Диссертация (1145308), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Число событий N=48 (1980-1996 гг.), холодное полугодие.и через сутки (∆t = +2 сут) возвращается к исходному уровню. В связи с этим давление вциклоне перестает понижаться и затем, начиная с +3-го дня, начинает расти (циклонпостепенно заполняется). Также следует отметить, что в нулевой день у восточного берегаСеверной Америки в районе Ньюфаундленда появляется область адвекции тепла (0.05°С/час),которая усиливается и достигает максимума (0.1°С/час) на следующий день, после чегоослабевает и пропадает.Усиление адвекции холода приводит к понижению температуры в тылу углубляющихсяциклонов. На рис.2.29 приведены средние изменения высоты изобарического уровня 700 гПа наследующий день после начала СПС (∆t = +1 сут). Там же показаны осредненные поисследуемым событиям изменения (отклонения от средней карты на интервале ±10 днейотносительно начала СПС) средней температуры слоя 1000-500 гПа, рассчитываемой поформуле 2.10.
Видно, что через сутки после начала СПС в тыловой части углубляющихся116циклонов (области понижения уровня 700 гПа) температура понижена на 1.5−2°С, чтосогласуется с полученными ранее адвективными изменениями температуры (от −0.05 до−0.15°С/час) и подтверждает усиление адвекции холода в циклонах в ходе исследуемых СПС.Поскольку при углублении циклона усиливается адвекция тепла из умеренных широт в егопередней части (рис.2.28), это приводит к формированию высотного гребня над ЦентральнойЕвропой и Скандинавией.
Адвекция тепла у восточного побережья Северной Америкиприводит к увеличению температуры в области повышения давления.Рис. 2.29. Средние изменения высоты изобарического уровня 700 гПа (в гп. м, градации серого)и температуры слоя 1000-500 гПа (красные линии) на следующий день после начала СПС (∆t =+1 сут). Число событий N=48 (1980-1996 гг.), холодное полугодие.Таким образом, проведенные расчеты показали, что механизм вторичного углубления(регенерации) циклонов, интенсификация которого наблюдается в ходе исследуемых всплесковсолнечных протонов (Е > 90 МэВ), включает усиление адвекции холода в тылу циклонов при ихпрохождении вблизи побережья Гренландии.
Формирование области повышенного давления упобережья Северной Америки в районе Ньюфаундленда обусловлено усилением адвекциитепла. Действительно, адвекция холода способствует зарождению нового или усилению ужесуществующего циклонического вихря, тогда как адвекция тепла – антициклонического вихря[Матвеев, 1991]. Известно, что наиболее интенсивное углубление происходит на стадиимолодого циклона, когда поле температуры циклона неоднородно (имеется теплый сектор) и внем наблюдается адвекция холода. Как только холодный воздух распространяется на всюобласть циклонической циркуляции, поле температуры циклона становится однородным и117адвекция холода прекращается, циклон начинает заполняться. Если же происходит заток в тылоднородного заполняющегося циклона новой порции холодного воздуха, это приводит кповышению асимметрии температурного поля циклона и возобновлению его углубления(регенерации).Рассмотрим, с чем связано усиление адвекции холода и более интенсивное углублениециклонов у берегов Гренландии, наблюдаемое в ходе исследуемых СПС.
Как известно, полетемпературы тропосферы неоднородно и имеет довольно сложную структуру, так какформируетсяподвоздействиембольшогорядафакторов(рельефа,теплообменасподстилающей поверхностью, конденсации водяного пара, облачного покрова и т.д.). Важнуюроль в формировании поля температуры играет приток солнечной радиации и термическаянеоднородностьподстилающейповерхности[Воробьев,1991].Особенностьюполятемпературы тропосферы является неравномерность распределения значений горизонтальных500, использующихся вградиентов температуры. На картах относительной топографии H1000службе погоды для характеристики распределения средней температуры слоя 1000−500 гПа,можно обнаружить зоны максимальных градиентов температуры (области сгущения изотерм),которые называют высотными фронтальными зонами (ВФЗ) [Воробьев, 1991].
На рис.2.30приведено распределение средней температуры слоя между поверхностями 1000 и 500 гПа,рассчитанной по формуле (2.10) на основе данных реанализа NCEP/NCAR [Kalnay et al., 1996],а также модуля горизонтального градиента средней температуры данного слоя для февраля2003 года (среднемесячные значения). Как можно видеть, в холодный период области наиболеевысоких температурных градиентов (области ВФЗ) наблюдаются вдоль юго-восточногопобережья Гренландии и у восточных берегов Северной Америки, что обусловленосущественным различием температурных характеристик воздушных масс, формирующихся надматериками и океанами в данный период.С высотными фронтальными зонами тесно связана циклоническая деятельность вумеренных широтах.
В этих зонах концентрируются высокие градиенты температуры иформируются фронтальные разделы. При благоприятных условиях для фронтогенеза,градиенты температуры, давления, а также скорости ветра усиливаются, и при достижениикритических значений потоки в ВФЗ теряют устойчивость, что приводит к волновомувозмущению, по мере развития которого образуется циклонический вихрь [Воробьев, 1991].Подавляющее число внетропических циклонов образуется на главных атмосферных фронтах:полярных фронтах (или фронтах умеренных широт), разделяющих тропический воздух ивоздух умеренных широт, и арктических фронтах, разделяющих воздух умеренных широт иарктический воздух.
В зависимости от типа главного фронта различают ВФЗ арктическихфронтов (арктическую ВФЗ) и ВФЗ полярных фронтов (ВФЗ умеренных широт). Сгущение118изотерм вдоль юго-восточного побережья Гренландии (рис.2.30) соответствует наиболеевероятному положению ВФЗ арктических фронтов, разделяющих в зимний период холодныемассы арктического воздуха над Гренландией и более теплые воздушные массы умеренныхширот над Северной Атлантикой. У восточных берегов Северной Америки на широте∼30−40°N наблюдается сгущение изотерм, соответствующее ВФЗ полярных фронтов. Сфронтальными зонами у берегов Северной Америки и вдоль побережья Гренландии совпадаютобласти повышенной повторяемости и направление движения циклонов, а также климатическоеположение полярных и арктических фронтов, соответственно.90285Arctic frontal zoneLatitude, deg.N80280702756027050265402603020Polar frontalzone255250Layer 1000-500 hPa.February 2003.100-80-60-40-20020406080245°KLongitude, deg.90Arctic frontal zone1.6801.4Latitude, deg.N701.2601500.8400.63020Polar frontalzone0.4Layer 1000-500 hPa.February 2003.100-80-60-40-20020Longitude, deg.4060800.2°C/100 kmРис.2.30.
Распределение средней температуры слоя 1000−500 гПа (верхняя панель) и модулягоризонтального градиента температуры в североатлантическом регионе (нижняя панель) вфевраль 2003 года (среднемесячные значения).119Действительно, хорошо известно, что в холодный период североатлантические циклонывозникают чаще всего на полярных фронтах у восточных берегов Северной Америки иперемещаются, как правило, в северо-восточном направлении, т.е. к Исландии и далее кБаренцеву морю. При этом частота повторяемости циклонов растет на участке от береговСеверной Америки до Исландии, что указывает на преобладание возникновения циклонов. ОтИсландии к Баренцеву морю повторяемость циклонов уменьшается, так как на этом участкечаще происходит их заполнение [Воробьев, 1991].
До побережья Гренландии циклоны доходят,уже достигнув стадии максимального развития. Высокие контрасты температур в областиарктической ВФЗ у юго-восточного побережья Гренландии создают благоприятные условия дляадвекции холода, которая способствует регенерации циклонов. Углублению циклонов упобережья Гренландии способствует также благоприятная структура барического поля. Нарис.2.31 представлены распределение модуля горизонтального градиента средней температурыслоя 1000-500 гПа и изогипсы (линий равных геопотенциальных высот) изобарического уровня500 гПа для января 2005 года, построенные на основе данных реанализа NCEP/NCAR.Temperature gradient in the layer 1000-500 hPa. January 2005.1.61.4°801.2Arctic frontal zoneLatutude10.860°0.60.440°0.2Polar frontal zone20° °-120- 80°- 40°500 hPa level0°40°Longitude°C/100 kmРис.2.31. Распределение модуля горизонтального градиента средней температуры слоя 1000500 гПа и изогипсы изобарического уровня 500 гПа в январе 2005 года (среднемесячныезначения).Видно, что область высоких температурных контрастов у юго-восточного побережьяГренландии оказывается в области расходимости изогипс в средней тропосфере.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
