Секция 5. Проблемы экологии и естественных наук
УДК 551.515.1(571.53)
Астафьева Н.В., Латышева И.В.
Южные циклоны и их влияние на погодные условия в Иркутской области
Выполнен анализ синоптических условия смещения южных циклонов на территорию Иркутской области в 2016–2017 гг. Впервые для данного региона получены характеристики южных циклонов по выходным данным глобальной прогностической модели. Выявлено, что наиболее высокие значения потенциальной энергии конвективной неустойчивости наблюдаются на высоте АТ–700 гПа (3 км), а наиболее интенсивные атмосферные осадки выпадают на северной периферии, в передней и тыловой части циклона. Прохождение южного циклона по территории Иркутской области часто сопровождается верхнетропосферным струйным течением.
Ключевые слова: южный циклон, давление, скорость ветра, энергия неустойчивости, атмосферные осадки.
Astafieva N.V., Latysheva I.V.
Synoptic conditions for the displacement of southern cyclones to the territory of the Irkutsk region for 2016-2017 are analyzed. For the first time for this region, the characteristics of southern cyclones were obtained from the output data of the global forecast model. It was found that the highest values of the potential energy of convective instability are observed at an altitude of AT-700 hPa (3 km), and the most intense atmospheric precipitation falls on the northern periphery, in the front and rear parts of the cyclone. The passage of the southern cyclone through the territory of the Irkutsk region is often accompanied by an upper-tropospheric jet stream.
Keywords: southern cyclone, pressure, wind speed, energy of instability, atmospheric precipitation.
На территории Иркутской области наиболее резкие изменения погодных условий чаще всего связаны с прохождением атмосферных фронтов, связанных со смещением циклонов с юго-запада и юга («южные» циклоны) либо с севера и северо-запада («ныряющие» циклоны) [5].
|
|
|
Подавляющее большинство циклонов, возникающих в умеренных широтах, являются фронтальными волновыми возмущениями [1]. Фронтальные циклоны являются результатом возникновения на тропосферном фронте динамически неустойчивых бароклинных волн. Бароклинная неустойчивость определяется как динамическая неустойчивость в основном переносе (в общем, зональном) в атмосфере, связанная с наличием меридионального градиента температуры, и, следовательно, термического ветра. Неустойчивые волны будут возникать в интервале длин от 500 до 3000 км (синоптический масштаб), где статическая устойчивость убывает, поскольку возросшая отклоняющая сила приближает орбиты колебательных движений частиц к горизонтальному положению, динамическая устойчивость возрастает вместе с отклоняющей силой, но их сумма не перекрывает разрывную неустойчивость [8].
Под южными процессами для региона Восточной Сибири понимают синоптические процессы, при которых осуществляется выход циклона с юга (рис.1) на фоне интенсивной адвекции холода в более высокие широты (выше 50° с. ш.). Такие циклоны получили название «южных» [4, 7].
|
|
|
Рис.1. Приземная синоптическая карта при смещении
южного циклона на территорию Иркутской области 09.08.2017 г.
Южные циклоны образуются на полярном фронте при интенсивной адвекции холода в тыловую часть тропосферной ложбины. Их районы образования и траектории различны. Это объясняется различиями термодинамических условий в средней тропосфере, что заставляет рассматривать эти процессы более детально [2,3].
Необходимым условием для смещения южных циклонов на территорию Иркутской области является наличие глубокой меридиональной ложбины в тропосфере (рис.2). Южные циклоны, как правило, перемещаются в одиночку. Однако не исключаются и их последовательные выходы (до 2-3 циклонов) при резком и устойчивом во времени обострении полярного фронта [5].
Рис.2. Высотная карта при смещении южного циклона
на территорию Иркутской области 09.08.2017 г.
В работе проанализированы характеристики южных циклонов за период 2016–2017 гг. В качестве исходной информации использованы данные ежедневных синоптических карт (приземных и высотных), предоставленные Иркутским управлением по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. По выходным данным прогностической модели GFS впервые определялись характеристики южных циклонов: потенциальная энергия конвективной неустойчивости (Дж/кг), влагосодержание облаков в нижней и средней тропосфере, 3-х часовые сумм атмосферных осадков в различных частях южного циклона при смещении на территорию Иркутской области [6, 9].
|
|
|
Установлено, что южные циклоны чаще всего оказывали влияние на погодные условия Иркутской области летом (45% случаев). Реже всего южные циклоны отмечались зимой (3%). Координаты центра южного циклона при выходе на территорию области чаще всего оказывались в районе около 54°с.ш., 98°в.д. Среднее значение давления в центре циклона составило 998 гПа, но изменялось от 980 гПа до 1008 гПа, скорость ветра порядка 6-7 м/с, но порывы достигали 23 м/с. Прохождение центра южного циклона над территорией Иркутской области часто сопровождалось осью струйного течения вблизи тропопаузы (АТ–300 гПа).
Впервые количественно оценена потенциальная энергия конвективной неустойчивости (CAPE), с которой связано образование кучево-дождевых облаков, гроз, ливней и сильного ветра. Средние значения CAPE в южном циклоне варьировали от 312–313 Дж/кг у поверхности Земли и на уровне АТ–850 гПа (1,5 км) до 379 Дж/кг на уровне АТ–700 гПа (3 км) и уменьшались до 319 Дж/кг на уровне АТ–500 гПа (5 км). Максимальные значения этого показателя (4365 Дж/кг) наблюдались 4.07.2016 г. на уровне АТ–700 гПа (3 км). Средние значения относительной влажности составили соответственно 86%, 87% и 93% на высотах 1,5 км, 3 км и 5 км. Однако в отдельных случаях они снижались до ≤10%, максимальные значения составляли 100%. Влагосодержание облаков в южном циклоне в среднем составило 1,19 кг/м2 у поверхности Земли и на высоте 5 км и 1,22 кг/м2 на уровне АТ–700 гПа (3 км). Максимальные значения составили порядка 3 кг/м2 на всех рассматриваемых уровнях тропосферы и отмечались на территории Иркутской области при смещении южного циклона 29.09.2017 г. Наибольшие значения трехчасовых сумм атмосферных осадков составили 65 мм и наблюдались на северной периферии южного циклона 17.07.2016 г. По средним значениям наибольшие трехчасовые суммы осадков выпадают на северной периферии (7,7 мм), в передней части (7,4 мм), далее следуют тыл циклона (6,9 мм), центр (3,4 мм) и его южная периферия (3,2 мм). При прохождении южных циклонов через г. Иркутск в 2016–2017 гг. средние значения трехчасовых сумм атмосферных осадков составили 7,5 мм, минимальные 0,3 мм, а максимальные 19,9 мм.
|
|
|
Таким образом, южные циклоны оказывают существенное влияние на погодные условия территории Иркутской области, особенно в летние месяцы. Развитие численных методов и компьютерных гис-технологий позволяет проводить более глубокий анализ южных циклонов по сравнению с синоптическим анализом по приземным и высотным картам погоды. В нижнем 5-км слое тропосферы наиболее высокие значения потенциальной энергии конвективной неустойчивости и влагосодержания облаков по данным за 2016–2017 гг. наблюдались на уровне АТ–700 гПа. При прогнозе интенсивных осадков следует учитывать, что вероятность их выпадения максимальна на северной периферии южного циклона, в зоне теплого и холодного фронтов, что в среднем в два раза больше, чем в центре и на южной периферии циклона.
Список использованной литературы
1. Бышев В.И. Синоптическая и крупномасштабная изменчивость океана и атмосферы / В.И. Бышев. – М.: Наука, 2003. – С.310–315.
2. Васильев В.Ф. Синоптические вихревые процессы и сезонные особенности климатического режима атмосферы / В.Ф. Васильев, В.Ф. Романов // Метеорология и гидрология. – 1990. – №3. – С.21–29.
3. Гущина Д.Ю. Оценка воспроизведения особенностей глобальной циркуляции атмосферы и взаимосвязи между циркуляцией в тропиках и умеренных широтах моделями общей циркуляции атмосферы ИВМ РАН и ARPEGE / Д.Ю. Гущина //Метеорология и гидрология. – 2003. – №8. – С.5–26.
4. Кошинский С.Д. Опасные явления погоды на территории Сибири и Урала / С.Д. Кошинский, А.Д. Дробышева. – Л.: Гидрометеоиздат, 1987. – Часть V. – 216 с.
5. Латышева И.В. Аэросиноптические условия выхода южных циклонов на южные районы Предбайкалья и их влияние на деятельность авиации / И.В. Латышева, Е.П. Белоусова, А.С. Иванова // Метеоспектр. – 2006. – №1. – С.111–115.
6. Матвеев Л.Т. Динамика облаков / Л.Т. Матвеев. – Л.: Гидрометеоиздат, 1981. – 311 с.
7. Хуторянская Д.Ф. Региональные особенности синоптических процессов над Восточной Сибирью: Учеб. Пособие / Д.Ф. Хуторянская. - Иркутск: Иркут. ун-т, 2012. – 162 с.
8. Шакина Н.П. Теоретические исследования атмосферных фронтов и циклонов средних широт / Н.П. Шакина // Метеорология и гидрология. – 1978. – № 7. – С. 108–115.
9. Электронный ресурс – URL: / http:// earth.nullschool.net // (дата обращения 21.09.2017).
Информация об авторе
Астафьева Надежда Владимировна – бакалавр, кафедра метеорологии и охраны атмосферы географического факультета, Иркутский государственный университет, г. Иркутск; e-mail: nadezhdaastafeva@yandex.ru.
Латышева Инна Валентиновна – доцент, кафедра метеорологии и охраны атмосферы географического факультета, Иркутский государственный университет, г. Иркутск; e-mail: ababab1967@mail.ru.
Author
Astafieva Nadezhda Vladimirovna – master, Department of Meteorology and Protection of the Atmosphere, Faculty of Geography, Irkutsk State University, Irkutsk; e-mail: nadezhdaastafeva@yandex.ru.
Latysheva Inna Valentinovna – Associate Professor, Department of Meteorology and Atmospheric Protection, Geographical Faculty, Irkutsk State University, Irkutsk; e-mail: ababab1967@mail.ru.
504.3.054 (571.53)
Вологжина С.Ж., Голубева Л.В., Теа Мишель
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 285; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!