Реферат: Синоптические процессы Восточной Сибири. Причины возникновения зимнего азиатского антициклона

Синоптические процессы Восточной Сибири. Причины возникновения зимнего азиатского антициклона

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Синоптические процессы Восточной Сибири

.1 Орографический циклогенез в Южном Прибайкалье

.2 Частный циклогенез в Минусинской котловине

. Причины возникновения зимнего азиатского антициклона

Заключение

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Интерес к изучению региональных особенностей климата и выявлению потенциально неустойчивых климатических зон важен для понимания сложного механизма генезиса этих явлений, которые носят нерегулярный характер и наряду с внешними факторами обусловлены автоколебательными процессами в системе атмосфера - океан - полярные льды [1].

Учитывая некоторую неопределенность в результатах теоретических и модельных исследований климатических вариаций, значительный интерес для практики представляет анализ наблюдательных данных и поиск причин, определяющих те или иные климатические изменения в регионе. Одним из факторов формирования устойчивых аномалий приземного климата в поле ветра, температуры воздуха и атмосферных осадков, является циркуляция атмосферы [2].

Над восточными районами СССР тропосферный зональный поток в среднем возмущен больше, чем над западными районами. Основная причина - сезонные термические различия между Азиатским континентом и Тихим океаном. Существенное влияние на воздушные течения оказывает сложный рельеф Центральной и Восточной Азии. Все это находит отражение в сезонном различии синоптических процессов.

Восточная Сибирь - обширный природный регион со сложной орографией и большим разнообразием синоптических и метеорологических процессов и условий погоды. Восточная Сибирь простирается от долины р. Енисей до восточной границы Якутии. Над восточными районами СССР тропосферный зональный поток в среднем возмущен больше, чем над западными районами. Основная причина - сезонные термические различия между Азиатским континентом и Тихим океаном. Существенное влияние на воздушные течения оказывает сложный рельеф Центральной и Восточной Азии. Все это находит отражение в сезонном различии синоптических процессов [3].

1.  Синоптические процессы Восточной Сибири

1.1    Орографический циклогенез в Южном Прибайкалье

В холодную половину года, когда над Восточной Азией господствует область повышенного давления с центром над Монголией и Забайкальем, ВФЗ располагается значительно южнее этих районов, поэтому выхода южных полярнофронтовых циклонов не наблюдается. На территорию Забайкалья южные циклоны чаще всего выходят в июне, июле и мае, редко в марте и апреле. Выход южных циклонов обусловливается определенным термобарическим полем, а именно ложбиной холода, направленной в одних случаях с Западной Сибири на юг Красноярского края с отдельными замкнутыми очагами холода; в других случаях она проходит восточнее, через Средне-Сибирскую возвышенность на Прибайкалье. Во всех; случаях с Монголии на Забайкалье направлен гребень тепла. Таким образом, через Забайкалье проходит ВФЗ с юго-запада на северо-восток, и циклоны выходят на Забайкалье из районов северо-западного Китая и Монголии.

Условием для возникновения и развития циклонов над Монголией или северо-западными районами Китая является адвекция холода с Карского моря на юг Западной Сибири и Красноярского края или с полуострова Таймыр на юг Красноярского края, Иркутскую область и западные регионы Монголии.

Кроме циклонов, сместившихся в район Байкала, основная часть циклонов, выходящих на бассейн Амура, возникает в районе Байкала. Циклогенез южнее Байкала осуществляется благодаря происходящей здесь орографической регенерации высотных ложбин, перемещающихся с запада на восток через Сибирь. Когда имеющая большое меридиональное протяжение высотная ложбина выходит с запада на Сибирь, то южная ее часть задерживается горами на востоке Средней Азии. Северная часть ложбины продолжает движение к востоку, но ее интенсивность при этом уменьшается. Ослабление высотных ложбин над южными районами Сибири вызвано отклонением западных потоков горными системами к северо-востоку, вследствие чего возникает орографический высотный гребень. Летом это ослабление происходит еще и за счет высоких температур над горными районами Средней Азии, точнее Центральной Азии, по сравнению с окружающей территорией.

Когда ложбина, обогнув с севера основные горные массивы, выходит в район Байкала, то указанные эффекты исчезают, ложбина восстанавливается и распространяется к югу от Байкала. При этом здесь возникает расходимость высотных потоков, обусловливающая падение давления у поверхности земли. Кроме того, распространение высотной ложбины к югу сопровождается адвекцией холода на Западную Монголию и Южное Прибайкалье. Таким образом, в южной части, регенерировавшей высотной ложбины, создаются благоприятные условия для возникновения и развития циклонических возмущений у поверхности земли. В дальнейшем в процессе развития нового циклона в южной части восстановившейся высотной ложбины нередко образуется самостоятельная высотная депрессия; образовавшийся приземный циклон превращается в высокий.

Приземный циклогенез под южной частью, перемещающейся с запада высотной ложбины обычно начинается еще до того, как ложбина регенерирует в районе Байкала. Когда высотная ложбина проходит еще над Сибирью, на западных и северных склонах Алтай-Саянской горной системы происходит образование волновых возмущений на холодном фронте сибирского циклона. Однако эти возмущения или заполняются на месте, или без развития смещаются вдоль фронта к северо-востоку - на Иркутскую область.

Бывают случаи, когда высотные ложбины, перемещающиеся с запада, проходят через район Байкала без заметного усиления, и раздвоение циклонов у поверхности земли здесь не обнаруживается. Прежде всего это относится к тем ложбинам, которые при движении над Сибирью не распространяются южнее 55° с. ш., не регенерируют в районе Байкала в тех случаях, когда в их тыловых частях отсутствует адвекция холода. В дальнейшем после переваливания горных систем Южной Якутии большинство циклонов попадает под область малоподвижного высотного гребня и поэтому вскоре заполняется [4].

1.2    Частный циклогенез в Минусинской котловине

В южной части Красноярского края (южнее 55° с. ш.), над территорией Минусинской котловины при определенных синоптических положениях наблюдается образование циклонических возмущений, с которыми обычно связаны интенсивные осадки. Чаще всего циклоны образуются летом. Они характеризуются следующими особенностями:

         горизонтальные размеры циклона определяются размерами Минусинской котловины;

         они слабо выражены в барическом поле. Разница давления в центре циклона и на его периферии обычно не превышает 5-6 ГПа;

         образующиеся циклоны являются низкими барическими образованиями. Циклоническая циркуляция захватывает лишь нижние 1 - 2 км;

         возникнув над котловиной, циклоны через 6-12 часов заполняются на месте. Одновременно к востоку от Саянского хребта над Иркутской областью образуется новый циклон [5].

Для возникновения частных циклонов над южными районами Красноярского края необходимо наличие ВФЗ над югом Сибири и Казахстаном. Эта ВФЗ ориентирована с юго-запада на северо-восток. Оформление ВФЗ происходит в результате предшествующего распространения холодных воздушных масс арктического происхождения на территорию Западной Сибири в тылу циклона, смещающегося на восток. При этом холодный воздух, вторгаясь из высоких широт, распространяется за холодным фронтом по западной и южной периферии этого циклона на Алтай и южные районы Красноярского края.

Таким образом, во-первых, возникновению частных циклонов всегда предшествует вхождение холодного воздуха в Минусинскую котловину. Но в дальнейшем холодный воздух, достигнув горных хребтов Алтая и Саян, задерживается последними. Холодное вторжение замедляется, а в южных районах Красноярского края даже прекращается совсем. Холодный фронт, располагаясь вдоль Саянских хребтов, становится стационарным. Впоследствии на этом участке фронта возникают волновые возмущения. Вследствие замедления продвижения холодного фронта у южной границы Красноярского края и прекращения притока холодного воздуха вертикальная мощность его над южными районами края бывает небольшой. При небольшой вертикальной мощности холодный воздух не переваливает через Саяны.

В случаях, когда в результате непрекращающегося притока холодного воздуха вертикальная мощность его над Минусинской котловиной превышает высоту окружающих гор и холодное вторжение распространяется далее за пределы края, развития частных циклонов над котловиной не происходит. Таким образом, во-вторых, для образования частных циклонов здесь необходима стационарность фронта и небольшая вертикальная мощность холодного воздуха за ним.

В-третьих, образованию частных циклонов над южными районами Красноярского края благоприятствует орография, так как в период, предшествующий развитию частного циклона при юго-западных воздушных потоках Минусинская котловина находится на подветренной стороне по отношению к горным хребтам Алтая и Кузнецкого Алатау.

Вообще, с самой начальной стадии возникновение циклонических возмущений сопровождается обычно развитием системы слоистообразных облаков и выпадением обложных осадков из-за упорядоченных восходящих движений воздуха в области циклона. А здесь особенностью циклогенеза над Минусинской котловиной является то, что в начальной стадии циклона осадки, как правило, отсутствуют, и облачность заметного развития не получает. Основная масса осадков выпадает в период заполнения циклона. При объяснении этого факта, кроме вертикальных движений вследствие нестационарности, следует учитывать также орографические вертикальные движения воздуха, появляющиеся в результате возмущения воздушных потоков под влиянием горных хребтов. Причем на подветренных склонах гор имеют место нисходящие вертикальные движения, интенсивность которых зависит от высоты горных хребтов и скорости ветра над ними.

Таким образом, в начальный период образования частного циклона большая часть Минусинской котловины находится в зоне нисходящих вертикальных движений воздуха за счет того, что она находится на подветренной стороне -по отношению к горным хребтам Алтая и Кузнецкого Алатау. Именно этим объясняется отсутствие осадков в начальный период образования циклона. Так поступает тепло, давление падает.

Одновременно с процессом циклогенеза над Минусинской котловиной над Алтаем и Казахстаном происходит сопряженный с ним процесс антициклогенеза за счет накопления холодных масс воздуха у наветренных склонов горных хребтов и увеличения циклонической кривизны по потоку, что приводит к росту приземного давления и повышению изобарических поверхностей на высотах. Вследствие этого над Алтаем развивается барический гребень, что изменяет направление ВФЗ. Юго-западные ветры, наблюдавшиеся до этого над южной частью Красноярского края, сменяются западными и даже северо-западными.

В Минусинскую котловину начинает осуществляться заток холодного воздуха с северной, наиболее открытой стороны, в направлении ветра появляются северные составляющие. Склоны хребтов, которые ранее были подветренными, вследствие изменения циркуляции становятся наветренными и вдоль них получают развитие восходящие движения. В связи с вторжением холодного воздуха в котловину происходит более или менее интенсивное вытеснение теплого воздуха в более высокие слои атмосферы, его адиабатическое охлаждение и конденсация находящегося в нем водяного пара. Этот период характеризуется выпадением осадков в южных районах края. Таким образом, выпадение осадков происходит при заполнении частного циклона, на фоне роста давления и развития над котловиной гребня. Зона осадков распространяется на всю территорию Минусинской котловины, а также на смежные районы, прилегающие к Восточному Саяну, в частности на район Красноярска. Одновременно с заполнением циклона над Минусинской котловиной происходит образование циклона на восточных (подветренных) склонах Восточного Саяна. Процесс заканчивается развитием над югом Красноярского края области высокого давления.

Образование циклонов не происходит даже и при наличии соответствующего термобарического поля при следующих условиях:

.        над югом Западной Сибири и Казахстаном отсутствует адвекция холода или, наоборот, наблюдается адвекция тепла;

.        холодный воздух распространяется не на Казахстан, а на Алтай и южную часть Красноярского края. При этом вторгающийся из более высоких широт холодный воздух над южной частью края имеет значительную вертикальную мощность. Высота его превышает высоту Алтая и Саян, поэтому холодное вторжение распространяется далее за пределы края [6].

2. Причины возникновения зимнего азиатского антициклона

Над Восточной Сибирью преобладают антициклоны, а над морскими районами Дальнего Востока развиваются активные циклонические процессы. Сопутствуют этому процессу сезонные синоптические объекты: сибирский высотный и тихоокеанский высотный гребни. В течение весны происходит ослабление дальневосточной высотной ложбины, а также уменьшение интенсивности ПВФЗ над Японией.

В летний период над тем же районом формируется дальневосточный высотный гребень. Термическое воздействие материка и океана на синоптические процессы оказывается противоположным зимнему. Зональный процесс восстанавливается над Восточной Сибирью, а над Дальним Востоком он в определенной мере блокируется. Таковы общие сезонные особенности синоптических процессов. В каждом конкретном случае характер их может существенно отличаться от среднесезонного.

Зимний азиатский антициклон - сезонный центр действия атмосферы. Рассматривая зимний азиатский антициклон, следует иметь в виду, что процессы формирования, стабилизации и разрушения его в какой-то значительной мере охватывают, по крайней мере, восемь месяцев (сентябрь - апрель) [7].

Исследования, выполненные В. Л. Архангельским, показали, что в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке можно выделить пять групп (типов) циклонов (рис. 2.1 а) и четыре группы (типа) антициклонов (рис. 2.1 б) [8]. Обстоятельная типизация зимних синоптических процессов дальневосточных морей дана Л. Р. Сонькиным [9].

Рис. 2.1 - Траектории циклонов (а) и антициклонов (б) в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке (по В. Л. Архангельскому), а в зимний период над дальневосточными морями (по Л. Р. Сонькину).

Из циркуляционных факторов, участвующих в формировании этого центра действия атмосферы, наибольшее значение имеют следующие процессы, способствующие накоплению массы воздуха в Восточной Сибири и в Центральной Азии в холодное время года:

         северо-западные вторжения;

         воздействие отрогов субтропического (азорского) максимума,

         северные и северо-восточные вторжения;

         вынос масс морского воздуха в средней и верхней тропосфере с дальневосточных морей;

         воздействие стратосферного алеутского антициклона;

         усиление зимнего азиатского антициклона под влиянием орографических воздействий.