133_p2297_B2_11771

Ослабление зимнего Азиатского антициклона (понижение давления в центре, уменьшение размеров, разделение на самостоятельные ядра) происходит в результате осуществления двух процессов.

В первом случае высотный гребень над Сибирью разрушается и восстанавливается зональная форма циркуляции. Этот процесс обычно начинается с появления глубокого циклона в районе Таймыра. В результате северная часть высотного гребня над Сибирью разрушается. Затем происходит выход нового циклона по более южной траектории – с востока европейской части России на Западную Сибирь. В таких случаях над Западной Сибирью, несколько западнее высотного гребня, формируется ВФЗ с областью расходимости и уменьшением циклонической кривизны изогипс по потоку над бассейном Енисея (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Ослабление антициклона над Азией при переходе к зональному процессу.

Условные обозначения: – изогипсы H5 0 0 ; – - – – изогипсы Н1500000 ;

● и ○ – соответственно положение и направление движения центров циклонов и антициклонов у поверхности Земли [Руководство по краткосрочным …, 1965]

121

В связи с разрушением северной части высотного гребня адвекция тепла в западной половине его ослабевает и гребень перемещается к востоку. Вместе с этим исчезают условия, благоприятствующие антициклогенезу над центральной частью Сибири. Антициклон у поверхности Земли оттесняется на юг, юговосток и ослабевает. Таким образом, над Сибирью устанавливается зональный перенос, сопровождающийся выходом западных циклонов на Якутию (рис. 1.8).

Рис. 1.8. Западная форма циркуляции над Сибирью в переходные сезоны года [Руководство по краткосрочным …, 1965]

Во втором случае Азиатский антициклон ослабевает при прохождении «ныряющих» циклонов через Сибирь на Дальний Восток. Обычно такой процесс начинается выходом высокого циклона с северо-запада на низовья Оби и Енисея. При этом высотный гребень над Сибирью раздваивается (рис. 1.9). Восточная его часть, ослабевая, смещается к востоку. Если над восточным сектором Арктики в системе гребня имелось ядро, то оно становится самостоятельным. Западная часть гребня сохраняется, и на ее восточной периферии формируется ВФЗ с северо-западными потоками, в направлении которых и перемещаются циклоны.

122

Приземный антициклон при этом процессе разделяется на две части. Основное ядро располагается южнее ВФЗ – над Монголией и Алтаем. Второе ядро сохраняется к северо-востоку от ВФЗ – над восточной частью Якутии и бассейном Колымы. ЛеноКолымский отрог постепенно выделяется из системы Сибирского максимума и сливается на севере с Арктическим антициклоном. Ослабление антициклона тем больше, чем более широтно располагается ВФЗ, вдоль которой перемещаются «ныряющие» циклоны, и чем интенсивнее эти циклоны. После прохождения каждого циклона происходит усиление южной периферии антициклона и его объединение с северо-восточным ядром. Но когда приближается следующий «ныряющий» циклон (а они, как правило, проходят сериями), то ядра вновь разделяются.

Устойчивая циклоническая деятельность над Охотским морем зимой ослабевает при прохождении с запада, а иногда и с севера, антициклонических образований.

Рис. 1.9. Ослабление антициклона над Азией при раздвоении тропосферного гребня над Сибирью [Руководство по краткосрочным …,

1965]

123

Весной на востоке Азиатского континента происходит смена муссонных типов циркуляции. Ведущую роль в развитии атмосферных процессов весной, как и в осенний сезон, приобретает общий зональный перенос. Усиление западно-восточного переноса и усиливающееся прогревание воздушных масс над континентом приводит к разрушению Сибирского максимума.

Типичное для весны высотное барическое поле представлено обширной депрессией над Северным Ледовитым океаном. Одна из ложбин этой депрессии распространяется на Якутию, вторая, слабо выраженная, распространяется на Западную Сибирь. Над Беринговым морем сохраняется еще высотный отрог, характерный для зимних сезонов.

Весной при преобладании западных форм циркуляции западные антициклоны перемещаются по южным широтам с Казахстана и Средней Азии на территорию Монголии и Китая.

Всвязи с усилением зональности высотного барического поля циклоны у поверхности Земли перемещаются с запада на восток по средним широтам Сибири в зоне 46–65° северной широты и сопровождаются тыловыми антициклоническими вторже-

ниями. Западные и юго-западные циклоны часто смещаются се-

риями и приносят теплый воздух из Средней Азии и Казахстана. Тогда на юге Прибайкалья отмечается сухая и днем, по-летнему, жаркая погода.

Однако при прохождении заключительных циклонов возможно резкое ухудшение погоды с усилением ветра и значительным похолоданием.

Прохладная, умеренно влажная погода на территории Предбайкалья с понижением температуры до –3°С, устанавливается при осуществлении полярных вторжений на восточные районы Азии и последующем антициклогенезе у поверхности Земли [Климат г. Иркутска, 1981].

Вмарте начинается перестройка циркуляции от зимнего типа к летнему и над Байкальской котловиной. Заканчивается она в апреле, т. е. на месяц раньше по сравнению с окружающей сушей.

Вэто полностью разрушаются Предбайкальский и Забайкальский антициклоны, заполняются зимние байкальские депрессии. Над акваторией озера образуются ядра повышенного давления, которые в течение лета оформляются в самостоятельные байкальские антициклоны с максимальным давлением воздуха (1008 гПа) в июле [Лут, Сергеев, Тарасова, 1977].

124

Одним из типичных для зимы процессов является прохождение над Сибирью «ныряющих» циклонов, которые по типизации Н. И. Сергеева относятся к первому типу зимних процессов. Рассмотрим этот процесс более подробно.

1.3.«Ныряющие» циклоны

Термин «ныряние» введен Б. П. Мультановским в 40-е годы прошедшего столетия наряду с термином «блокирование». Этот процесс достаточно полно изучен для Европы, в меньшей степени – для территории Западной Сибири и практически не изучался для территории Восточной Сибири.

Смещение «ныряющих» циклонов на территорию Сибири обусловлено пространственным положением блокирующего высотного гребня с большой меридиональной составляющей над Уралом (Западной Сибирью) и сопряженной с ним высотной ложбины над Восточной Сибирью. Ось блокирующего гребня при «нырянии» циклона на Восточную Сибирь располагается в зоне 65–100 восточной долготы. Ориентация осей блокирующего гребня и сопряженной с ним тропосферной ложбины определяет направление ВФЗ и ведущего потока, по которому и смещается циклон.

Смещение этих циклонов с северо-запада или с севера на Восточную Сибирь происходит с Карского или Баренцева морей.

Процесс прохождения «ныряющего» циклона начинается выходом или образованием циклона в низовьях Оби или Енисея. В результате высотный гребень над Уралом раздваивается. Восточная часть его ослабевает и смещается к востоку. По северовосточной периферии западного гребня формируется ВФЗ с северо-западными или с северными потоками. Смещение циклонов осуществляется фактически под тыловой частью Дальневосточной тропосферной ложбины, где осуществляется адвекция холода и антициклонического вихря, обусловливающие адвек- тивно-динамический рост давления у поверхности Земли, что способствует их быстрому заполнению. Большие скорости ветра под тыловой частью тропосферной ложбины обуславливают их смещение по ведущему потоку со скоростью в отдельных случаях до 100 км в час, что и определило название этих циклонов. «Нырянию» циклонов благоприятствует разветвление струйного те-

125

чения в направлении ведущего потока или его циклоническая кривизна. При этом циклон движется почти параллельно основной ветви струйного течения. При слиянии двух ветвей струйного течения или его антициклонической кривизне «ныряния» циклона не происходит.

Ниже приводятся основные термодинамические характеристики этого процесса над Восточной Сибирью по данным аэросиноптического анализа за период 1981–1988 гг. [Влащик, 1991]. Ежегодно на территорию Восточной Сибири выходит от 4 до 6 циклонов, преимущественно в холодное время года. Как правило, в отдельные месяцы холодного периода наблюдается выход одного циклона и очень редко – двух. Этот процесс возможен в отдельные годы и летом, но очень редко. За 8-летний период летом этот процесс наблюдался всего 5 раз. Продолжительность процесса не превышает 5 суток.

Эти циклоны, как уже указывалось, выходят или уже глубокими, т. е. возникли над Северной Атлантикой (1-й тип), или образовались на арктическом фронте вблизи вершины тропосферного блокирующего гребня (2-й тип). Повторяемость первого типа циклонов составляет 65 %. Давление в центре отмечается в диапазоне 990–1015 гПа. Циклоны этого типа прослеживаются до уровней 300–500 гПа.

Повторяемость циклонов второго типа не превышает 35 %. Это низкие образования, замкнутая циркуляция отмечается только на уровне 850 гПа. Давление в центре –1010–1030 гПа. При своем смещении под тыловой частью тропосферной ложбины эти циклоны в 64 % случаев заполняются очень быстро – замкнутая циркуляция отслеживается только на уровне 850 гПа, а в 5 % случаев циклон исчезает у поверхности Земли и сохраняется только на высотах 500–700 гПа. Быстрое заполнение циклонов обусловлено адвективно-динами-ческим антициклогенезом под тыловой частью тропосферной ложбины, где и перемещаются рассматриваемые циклоны. Однако на фоне интенсивной адвекции холода эти циклоны в 36 % случаев могут сохранять и даже усиливать циклоническую циркуляцию до уровней 300–500 гПа.

Очень редко «ныряющий» циклон может и регенерировать, значительно ухудшая погоду на пути своего перемещения.

Реализация этого процесса осуществляется при значительных горизонтальных градиентах в ВФЗ над центром циклона в поле геопотенциала ( АТ500 гПа) и средней температуры слоя

126

H

500–1000 гПа. Диапазон значений n на карте АТ500 гПа со-

ставляет 10–45 дам/1000 км. Наиболее типичным значением градиента геопотенциала в зимний и переходные сезоны является 15–35 дам/1000км. Однако зимой этот процесс может осуществляться и при малых величинах градиента геопотенциала в ВФЗ: от 5 до 10 дам/1000 км.

Летом, естественно, циклоны смещаются на фоне меньших

H

значений n : 15–30 дам/1000 км. Для сравнения, «ныряние»

циклонов над Европой осуществляется при активности ВФЗ, рав-

ной 28–36 дам/1000 км [Влащик, 1991].

Если горизонтальные градиенты геопотенциала или средней температуры слоя 500–1000 гПа больше в тылу циклона, чем в его передней части, циклон углубляется, и наоборот.

Изменение давления в циклоне может происходить и под влиянием орографии. Так, перед возвышенностями возможен орографический рост давления в циклоне, замедление его перемещения. При переваливании через препятствие циклон может углубляться с его подветренной стороны вследствие расходимости воздушных потоков.

Траектории «ныряющих» циклонов отличаются от траекто-

рий обычных циклонов, которые перемещаются под передней (циклогенетической) частью тропосферной ложбины. В классическом варианте они представляют собой параболу, вершиной направленной к югу. Циклон движется по ведущему потоку ВФЗ по западной нисходящей ветви параболы на юг или юго-восток. У вершины параболы движение замедляется и в течение 12–24 последующих часов циклон смещается почти в широтном направлении. Одновременно меняется в пространстве и ориентация его большой оси – с направления СЗ – ЮВ на ЮЗ – СВ. Это является признаком его дальнейшего смещения по восходящей ветви параболы. Над Восточной Сибирью перемещение по классической траектории осуществляется в 60 % случаев. В 40% случаях циклоны перемещаются с большой скоростью с С – СЗ на Ю – ЮВ по траекториям в виде прямой или ломаной линии без участков широтного или «восходящего» по ветви параболы движения. Наклон западной (нисходящей) части траектории может

127

быть различным относительно начального меридиана смещения – от 5 до 30 долготы. «Ныряние» циклонов на центральную Сибирь осуществляется при расположении блокирующего гребня над Уралом или Западной Сибирью в пределах 65–100 в. д. и 52–67 с. ш.

При более восточном расположении блокирующего гребня этот процесс наблюдается уже над Забайкальем.

Скорости перемещения «ныряющих» циклонов изменяются в диапазоне от 10 до 83 км/ч. Типичная скорость «ныряния» над Восточной Сибирью равна 30– 50 км/ч. Скорость циклона замедляется при его приближении к вершине параболы (до 10–35 км/ч) и возрастает до 15–50 км/ч на «восходящей» ветви траектории.

Скорости перемещения циклонов, как и активность ВФЗ, изменяются в течение сезонов. Зимой и в переходные периоды на фоне наибольшей динамической активности ВФЗ, значительной мощности и устойчивости блокирующего гребня и сопряженной с ним Дальневосточной тропосферной ложбины, увеличивается повторяемость циклонов этого типа и скорость их перемещения. Чем быстрее перемещаются циклоны, тем быстрее они заполняются, не успевая на долгий период существенно ухудшить погоду. Однако линейной связи между глубиной циклона, скоростью его смещения и активностью ВФЗ не установлено.

Циклогенетический процесс из-за многофакторности его реализации не вписывается строго в схему взаимосвязей перечисленных выше параметров. Как известно, любой синоптический процесс взаимодействует с подстилающей поверхностью, иногда непредсказуемо проявляя себя в метеорологических полях. Необходимо помнить, что эти циклоны перемещаются под антициклогенетической ветвью ВФЗ (тыловая часть тропосферной ложбины), в зоне крупномасштабных нисходящих токов, обусловленных нестационарностью процесса. Тем не менее, эти циклоны всегда сопровождаются осадками, и нередко ливневыми, усилением ветра, порой до значений штормового. Однако эти ухудшения в погоде носят кратковременный характер в связи с быстрым заполнением этих циклонов. При прогнозе перемещения этих циклонов наиболее важным является прогноз выполаживания траектории в связи с происходящей эволюцией высотного барического поля. Типовые термобарические схемы этого процесса представлены на рис. 4.1 (ч. 1), 4.2 и 4.3 (ч. 2) данного учебного пособия. «Ныряние» циклона на территорию Иркутской области

128

осуществляется при более западном положении осей тропосферных ложбин и гребней.

1.4.Основные формы циркуляции атмосферы

в летнее время

Летний сезон по характеру синоптических процессов резко отличается от зимнего. Зональные процессы развиваются при сохранении Тихоокеанского гребня и субтропических антициклонов в районе Японии, и сезонной депрессии над северо-востоком Китая и бассейном Амура. Над континентом субтропический пояс высокого давления у поверхности Земли выражен слабо. Формирование высотного гребня у восточного побережья материка обуславливает тенденцию к росту давления над Дальневосточными морями и северо-западной частью Тихого океана. Это сопровождается замедлением перемещения барических образований при их приближении с запада к побережью, а также усилением антициклонов после их выхода с континента на море.

Типичное для лета высотное барическое поле характеризу-

ется высотной ложбиной, направленной с Арктики на бассейны Оби и Енисея. Вторая, более глубокая, ложбина Арктической депрессии распространяется на Берингово море и Тихий океан. Между этими ложбинами над западной частью Охотского моря или над восточными районами Якутии располагается высотный отрог, который иногда распространяется на большую часть территории Якутии. У поверхности Земли над всей Сибирью преобладает малоградиентное поле низкого давления.

Втечение лета циклоны над Восточной Сибирью в большинстве случаев перемещаются с запада на восток или с югозапада на северо-восток. На территорию Прибайкалья и Забайкалья часто выходят южные циклоны.

Взападных и южных районах Восточной Сибири циклоны преимущественно перемещаются с северо-запада на юго-восток. Средняя скорость перемещения этих циклонов 25–30 км/ч, т. е. заметно меньше чем весной. Максимальные значения скорости могут достигать 75 км/ч. Летом в связи с уменьшением горизонтальных градиентов температуры и ослаблением ВФЗ и объясняются незначительные скорости движения циклонов.

129

В восточных районах Восточной Сибири также преобладают циклоны, перемещающиеся с запада и юго-запада со средней скоростью 20–25 км/ч. Максимальная скорость их перемещения значительно больше, чем в западных районах Восточной Сибири

(до 60–75 км/ч).

Над северными морями циклоны, как и весной, перемещаются с запада на Чукотский полуостров, Камчатку. Скорость их перемещения невелика. Максимальные значения достигают 40 км/ч [Щербакова, 1961; Маркова, 1969; Руководство по крат-

косрочным …, 1965, 1968].

Зимой на большей части Евроазиатского материка циклоны имеют фронтальное происхождение, возникая на арктическом и реже на полярном фронте.

Втеплое же время года возрастает повторяемость приземных циклонов, имеющих термическое происхождение. Это приводит к более равномерному распределению циклонов по территории Восточной Сибири по сравнению с зимой и весной. Летом циклоническая деятельность осуществляется главным образом на полярном фронте (реже на арктическом).

Взападных районах Восточной Сибири максимум повторяемости циклонов наблюдается в мае и летом. В северо-восточных регионах максимум приходится на лето и конец осени. В северных районах фронтальный циклогенез наиболее развит в июне.

Значительные изменения, как в направлении перемещения циклонов, так и в скорости их движения определяются направлением и динамической возмущенностью ВФЗ, возникающих над Восточной Сибирью. Вследствие большой тепловой инерции северных морей весной над Восточной Сибирью происходит быстрый рост горизонтальных градиентов температуры воздуха (геопотенциала) между арктическим и континентальным воздухом умеренных широт. Это обостряет арктическую ВФЗ.

Барические образования с Атлантики перемещаются в основном по средним широтам или, огибая Евразию, через Баренцево и Карское моря, смещаются на северные районы Сибири. Повторяемость циклонических и антициклонических образований примерно одинаковая.

Над территорией Забайкалья летом у поверхности Земли в противоположность зимнему сезону чаще всего наблюдается малоподвижная депрессия при антициклональном поле в бассейне восточных морей.

130