книги из ГПНТБ / Океанография и морская метеорология учебник

Таким образом, согласно волновой теории каждый циклон на синоптической карте всегда находится в од­ ной из перечисленных стадий, а следующая стадия, в которую он неизбежно перейдет, нам известна. Это имеет важное прогностическое значение. Различные ста­ дии циклона характеризуются определенными измене­ ниями и вертикальной структуры его. В начальной ста­ дии процесс вихреобразования захватывает только при­ земный слой, вследствие чего волна на линии фронта обнаруживается только на приземной карте. В стадии молодого циклона над его центром на карте А Т 7оо уже прослеживается хорошо выраженная ложбина, а в по­ следних стадиях на карте АТ5 0 0 изогппсы замыкаются, образуя высотный центр, смещенный в сторону холод­ ного воздуха.

Волновая теория образования циклонов объясняет и другую особенность циклонов — их серийность. Практи­ ка анализа синоптических карт показывает, что одиноч­ ные циклоны — очень редкое явление; значительно чаще встречаются 4— 6 членов, принадлежащих к одной цик­ лонической серии, в которой каждый последующий член отстает от предыдущего на одну стадию. Прохождение такой серии продолжается от 5 до 7 суток и заканчи­ вается формированием антициклона в тылу последнего члена циклонической серии.

Волновая теория удовлетворительно объясняет сам процесс зарождения циклона, но не решает главную за­ дачу— определение момента и места зарождения новой циклонической серии. Многочисленные попытки устано­ вить надежные критерии для определения условий, обес­ печивающих динамическую неустойчивость возникшей волны, тоже успеха не имели. Не существует и строгой теории возникновения тропических циклонов, с которы­ ми связаны многочисленные катастрофы. Проблема за­ рождения циклонов является центральной проблемой методов прогнозирования погодных условий, без реше­ ния которой невозможно дальнейшее развитие синопти­ ческой метеорологии. Вот почему в принятой Програм­ ме исследований глобальных атмосферных процессов (ПИГАП) основной частью является тропический экспе­ римент в центральной части Атлантического океана, материалы которого послужат для дальнейшей разра­ ботки теории зарождения циклонов. Для проведения

399

этого эксперимента Советский Союз, США и ряд других стран уже выделили 24 корабля, 8 искусственных спут­ ников Земли и большое число исследовательских само­ летов.

Обоснованием для проведения этого эксперимента является новое явление, обнаруженное в процессе нефанализа (так называется анализ облачных систем на снимках, выполненных с ИСЗ). Это явление состоит в образовании скоплений грозовых облаков типа мощных кучевых (Cu cong', Cb), вершины которых растекаются, переходя в перистые (Ci, Cs). Эти скопления имеют раз­ меры 75—1800 миль и движутся всегда на запад со скоростью до 15 уз. Скопления прослеживаются в эквато­ риальных частях всех океанов, и только над континен­ тальными районами они не наблюдаются.

Среди этих неупорядоченных скоплений иногда удается обнаружить концентрические ячейки с диаме­ тром не более одной мили, в которых происходит массо­ вый подъем очень теплого и сильно увлажненного воз­ духа на высоты. Такой подъем воздуха всегда сопро­ вождается сильнейшими электрическими разрядами (грозами), что, очевидно, служит дополнительным ис­ точником тепловой энергии. Иногда на снимках можно установить, что скопления грозовых облаков приобре­ тают спиральную структуру и быстро покидают свои очаги формирования, превращаясь в тропические цик­ лоны с ветрами ураганной силы.

Антициклоны. Антициклоном называется область вы­ сокого атмосферного давления, ограниченная замкнуты­ ми изобарами, с вихреобразным движением воздуха во­ круг его центра. В Северном полушарии перемещение воздушных масс, участвующих в антициклональном вих­

Размеры хорошо развитых антициклонов обычно превышают размеры циклонов. Давление в центре анти­

вания и особенностей их строения различают внетропические и субтропические антициклоны. Внетропические антициклоны формируются между отдельными цик­ лонами или завершают прохождение целой циклониче­

4 0 0

ской серии. Субтропические антициклоны формируются главным образом над океанами в районе тропиков и относятся к постоянно действующим центрам атмосфе­ ры (Азорский, Северо-Тихоокеанский, Южно-Атланти­ ческий, Южно-Индийский и Южно-Тихоокеанский). От­ личительной чертой этих антициклонов является их ма­ лоподвижность.

Рис. 87. Характеристика погоды в антициклоне в холодное время года

Характер погоды в антициклоне. Антициклон по усло­ виям погоды является противоположностью циклону. Если с понятием «циклон» связано представление о пас­ мурной с осадками и сильными ветрами погоде, то с понятием «антициклон» связано представление о мало­ облачной без осадков погоде. Но это представление весьма общее. Характер погоды в антициклоне разли­ чается в зависимости от того сектора, где находится корабль относительно центра антициклона. При нахо­ ждении в центральной части антициклона, где происхо­ дит наиболее интенсивное опускание воздуха, преобла­ дают малооблачная погода, слабые ветры, часто штили. Но если антициклон находится в своей последней ста­ дии— стадии разрушения, то под слоем инверсии, вызы­ ваемой адиабатическим нагреванием опускающегося

воздуха, могут наблюдаться значительная и сплошная облачность слоисто-кучевых форм (Sc), туманы. На пе­ риферии хорошо развитого антициклона наблюдаются условия погоды, сходные с условиями погоды в примы­ кающих секторах соседних циклонов.

Малоподвижные длительно существующие антицик­ лоны отличаются наличием накапливающихся фронталь­ ных разделов на западной периферии, которые обла­ дают большими термобарическими градиентами, а сле­ довательно, и сильными ветрами, мощными облачными системами, осадками, грозами.

На рис. 87 приведена схема погодных условий в ан­ тициклоне Северного полушария в холодное время года.

§ 39. АНАЛИЗ И ПРОГНОЗ СИНОПТИЧЕСКОГО

ПОЛОЖЕНИЯ

Синоптическим положением называется совокупность атмосферных процессов, обусловливающих характер по­ годных условий на данный момент времени. Синоптиче­ ское положение устанавливается путем анализа карт

погоды.

Техника анализа приземных синоптических карт.

Основной целью анализа приземных карт является обна­ ружение синоптических объектов, районов их расположе­ ния и состояния. Это достигается путем выполнения ряда операций.

1-я о п е р а ц и я — выявление районов, занятых воз­ душными массами: теплыми, холодными и промежуточ­ ными. Воздушная масса является теплой, если ее сред­ няя температура выше температуры подстилающей по­ верхности, и холодной — если ниже. При надвижении теплой воздушной массы на холодную подстилающую поверхность происходит наиболее интенсивное охлажде­ ние в приземном слое, поэтому теплая воздушная масса является, как правило, устойчивостратифицированной и для нее характерно наличие: облаков — только слоисто­ кучевых форм (Sc); осадков — только моросящего типа; туманов — адвективного типа, для которых характерны большая продолжительность и протяженность.

Холодная воздушная масса имеет температуру ниже,

402

Рис. 88. Участок синоптической карты с выделенными воздушными массами

Промежуточная воздушная масса является зоной смешения теплой и холодной воздушных масс. Процесс смешения начинается с верхнего уровня и постепенно распространяется к поверхности Земли, поэтому призна­ ками промежуточной воздушной массы являются: нали­ чие обширной зоны облаков Cs—As—Ns, узкие, но длин­ ные зоны обложных осадков, постепенное изменение тем­ пературы воздуха в определенном направлении. Пример выделения воздушных масс показан на рис: 88.

Практически эта операция выполняется на карте пу­ тем установления районов с резко выраженными призна­ ками воздушных масс и проведения простым каранда­ шом линий, разделяющих воздушные массы.

Изобары проводятся в соответствии с наблюдаемым вет­ ром, густота их пропорциональна скорости ветра, а на­ правление ветра составляет угол до 45° с изобарой, ук­ лоняясь в.сторону низкого давления. В горных районах, у побережья, особенно у сильно выступающих мысов, изобары могут резко сгущаться без значительного уси­ ления ветра. В этом случае проводятся орографические изобары в виде волнистых линий, свидетельствующие о нарушении барического закона ветра. При проведении изобар особенно тщательно надо вычерчивать барические ложбины, в которых, как правило, располагаются фрон­ тальные разделы.

3- я о п е р а ц и я — определение расположения фрон тальных разделов. Фронтальные разделы являются главными погодообразующими факторами, именно с ними происходят наиболее резкие изменения погоды. При наметке фронтальных разделов на синоптической карте нужно руководствоваться признаками, которые по­ могают установить местоположение фронтальных раз­ делов.

О б щ и е п р и з н а к и ф р о н т а л ь н ы х р а з д е - л о в. Перечисленные ниже признаки свойственны всем фронтальным разделам: теплому, холодному и фронтам окклюзии.

1.Фронтальные разделы лежат вдоль линий, разде­ ляющих воздушные массы.

2.Все фронтальные поверхности находятся обяза­ тельно в барических ложбинах, почти совпадая с их ося­ ми. Стационарные (малоподвижные) фронты могут про­ ходить по периферии антициклонов, где они обычно ле­ жат в параллельных изобарах.

3.Станции, разделенные фронтами, имеют всегда разрыв в поле ветра. При этом чем сильнее разрыв в на­ правлении ветра, тем резче выражен фронт.

4.Фронты перемещаются вдоль ветровых потоков активной воздушной массы. Скорость перемещения их пропорциональна густоте изобар, пересекающих линию

404

фронта. Поэтому фронты прогибаются вдоль ветра, на­ блюдающегося в активной воздушной массе.

5.Фронты состоят из чередующихся участков: тепло­ го н холодного. Смена знака фронта теплого на холод­ ный и наоборот всегда происходит на оси промежуточ­ ного гребня высокого давления.

6.Фронты или их отдельные участки, попадающие в антициклоны или в обширные гребни высокого давления, размываются и в полях метеорологических элементов не просматриваются.

7.Знак фронта определяется по характеру надвижения воздушной массы; в этом случае считается, что воз­ душные массы движутся вдоль изобар, оставляя низкое давление слева в Северном полушарии и справа — в Южном.

П р и з н а к и о б н а р у ж е н и я т е п л о г о ф р о н ­ та на синоптической карте. Теплый фронт обнаружи­ вается путем сопоставления значений метеорологических элементов, наносимых на синоптические карты, на сосед­ них станциях. В результате такого сопоставления пред­ ставляется возможным установить, прошел между эти­ ми станциями фронт или они находятся в одной и той же воздушной массе.

Для теплого фронта характерны следующие значе­ ния метеорологических элементов:

—обширная область падения давления, имеющая овальную форму, которая располагается перед фронтом.

Вэтой области резко вычерчивается очаг падения давле­ ния, расположенный в непосредственной близости от ли­ нии фронта. С прохождением фронта падения ослабе­ вают, часто вообще сменяются небольшим ростом или становятся нулевыми;

—ветер, который по мере приближения фронта по­ степенно усиливается, непосредственно перед фронтом устанавливается:параллельно ему и достигает наиболь­ шей силы. При прохождении фронта ветер резко повора­ чивает вправо (в Северном полушарии) - и достигает максимальной силы;

—облачность увеличивается до сплошной по мере

приближения фронта и располагается длинной полосой вдоль всей линии фронта. За 1000 км от линии фронта появляются облака перистых форм, переходящие затем в высокослоистые, слоисто-дождевые и слоистые (Сі—

405

Cs—As—Ns—St), при прохождении фронта и за ним — низкие разорванно-дождевые, переходящие в слоисто­ кучевые;

—осадки — обширные зоны обложных осадков перед фронтом, вытянутые вдоль фронта, после прохождения фронта — моросящего типа;

—температура воздуха, постепенно повышающаяся по направлению к фронту, за фронтом резко повышаю­

щаяся. Признаки теплого фронта сведены в табл. 30.

П р и з н а к и о б н а р у ж е н и я х о л о д н о г о ф р о н ­ та на синоптической карте:

— зафронтальный очаг роста давления при отрица­ тельных или нулевых барических тенденциях перед фронтом;

— облачность кучевых форм, в которые переходят слоисто-кучевые облака под воздействием усиливающей­ ся конвекции в зоне фронта; за линией фронта только кучевые, мощно-кучевые и кучево-дождевые формы; за фронтом появляются на отдельных станциях раз­ рывы;

—осадки выпадают только вдоль фронта и за фрон­ том, носят ливневый характер и могут наблюдаться толь­ ко на отдельных станциях;

—ветер перед фронтом устанавливается вдоль линии фронта, за фронтом делает резкий поворот вправо (в Се­ верном полушарии), становится порывистым, чаще отхо­ дит к северным румбам (табл. 31).

П р и з н а к и о б н а р у ж е н и я ф р о н т о в о к к л ю -

зи и на синоптической карте:

—отсутствие резко выраженных очагов роста или падения давления;

—наличие обширных зон осадков;

—разрыв в поле ветра без существенного усиления

его;

—отсутствие скачка температуры воздуха перед фронтом и за ним;

—однообразные формы облаков на большом про­ странстве.

4-я о п е р а ц и я — оформление карты. В процессе этой операции выполняются следующие действия, котог

406

407

408