Теория и практика методов прогнозирования погоды

дипломная работа

1.4.1 Типизация форм атмосферной циркуляции Вангенгейма - Гирса

Данная классификация лежит в основе отечественного макроциркуляционного метода долгосрочных метеорологических прогнозов. Остановимся на ней подробнее.

В 1933 году Вангенгейм ввел понятие элементарного синоптического процесса (ЭСП). Под ЭСП понимался процесс, в течение которого в пределах атлантико-европейского сектора северного полушария сохраняется географическое распределение знака барического поля и направление основных переносов воздуха [7].

Пользуясь понятием ЭСП, Вангенгейм расчленил процессы, непрерывно протекавшие в течение 42 лет, на такие элементарные стадии (ЭСП) и для каждой из них построил сборно-кинематические карты. Последние затем сопоставлялись друг с другом с целью получения аналогичных групп ЭСП. При этом основанием для отнесения ЭСП к одной группе являлись:

1) аналогичное географическое распределение «дирижирующих» полей давления и аналогичный характер процессов их формирования;

2) аналогичная ориентировка господствующих ветровых систем;

3) аналогичные характеристики основных вторжений воздушных масс.

В результате проделанной работы Вангенгейм отобразил все многообразие макропроцессов, наблюдавшееся за 42 года, в 26 типах. Для каждого из них были построены типовые сборно-кинематические карты и графики хода метеорологических элементов. Анализ типовых карт и графиков этих 26 типов показал, что, несмотря на их принципиальные отличия друг от друга по указанным выше признакам аналогичности ЭСП, ряд из этих типов имеет между собой сходство по более общим характеристикам процессов. Такими общими характеристиками являются:

а) направление перемещения барических центров и изаллобарических очагов в зоне умеренных широт;

б) направление барических и термических градиентов в толще тропосферы;

в) распределение аномалий наземного давления и температуры;

г) направление ведущего потока на высотах [7].

Пользуясь этими, более общими критериями аналогичности, Вангенгейм произвел классификацию типовых ЭСП. В результате оказалось, что все 26 типов ЭСП можно обобщить в трех типах атмосферной циркуляции - западном (W), восточном (Е) и меридиональном (С). Эти 26 типов рассматриваются теперь как разновидности более крупных процессов W, С, Е и как элементарные стадии их формирования. Классификация построена для атлантико-европейского сектора северного полушария.

В 1948 году Гирс исследовал вопрос о вертикальной структуре макропроцессов W, С, Е и о распространении этих форм на все северное полушарие. Применив критерии, использованные Вангенгеймом для установления типов процессов W, С, Е к процессам тихоокеано-американского сектора, он пришел к выводу, что макропроцессы, наблюдаемые в этом секторе, также можно обобщить в трех типах - одном зональном (З) и двух меридиональных (М1 и М2) [7].

В этой же работе было показано, что типам W, С, Е, З, М1, М2 в тропосфере соответствуют определенные и отличные друг от друга высотные макродеформационные поля. При этом процессы W и З характеризуют зональное состояние атмосферы, при котором в тропосфере наблюдаются волны малой амплитуды, быстро смещающиеся с запада на восток. Процессы Е, С, М1, М2 характеризуют зональное состояние атмосферы, которому в тропосфере свойственны стационарные волны большой амплитуды. При этом географическое положение высотных гребней и ложбин при Е и С, а также М1 и М2 противоположны (т. е. там, где при Е располагается ложбина, при С отмечается гребень и т.д.). Расчленение меридионального состояния атмосферы на две противоположные формы очень важно в прогностическом отношении, так как с этими формами связано противоположное распределение аномалий ряда гидрометеорологических элементов и явлений.

Анализ показал, что при одном и том же типе процессов W, С или Е, наблюдавшемся в атлантико-европейском секторе полушария (первый сектор), почти с одинаковой вероятностью могут наблюдаться различные типы процессов (З, М1 или М2) в тихоокеано-американском (втором) секторе. Поэтому, чтобы охарактеризовать макропроцесс сразу на всем полушарии, необходимо учесть одновременно процессы первого и второго секторов.

В результате было получено 9 типов макропроцессов (Wз, Wм1, Wм2, Ез, Ем1, Ем2, Сз, См1, См2), которые могут рассматриваться как основные формы атмосферной циркуляции северного полушария или как разновидности форм W, С, Е, наблюдающихся в первом его секторе [7].

На рис. 1 представлено географическое положение основных гребней и ложбин при каждой из указанных форм циркуляции на полушарии. Анализ этих карт показывает, что формы атмосферной циркуляции фиксируют определенный характер длинных термобарических волн, наблюдаемых в тропосфере и нижней стратосфере. Отличие этих форм проявляется, прежде всего, в характере волн (стационарные или смещающиеся волны), их амплитуде и географической локализации основных гребней и ложбин [7].

Усилиями ученых различных стран установлено, что в тропосфере и нижней стратосфере существуют длинные термобарические волны, природа и свойства которых во многом отличны от коротких фронтальных волн. Обстоятельное изучение длинных волн было выполнено в 1946-1947 гг группой ученых Чикагского университета. Ими показано, что длина волн во многом зависит от скорости зонального потока. Длинные волны в тропосфере являются одной из важнейших комплексных характеристик общей циркуляции атмосферы [18].

Рис. 1 - Схема положения высотных (АТ500) гребней и ложбин при разновидностях форм W (а), С (б), Е (в) в северном полушарии [7]

Делись добром ;)