книги из ГПНТБ / Мамедов, Э. С. Тайфуны

1 2 ) тайфун (трансформировавшийся во внетропический ци-

клон), над которым располагается очаг холода (на картах ОТ шсо),

малоподвижен; если очаг холода имеет эллиптическую форму, то тайфун движется в направлении ее большей оси. Тайфун, находя­ щийся на периферии области холода, движется вдоль изотерм

(изогипс ОТ ?SJo);

13) тайфун, над которым располагается передняя часть лож­ бины холода, перемещается вдоль оси ложбины в сторону низких значений геопотендиала;

циклона можно определить методом линейной экстраполяции про­ шлого перемещения тайфуна. 'В течение каждых последующих 24 ч траектория тайфуна отклоняется вправо от направления его перемещения за предыдущие сутки на 1 0 —2 0 °; только вблизи точ­ ки поворота угол отклонения увеличивается до 30—40°. Метод экстраполяции особенно удобен для прогноза на небольшие про­ межутки времени (12—24 ч).

Как известно, вертикальный градиент температуры (V) явля­ ется термодинамической характеристикой и в некоторой степени может быть использован как показатель устойчивости атмосферы.

Тайфуны в 82,4% случаев смещаются вдоль перпендикуляра к изолинии Г, в сторону их максимальных значений [37]. Если име­ ется два очага максимальных значенией Г, то тайфуны смещают­ ся в сторону того очага, который расположен севернее центра тай­ фуна [37].

Следует иметь в виду, что в области расположения тайфуна

альной области и в районах севернее тайфуна вертикальные гра­ диенты температуры значительно больше и достигают 0,6—0,8° С

на 100 м [37].

Зоны максимальных значений вертикальных градиентов темпе­ ратуры в зависимости от синоптической ситуации мигрируют с одного места в другое. В тех районах, где наблюдается вынос холодных воздушных масс из умеренных широт северного полуша­ рия или тропической зоны южного полушария, вертикальные градиенты температуры имеют небольшие значения. В районах интенсивного прогрева океана и расположения ‘над ними более холодных воздушных масс вертикальные градиенты температуры достигают максимальных величин.

82

3. Использование спутниковой информации для определения районов образования тайфунов и прогноза их эволюции и перемещения

Спутниковые фотографии облачности позволяют проследить весь цикл формирования, перемещения и эволюции тайфунов. Так как тайфуны имеют специфическую структуру облачности, то они сравнительно легко обнаруживаются на фотоснимках облачнос­ ти. Подробные сведения об этом даны в монографии Л. С. Мини­ ной «Практика нефанализа» [30].

Просматривая серию карт облачности для различных моментов времени, можно проследить движение и развитие тайфуна, а тем самым заблаговременно предупредить население прибрежных рай­ онов и корабли, находящиеся в море, о приближении опасности.

Процесс эволюции тропического циклона можно разделить на пять стадий: тропическое возмущение, тропическая депрессия, тро­ пический шторм, тайфун (ураган), разрушающийся тропический циклон [30].

1. Т р о п и ч е с к о е в о з м у щ е н и е . На фотографиях облач­ ности тропическое возмущение представляет собой беспорядочный и неорганизованный облачный массив, состоящий из кучевообраз­ ных, слоистых и перистых облаков. Признаком образования воз­ мущения является увеличение количества и мощности кучево-дож­ девых облаков. Первым указанием на возможное образование тро­

(изгиб полос,‘выпуклости, зоны растекания облачности). Облачные полосы, связанные с пассатными ложбинами и соот­

ветствующими им линиями конвергенции, дают начало образова­ нию тропических циклонов. В стадии тропического возмущения облачная система имеет неправильную форму, а края облачных скоплений несимметричны по отношению к их центру.

2. Т р о п и ч е с к а я д е п р е с с и я . В данной стадии облач­ ность приобретает вид «запятой», выпуклой частью своего хвости­ ка, обращенной к востоку (в северном полушарии). Облачная система, состоящая из мощных кучевых облаков, уплотняется, а границы ее становятся более гладкими. Скорость ветра в начале стадии депрессии не превышает 10 м/с. У поверхности земли деп­ рессии обычно соответствует одна замкнутая изобара. Многие депрессии из-за отсутствия необходимых условий в верхней тропо­ сфере не развиваются. Для того чтобы депрессия получила даль­ нейшее развитие, необходимо, чтобы над нею в верхних слоях тропосферы и нижних слоях стратосферы развивался антициклон.

3. Т р о п и ч е с к и й шт орм. Эта стадия является переходной от депрессии к тайфуну. При этом происходит упорядочение и рас­ ширение облачной системы, состоящей, как видно, на снимке, из мощных, ярко-белых конвективных облаков, в виде одного витка спирали. Появляется перистая облачность, которая маскирует

83

центр тропического циклона; «глаз» бури еще не виден, но центр облачного массива уже прослеживается. Он расположен у конца широкой полосы облачности, загибающейся под большим углом.

тропического циклона происходит увеличение размера и уплотне­ ние его облачной системы. Развитый тропический циклон характе­ ризуется изолированным сплошным облачным массивом, в кото­ ром облачные полосы все больше концентрируются вокруг центра циклонической циркуляции (рис. 34 — 36).

а)

г)

Рис. 34. Схематическое изображение облачности в различных стадиях раз­ вития тайфуна.

Размеры диаметра тропического циклона в этой стадии колеб­ лются от 240 до 600 км. От основного массива облачности могут отходить две симметрично расположенные спиральные полосы ши­ риной от 100 до 300 км и длиной от 300 до 900 км. В некоторых случаях наблюдается одна полоса конвективной облачности. Мож­ но заметить, что полосы испытывают вращение против часовой стрелки относительно основного облачного массива.

Характерной чертой тропических циклонов, находящихся в зре­ лой стадии, является наличие гряд кучевообразной облачности, расположенных по краю облачного массива. Значительно увели­ чивается яркость изображения перистых облаков, становится бо­ лее четкой их структура. Полосы перистой облачности указывают на направление воздушных потоков от центра к периферии (антициклонические линии тока). Растекание воздуха связано с форми­ рованием стратосферного антициклона над тропическим циклоном. Полосы перистых облаков чаще всего параллельны полосам кон­

54

Анализ фотографий и инфракрасных изображений облачности (позволяет пронаблюдать большое разнообразие мезоструктурных форм в системе тропических циклонов. Очень часто наблюдается ячеистая структура облачности [26, 27, 29, 30]. Широко распро­ странена облачность, имеющая полосную и грядовую структуру. Структура облачных систем тропических циклонов определяется стадией развития циклона, характером подстилающей поверхнос­ ти, широтой места, своеобразием конкретных условий атмосферных процессов, интенсивностью циркуляции.

Расположение гряд кучевообразных облаков и полос верхней перистой облачности дает возможность определить направление ветра на соответствующих уровнях, а при наличии поперечных полос можно определить зоны с большими скоростями ветра или своеобразные струйные течения, огибающие тропический циклон. Все это позволяет провести анализ не только строения конвектив­ ной облачности, но и структуры поля ветра [21, 30].

Следует отметить, что тропические циклоны даже в начальной стадии развития характеризуются изолированным сплошным об­ лачным массивом, что позволяет сравнительно легко обнаружить место их зарождения.

Вихревое строение облаков в формирующихся тропических ци­ клонах в северном полушарии возникает чаще всего вблизи 10—15° с. ш. и очень редко вблизи экватора.

Фотоснимки облачности со спутника позволяют отчетливо уви­ деть спиральную структуру облачной системы тропических цикло­ нов. В стадии максимального развития тропические циклоны име­ ют наибольшее количество спиралей. В исследуемых тайфунах число облачных спиралей достигло 3. ОчейЬ часто при максималь­ ном развитии тайфунов количество облачных спиралей невозмож­ но подсчитать, так как мощный облачный покров плотно закрыва­ ет ниже расположенные полосы, состоящие из кучево-дождевых облаков. На отдельных снимках их можно различить сквозь тон­ кий покров перистой облачности. Чем глубже и интенсивнее тай­ фун, тем больше в нем спиралевидных облачных полос.

Вцентральной части облачного массива тайфуна иногда можно различить круг, где спирали не прослеживаются. В среднем диа­ метр этого круга равен 170 км.

Внастоящее время доказана принципиальная возможность ис­ пользования спутниковой информации для решения обратных ме­ теорологических задач, т. е. восстановления полей ветра, давления, температуры и влажности воздуха по данным спутниковых наблю­ дений.

Вработах [19, 20] дано теоретическое решение задачи восста­ новления ветрового поля в циклонах и тайфунах по данным облач­ ности, полученным с искусственных спутников Земли.

Циркуляция воздушных частиц в тайфуне имеет довольно сложный характер. В зависимости от стадии развития тайфуна ли­ нии тока в области циклона могут иметь тот или иной вид спирали. По характеру облачных спиралей, видимых на снимках облачнос-

88

ти. можно определить линии тока в тайфуне. Уравнение линии тока в полярной системе координат можно записать следующим образом:

где г — радиус-вектор; <р — угол между радиусом-вектором и поло­ жительным направлением оси х; и и v —-тангенциальная и ради­ альная составляющая скорости перемещения воздушных частиц.

Для случая, когда u = cor, u = const, из уравнения (4.2) можно будет получить следующее уравнение:

и касательной к изобаре (изогипсе).

Уравнение (4.4) носит название уравнения логарифмической спирали. Если считать, что tga = — ^ (tga — линейная функция

расстояния, воздушные частицы движутся в центру тайфуна), то решение уравнения (4.2) будет иметь вид

уже было сказано, образуется «глаз бури», на границе которого воздушные частицы движутся строго по окружности. Значение

Как видно из (4.7), при ф= 0, r —R, при ср— >-оо г— wm. Это озна­ чает, что частицы воздуха от периферии тайфуна к «глазу бури» движутся по траектории, напоминающей гиперболическую спи­ раль. На границе «глаза бури» происходит как бы «накручивание» спирали (рис. 38).

89

В 85% случаев положения центров вихрей, определенные С По­ мощью фотографий со спутника, отличались не более чем на 180 км от положения центров, найденных с самолета [26, 30].

Определение положения центра тропического вихря не пред­ ставляет особого труда. Если имеется хорошо выраженный «глаз бури», положение центра определяется наиболее просто. В этом случае ошибки могут появиться лишь засчет искажения при фото­ графировании под большим углом.

В том случае, когда «глаз бури» четко нс выделяется, положе­ ние центра обнаруживается по сходимости спиралевид­ ных облачных полос.

Центр вихря может быть отождествлен с центром об­ лачной массы. Однако здесь следует иметь в виду, что облачная зона тропическо­ го циклона обладает асим­ метрией, в связи с чем точ­ ность определения «глаза бури» будет при этом зна­ чительно меньше.

По данным фотографии облачности можно выделить и определить местоположе­ ние зоны сильных ветров, связанной с районами мак­ симальной конвективной деятельности на периферии «глаза бури».

Площадь, занятая сильными ветрами, зависит от диаметра циклона. Чем больше диаметр циклона, тем меньше будет пло­ щадь зоны сильных ветров относительно всей площади тайфу­ на [2 1 ].

На некоторых фотографиях район сильных ветров вблизи цент­ ра тайфуна выглядит в виде светлого круга. Существует связь между максимальной скоростью ветра, глубиной циклона и диа­ метром облачного массива. С увеличением диаметра облачного массива давление в центре циклона понижается, а максимальная скорость ветра возрастает (рис. 39).

В работе [52] исследовалась зависимость между давлением в центре тропического циклона и размером его облачной системы, разделенной на четыре категории.

Уравнения регрессии для расчета давления в центре тайфуна для различных категорий облачных систем имеют вид:

р , = — 0 ,2 2 d - - 0 ,6 5 d + 1 0 0 1 ,

р, = - 0,25rf2 - 4,55rf + Ш02,

90

хорошо.

Для определения направления движения тропических циклонов можно использовать следующие правила [2 1 ]:

1 ) тропический циклон перемещается перпендикулярно линии асимметрии облачного покрова так, что меньшая полуось облачно­ го массива от центра направлена влево;

2 ) тропический циклон перемещается в направлении, перпенди­ кулярном линии шквала;

3) циклон перемещается в направлении, перпендикулярном линии асимметрии области максимальных скоростей ветра у по­ верхности земли, определяемой по светлому кругу на фотографии облачности вблизи центра;

4) на участке траектории до точки поворота тайфун смещается под углом 70° влево от большой оси эллипса облачного массива. После точки поворота тайфуна на обратную ветвь траектории на­ правление смещения тайфуна отклоняется на 30° вправо от боль­ шой оси эллипса облачного массива. Угол отклонения траектории

91