книги из ГПНТБ / Мамедов, Э. С. Тайфуны

тайфуна вправо от большой оси эллипса будет тем больше, чем восточнее расположена ось полярной ложбины.

Использование спутниковых данных об облачности позволило выяснить некоторые особенности эволюции тайфунов при выходе их на полярный фронт.

Характерным признаком приближения тайфуна к фронту явля­ ется изменение его облачного массива, который вытягивается в сто­ рону фронта, принимая овальный вид. Количество верхней облач­ ности уменьшается, и она становится более тонкой. Сквозь нее можно проследить полосы или разрывы в нижней облачности. Об­ лачный массив тайфуна при приближении к фронту в большинстве

Рис. 40. Зависимость между шириной полосы фронтальной облачности и контрастами температур в зоне холодного по­

лярного фронта.

случаев уменьшается. Часто сохраняется небольшая облачная полоса и всегда в его южной и юго-восточной части. Направление перемещения тайфуна происходит вправо по отношению к боль­ шой оси эллипса облачного вихря.

При выходе тайфуна на полярный фронт происходит резкое уве­ личение облачности и запасы энергии влажнонеустойчивости тай­ фуна дополняются энергией неустойчивости горизонтального рас­ положения воздушных масс. В связи с этим заполнение тайфуна может на некоторое время замедлиться. Если тайфун выходит на

Имеется связь между шириной фронтальной облачности в зоне полярного фронта и контрастами температур на уровне изобариче­ ской поверхности 500 мб. Чем шире полоса фронтальной облачно­

92

сти. тем больше контрасты температур в зоне фронта. Зависимость между шириной фронтальной облачности и контрастами темпера­ тур на карте АТ500 в зоне фронта показана на рис. 40.

4. Численные методы прогноза перемещения тайфунов

Большинство численных методов прогноза перемещения тайфу­ нов также основано на определении ведущего потока и смещении затем циклонического вихря в направлении этого потока с опреде­ ленной скоростью.

Численные методы прогноза перемещения тайфунов развива­ лись как советскими, так и зарубежными учеными. Для кратко­ срочного прогноза перемещения центров тайфунов использовались как одноуровенные, так и многоуровенные модели [41—43, 54, 55, 60, 64, 65, 67, 6 8 ]. Некоторыми исследователями для прогноза пере­ мещения тайфунов использовались методы динамики твердого тела [38]. Большие исследования ведутся учеными в области моделиро­ вания тайфунов [1 0 , 16].

Применение численных методов для прогноза движения тропи­ ческих циклонов, имеющих большую концентрацию изобар (изо­ гипс), представляет огромные трудности. В целях их устранения

Большинство авторов искусственно выделяют тайфун из общего потока и отдельно прогнозируют так называемое остаточное поле давления (без тайфуна), после чего указанный тайфун смещают в направлении вычисленного ведущего потока. Следует отметить, что разделение поля давления на две части является не вполне обоснованным. В системе общей циркуляции атмосферы тайфун играет такую же роль, как и внетропический циклон. При углуб­ лении или заполнении тайфуна характер циркуляции на высоте может резко измениться. В связи с этим численные модели, в ко­ торых циклон заменен вихрем, не меняющим интенсивности в те­ чение периода прогнозирования, являются слишком грубыми.

Использование гидродинамических методов прогноза переме­ щения и эволюции тайфунов связано с целым рядом трудностей. Это, во-первых, слабая метеорологическая освещенность районов

93

Тихого океана, во-вторых, недостаточная изученность взаимодей­ ствия океана и атмосферы, причин возникновения тайфунов, про­ цессов перехода энергии из одного вида в другой в течение всего периода существования тайфуна.

Очень сложно проводить расчеты всех видов притока тепла в тайфунах, особенно притока тепла за счет фазовых превращений воды.

Для этого необходимо знать вертикальную структуру тайфу­ на и состояние поверхности океана.

Статистические методы прогноза перемещения тайфунов в ка­ кой-то мере лишены этих недостатков. Для них не обязательно хорошее знание физики исследуемого явления. Небольшая плот­ ность метеорологических наблюдений над океаном не может слу­ жить серьезным препятствием. В этом методе можно использовать все достижения классической синоптики и результаты гидродина­ мической теории.

Как правило, гидродинамические методы прогноза перемеще­ ния тайфунов имеют удовлетворительные результаты на короткие

зов резко падает и становится близкой к оправдываемое™ случай­ ных прогнозов.

Статистические прогнозы с увеличением заблаговременности прогноза ухудшаются значительно медленнее, а в некоторых рас­ четных схемах, наоборот, происходит улучшение качества прогно­ зов.

В связи с этим, как 'правило, при прогнозе на 2—3 суток и бо­ лее используются статистические методы, которые разработаны как в Советском Союзе, так и за рубежом [35, 36, 59, 69].

При определении весовых коэффициентов при предсказателях используется метод наименьших квадратов. Точность прогности­ ческих уравнений зависит главным образом от правильности вы­ бора предсказателей и качества исходной информации.

Для прогноза перемещения тайфунов с малой заблаговремен­ ностью могут применяться синоптический, гидродинамический и статистический методы. В синоптическом и гидродинамическом методах при прогнозе перемещения тайфунов на 2 —3 суток используется экстраполяция суточного прогноза на последующие

2с у т о к .

Воснове статистического метода прогноза перемещения тай­ фунов лежит использование связей между будущим перемеще­ нием тайфунов и исходным, а также прошлым состоянием атмо­ сферы и подстилающей поверхности над определенной террито­ рией (масштабы которой зависят от заблаговременности про­ гноза) .

Весовые коэффициенты при предсказателях, или так называе­

мые эмпирические функции влияния, находятся соответственно для срока, на который необходимо предсказать перемещение тайфунов,

94

К синоптико-статистическому методу прогноза перемещения тайфунов на 2 —3 суток можно отнести так называемый метод ана­ логии. Суть данного метода заключается в подборе аналогичной синоптической ситуации по данным архивных материалов за прош­ лые годы. При этом аналогичность должна выявляться не только по внешним, но и по генетическим признакам. По выбранному аналогу дается прогноз перемещения на последующие 2 —3 суток.

Для прогноза перемещения тайфунов на 2—3 суток по методу II. И. Павлова [35, 36] используется подвижная система коор­ динат.

Линейные уравнения регрессии построены отдельно для состав­ ляющих перемещения тайфунов по меридиану и параллели.

В качестве предсказателей используется инерция (т. е. прошлое перемещение тайфуна), ведущий поток на уровне 700 мб и терми­

ческое поле ОТ moo).

Несмотря на большое число исследований, в настоящее время не существует достаточно надежной методики прогноза эволюции тайфунов.

Сложнее всего обстоит дело с прогнозом давления в центре тайфуна в стадии его углубления.

В процессе углубления тайфунов большую роль играет горизон­ тальная адвекция тепла и холода. В тылу тайфуна осуществляет­ ся заток холодного воздуха из высоких широт в низкие. Приток тепла в область тайфуна связан с перемещением воздушных масс из экваториальных широт.

Эмпирически установлено, что кривая изменения давления

вцентре тайфуна во времени симметрична относительно момента наибольшей глубины тайфуна. Используя указанное свойство, можно по данным изменения давления в центре тайфуна в стадии его углубления дать прогноз давления в центре тайфуна в стадии заполнения.

. Для аппроксимации кривой изменения давления в центре тай­ фуна можно использовать полиномы, тригонометрические и показа­ тельные функции. 'В частности, для прогноза изменения давления

вцентре тайфуна может быть использована формула, предложен­ ная Н. И. Павловым:

pi — значение давления в тот момент времени, когда кривая изме­ нения давления была еще параллельна оси абсцисс; Т — период, равный удвоенному промежутку времени от момента начала паде­ ния давления в центре тайфуна и до момента минимального дав­ ления.

9 5

ГЛАВА V

УЧЕТ ВЛИЯНИЯ ТАЙФУНОВ НА МАРШРУТАХ ПЕРЕХОДА И В РАЙОНАХ РАБОТ

Одной из важных задач гидрометеорологического обеспечения судов на маршрутах перехода и в районах северо-западной части Тихого океана является получение заблаговременной информации о местоположении и параметрах движения тайфуна. Прогноз пере­ мещения тайфуна является основой для принятия оптимального решения и грамотного пополнения маневра на уклонение от его штормового поля.

С каждым годом увеличиваются перевозки в южных направ­ лениях, осуществляемые судами морского торгового флота, в том числе и через районы, подверженные влиянию тайфунов.

Специфические гидрометеорологические условия Филиппинско­ го, Южно-Китайского, Желтого, Японского морей и прилегающей акватории Тихого океана выделили этот район Мирового океана как район, наиболее подверженный воздействию ураганных вет­ ров. На долю его приходится почти 80% всех тропических циклонов Тихого океана. Как известно, тайфунная деятельность проявляется своеобразным «взрывом» плохой погоды на фоне текущих атмосферных процессов. Тайфун и его штормовое поле со скоростью ветра от 33 до 100 м/м и волнением, достигаю­ щим 15—20 м, периодически и с определенной сезонной законо­ мерностью перемещается по огромной акватории северо-западной части Тихого океана. Существующие навигационные пособия с их осредненными данными не дают количественной оценки влияния движущегося штормового поля тайфуна на успешность промыс­ ловых, научно-исследовательских работ и транспортных перево-

97

зок, осуществляемых судами флота. В настоящей работе пред­ лагаются методики и практические выводы из них по количе­ ственному учету влияния и движущегося поля тайфуна на эффек­ тивность работ судов флота в зоне интенсивной тайфунной дея­ тельности.

В этом плане представляет интерес рассмотрение следующих вопросов:

1)планирование промысловых и исследовательских работ на основе вероятностной оценки встречи судна с тайфуном;

2)маневрирование судна при расхождении со штормовым по­ лем тайфуна;

3)маневрирование судна в зоне штормовых ветров.

1.Плакирование 4промысловых и исследовательских работ в районах интенсивной тайфунной

деятельности на основе вероятностной оценки встречи с тайфуном

Планирование промысловых и исследовательских работ в океа­ не находится в прямой зависимости от степени подверженности интересующего района океана воздействию тайфунов. Подвержен­ ность воздействию тайфунов ряда районов северо-западной части Тихого океана и сезонная повторяемость их подробно описаны в главе I настоящей работы. Из этого описания можно сделать вывод о существенной неравномерности в интенсивности прохож­ дения тайфунов в различные сезоны года. Так, на период с декаб­ ря по апрель (5 месяцев) падает 11,8%, а на период — май, июнь,

Тихого океана в период интенсивного образования тайфунов необ­ ходимо учитывать возможные потери времени, связанные с их деятельностью. Этот учет должен быть основан на количественной оценке.

Наиболее важными показателями для количественного учета интенсивности тайфунной деятельности при расчете эффективности промысловых и научно-исследовательских работ на этапе их пла­ нирования следует принять:

—вероятность встречи со штормовым полем тайфуна в райо­ не работ в течение определенного периода времени (частость про­ хождения тайфунов);

—ожидаемое количество тайфунов, проходящих через район работ за принятый период времени;

98

—Продолжительность штормовых условий в районе работ, вы­ званных прохождением тайфунов (в сутках за месяц);

—вероятность благоприятных (без тайфуна) гидрометеороло­

гических условий к началу работ (на момент времени / = 0);

— общая потеря времени при работе в районах интенсивной тайфунной деятельности, с учетом уклонения судов от проходящих тайфунов.

Рис. 41. Карта интенсивности тайфунной деятельности в северо-западной части Тихого океана в мае.

Основной частью решения задачи является расчет продолжи­ тельности штормовых условий в районе работ (Г), вызванных

99

А. Первый метод расчета продолжительности штормовых усло­ вий в районе работ основан на использовании карт интенсивности тайфунной деятельности в северо-западной части Тихого океана (рис. 41—47). (Методика расчета этих карт приведена ниже.)

Б. Второй метод расчета основан па использовании карт основ­ ных направлений перемещения тайфунов в северо-западной части

Рис. 42. Карта интенсивности тайфунной деятельности в северо-западной части Тихого океана в июне.

Уел. обозн. ем. рис. 41.

Тихого океана (рис. 10—17). Принцип построения этих карг приведен в главе II.

Оба комплекта карт составлены на основе обработки статисти­ ческих данных о траекториях тайфунов, сведения о которых поме­ щены в главах I—III настоящей работы.

А. Первый метод расчета продолжительности штормовых условий в районе работ основывается на использовании таких важных исходных данных, как вероятность встречи со штормо­

100

карт, а методика их расчета в кратком виде может быть сведена

ном судна, проводящего работы в районах Тихого океана, подвер-

Рис. 43, Карта интенсивности тайфунной деятельности в северо-западной части Тихого океана в июле.

Уел. обозн. см. рис. 41.

женных их воздействию, может быть представлена частостью это­ го события (Р*), т. е. частостью встречи судна в течение, напри­ мер, месяца со штормовыми условиями, вызванными прохождением тайфуна.

Частость Р* рассчитывается обычными, принятыми в таких случаях методами обработки статистических данных о трае­ кториях перемещения тайфунов для интересующего района океа­ на. Ее величина является статистической оценкой вероятности (Р) прохождения 5-градусиого квадрата хотя бы одним тайфуном в месяц. Надежность и точность полученной таким образом веро­ ятности может быть рассчитана известными методами, показан­ ными ниже.

101