Наиболее сложным в синоптическом анализе (что впрямую отражается на качестве и оправдываемости прогнозов) является правильное выявление АТМОСФЕРНЫХ ФРОНТОВ и точное проведение их на КАРТАХ ПОГОДЫ.
И опыт, сын ошибок трудных, и гений, парадоксов друг, и случай, Бог-изобретатель...
Поиск по сайту - введите термин или город:

ТЕМПЕРАТУРА ВОЗДУХА НА ИЗОБАРИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ 850 гПа В АНАЛИЗЕ АТМОСФЕРНЫХ ФРОНТОВ

Бровкин В.В.

Наиболее сложным в синоптическом анализе (что впрямую отражается на качестве и оправдываемости прогнозов) является правильное выявление АТМОСФЕРНЫХ ФРОНТОВ и точное проведение их на КАРТАХ ПОГОДЫ.

Ни для кого не секрет, в каком бедственном положении находится сейчас отечественная наука в целом и метеорология в частности. Большинство исследований свернуто или заморожено, а результаты тех разработок , что еще ведутся, крайне редко становятся достоянием научной и, тем более, производственной общественности. С другой стороны, темы современных исследований по метеорологии (особенно в вузах) обычно сугубо теоретизированы и весьма далеки от запросов практики, особенно от оперативно-прогностической деятельности на сети. За последнее десятилетие можно пересчитать по пальцам работы, касающиеся синоптической метеорологии и краткосрочных прогнозов погоды, вместе с тем в этих, непосредственно соприкасающихся с обслуживанием потребителей , областях еще очень много "белых пятен".

Всем, кто когда-либо на практике сталкивался с синоптическим анализом, отлично известно, что наиболее сложным в этом анализе (что впрямую отражается на качестве и оправдываемости прогнозов) является правильное выявление атмосферных фронтов и точное проведение их на картах погоды. Однако, несмотря на то, что общие принципы анализа фронтов давно и достаточно подробно описаны в многочисленных Руководствах и Наставлениях, значительный элемент субъективизма, сохраняющийся в этом вопросе, и по сей день нередко приводит к существенным ошибкам в проведении фронтов; это зачастую проявляется в резком расхождении схем фронтов на картах погоды, выпущенными разными радиометцентрами для одной и той же территории за один и тот же срок. Причина подобного положения кроется в сложности самого понятия "атмосферный фронт", его разной степени выраженности в полях различных метеовеличин и отсутствии какого-либо единого простого объективного критерия для проведения фронта. В настоящей работе сделана попытка отыскания такого критерия.

Исходным материалом для настоящей работы послужили ежедневные синоптические карты - приземные и барической топографии (АТ-850, АТ-700, АТ-500, ОТ-500/1000 (в сроки 00 и 12 UTC), а также кольцевые в сроки 00, 03, 06, 09, 12 UTC за 1994-1996 годы. Рассматриваемый регион охватывает равнинную территорию Европейской части РФ, Западную Сибирь, Урал, восточную половину Украины, большую часть Казахстана (кроме его юго-восточных горных районов) и ограничен по долготе - от 30° в.д. до 90° в.д., по широте - от 45° с.ш. до 70° с.ш.

Ежедневно производился традиционный анализ всего вышеуказанного комплекта карт, выявление атмосферных фронтов с их последующий уточнением по кольцевым картам погоды. При этом сразу же ярко подтвердился тот широко известный практикующим синоптикам факт, что атмосферные фронты на их значительном протяжении практически параллельны изотермам на картах АТ-850. В процессе более подробного рассмотрения выяснилось, что конкретный фронт в данный день на всем его протяжении по рассматриваемой территории идет вдоль одной и той же изотермы АТ-850, отклоняясь от нее не более чем на 1° (реже - на 2°); особенно четко такая зависимость прослеживается у активных, хорошо выраженных (в ветре, явлениях и облачности) фронтов. Это и побудило в качестве основного фронтального критерия выбрать температуру воздуха на уровне AT-850 (Т850). В дальнейшем был выявлен еще более поразительный факт, а именно: значение изотермы Т850, соответствующей данному фронту, является достаточно постоянным, медленно и планомерно меняясь от сезона к сезону в течение года. Более того, эти значения остаются постоянными из года в год (+-1°) и зависят только от сезона (даты), имея правильный годовой ход.

Обращает на себя внимание своеобразная "зеркальность" значений фронтальных изотерм Т850 зимой и летом: -16, -8,0 и 0, +8, +16 соответственно . Все это, вместе с достаточно высокой временной и пространственной устойчивостью связи фронтов с определенными значениями изотерм Т850, приводит к необходимости переосмысления всей системы взглядов на фронтальные процессы в атмосфере и создания нового теоретического их обоснования. То, что именно Т850 является удачным объективным критерием фронтальных процессов (а следовательно и критерием, позволяющим идентифицировать тип воздушной массы), связано, вероятно, с близостью уровня 850 гПа к верхней границе пограничного слоя атмосферы, где довольно четко проявляются общие закономерности термического (а значит и фронтального) режима нижней тропосферы, и в то же время невелико влияние суточного хода метеовеличин и трансформации воздушных масс на атмосферные процессы.

Что же касается устойчивости полученных значений, то с вероятностью 80-85% фактическое положение фронтальных разделов на картах АТ-850 отличается от указанных в таблице 1 средних значений не более чем на 2°, а с вероятностью 65-70% - не более чем на 1°. Даже такие, казалось бы, приближенные значения значительно облегчают синоптический анализ, позволяя быстро, буквально за 2-3 минуты, наметить на карте АТ-850 ориентировочное положение фронтов, а затем уже традиционными методами уточнить их и провести на приземных картах погоды (естественно, с учетом определенного сдвига приземного фронта относительно фронта на уровне 850 гПа). Немаловажно и то, что даже на размытых участках фронтов полосы облаков среднего и, особенно, нижнего яруса (остатки фронтальных систем), если таковые имеются, сосредоточены вдоль фронтальных изотерм Т850 и более-менее параллельны им.

Наибольшие и мало меняющиеся ото дня ко дню значения Т850 фронтальных изотерм наблюдаются летом, в конце лета они начинают более-менее равномерно убывать и стабилизируются зимой на своих минимальных отметках; затем с конца зимы вновь начинается их планомерный рост.

Отдельного рассмотрения требует вопрос о типизации основных атмосферных фронтов и воздушных масс, разделяемых ими. Исторически сложилась точка зрения, что над нашей страной циркулируют три типа воздушных масс (имеется в виду их термический режим): арктическая, умеренная и тропическая; их, соответственно, разделяют друг от друга два основных атмосферных фронта - арктический (АФ) и полярный (ПФ). Нередко выделяется и третий фронт, проходящий по территориям заключенным между АФ и ПФ ; этот третий фронт обычно считается размывающимся экземпляром арктического фронта и обозначается как прежний (старый) арктический фронт (САФ).

О международной классификации воздушных масс умеренных широт информация практически отсутствует, однако Воробьев [1] вскользь упоминает , что, согласно ВМО, выделяются арктическая, северная умеренная, южная умеренная и тропическая массы (непонятно, по каким причинам эта классификация до сих пор игнорируется у нас). Следовательно, должно существовать не два, а три полноправных основных атмосферных фронта : так называемый "старый арктический фронт" не имеет никакого отношения к арктическому фронту и разделяет северную умеренную и южную умеренную массы; однако, в силу малой изученности данного фронта, специальное название для него отсутствует, поэтому ниже мы по традиции, чисто условно, называем его "старым арктическим" (САФ). Постоянное и самостоятельное существование САФ над рассматриваемой территорией полностью подтвердилось в ходе наших исследований. На первый взгляд это противоречит тому факту, что в умеренных широтах существует обычно две ПВФЗ и, соответственно, два струйных течения. Выяснилось, что противоречие это только кажущееся; на самом деле САФ бывает связан то с арктической, то с умеренной ПВФЗ (как правило с той, которая шире, имеет больший скачок температуры и более мощное струйное течение), а нередко и переходит в некотором районе из одной ПВФЗ в другую (на таком переходном участке САФ чаще всего имеет размытый характер). По-видимому, именно наличием в умеренных широтах только двух ПВФЗ и объясняется бытующее до сих пор представление о существовании лишь двух основных атмосферных фронтов (АФ и ПФ); хотя в литературе многократно упоминается ([1, 2] и т.д.), что с одной ПВФЗ могут быть связаны один или два основных фронта.

Очень интересно, что разность между изотермами Т850, соответствующими основным фронтам, остается неизменной во все сезоны года и составляет 7-9 (в среднем 8) градусов (как между АФ и САФ, так и между САФ и ПФ). Стоит ли говорить, насколько это упрощает выявление фронтов.

Полученные нами значения фронтальных изотерм Т850 приведены в таблице 1. Как уже отмечалось, эти данные получены по материалам за 1994-1996 годы. Для контроля результаты были проверены по материалам "Учебного авиационного метеорологического атласа"[3], где приведены комплекты карт погоды для 10 случаев в разные сезоны 1984-1986 годов; сравнение показало отсутствие существенных расхождений с таблицей 1.

Период года
(день, месяц)
Т850
Таф Тсаф Тпф
15.12-20.02 -16 -8 0
21.02-15.03, 11.12-14.12 -15 -7 +1
16.03-24.03, 05.12-10.12 -14 -6 +2
25.03-05.04, 28.11-04.12 -13 -5 +3
06.04-10.04, 23.11-27.11 -12 -4 +4
11.04-13.04, 17.11-22.11 -11 -3 +5
14.04-17.04, 11.11-16.11 -10 -2 +6
18.04-20.04, 01.11-10.11 -9 -1 +7
21.04-27.04, 24.10-31.10 -8 0 +8
28.04-30.04, 20.10-23.10 -7 +1 +9
01.05-03.05, 11.10-19.10 -6 +2 +10
04.05-06.05, 05.10-10.10 -5 +3 +11
07.05-11.05, 27.09-04.10 -4 +4 +12
12.05-17.05, 22.09-26.09 -3 +5 +13
18.05-31.05, 16.09-21.09 -2 +6 +14
01.06-08.06, 01.09-15.09 -1 +7 +15
09.06-31.08 0 +8 +16

Вполне определенные критерии найдены и для распознавания размывания отдельного участка фронта и потери им самостоятельного значения. Происходит это тогда, когда при движении к югу холодного участка фронта (при продвижении к северу теплого участка фронта) температура Т850 в центре огибаемого фронтом очага холода (тепла) вследствие трансформационных причин становится отличной от фронтальной изотермы Т850 менее чем на 3 градуса по модулю (например, если фронт проходит вдоль изотермы Т850 +10, то когда холодный участок размывается, Т850 в центре очага холода за фронтом становится +8 и выше). При этом холодный участок фронта восстанавливается севернее, огибая очаг холода с Т850 в центре на 3 и более градуса ниже фронтальной Т850 ; аналогично, теплый участок фронта восстанавливается южнее, огибая очаг тепла с Т850 в центре на 3 и более градуса выше фронтальной Т850. Судя по проанализированному материалу, процесс размывания участка фронта и его восстановления севернее (южнее) занимает по времени около 9-12 часов; в течение этого времени могут сосуществовать две (примерно параллельные) ветви одного и того же фронта - "старая" и "новая", протяженностью каждой порядка 1000-2000 км и расстоянием по нормали между ветвями порядка 1000 км. Очевидно, отмирающая ветвь фронта становится вторичным фронтом. Кстати, при размывании ветви фронта показательным критерием является именно разность Т850 между фронтальной изотермой и центром очага холода (тепла); горизонтальный градиент Т850 во фронтальной зоне может быть при этом любым.

В заключение отметим ещё одно очень интересное явление: разность Тмакс-Т850, меняясь от сезона к сезону, в средних широтах очень близка к годовому ходу фронтальной изотермы Тпф (правая колонка в таблице 1). Таким образом, приземная Тмакс в тропической воздушной массе во все сезоны года, ориентировочно, больше 2*Тпф, приземная Тмакс в южной умеренной воздушной массе находится в диапазоне 2*Тпф….2*Тпф-8, в северной умеренной 2*Тпф-8….2*Тпф-16, в арктической - меньше чем 2*Тпф-16.

Байконур, 1997 г.

Литература

1. Воробьев В.И. Синоптическая метеорология.-Л.:Гидрометеоиэдат, 1994.- 716 с.
2. Руководство по краткосрочным прогнозам погоды.-Л.:Гидрометеоиздат, 1986.- 502 с.
3. Учебный авиационный метеорологический атлас.-Л.:Гидрометеоиздат, 1990.- 194 с.

Обсудить в МЕТЕОКЛУБЕ

Новости сайта

03.07.2017

Напоминаем, что на нашем специализированном сайте Метеоцентр.Азия вы можете получить высокодетализированные автоматические прогнозы погоды по пунктам России, СНГ и мира в авиационном формате (включающие направление и скорость ветра, видимость, явления погоды, количество и форму облачности, нижнюю и верхнюю границу облачности).



При копировании или ином использовании любых материалов данного сайта ссылка на © meteocenter.net обязательна.