Атмосферные процессы в смежных районах северного полушария

Крупномасштабные процессы, развивающиеся в одном районе, очевидно, должны оказывать влияние на перестройку термобарического поля в смежных районах. Еще в 40-х годах этому вопросу было уделено большое внимание в работах X. П. Погосяна и Н. Л. Таборовского, где развивалась идея о взаимозависимости меридиональных преобразований высотных деформационных полей в смежных районах. В этих исследованиях главное внимание было обращено на выявление механизма преобразования термобарического поля в смежных районах.

Изучая сопряженность процессов, некоторые авторы пытались определить повторяемость процессов, развивающихся в смежных районах полушария. Полученные результаты оказались не особенно обнадеживающими. Еще труднее было получить асинхронные связи по преемственности процессов, столь необходимые при составлении прогнозов погоды с малой и большой заблаговременностью.

В монографии рассмотрено влияние, оказываемое процессами в американском секторе северного полушария на процессы атлантико-европейского сектора. Авторы выявили некоторые особенности атмосферной циркуляции в Европе и смежных районах, возникающие под воздействием изменения интенсивности циркуляции в западном полушарии. На основе учета интенсивности циркуляции и условий сопряженности процессов в этих двух районах была сделана попытка получить указания для долгосрочного прогноза аномалии температуры на Европейской территории СССР.

В другой монографии также содержатся данные о связи между процессами в различных районах северного полушария. Для характеристики сопряженности процессов в разных районах северного полушария автор ищет количественные показатели траекторий крупных атмосферных вихрей и использует устойчивый перенос воздушных масс в тропосфере. На полушарии выделены районы с разной формой циркуляции и дается анализ синхронных связей между процессами в различных, меньших по территории районах.

В заключение делается вывод о том, что между циркуляцией атмосферы в различных районах полушария существуют связи, но они неодинаковы и зависят от интенсивности зонального или меридионального переноса. Поэтому в работах сделан вывод, что при составлении прогнозов погоды необходимо учитывать интенсивность циркуляции и взаимосвязь атмосферных процессов в разных районах полушария.

В работе на основе ежедневных количественных характеристик зональной и меридиональной циркуляции атмосферы также была определена взаимосвязь основных форм циркуляции в тропосфере и нижней стратосфере в трех районах полушария.

Результаты статистической обработки данных представлены в приведенных ниже таблицах. Таблица 17 содержит сведения о числе случаев с различной формой циркуляции (в процентах от общего числа дней по сезонам). Как видим, в тропосфере и нижней стратосфере чаще наблюдается однородная меридиональная циркуляция 22, повторяемость которой во все сезоны в большинстве случаев превышает 40—50%.

Таб. 17. Повторяемость различных форм циркуляции в тропосфере и нижней стратосфере по сезона

Повторяемость однородной зональной циркуляции 11 в целом меньше. Она чаще наблюдается зимой в первом районе и осенью в третьем. Смешанные формы циркуляции 12 и 21, особенно последняя, наблюдаются заметно реже.

Величины повторяемости одинаковых форм циркуляции в тропосфере и нижней стратосфере близки между собой. В редких случаях они расходятся более чем на 25% общего числа случаев на поверхностях 500 и 100 мб. Особенно заметны расхождения летом, когда во всех трех районах повторяемость зональной циркуляции 11 в стратосфере резко уменьшается, а повторяемость слабой меридиональной циркуляции 22 — увеличивается.

Это можно объяснить тем, что в соответствии с летним радиационным режимом уже на поверхности 100 мб горизонтальный градиент геопотенциала ослабевает и в высоких широтах часто появляется ячеистая структура поля Я. В этих условиях повторяемость меридиональной циркуляции по сравнению с тропосферой, естественно, возрастает. Осенью во втором районе повторяемость зональной формы 11 с высотой увеличивается, а меридиональной 22 уменьшается.

Повторяемость различных сочетаний форм циркуляции в смежных районах представлена в монографии. При их построении за основу был взят поочередно один из трех районов, и по отношению к форме циркуляции, развивающейся в нем, была подсчитана повторяемость сочетаний различных форм циркуляции в смежных районах. При этом за основу принимался один из районов и повторяемость определялась от числа случаев данной формы циркуляции в этом районе.

Оказалось, что повторяемость сочетаний форм циркуляции в разных районах как в тропосфере, так и в стратосфере в большинстве случаев не превышает 50— 60%, что указывает на большую сложность взаимосвязи атмосферных процессов в смежных районах. В то же время некоторые сочетания их встречаются чаще, чем другие. Зимой, например, при зональной форме 11 в первом районе в 58% случаев в тропосфере и в 45% случаев в стратосфере во втором районе наблюдается меридиональная форма циркуляции 22.

Высока повторяемость и меридиональных форм циркуляции в первом и втором районах: 60% в тропосфере и 58% в стратосфере. Наоборот, повторяемость сочетаний формы II во втором районе и форм 11, 22 и 21 в первом невелика (9—13%), а повторяемость сочетаний формы 21 во втором районе и всех четырех форм циркуляции в первом составляет всего лишь 4—9%. В первом и третьем районах зимой повторяемость обычно меньше 50%. Наиболее часто наблюдаются однородные меридиональные процессы 22 в первом и в третьем районах (48% в тропосфере и 49% в стратосфере) и смешанные процессы 21 в первом и 22 в третьем районах (46 и 47% соответственно).

Весной наибольшей повторяемостью характеризуются меридиональные процессы 22 во втором районе при зональной циркуляции в первом (49% в тропосфере и 55% в стратосфере). Повторяемость сочетаний всех форм циркуляции в первом и третьем районах в основном не превышает 50%. Исключение составляют только меридиональные процессы формы 22 в первом районе, при которых в третьем районе наиболее часто (в 71 % случаев) наблюдаются меридиональные процессы форм 21 и 22.

Летом в обеих сферах возрастает повторяемость сочетаний формы 12 в первом и формы 22 во втором районах (61 и 72%), сочетаний 22 в обоих районах (54 и 77%), 21 в первом и 22 во втором районах (54 и 64%). Меньше всего, как и зимой, повторяемость сочетаний формы 21 во втором и третьем районах со всеми формами циркуляции в первом районе. Остальные виды сочетаний составляют 20—40% случаев.

Осенью наблюдается сравнительно большая повторяемость сочетаний формы 11 в первом районе и 11, 12 во втором районе (75% в тропосфере и 84% в стратосфере), форм 22 в первом районе и 11, 12 во втором районе (63 и 85%), форм 21 в первом районе и 11,12 во втором районе (79 и 88%). Наибольшую повторяемость имеют сочетания формы 11 в первом и третьем районах (62 и 60%), формы 12 в первом и 11 во втором районах (74 и 62%), формы 12 в первом и (11—12) во втором (79 и 67%).

Если летом сочетания меридиональных форм (22—21) наблюдаются чаще, чем другие, то осенью наибольшая повторяемость приходится на зональную циркуляцию (11—12), что определяется тепловыми условиями подстилающей поверхности.

Как известно, летом вследствие прогрева воздуха над Восточной Азией возникает гребень тепла, а осенью в результате выравнивания температуры над сушей и океаном изогипсы больше следуют параллелям. Величины повторяемости сочетаний форм циркуляции во втором и третьем районах с формами циркуляции в смежных районах мало отличаются от данных, полученных, когда за основу было принято число случаев с формой циркуляции в первом районе.

Из работы следует, что в большинстве случаев синхронная повторяемость сочетаний различных форм циркуляций в смежных районах северного полушария недостаточно велика, чтобы говорить об определенной закономерности процессов, развивающихся над полушарием.

Количественная оценка процессов в тропосфере и стратосфере трех районов северного полушария с помощью индексов циркуляции I_з и I_м показала, что в зависимости от сезонов года повторяемость зональной и меридиональной циркуляции значительно колеблется. Наиболее существенные различия наблюдаются зимой и летом, причем с высотой они заметно возрастают. Максимальная повторяемость зональных процессов в декабре в первом и в октябре во втором и третьем районах по пятилетним данным составляет 60—70% общего числа дней, тогда как летом в июне—июле она уменьшается до 4—7% (в то же время повторяемость меридиональной циркуляции возрастает примерно до 80%).

Однако, несмотря на такую большую повторяемость, разделение процессов на зональные и меридиональные является слишком общим, поэтому применение полученных данных о повторяемости процессов для характеристики преобразований термобарических полей ограниченно. Заметим, что все это относится только к синхронным связям. Асинхронные связи, знание которых столь необходимо при составлении долгосрочных прогнозов погоды, в этой работе не рассматривались.

Попытка установить на основе ежедневных величин I₃ и I_м сопряженность атмосферных процессов в первом районе с процессами во втором и третьем районах показала, что взаимосвязь и взаимовлияние процессов в смежных районах несомненно существуют.

Однако проявление этой связи весьма сложное: в одних случаях в течение длительных периодов времени процессы в смежных районах развиваются однозначно, тогда как в аналогичные периоды других лет направленность процессов разная. Вследствие этого трудно установить какую-либо закономерность в развитии атмосферных процессов и тем более рекомендовать ее для применения в прогнозах погоды.