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 21.11.2018 г.

Параграфы раздела

Статистика ресурса


Загадки атмосферных аномалий

Загадки атмосферных аномалий

Одно из наиболее загадочных метеорологических явлений, чьего изучения настоятельно требует практика, — опасные погодные аномалии, происхождение которых связано с образованием на значительной территории Земли крупных воздушных «пробок», сильно затрудняющих зональную циркуляцию атмосферы, тормозящих широтные течения. Среди недавних крупных климатических событии такого рода — небывало суровые зимы 1968—1969 и 1978—1979 гг. в СССР, 1978—1979, 1980—1981 и 1983—1984 гг. — в США, жесточайшие засухи в 1972,1975,1981 гг. в СССР, в 1976 г. — в Западной Европе, в 1977 и 1980 гг. — в США. Существуют разные подходы к исследованию подобных природных феноменов. Если говорить о первопричинах, то решающими, с точки зрения возникновения и географической привязки погодных аномалий, оказываются чисто гидродинамические процессы, связанные с понятием блокирования. Типичная блокирующая ситуация, характеризующаяся образованием долгоживущей, почти неподвижной вихревой пары — теплого антициклона на севере и холодного циклона на юге с приблизительно одинаковыми интенсивностями, приведена на рис. 3. Сегодня мы умеем воспроизводить блокирующие образования на численных моделях общей циркуляции с хорошим пространственным разрешением, однако физика явления пока остается недостаточно ясной.

Впрочем, вариант объяснения предлагает классическая гидродинамика. Конфигурация из двух точечных вихрей с равными по величине, но противоположными по знаку интенсивностями (пара вихрей) равновесна: вихри перемещаются по перпендикуляру к прямой, их соединяющей, причем так, что вихрь с отрицательным (антициклоническим) направлением вращения остается по движению справа. Если подобная структура находится в потоке, имеющем постоянную скорость той же, что и у нее самой, величины, но противоположной направленности, то, как очевидно, такая вихревая пара будет неподвижна относительно Земли.

Возникнуть пара вихрей может из-за неустойчивости струйного течения, которое всегда предшествует блокированию. Как явствует из рис. 9,в, потеря устойчивости струйного течения ведет к тому, что по обе стороны от него образуется система вихрей противоположной направленности, расположенных в шахматном порядке. Но существуют и такие условия, при которых неустойчивость симметрична относительно потока: он как бы расщепляется на отдельные струи, отклоняющиеся в обе стороны в меридиональном направлении и формирующие антициклон на севере и циклон на юге.

Стабилизирующую роль играет также и рельеф. Например, блокирующие образования часто возникают в районе Скалистых гор в Северной Америке или Тибета в Азии.

Автором статьи совместно с М. В. Курганским и М. С. Татарской по среднемесячным картам изобарической поверхности 500 мбар для Северного полушария (1955—1982 гг.) был составлен каталог «сверхдолгоживущих» блокирующих образований. Он сопоставлялся, во-первых, с каталогом засух и, во-вторых, с имеющимися сведениями об аномально холодных зимах. Выяснилось, что между засушливыми периодами и событиями блокирования, происходящими во время вегетации сельскохозяйственных культур, существует достаточно тесная связь.

Весьма интересным оказалось и сравнение упомянутых двух каталогов с данными о квазидвухлетней цикличности. Известно, что систематические колебания метеополей имеют не годовой, как можно было бы ожидать, а двухлетний ритм, изредка подверженный сбоям. Обнаруженные более 30 лет назад во временном ходе ветра нижней экваториальной стратосферы признаки двухлетней ритмичности сейчас выявлены в изменениях и многих других параметров тропосферы и стратосферы, причем в различных широтах — от экватора до полюса. Эту особенность атмосферы можно связать с явлением «параметрического резонанса», из-за которого происходит деление основной частоты пополам (удвоение годового периода). Таким свойством, например, обладает маятник с колеблющейся точкой подвеса. Обнаружилось, что годам сбоев двухлетней цикличности, как правило, соответствуют интенсивные засухи и сопровождающие их мощные «сверхдолгоживущие» блокирующие образования.

Изучение наблюдательных данных показывает, что различные крупномасштабные процессы в атмосфере тесно взаимосвязаны. Вот почему так трудно построить теорию общей циркуляции атмосферы и дать удовлетворительный долгосрочный прогноз погоды.

В заключение стоит сказать, что колебания крупномасштабных элементов в атмосфере могут быть вызваны не только внешними воздействиями (для атмосферы подобный внешний фактор — приток солнечной радиации, имеющей годовой ход). В системах из большого числа вихрей, к которым относится и атмосфера, колебания могут возникать за счет внутренних механизмов неустойчивости, не связанных с нестационарностью внешних условий. Простейшим примером такого рода могут служить «гидродинамические часы» — система из четырех вихрей, создаваемая в лабораторных условиях в магнитогидродинамической установке со стационарными источниками энергии (рис. 13). Когда реализуются определенные геометрические соотношения (прямоугольник с вершинами в центре вихрей должен быть достаточно вытянутым), а вынуждающая сила достигает критического значения, в системе возбуждаются регулярные автоколебания: вихри, расположенные по диагонали, строго периодически поочередно перезамыкаются, и такой процесс может продолжаться неограниченно долго при неизменных внешних условиях. Аналогичные автоколебания возникают и в многовихревых системах, например, при потере устойчивости пространственно-периодических течений (рис. 14).

Анализ данных ПИГАП с использованием понятия потенциального вихря, а также лабораторное моделирование взимодействия вихрей помогают лучше понять функционирование атмосферы Земли как целостной физической системы.


ГлавнаяНовостиЭкономикаПолитикаДатыИсторияОбществоЛичностиКультураПроизводство
© 2006 - 2010, GSI
купить диплом СПБ дипломы в Санкт-Петербурге с Гознаком.|купить диплом Улан-Удэ