133_p2297_B2_11771

Рис. 4.4. Геопотенциал изобарической поверхности 700 гПа и траектория приземных центров циклонов южного типа (2б) [Ситникова, 1967]

Рис. 4.5. Геопотенциал изобарической поверхности 700 гПа и траектория приземных центров циклонов южного типа (2в) [Ситникова,

1967]

71

Средняя скорость южных циклонов составляет 30–40 км/ч. Циклоны, смещающиеся с такой скоростью, становятся высокими барическими образованиями южнее широты 53°. При пересечении южными циклонами Казахского мелкосопочника наблюдается некоторое увеличение скорости, обусловленное процессом переваливания циклона через это препятствие. В 81 % случаев южные циклоны выходят на широту 53° более глубокими, чем в момент своего образования. Наиболее часто наблюдались процессы второго типа (38 %), реже процессы 4-го типа (17 % случаев).

Эволюция образовавшихся циклонов зависит от контрастов температуры над центром циклона в момент его образования. Ес-

ли контрасты температуры на карте ОТ1000500 над центром циклона

в момент его образования не превышают 16 дкм/1000 км, то в 73 % случаев в последующем давление в циклоне возрастает. При контрастах в ВФЗ 17–30 дкм/1000 км в 93 % случаев циклоны

углубляются. При градиенте геопотенциала на карте OT1000500 более

31 дкм/1000 км циклоны выходят на южные районы Западной Сибири заполняющимися.

Наиболее опасные явления погоды вызывают ЮжноКаспийские и каракумские циклоны, которые перемещаются с большой скоростью и выходят на центральные районы Западной Сибири как глубокие барические образования.

Южные циклоны, перемещаясь по южным районам Западной Сибири создают зону осадков по левую сторону от своей траектории, в основном вблизи центра циклона и в тылу за холодным фронтом. В тѐплом секторе южных циклонов, как правило, осадков выпадает мало или вообще отсутствуют. Это обусловлено выносом сухого перегретого воздуха из Средней Азии или Казахстана. В зоне осадков на расстоянии 75–200 км от траектории циклона и параллельно ей формируется мезомасштабная зона с максимальным количеством осадков. При этом наибольшее их количество выпадает в момент максимального углубления циклона. При одной и той же глубине циклона в тѐплую половину года осадков выпадает больше, чем в холодную. В тѐплый период увеличение количества осадков наблюдается в тех циклонах, глубина которых достигает 992 и менее гектапаскалей, в холодное время года – при минимальном давлении в центре циклона 1002 и менее гектапаскалей.

72

Зона сильных ветров, как правило, формируется справа от траектории циклона. Только на вторые сутки с момента прохождения циклона холодные вторичные фронты в тылу циклона могут создать небольшую зону шквалов слева от траектории циклона. В зоне сильных ветров линия максимальных шквалов формируется параллельно траектории движения циклона и удалена от неѐ на 150–300 км в тѐплое полугодие и на 75–125 км – в холодное.

Шквальный ветер со скоростью 40 м/с и более наблюдается чаще всего при давлении в центре циклона 984 гПа и ниже. При глубине циклона от 984 до 994 гПа максимальные порывы ветра могут достигать 30–35 м/с. Если давление в центре циклона больше 994 гПа, максимальные порывы ветра не превышают 30 м/с. При перемещении южного циклона над южными районами Западной Сибири ветер достигает штормовой силы лишь спустя 4–6 ч после его выхода в эти районы.

В тѐплую половину года южные циклоны вызывают активную грозовую деятельность. Начинаются грозы или в момент максимального углубления циклона, или в близкий к этому моменту промежуток времени и длятся до тех пор, пока циклон не начнѐт заполняться.

Направление перемещения южных циклонов, как и других циклонов, зависит прежде всего от характера высотного барического поля (направления ведущего потока). Необходимым условием для их выхода на Западную Сибирь является наличие глубокой меридионально ориентированной ложбины. Если еѐ ось направлена на Предуралье, то центры циклонов достигают районов Омской и Тюменской областей. Если ось ложбины проходит восточнее Урала, то выход южных циклонов наиболее вероятен на восточные районы Западной Сибири.

Южные циклоны, проникая далеко на север, вовлекаются в систему центрального циклона над Таймыром (рис. 4.4). При наличии полосы высокого давления, ориентированной на среднее течение Оби и Иртыша и далее на Каспийское море, южные циклоны далеко на север не смещаются, а проходят по югу Западной Сибири на Красноярский край и Иркутскую область (рис. 4.5).

Кроме циклонов, перемещающихся с меридиональной со-

ставляющей, наблюдаются южные циклоны с аномальной тра-

екторией движения. Вначале они перемещаются по югу ЕЧР в широтном направлении или близком к нему, а на востоке ЕЧР изменяют свою траекторию на меридиональную.

73

Южные циклоны, оказывающие влияние на погоду Южного и Среднего Урала, в зависимости от места формирования, делятся на 4 типа: 1 – Черноморские; 2 – Северо-Каспийские; 3 – Южно-

Каспийские; 4 – Аральские [Руководство по краткосрочным …,

1986, ч. 2].

Чаще всего на Урал смещаются южные циклоны 1-го и 2-го типов. Южные циклоны перемещаются обычно в одиночку. Серии циклонов отмечаются очень редко.

В среднем за год на территорию Южного и Среднего Урала выходит около 8 южных циклонов. Среднее время их «жизни» составляет 4–5 суток, максимальное – 9 суток, минимальное – 1 сутки. Повторяемость циклонов этой группы в среднем составляет 13 % от их общего числа и возрастает к весне, достигая максимума в июле – августе.

Рассмотренные типы циклонов возникают за пределами Западной Сибири. Кроме этих циклонов примерно 18 % от общего за год числа циклонов образуется непосредственно над Западной Сибирью. Эти местные циклонические возмущения преимуще-

ственно развиваются на холодных фронтах летом (67 %). К этой группе относятся также и частные циклоны, образующиеся над Минусинской котловиной.

Дадим обобщающую для всех сезонов характеристику антициклонической деятельности над территорией Западной Сибири [Руководство по краткосрочным …, 1986, ч. 2].

Для территории Западной Сибири наиболее характерны 5 типов антициклонов: 1. Сибирский антициклон (отрог Азиатского антициклона). 2. Западные антициклоны, смещаются с европейской части России. 3. Антициклоны, смещающиеся с севера или северо-запада. 4. Антициклоны, смещающиеся по ультраполярной оси с Таймырского полуострова или Якутии. 5. Блокирующие гребни.

Сибирский антициклон наблюдается в зимний период и может существовать длительное время. Северная периферия его захватывает Новосибирскую область и юг Томской области, а гребень распространяется на Омскую область и Казахстан. В холодный период года, кроме первого типа, нередко наблюдаются 2-й и 3-й типы антициклонов. Наименьшую повторяемость (13 %) имеют ультраполярные вторжения (4-й тип).

Весной в 1,5–2 раза по сравнению с зимой увеличивается число антициклонов 2-го и 3-го типов и резко уменьшается влия-

74

ние Сибирского антициклона. Летом преобладают 2-й и 3-й типы антициклонов. Осенью повторяемость антициклонов 3-го типа значительно уменьшается по сравнению с летом, а преобладающим становится 2-й тип.

Развитие крупномасштабных высотных гребней над Уралом приводит к нарушению (блокированию) западного переноса воздушных масс и формированию 5-го типа антициклонов, который очень редко образуется в тѐплое время года, а потому не выявлен К. И. Поповой [Попова, 1964]. Основной причиной формирования Уральских блокирующих гребней в тропосфере является адвекция тѐплого воздуха из районов Черного моря и сопряжѐнных пространств субтропических широт. Процесс образования, усиления и стационирования блокирующего гребня усиливается под влиянием самой горной системы. Блокирующие Уральские гребни, возникая в секторе 45–65° в. д., проходят в нѐм все этапы своего развития вплоть до разрушения. Его протяжѐнность нередко увеличивается до 1000 км и более, а на поверхности AT500 гПа в

области гребня нередко формируются частные ядра, увеличивая мощность и устойчивость процесса.

Блокирующий Уральский гребень определяет многие синоп-

тические процессы над Западной и Восточной Сибирью. Его развитие способствует формированию такой структуры высотного термобарического поля, которая приводит к адвективнодинамическому усилению приземного антициклогенеза. При этом антициклоническое поле у поверхности Земли распространяется на значительную площадь, становится устойчивым, т. е. может существовать, не разрушаясь, в среднем 4–5 суток. Зимой Сибирский антициклон может терять свою самостоятельность и объединяться с полем приземного давления, создаваемого Уральским блоком, и усиливать его. В конечном итоге образуется мощная многоцентровая антициклоническая система, охватывающая всю территорию Сибири, с гребнем, распространяющимся на юго-восточные районы ЕЧР. У поверхности Земли при стационировании тропосферного гребня над Западной Сибирью (блокировании западного переноса) наблюдается резкое понижение температуры воздуха.

Установление блокирующего гребня приводит к образованию полярных антициклонов, формирующихся под северовосточной областью высотного гребня в нижней тропосфере в массах арктического воздуха, которые усиливаются и смещаются

75

по восточной периферии гребня в южном направлении. С эволюцией Уральского гребня связан выход антициклонов на Западную Сибирь по ультраполярной оси.

Процесс блокировки западного переноса в районе Урала обусловливает развитие на арктическом фронте циклонов по типу «центральных» особенно зимой и в переходные периоды. Чаще всего центр такого циклона располагается над Таймыром, Новой Землѐй и прилегающими северными морями, реже над Северным Уралом.

Центральные и южные районы Западной Сибири при установлении высотного гребня над Уралом находятся под влиянием хорошо выраженной тропосферной ложбины.

Таким образом, над территорией Западной Сибири циклонический режим циркуляции господствует в переходные сезоны года и, в отличие от Восточной Сибири, и в зимнее время года. Как ни какая другая территория, Западная Сибирь испытывает значительное влияние на циркуляционный режим со стороны сопряженной территории Казахстана и Средней Азии.

Из-за огромного влияния на циркуляционный режим блокирующего процесса рассмотрим его более детально.

5.БЛОКИРУЮЩИЕ ГРЕБНИ НАД УРАЛОМ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ РЕЖИМ ЗАПАДНОЙ И ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ

Развитие крупномасштабных высотных гребней приводит, как известно, к нарушению (блокированию) господствующего в умеренных широтах северного полушария западно-восточного переноса. Блокирующие процессы являются важным звеном общей циркуляции атмосферы, так как они определяют не только барический рельеф в средней тропосфере, но и формируют сезонные особенности в погодных условиях на сопряжѐнных территориях. Особенности образования и эволюции блокирующих процессов над Западной Сибирью в данном учебном пособии рассматриваются по результатам исследований Л. И. Бордовской [Бордовская, 1976].

76

Под блокированием понимается процесс продолжительного существования (не менее 3 дней) высотного крупномасштабного гребня в районе Урала.

В настоящее время нет общепринятых объяснений процессов формирования блокирующих процессов. Однако большинство авторов связывает возникновение «блоков» с различным температурным состоянием подстилающей поверхности. И в этой связи возникновение высотного гребня над Уралом в холодное полугодие считается исключением из общих правил.

Проведѐнный Л. И. Бордовской анализ всех случаев развития блокирующих гребней над Уралом за 16 лет показал, что основной причиной формирования этого гребня является адвекция тепла с районов Чѐрного моря. Вынос тепла с Чѐрного моря на Урал определяется ориентацией осей тропосферных ложбин над Европейской территорией России (ЕЧР). Как правило, оси высотных ложбин фиксируются в зоне 15–35° в. д., а образование самих ложбин тесно связано с возникновением крупномасштабных высотных гребней над Восточной Атлантикой, по восточной периферии которых осуществляется на Европу адвекция холода. В результате этого к западу от 35° в. д. формируется глубокая ложбина, в передней части которой происходит адвекция тепла на Урал с последующим образованием тропосферного гребня.

Этот процесс возможен и при отсутствии высотного тѐплого гребня над Атлантикой. В этом случае адвекция тепла с акватории Чѐрного моря осуществляется благодаря активизации субтропического антициклона и распространению гребня в направлении западного сектора Арктического бассейна. Высотное барическое поле приобретает вид омеги (Ω). Компонентами этого поля являются две глубокие ложбины, ограничивающие гребень с запада и востока. Этот процесс наблюдается значительно реже по сравнению с первым и составляет в среднем 1/3 всех случаев формирования Уральского высотного гребня.

Крупномасшабный гребень над Уралом становится блоки-

рующим при наличии осей высотных гребней в интервале долгот от 45 до 65° в. д. с ориентацией их в подавляющем числе случаев на север или северо-восток, в район п-овов Ямал или Таймыр. Его формирование усиливается и за счѐт орографического роста давления над Уральской горной системой.

Блокирующие Уральские гребни, возникая в секторе 45–65° в. д., проходят в нѐм все этапы своего развития вплоть до разрушения.

77

Увеличивается его протяжѐнность с постепенным разворотом и ультраполярной направленностью оси, на AT500 гПа нередко

формируются частные ядра, что увеличивает мощность и устойчивость процесса.

Уральский блокирующий гребень может возникать во все сезоны года, но наибольшая его повторяемость (в днях) отмечается в холодное время года и весной (26 и 23). Летом он может наблюдаться от 10 до 16 дней. Наибольшее число случаев блокирования отмечается в декабре–феврале (13); несколько меньше их бывает в ноябре, апреле и мае (7 случаев); наименьшее – в июне, июле, сентябре и октябре (8–9 случаев). Необходимо подчерк-

нуть, что в предзимье и зимой продолжительность процесса

блокирования наибольшая в году и составляет в среднем 9,3 дня. Максимальная продолжительность процесса блокирования за рассматриваемый период была отмечена с 16 февраля по 18 марта 1970 г. (21 день) при средней в эти месяцы продолжительности 7 дней. Внутрисезонная максимальная изменчивость повторяемости гребней наибольшая в предзимье (12 дней), наименьшая – зимой (6 дней).

Определѐнную роль в превращении Уральского гребня в блокирующий играет его протяжѐнность. В основном она превышает 1000 км. Максимальная зафиксированная его протяжѐн-

ность составила около 5000 км [Бордовская, 1976].

Блокирующие гребни над Уралом определяют многие синоптические и погодные процессы над Западной и Восточной Сибирью. В частности, развитие Уральского блокирующего гребня приводит к формированию такой структуры высотного термобарического поля, которая во все сезоны года способствует формированию антициклона над Западной Сибирью. Антициклоническое поле у поверхности Земли может охватывать более 80 % территории Западной Сибири и существовать не менее четырѐх дней, обуславливая интенсивное радиационное выхолаживание. Последнее приводит к образованию мощных инверсий, низкой подинверсионной облачности, туманов вымораживания и ограниченной видимости. В холодное полугодие процесс блокирования над Уралом, по сути, является основным процессом, обусловливающим приземный антициклогенез.

Этот процесс в значительной степени определяет и эволюцию Азиатского антициклона. Во всех без исключения случаях Азиатский антициклон теряет свою самостоятельность и объеди-

78

няется с антициклоном над Западной Сибирью. Создаѐтся обширная по площади антициклоническая система, охватывающая всю территорию Западной и Восточной Сибири. Нередко эта макромасштабное антициклоническое образование объединяется с самостоятельным

Лено-Колымским ядром и далее через восточный сектор Арктики (местный радиационный антициклон) с Канадским антициклоном. В 60 % случаев отрог от этого обширного и мощного антициклона выходит на ЕЧР. Усиление Азиатского антициклона, как и образование антициклона над Западной Сибирью, обусловлено адвекцией на центральные районы Сибири антициклонического вихря и адвекцией холода под передней частью блокирующего гребня или тыловой частью сопряжѐнной с ним Дальневосточной тропосферной ложбины.

Длительно существующие блокирующие процессы на фоне антициклональной погоды формируют устойчивые отрицательные аномалии в полях среднемесячных температур воздуха. Чрезвычайно суровая зима 1968–1969 гг. отличалась именно интенсивными и длительными процессами блокирования.

Развитие крупномасштабного гребня над Уралом при длительности процесса 6–7 дней и более приводит к перестройке термобарического поля, охватывающей тропосферу и нижние слои стратосферы, которая выражается в углублении стратосферной ложбины и в распространении еѐ на территорию Сибири.

При интенсивном и длительном процессе блокирования на территорию Сибири может смещаться центр стратосферного циркумполярного вихря. Такой процесс наблюдался с 18 декабря 1968 г. по 7 января 1969 г. Мощная адвекция холода в сочетании с циклонической структурой высотного барического поля привела к рекордному усилению отрога Азиатского антициклона, направленного на Сибирь. Давление в его центре возросло до 1080 гПа [Бордовская, 1976].

Установление блокирующего гребня приводит также к интенсивной адвекции тепла в арктические широты, обострению арктической ВФЗ и образованию полярных антициклонов. Антициклоны формируются под северо-восточной частью высотного гребня в нижней тропосфере в массах арктического воздуха, усиливаются и смещаются под восточной частью гребня в умеренные широты. При распространении Уральского блока на море Лаптевых и Восточно-Сибирское море полярные антициклоны

79

смещаются на Западную и Восточную Сибирь по ультраполярным осям, вызывая резкие и длительные похолодания.

Процесс блокирования во всех случаях обуславливает выход

«ныряющих» циклонов на Западную Сибирь с Карского и Барен-

цева морей. Эволюция этих циклонов при выходе на Западную Сибирь тесно связана с длительностью процесса блокирования. «Ныряние» циклонов происходит, как правило, при ослаблении Уральского блокирующего гребня. В холодное полугодие «ныряющие» циклоны, смещаясь над выхоложенной подстилающей поверхностью на юг, быстро вступают в стадию заполнения. «Ныряние» циклона осуществляется при наличии в тропосфере струйного течения или при его отсутствии, но при выраженной дивергенции скорости по потоку ВФЗ [Чернова, 1968].

С процессом блокирования над Уралом связано образование циклонов на арктическом фронте по типу центральных. Процесс этот характерен для зимы и переходных сезонов. В тѐплое полугодие отмечаются лишь единичные случаи его проявления. Над северо-западной областью блокирующего гребня обычно располагается циклогенетическая структура термобарического поля, которая и способствует интенсивному фронтальному циклогенезу.

Ослабление или разрушение Уральского блока выражается в уменьшении протяжѐнности этого высотного образования и в отступлении его к югу, реже – к юго-западу. Над северными районами Западной Сибири формируется зональная ВФЗ, по потокам которой глубокая обширная депрессия перемещается в район Обской губы. Центральная и южная часть Западной Сибири оказываются под влиянием хорошо выраженной высотной ложбины. В отдельных случаях в этой ложбине возникают частные циклоны.

Развитие крупномасштабного гребня в районе Урала способствует формированию на высотах характерного для Западной Сибири «смешанного» вида ВФЗ, когда гребень на севере рассматриваемой территории сочетается с ложбиной над еѐ югом, а также вносит существенный вклад в формирование контрастных ВФЗ и определяет в основном гребнеобразные контрастные ВФЗ холодного полугодия.

Известно, что различная структура пространственного термического поля обуславливает большое разнообразие струйных течений на периферии высотных ложбин, как по высоте, так и по интенсивности.

80