Главная | География | Часовой пояс | Климатические условия | Название и истоки | Смоленское княжество |

Смоленск - история, общество, экономика
Новости

Экономика

Политика

Даты

История

Общество

Личности

Культура

Производство

Смоленск - город России

Обширная информация о городе

Сегодня 23.07.2018 г.

Параграфы раздела

Статистика ресурса


Что дает потенциальный вихрь синоптикам

Что дает потенциальный вихрь синоптикам

К понятию потенциального вихря все чаще прибегают в практике синоптического анализа глобальных атмосферных процессов, когда атмосфера рассматривается как единый гидродинамический организм, крупномасштабные элементы которого (циклоны, антициклоны, фронты, струйные течения) находятся в тесной взаимосвязи. В отличие от традиционных методов синоптической метеорологии такой подход, идея которого была выдвинута автором статьи еще в 1964 г., позволяет по-новому взглянуть на динамическое состояние атмосферы. Аналогичным образом приборы ночного видения дают возможность рассмотреть окружающий нас мир, используя недоступный для человеческого глаза инфракрасный диапазон электромагнитных волн.

Еще не так давно применять понятие потенциального вихря в подобных целях было трудно из-за низкого качества исходной информации, ведь его вычисление предъявляет к данным по метеополям повышенные требования: если, например, 5% значений высот при определении геопотенциала содержат ошибки порядка 100 м, то среднеквадратичная ошибка при расчете поля потенциального вихря достигает 200—300 %.

Положение кардинально изменилось после первого глобального эксперимента по Программе исследований глобальных атмосферных процессов (ПИГАП, 1978—1979 гг.), который дал высококачественную информацию о целом наборе метеопараметров (геопотенциал, ветер, температура, влажность) с хорошим пространственным разрешением как на горизонтальной плоскости (2,5°х2,5°), так и по вертикали (12 уровней). Метеорологические измерения проводились не только на стационарных станциях, но и на искусственных спутниках Земли, кораблях, буях, баллонах. Все полученные результаты согласовывались между собой с использованием численных моделей циркуляции, что сделало гораздо более точным и достоверным расчет гидродинамических полей, в том числе распределения потенциального вихря. Традиционный синоптический анализ проводится в терминах геопотенциала (произведение высоты на которой расположена жидкая частица, на ускорение свободного падения), горизонтальных пространственных координат (широта и долгота) и давления, которое выступает в роли вертикальной координаты. Распределение геопотенциала на различных изобарических поверхностях («рельеф» изобарической поверхности) дает представление о положении зон высокого (максимум геопотенциала) и низкого (его минимум) давления (т.е. антициклонов и циклонов), а также о поле горизонтального ветра в атмосфере, направленного в соответствии с квазигеострофическим равновесием вдоль наносимых на карту изолиний. На практике наибольшее распространение получила карта для уровня давления 500 мбар (рис. 3). Соответствующая поверхность расположена в районе высоты 5 км.

При исследовании же распределения потенциального вихря в качестве вертикальной координаты удобнее брать локальную энтропию — термодинамический адиабатический инвариант выделенной (отдельной) жидкой частицы, который широко применялся еще во времена расцвета норвежской метеорологической школы (20—30-е годы). Мерой энтропии в метеорологии обычно служит потенциальная температура — температура, до которой может нагреться воздушная частица в атмосфере Земли при адиабатическом сжатии. Распределение потенциальной температуры вместе с полями давления и плотности полностью характеризует термодинамическое состояние атмосферы. Для сравнения на рис. 3 приведено распределение потенциального вихря в Северном полушарии на изэнтропической (с постоянной энтропией) поверхности, имеющей потенциальную температуру 307°К и расположенной в окрестности изобары 500 мбар. На рис. 4 изображены распределения потенциального вихря на различных изэнтропических поверхностях в Южном полушарии, а на рис. 5 — меридиональные профили потенциального вихря и потенциальной температуры для Северного и Южного полушарий. Оказалось, что по сравнению с традиционными картами барической топографии изэнтропические распределения потенциального вихря представляют картину атмосферных процессов более объемно. Кроме того, на них легче проследить движение воздушных масс, формирующих погоду.

Из рис. 5 видно, что потенциальный вихрь меняется в основном в меридиональном направлении, а потенциальная температура — с высотой. Потому-то и можно принять изэнтропические поверхности и поверхности постоянного потенциального вихря в качестве естественных координатных поверхностей. В таких координатах масса воздуха в трубке, ограниченной двумя изэнтропическими поверхностями (снизу и сверху) и двумя поверхностями постоянного потенциального вихря (по бокам), в адиабатическом приближении сохраняется (является инвариантной). Масса инвариантной трубки «единичного» сечения — важная климатическая характеристика атмосферы, имеющая в Северном полушарии ярко выраженный сезонный характер (рис. 6). Кроме того, в таких координатах рельефнее проявляет себя эволюция синоптических процессов, которую легко прослеживать, сопоставляя положение инвариантных трубок в последовательные дни (рис. 7). При этом удается четко выделить особые «блокирующие ситуации» (см. ниже), ответственные за аномальные погодные условия (засухи летом и сильные морозы зимой).



11
1
ГлавнаяНовостиЭкономикаПолитикаДатыИсторияОбществоЛичностиКультураПроизводство
© 2006 - 2010, GSI