Содержание к диссертации
Введение
Типизации атмосферных процессов
1.1 Основные методы и применяемые подходы
1.2 Специфика метода аналогов синоптических процессов
1.3 Типизации макромасштабных атмосферных процессов
1.4 Долговременные изменения атмосферной циркуляции
1.5 Региональные типизации атмосферных процессов
1.6 Специфика региональных исследований на территории России
Объект и методы исследований
2.1 Синоптико-климатическое и физико-географическое районирование территории Иркутской области
2.2 Исходный материал и методы исследования
Типизация синоптических процессов на территории иркутской области
3.1 Обзор результатов исследований, выполненных в Иркутской области во второйполовине XX века
3.2 Средняя годовая повторяемость (%) синоптических процессов на территорииИркутской области в 2000–2013 гг.
3.2.1 Высотное поле АТ–700 гПа (3 км)
3.2.2 Приземное барическое поле
3.3 Суммарная повторяемость (%) циклональных и антициклональных барических полейна территории Иркутской области в 2000–2013 гг.
3.4 Пространственные и сезонные особенности синоптических процессов на территорииИркутской области в 2000–2013 гг.
3.5 Сравнительный анализ преобладающих типов синоптических процессов на территорииИркутской области в различные циркуляционные и климатические периоды
3.6 Апробация синоптической типизации 2000–2013 гг. на примерах погодных аномалий вИркутской области в 2014–2016 гг.
3.6.1 Синоптические условия аномально теплой зимы 2014–2015 гг.
3.6.2 Синоптические условия аномально холодного января 2016 г.
3.6.3 Синоптические условия засушливого и пожароопасного периода на территорииИркутской области в августе 2015 г.
Пространственно-временные особенности распределения циклонов, атмосферных фронтов и струйных течений на высотах в Иркутской области
4.1 Результаты ранее выполненных исследований
4.2 Сезонные и пространственные особенности барических образований на территорииИркутской области в 2000–2013 гг
4.3 Сезонные и пространственные особенности атмосферных фронтов и зон струйныхтечений на высотах на территории Иркутской области в 2000–2013 гг
4.4 Исследования орографических факторов в развитии синоптических процессов натерритории Иркутской области (на примере Восточных Саян)
Заключение
Список использованных источников
- Специфика метода аналогов синоптических процессов
- Исходный материал и методы исследования
- Суммарная повторяемость (%) циклональных и антициклональных барических полейна территории Иркутской области в 2000–2013 гг.
- Сезонные и пространственные особенности барических образований на территорииИркутской области в 2000–2013 гг
Введение к работе
Актуальность настоящей работы определяется тем, что период последних
исследований региональных особенностей синоптических процессов в
Иркутской области датируется второй половиной XX века, по сравнению с
которым произошли значительные изменения климатического и
циркуляционного режимов, проявляющиеся в увеличении числа опасных погодных явлений в регионе. Предложенные ранее типизации выполнены без учета физико-географических границ выделяемых на территории области районов и не учитывали внутригодовую изменчивость атмосферных процессов. Поэтому путем комплексного синоптико-статистического анализа приземных и высотных барических полей с подразделением территории области на регионы, различающиеся по синоптическим, климатическим и орографическим условиям, можно получить более достоверную оценку региональных особенностей
синоптических процессов на территории Иркутской области в современный период.
Цель работы:
– типизация синоптических процессов по данным приземных карт погоды и карт барической топографии за период 2000–2013 гг. и ее апробация на независимом материале (2014–2016 гг.);
– исследование пространственно-временных особенностей атмосферных процессов, определяющих современные тенденции изменения климата на территории Иркутской области;
– сравнительный анализ преобладающих типов синоптических процессов в разные по климатическим и циркуляционным условиям периоды.
Основные задачи исследования:
-
на основе данных NCEP/NCAR Реанализ за период 1948–2014 гг. проанализировать пространственно-временные особенности температурного режима в различных по физико-географическим условиям районах Иркутской области в нижней, средней и верхней тропосфере;
-
изучить внутригодовую изменчивость и оценить масштабы пространственной неоднородности распределения приземных и высотных барических полей на территории Иркутской области по данным ежедневных синоптических карт (приземных и высотных) за 00 и 12 всв 2000–2013 гг.;
-
выполнить типизацию синоптических процессов на основе комплексного синоптико-статистического анализа ежедневных синоптических карт (приземных, кольцевых, АТ–700 гПа) в пяти синоптико-климатических районах Иркутской области за 2000–2013 гг. и провести ее апробацию на независимом материале;
-
построить сезонные карты распределения подвижных и местных барических образований на территории Иркутской области за 2000–2013 гг. и выделить преобладающие типы траекторий смещения циклонов и антициклонов;
-
сравнить характеристики южных и ныряющих циклонов (глубина, скорость смещения, горизонтальные градиенты температуры и давления в зоне атмосферных фронтов), с которыми связаны резкие изменения погодных условий в регионе;
-
изучить пространственные и сезонные особенности распределения атмосферных фронтов и зон струйных течений на высотах в Иркутской области;
-
провести анализ фронтальной облачности и мезомасштабных атмосферных процессов в горных районах Восточных Саян по данным космических снимков и кольцевых карт погоды.
Материал и методика исследования
Для исследования выбрана территория Иркутской области (51–64с.ш.,
95–119 в.д.), в пределах которой, согласно ранее выполненной типизации,
выделяют пять синоптико-климатических районов (Южный, Западный,
Центральный, Верхне-Ленский, Северный). В указанных районах
рассчитывалась средняя месячная повторяемость (%) приземных и высотных барических полей, различных типов циклонов, атмосферных фронтов и зон струйных течений на высотах. Для изучения пространственно-временных
особенностей синоптических процессов были использованы ежедневные синоптические карты (кольцевые, приземные и высотные) в сроки 00 и 12 всв (всемирное скоординированное время) за периоды 2000–2013 гг. и 1965–1969 гг., предоставленные ФГБУ «Иркутское управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды». В сумме было проанализировано 69325 синоптических карт. На основе анализа синоптических карт автором совместно с руководителем составлена типизация синоптических процессов для пяти синоптико-климатических районов для всех месяцев года, в которых было выделено от 16 до 26 синоптических типов, различающихся по структуре приземных и высотных барических полей.
Выбор периода исследования (2000–2013 гг.) обусловлен тем, что он
характеризует современные тенденции изменения климата на территории
Иркутской области и совпадает с последним периодом современной
циркуляционной эпохи по типизации Дзердзеевского Б.Л., т.е. позволяет
исследовать синоптические условия в тесной взаимосвязи с
крупномасштабными циркуляционными факторами. Сравнительный анализ синоптических процессов с более ранним периодом (1965–1969 гг.), существенно различающимся по климатическим и циркуляционным условиям, позволяет более достоверно оценить вклад циркуляционных факторов в изменчивость погодных и климатических условий в регионе.
Научная новизна работы:
-
разработана типизация синоптических процессов, учитывающая влияние рельефа Иркутской области и специфику приземных и высотных барических полей за период 2000–2013 гг.;
-
построены карты распределения барических образований, отражающие всю специфику подвижных циклонов и антициклонов, центров местных циклонов и антициклонов на территории Иркутской области в различные календарные сезоны года;
-
определены долгопериодные тенденции изменения температурного режима на разных уровнях тропосферы в пределах границ синоптико-климатических районов Иркутской области за 1948–2014 гг.;
-
получены статистические характеристики динамической значимости атмосферных фронтов южных и ныряющих циклонов, зон струйных течений на высотах на территории исследуемого региона;
-
проведен сравнительный анализ синоптических условий на территории Иркутской области в различные периоды последней циркуляционной эпохи по типизации Дзердзеевского Б.Л.
Практическая значимость работы состоит в том, что полученные результаты типизации синоптических процессов в настоящее время используются в отделе краткосрочных прогнозов ФГБУ «Иркутское управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды» в целях увеличения заблаговременности и повышения оправдываемости краткосрочных прогнозов погоды.
Теоретические главы включены в учебное пособие «Синоптическая метеорология» и используются в учебном процессе на кафедре метеорологии и охраны атмосферы ФГБОУ ВО «Иркутский государственный университет» в
курсах: «Синоптическая метеорология», «Космическая метеорология» и «Региональная синоптическая метеорология».
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Типизация синоптических процессов на территории Иркутской области, которая учитывает влияние неоднородного рельефа и совместный вклад нижней и средней тропосферы в формирование погодных условий в различных синоптико-климатических районах области в современный период (2000–2013 гг.).
-
При горизонтальной протяженности территории Иркутской области, сопоставимой с размерами барических образований, влияние неоднородного рельефа сказывается в большом разнообразии синоптических типов и их значительной пространственно-временной изменчивости.
-
Влияние локальных орографических факторов проявляется в частом смещении осей ложбин на равнинной территории Северного района, осей гребней в условиях резко расчлененного рельефа Верхне-Ленского района Иркутской области, образовании теплых циклонов над озером Байкал в зимние месяцы и орографическом влиянии горных систем Восточных Саян в образовании стационарных антициклонов и мезоциклонов.
-
Отличительной особенностью современного периода является преобладание на территории Иркутской области у поверхности Земли антициклональных барических полей, что согласуется с увеличением продолжительности блокирующих процессов в Северном полушарии по типизации Дзердзеевского Б.Л. и проявляется в увеличении количества опасных явлений погоды в регионе.
Достоверность и обоснованность результатов диссертационной работы
обусловлена применением уже апробированных ранее другими авторами
синоптических методов исследования региональных особенностей
синоптических процессов; аргументированностью исходных положений; непротиворечивостью основ синоптической теории и полученных результатов.
Личный вклад автора. Непосредственно автором обработаны обширные материалы приземных синоптических и высотных карт для пяти синоптико-климатических районов за периоды 1965–1969 гг. и 2000–2013 гг., проведена классификация барических образований, выполнены статистические расчеты. Все результаты, представленные в работе, получены автором лично или в соавторстве.
Апробация работы. Основные и промежуточные результаты
диссертационной работы представлены на: Международном симпозиуме
«Изменение климата Центральной Азии: социально-экономические и
экологические последствия» (Чита, 2008); Интернациональной конференции «Физика атмосферы, климат и здоровье» (Кисловодск, 2008); XVI Международном симпозиуме «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы» (Томск, 2009); XI Межрегиональной молодежной научно-практической конференции «Российская цивилизация: история, проблемы, перспективы» (Иркутск, 2013); XII Межрегиональной молодежной научно-практической конференции «Российская цивилизация: история, проблемы, перспективы» (Иркутск, 2014); XIII Межрегиональной молодежной конференции «Российская
цивилизация: история, проблемы, перспективы» (Иркутск, 2014); Ежегодной научно-практической конференции студентов и аспирантов «Ресурсы Байкальского региона: освоение, состояние, экологические проблемы» (Иркутск, 2009, 2010, 2014, 2015); Конференции, посвященной Всемирному метеорологическому дню, Всемирному дню охраны водных ресурсов и Дню работников гидрометслужбы России (Иркутск, 2014); Научном семинаре кафедры метеорологии, климатологии и экологии атмосферы Казанского (Приволжского) федерального университета (Казань, 2014); Международной конференции «Исследование изменений климата с использованием методов классификации режимов циркуляции атмосферы» (Москва, 2016 г.).
Публикации. Основные результаты, обобщенные и систематизированные в работе, отражены в 23 научных статьях, в том числе 12 статей в журналах, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Список цитируемой литературы содержит 240 источников. Общий объем работы включает 159 страниц, 71 рисунок, 11 таблиц и 80 приложений.
Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю профессору кафедры метеорологии и охраны атмосферы Иркутского государственного университета Аргучинцеву В.К. и доценту кафедры Латышевой И.В. за оказанную поддержку и помощь в работе; коллективу ФГБУ «Иркутское управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды» под руководством Насырова А.М. за предоставленные данные; кандидату географических наук, инженеру-исследователю института географии РАН Кононовой Н.К. за научные консультации и возможность использования типизации Дзердзеевского Б.Л. в работе; заведующему кафедрой метеорологии, климатологии и экологии атмосферы КФУ, профессору Переведенцеву Ю.П. и сотрудникам кафедры за ценные советы и рекомендации на заключительном этапе подготовки диссертации.
Специфика метода аналогов синоптических процессов
В разделе проведен сравнительный анализ распространенных на территории России типизаций макромасштабных процессов. Рассмотрены принципы их построения и возможности применения в региональных синоптических исследованиях.
Известно, что региональные атмосферные процессы являются результатом проявления общей циркуляции атмосферы в конкретных физико-географических условиях и, на наш взгляд, должны рассматриваться совместно с крупномасштабными формами атмосферной циркуляции. Идеи о необходимости связи характеристик погоды и макромасштабных циркуляционных особенностей были высказаны известнейшими учеными Б.П. Мультановским, Т. Бержероном, В. Визе, Дж. Т. Уокером и получили развитие в работах С.П. Хромова, E.H. Блиновой, A.A. Гирса, М.Х. Байдала, Т. Асакуры и др. Первые попытки построения схем атмосферной циркуляции относятся к XVII в. В этот период Гадлеем дано объяснение пассатной циркуляции, а в 1854 г. Мори создана первая эмпирическая схема глобальной атмосферной циркуляции, которая вследствие малого количества фактических наблюдений носила гипотетический характер [237].
В России наиболее известными являются типизации Б.П. Мультановского – С.Т. Пагавы, Г.Я. Вангенгейма – А.А. Гирса и Б.Л. Дзердзеевского, продолжаемая Н.К. Кононовой [24, 34, 36, 58]. Следует указать, что во всех типизациях атмосферная циркуляция на полушарии в каждый момент времени рассматривается не как случайная комбинация отдельных синоптических процессов, но как целостный макропроцесс высшего ранга в пространстве и во времени по отношению к синоптическим процессам. Кроме того, указанные типизации имели качественный характер (в отличие, например, от разложений на ЭОФ или одноточечных корреляций), однако обладали тем преимуществом, что не зависели от формальных математических условий. Также для их построения не требовались подробные синоптические данные, что особенно важно для исследования долговременных изменений общей циркуляции атмосферы.
Кратко проанализируем основные принципы построения рассматриваемых типизаций. Б.П. Мультановский при обосновании рабочей гипотезы исходил из того, что погодные условия над Европой определяются активностью центров действия атмосферы, преимущественно антициклонических (азорского и полярного), следовательно, зависят от частоты вторжений антициклонов, которые смещаются в направлении господствующих потоков на высотах [125]. Таким образом, заслугой Б.П. Мультановского, в том числе в отличие от широко распространенной в те годы типизации Ван-Беббера, можно считать следующее. При создании типизации им учитывались движущиеся барические образования, на основе чего сформулированы понятия «естественный синоптический район» (ЕСР) и «естественный синоптический период» (ЕСП). Необходимо отметить, что типизация Б.П. Мультановского – С.Т. Пагавы не утратила актуальности в настоящее время. В качестве примера можно привести работу [148], где рассматривалось влияние галактических и космических лучей на изменение продолжительности элементарных синоптических процессов (ESPs) в Северном полушарии за 1980–2006 гг.
В 1930-е годы Г.Я. Вангенгеймом начаты исследования общей циркуляции атмосферы путем расчленения непрерывного хода процессов на элементарные синоптические процессы (ЭСП), обобщенные позже в пределах атлантико-евразийского сектора Северного полушария в трех формах циркуляции: западной (W), восточной (Е) и меридиональной (C), которым свойственно отличное от других состояние атмосферы и гидросферы. Например, в умеренной зоне Северного полушария процессам формы W свойственны преимущественно положительные аномалии температуры и избыток атмосферных осадков, для процессов формы E характерны отрицательные аномалии температур и дефицит атмосферных осадков, процессам формы С свойственны положительные аномалии температур и дефицит атмосферных осадков [25]. Таким образом, типизация Г.Я. Вангенгейма – А.А. Гирса основана на учете характера длинных волн в тропосфере и нижней стратосфере (рис.1.11). Ее отличительной особенностью является широкий спектр характеризующих параметров (местоположение центра планетарного циркумполярного вихря на изобарической поверхности 500 гПа, географическая ориентация планетарной фронтальной зоны, состояние длинных термобарических волн, развитие стационарных циклонов и антициклонов, траектории фронтальных циклонов и антициклонов и т.д.). В настоящее время типизация Г.Я. Вангенгейма – А.А. Гирса успешно используется для анализа циркуляционных причин формирования продолжительных погодных аномалий в различных регионах Евразии [62, 104]. Современные средства численного моделирования позволяют восстанавливать циркуляционные характеристики атмосферы, которые наблюдались несколько тысячелетий назад [130, 131, 182, 196]. Например, в работе [12] проведено восстановление атмосферной циркуляции Г.Я. Вангенгейма – А.А. Гирса, начиная с 1000 г. По некоторым оценкам [148] в XXI в. западная форма циркуляции (W) достигнет минимума, в XXII в. достигнет максимума меридиональная форма С, а меридиональная форма Е – минимума.
Положение высотных ложбин и гребней в средней тропосфере при западной (а, б), восточной (в, г) и меридиональной (д, е) формах атмосферной циркуляции по Г.Я. Вангенгейму – А.А. Гирсу зимой (слева) и летом (справа) [148]
В 1946 г. Б.Л. Дзердзеевским совместно с В.М. Курганской и З.М. Витвицкой на основе анализа ежедневных синоптических карт Северного полушария за 1933–1940 гг. было выделено 4 группы циркуляции, 13 типов и 41 подтип – элементарный циркуляционный механизм (ЭЦМ). ЭЦМ является основной единицей типизации и различается количеством и направлениями блокирующих процессов и выходов южных циклонов на полушарии. Для обеспечения всестороннего анализа циркуляции атмосферы в пределах Северного полушария было выделено шесть приблизительно равновеликих секторов, границы между которыми проводились с учетом распределения континентов и океанов, определяющих сезонные особенности развития атмосферной циркуляции: Атлантический (60 з.д. – 0), Европейский (0 – 60 в.д.), Сибирский (60 – 120 в.д.), Дальневосточный (120 – 170 в.д.), Тихоокеанский (170 в.д. –120 з.д.) и Американский (120 – 60 з.д.). Таким образом, была - 25 создана типизация макромасштабных процессов, отражающая взаимодействие ячейки Феррела (образующей конвекционный поток) и полярной ячейки (одного из основополагающих элементов циркуляции земной атмосферы в приполярных районах Земли).
Исходный материал и методы исследования
В разделе дано краткое описание типизаций синоптических процессов на территории Иркутской области, предложенных В.Л. Архангельским, А.Б. Лебединским, Н.И. Сергеевым, В.С. Калачиковой, Е.Н. Николаевой и специалистами Иркутского УГМС во второй половине XX века. Основное внимание уделено специфике подходов и эволюции представлений о региональных синоптических процессах в исследуемом регионе.
Как было указано ранее, первые исследования синоптических процессов на территории Восточной Сибири были выполнены в середине 1950-х гг. В.Л. Архангельским [3]. На территории Иркутской области им было выделено четыре основных синоптических типа: «циклоническая циркуляция» (рис.3.1а), «ложбина с севера» (рис.3.1б), «ложбина с востока» (рис.3.1в) и «антициклоническая циркуляция» (рис.3.1г). Нетрудно заметить, что по данным В.Л. Архангельского преобладающими типами являлись циклонические процессы.
Однако уже в 1960-е гг. А.Б. Лебединский [49] выявил господствующее влияние на территории Иркутской области антициклонального типа погоды, на долю которого в среднем приходилось 168 дней в году (рис.3.2). Далее по числу дней он выделял циклонические типы: «циклон» (54) и «ложбина с севера» (47). Реже всего в течение года на территории области отмечались барические гребни, ориентированные с юга и севера, либо малоградиентные поля повышенного атмосферного давления.
Детальное исследование синоптических процессов выполнено в середине 1970-х гг. Н.И. Сергеевым. Ему удалось выделить зимние и летние формы циркуляции над Восточной Сибирью, включая территорию Иркутской области [89]. Зимние типы включали следующие формы циркуляционных процессов: 1) Зональная. Глубокий высотный циклон, формирующийся в районе полуострова Таймыр, приводит к ослаблению блокирующего гребня над Уралом и выходу циклонов по западным и северо-западным траекториям на территорию Иркутской области (рис.3.3а). 2) Северо-западная циклоническая. В тыловой части высотного циклона с центром над Карским морем осуществляются вторжения ныряющих циклонов на территорию Иркутской области (рис.3.3б). 3) Северо-западная антициклоническая. Арктические вторжения в тыловой части высотного циклона с центром к востоку от полуострова Таймыр усиливают Азиатский антициклон, который объединяется с Лено-Колымским ядром (рис.3.3в). 4.Северо-восточная антициклоническая. Высотный гребень смещается на Восточно-Сибирское море и под его юго-восточной периферией происходят вторжения антициклонов с северо-востока в район оз. Байкал (рис.3.3г).
Зимние формы циркуляции над Восточной Сибирью: зональная (а), северо-западная циклоническая (б), северо-западная антициклоническая (в), северо-восточная антициклоническая (г) [89] Летние типы включали следующие формы циркуляционных процессов: 1) Западная форма. На территории Иркутской области происходят смещения циклонов и антициклонов в направлении широтно ориентированной высотной фронтальной зоны (рис.3.4а). 2) Центральная форма. Осуществляются выходы южных циклонов на территорию Иркутской области вдоль западной периферии блокирующего гребня (рис.3.4б). 3) Смешанная форма. При смещении высотной ложбины с территории Западной Сибири на Якутию и Забайкалье наблюдается вторжение антициклонов с северо-запада, либо выход южных циклонов с Монголии на территорию Иркутской области и Забайкалье (рис.3.4в). Летние формы циркуляции над Восточной Сибирью: западная (а), центральная (б), смешанная (в) [89]
В 1980-е гг. В.С. Калачиковой и Е.Н. Николаевой [52] предложена типизация синоптических процессов над Азией, по данным которой на территории Иркутской области было выделено три основных типа процессов. Западный тип включал подтип а – смещение циклонов по северным и средним широтам Иркутской области (рис.3.5а) и подтип б – выход западных и южных циклонов на территорию области (рис.3.5б). Северный тип связан с меридиональным переносом воздушных масс, включал подтип а – вторжение антициклонов с рек Оби и Енисея (в зимнее время стационирование Азиатского антициклона) (рис.3.5в) и подтип б – выход ныряющих циклонов с севера и северо-запада (рис.3.5г). Восточный тип в зимнее время был представлен Азиатским антициклоном, включал подтипы а и б, которые характеризуются прохождением циклонов по территории Монголии и Китая (рис.3.5 д, е).
В конце 1980-х гг. специалистами Иркутского территориального управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды проведена типизация синоптических процессов на территории Иркутской области в зависимости от характера переноса воздушных масс, атмосферных фронтов и барических образований у поверхности Земли [107]. Атмосферные процессы были подразделены на 10 основных типов (рис.3.6).
Суммарная повторяемость (%) циклональных и антициклональных барических полейна территории Иркутской области в 2000–2013 гг.
Выделяют три основных типа траекторий смещения южных циклонов на территорию Иркутской области. Образование южных циклонов I типа происходит над Аральским морем и Прикаспийской низменностью при развитии глубокой высотной ложбины с районов Обской губой на Каспий, которая в дальнейшем смещается на восток со скоростью 60 км/сут. (рис.4.2а). Отличительной особенностью при выходе южного циклона I типа на Иркутскую область является наличие высотного гребня над территорией Красноярского края и опускание осевой изогипсы высотной фронтальной зоны на АТ–500 гПа до 45 с.ш.
Образование южных циклонов II типа происходит на территории Казахстана при развитии высотной ложбины с севера Сибири на оз. Балхаш (рис.4.2б). Отличительной особенностью при выходе южного циклона II типа на Иркутскую область является наличие высотного гребня над Забайкальем и опускание осевой изогипсы высотной фронтальной зоны на АТ–500 гПа до 45 с.ш. [85].
Образование южных циклонов III типа происходит на территории Монголии, когда высотное поле представлено циклоном в районе о. Диксон, одна из ложбин которого направлена с Обской Губы через Новосибирскую область на районы г. Улан-Батор. За сутки до выхода южного циклона на территорию Иркутской области высотный гребень обычно располагается в районе оз. Байкал и затем медленно смещается на восток (рис.4.2в).
Рис.4.2 Высотное поле (АТ–500 гПа) при выходе на территорию Иркутской области южного циклона I типа (а), II типа (б) и III типа (в) (точкой показан г. Иркутск)
Сравнительный анализ рассмотренных выше типов циклонов, наблюдавшихся на территории Иркутской области в 1979–1983 гг. [85, 135], показал, что максимальное развитие по вертикали получают ныряющие циклоны зимой и западные циклоны летом, когда они занимают значительную толщу тропосферы.
Особый интерес представляют процессы образования циклонов южнее оз. Байкал, которые выглядят как раздвоение циклонов над Байкалом, когда основной северный центр циклонов постепенно заполняется, а возникший южный центр постепенно углубляется и выходит на Забайкалье [135]. Как оказалось, циклогенез южнее оз. Байкал возможен благодаря орографической регенерации высотных ложбин, смещающихся с запада через Сибирь, южная часть которых задерживается Алтае-Саянской горной системой, а северная свободно перемещается на восток (рис.4.3). Когда южная часть ложбины, обогнув высотный гребень на юге Сибири, выходит на побережье оз. Байкал, то часто возникает расходимость потоков, вызывающая динамическое падение давления у поверхности Земли. Поэтому при наличии адвекции холода в юго-восточной части высотной ложбины, создаются благоприятные условия для образования циклонов, которые в дальнейшем поддерживает двусторонняя адвекция холодного арктического и теплого воздуха умеренных широт с образованием полярного фронта. Образовавшийся циклон, сохраняя связь с высотной ложбиной, перемещается на восток, в нем хорошо выражен холодный фронт, но теплый фронт обычно размыт. Если адвекция холода незначительная, то на южном побережье оз. Байкал возникает лишь местное понижение атмосферного давления, характерное для подветренной стороны горных хребтов.
Известно, что атмосферные фронты на территории Иркутской области претерпевают значительную деформацию, взаимодействуя при своем перемещении с горной системой Восточных Саян, Прибайкальских хребтов и испытывая термическое влияние оз. Байкал. При этом холодные фронты на территории области, особенно в южной ее части, как правило, обостряются, а теплые фронты размываются, оставаясь выраженными преимущественно в облачности верхнего яруса [135].
Согласно проведенным ранее исследованиям [135], наибольшая повторяемость атмосферных фронтов на территории Иркутской области отмечается в переходные сезоны, когда усиливаются горизонтальные градиенты температур в Северном полушарии, и, как следствие, увеличивается повторяемость подвижных циклонов (рис.4.4). В зимний период уменьшение количества циклонов и связанных с ними атмосферных фронтов на территории исследуемого нами региона можно объяснить господствующим влиянием Азиатского антициклона. Некоторое уменьшение количества атмосферных фронтов летом по сравнению с переходными сезонами можно объяснить ослаблением температурных контрастов и значительным смещением осей высотных фронтальных зон к северу. Среднее число случаев основных типов атмосферных фронтов на территории Иркутской области в 1979–1983 гг. [135]
Среди типов атмосферных фронтов, оказывающих влияние на погодные условия Иркутской области, следует выделить холодные фронты. В табл.4.1 приведены характеристики (средние, максимальные и минимальные значения) холодных фронтов на территории Иркутской области в 1979–1983 гг. [135]. Выявлено, что максимальные барические и термические градиенты в зоне холодных атмосферных фронтов и наибольшие скорости их перемещения по территории области (65–76 км/ч) чаще всего отмечались весной и осенью.
Сезонные и пространственные особенности барических образований на территорииИркутской области в 2000–2013 гг
В разделе проведен статистический анализ средней месячной повторяемости атмосферных фронтов и зон струйных течений на высотах в различных синоптико-климатических районах Иркутской области для выявления пространственных и сезонных особенностей их распределения в исследуемый нами период (2000–2013 гг.). Впервые дана количественная оценка горизонтальных термических и барических градиентов при смещении основных атмосферных фронтов южных и ныряющих циклонов. Проведен сравнительный анализ повторяемости атмосферных фронтов в различные по климатическим и циркуляционным условиям периоды.
Известно, что с прохождением внетропических циклонов тесно связаны атмосферные фронты [139]. По данным 2000–2013 гг. в Западном районе Иркутской области (41%) атмосферные фронты отмечались чаще, чем в остальных синоптико-климатических районах, где их средняя повторяемость была одинаковой (24–25%) (рис.4.13). Таким образом, пространственные различия в распределении атмосферных фронтов по территории области в среднем составили 1,7 раз. Бльшая повторяемость атмосферных фронтов в Западном районе, возможно, связана с процессами волнообразования в горных районах Восточных Саян, с которыми граничит данный район [86, 87].
В течение года, согласно рис.4.14, основной максимум повторяемости атмосферных фронтов во всех районах, кроме Центрального, приходится на летние месяцы, в Центральном районе на весну. Второй менее выраженный максимум повторяемости атмосферных фронтов чаще всего отмечался весной. Основной минимум повторяемости фронтальных разделов во всех районах, кроме Западного, приходится на зимние месяцы, в Западном районе на осень. Средняя повторяемость (%) атмосферных фронтов в различных синоптико-климатических районах Иркутской области в 2000–2013 гг.
Анализ горизонтальных градиентов температуры и атмосферного давления, характеризующих динамическую значимость атмосферных фронтов, показал, что в 2000– 2013 гг. на территории Иркутской области у поверхности Земли наибольшие горизонтальные контрасты отмечались в зоне атмосферных фронтов южных циклонов [86, 87]. Средние значения контрастов температур в зоне атмосферных фронтов ныряющих циклонов оказались больше только в летние месяцы. Выявлено, что максимальные значения горизонтальных градиентов температур отмечались при прохождении холодных фронтов южных циклонов – зимой, весной и осенью и теплых фронтов ныряющих и южных циклонов – весной. Максимальные значения градиентов давления отмечались при прохождении теплых и холодных фронтов южных циклонов – зимой (рис.4.15). Рис.4.15 Средние значения горизонтальных градиентов (на 1000 км) температуры и давления в зоне атмосферных фронтов при выходе южных и ныряющих циклонов на территорию Иркутской области в 2000–2013 гг.
Сравнительный анализ атмосферных фронтов в различающиеся по климатическим и циркуляционным условиям периоды: 2000–2013 гг. и 1965–1969 гг. показал, что общее количество атмосферных фронтов на территории Иркутской области в 2000–2013 гг. изменилось незначительно, за исключением увеличения вдвое количества атмосферных фронтов весной в Западном районе. Однако заметно изменилось соотношение теплых и холодных атмосферных фронтов (рис.4.16). В 2000–2013 гг., по сравнению с 1965–1969 гг., на территории Иркутской области значительно уменьшилось количество холодных фронтов: в среднем в 8 раз – в холодный период года (X–III), в 2 раза – в теплый период (IV–IX) и в 1,5 раза возросло количество теплых фронтов в холодный период года.
Средняя повторяемость (%) атмосферных фронтов в различные сезоны года на территории Иркутской области в 2000–2013 и 1965–1969 гг. Струйные течения на высотах являются частью планетарных высотных фронтальных зон, где сконцентрированы значительные горизонтальные контрасты температур. Нередко отмечают связь струйных течений с атмосферными фронтами [44, 64, 71, 84, 110, 154]. Обладая большими запасами кинетической энергии, струйные течения могут оказывать влияние на динамику погоды и климата в регионах. Поэтому не случайно на фоне происходящих в последние годы изменений климата существенно возрос интерес к данному синоптическому объекту [6, 46, 47, 64, 121, 215]. Пространственные и сезонные особенности распределения струйных течений на высотах на территории Иркутской области рассматриваются нами впервые [64, 68, 86, 87].
Статистический анализ ежедневных карт барической топографии АТ–300 гПа (9 км) в сроки 00 и 12 всв показал, что средняя годовая повторяемость струйных течений на территории Иркутской области в 2000–2013 гг. изменялась от 27% (Южный район) до 38% (Западный район). Следовательно, пространственные различия в распределении струйных течений по территории области в среднем за год составили 1,4 раза (рис.4.17).
В течение года по данным рис.4.18 основной максимум повторяемости струйных течений на высотах в 2000–2013 гг. отмечался весной (Северный, Верхне-Ленский и Южный районы) и осенью (Западный, Центральный). Необходимо отметить, что весной и осенью выявлена максимальная повторяемость южных и ныряющих циклонов на территории области в 2000–2013 гг., тогда как максимум повторяемости атмосферных фронтов приходился на весенние и летние месяцы.