Якутией, Верхним Амуром, захватывая Ленско-Колымский район, где зимой у Земли также преобладает поле повышенного давления.

Огромная территория очага формирования континентального умеренного воздуха и различные условия инсоляции дают возможность естественного разделения его на два типа: холодный (сибирский) и менее холодный (китайский). Континентальный УВ, формирующийся непосредственно в центральной части сибирского антициклона, характеризуется очень низкими температурами воздуха (ниже, чем в арктическом бассейне), мощными приземными инверсиями и малой влажностью. Континентальный умеренный воздух, формирующийся на южной периферии сибирского Az (Монголия и Китай), имеет более высокие температуры, и при вторжениях на Японское море и прилегающую акваторию Тихого океана он увлажняется и трансформируется в морской умеренный воздух.

Морской умеренный воздух (мУВ), является воздухом летнего муссона, и представляет собой относительно тёплую и влажную массу, формирующуюся в области северотихоокеанского Az. Над холодными водами северо-западной части Японского моря и Охотским морем морской умеренный воздух выхолаживается и почти всегда определяется слоистой облачностью, моросью и чрезвычайно густыми туманами, сохраняющимися по несколько дней. При Ю, ЮВ ветрах слоистая облачность, морось и туман выносятся в прибрежную зону от 10 до 50 км ("летний вынос"). Зимой мУВ также имеет устойчивую стратификацию, поступая с тёплого океана на более холодные дальневосточные моря.

Тропический воздух чаще попадает в умеренные широты из субтропических широт, а летом формируется над материками даже на юге умеренной зоны. Очаг формирования мТВ – область тихоокеанского субтропического Az. Континентальный тропический воздух (кТВ) образуется над центральным Китаем и Монголией и отличается сухостью, низкой прозрачностью и высокими температурами воздуха. Перемещаясь над Японским морем он трансформируется в воздух, близкий по свойствам к мУВ, зимой занимающего акваторию Тихого океана. Характеризуется малой влажностью и очень низкими температурами воздуха. Трансформация холодного континентального воздуха над Японским морем протекает достаточно интенсивно. Основную роль в термической трансформации воздуха в приземном слое играет турбулентный теплообмен между воздушной массой и морской подстилающей поверхностью.

Поскольку разность температур между воздухом континентального муссона и температурой поверхности моря над Японским морем превышает 10-15 °С у берегов Приморья, то прогревание воздуха у поверхности моря происходит очень быстро и зависит от его пути, пройденного над морем.

По мере перемещения над морем, сопровождающегося прогревом и увлажнением, воздушная масса приобретает черты неустойчивой, по крайней мере, в нижнем 1.5-километровом слое атмосферы. В ней интенсивно развивается не только динамическая, но и термическая конвекция. Об этом свидетельствует образование кучевообразной облачности, представляющей собой деформированные закрытые ячейки. Эти ячейки под влиянием ветра вытягиваются в виде цепочек от берегов Приморья до западных берегов Японии, где их мощность увеличиваются и они дают осадки что в свою очередь, приводит к изменениям температуры воздуха.

Литература.

1. Неелова Л.О. Оценка количественных характеристик разрушительных циклонов над Европой. Тезисы XX11 Международной конференции. Математика. Компьютер. Образование. Пущино. 2005. С.267

2. Русин И.Н., Тараканов Г.Г. Сверхкраткосрочные прогнозы погоды. - СПБ. 1996.305 с.
Портфель ученика
© lib.rushkolnik.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации