Гидрометеорология и гидрохимия морей (стр. 5 )

Рис. 10.1. Среднее положение арктического (1, 2) и полярного (3, 4) фронтов в различное время года (по ).1,3 — лето; 2,4 — зима.

В зимнее время вторжения арктического возду­ха сопровождаются сильными северными и северо-западными ветрами и резким понижением темпера­туры.

Полярный морской фронт формируется на об­ширном пространстве северной части Тихого океа­на, между 30 и 50° с. ш., в области гавайского мак­симума. Он может смещаться на Берингово море, часто занимая почти всю его акваторию. Этому бла­гоприятствует располагающаяся над Беринговым морем почти в течение года область низкого давле­ния — алеутский минимум.

В зимних условиях мощные потоки морского по­лярного воздуха, вторгаясь в южную и северную части моря, вызывают довольно длительные оттепе­ли, при которых температура воздуха доходит до О0 С и выше. Проходя над охлажденной и покрытой льдом поверхностью моря, полярный морской воз­дух сильно выхолаживается. Происходящее вслед­ствие этого усиление конденсации водяных паров сопровождается пасмурной погодой с сохраняющи­мися по несколько дней моросящими осадками, низкой слоистой облачностью и туманами.

В летний период морской полярный воздух вы­зывает увеличение осадков, облачности, туманов и ухудшение видимости. Для Берингова моря он имеет главное значение, особенно для южной поло­вины, которая почти в течение всего года находится под его влиянием.

Континентальный полярный воздух, формирую­щийся в области сибирского антициклона, отроги которого доходят до Камчатки, непосредственного влияния на климат Берингова моря не оказывает.

Эпизодическое влияние на погоду Берингова моря оказывает тропический морской воздух, втор­гающийся на акваторию моря с морскими циклона­ми, приходящими из тропических широт.

Можно сказать, что основным фактором, форми­рующим климат Берингова моря, является его по­ложение на границе Азиатского континента и Тихо­го океана, влияние которых обусловливает своеоб­разный режим метеорологических элементов в раз­личных районах моря.

Западный район моря носит явные черты муссонного климата, т. е. климата восточных берегов Азиатского континента. Северный район находится под влиянием Арктического бассейна, и климат его близок к субарктическому. Климат восточного района моря обладает признаками морского клима­та западных берегов континентов. Центральные и южные районы моря носят ярко выраженные черты океанического климата умеренных широт.

10.2. Режим циклонической деятельности

Берингово море в течение большей части года находится в неблагоприятных погодных условиях, отрицательно сказывающихся на работе морского флота и рыбной промышленности. Сильный ве­тер — одно из наиболее вероятных опасных явле­ний погоды, которое способствует возникновению волнения, зыби, обледенения. В зимний период все эти явления наиболее часто относятся к категории опасных и стихийных. Как правило, штормовые ветры в этом районе обусловлены активной циклонической деятельностью, повторяемость которой очень велика.

Таблица 10.1

Повторяемость (%) числа дней с основными типами барического поля над Беринговым морем [18]

Таблица 10. 2

Годовой ход глубоких циклонов (число случаев) над Беринговым морем.

Таблица 10.3

Количество континентальных и морских циклонов над Беринговым морем [18]

Анализ синоптических процессов, выполнен­ный в 1960 г. и , показал, что над Беринговым морем в течение всего года преобладают циклонические типы барического поля, повторяемость которых в среднем за год со­ставляет 70 % и более. Повторяемость циклоничес­ких типов барического поля неодинакова в различ­ные месяцы. Она достигает максимума (79 %) осе­нью и уменьшается до 54—58 % в июне—июле. Уменьшение повторяемости циклонических типов в летний период объясняется общим уменьшением контрастов температур в тропосфере в это время года и отсутствием над океаном благоприятных для развития циклонов условий, которые существуют в холодный период [32]. В связи с этим циклоничес­кая деятельность над Беринговым морем ослабевает и увеличивается повторяемость антициклоничес­ких типов за счет распространения к северу тихо­океанского антициклона. Но даже в этот период по­вторяемость антициклонической циркуляции не превышает 39 %, т. е. и в летнее время циклоничес­кие типы барических полей остаются преобладаю­щими (табл. 10.1).

Если годовой ход циклогенеза выражен слабо, то интенсивность циклонов от зимы к лету изменяется значительно. Как следует из табл. 10.2, в которой дано число случаев с циклонами с давлением в цент­ре £ 960 гПа, глубокие циклоны преобладают зимой, а летом они практически отсутствуют. Дан­ные табл. 10.2 получены специалистами Камчатскгидромета за период 1950—1980 гг.

Известно, что гидрометеорологические процес­сы в Охотском море, на Камчатке и прилегающих к ней районах Берингова моря и Тихого океана проте­кают противофазно с процессами в восточной части Берингова моря и Тихого океана. На рис. 10.2 дан годовой ход среднего числа дней с циклонами в за­падной и восточной частях Берингова моря, где от­четливо видна противофазность повторяемости циклонов в течение года в этих районах моря.

Области циклогенеза хорошо видны на картах повторяемости числа дней с циклонами (рис. 10.3).

Повторяемость числа дней с циклонами в квад­ратах (5 х 10°) определялась от числа всех цикло­нов, наблюдавшихся в период 1950—1980 гг. Для этого с синоптических бюллетеней Гидрометцентра за 03 ч мск подсчитывалось число дней с циклона­ми, относимое к центру каждого квадрата. При этом брались все циклонические образования, очер­чиваемые хотя бы одной замкнутой изобарой. Из приведенных рисунков видно, что в течение всего года наибольшее сосредоточение центров циклонов имеет место в южных районах Берингова моря, где располагается алеутская депрессия. В этом районе прослеживается два очага наибольшей повторяе­мости числа дней с циклонами. Один центр распо­ложен к юго-востоку от Камчатки, другой — в зал. Аляска. Таким образом, подтверждаются вы­воды о том, что алеутская депрессия является обра­зованием с двумя барическими центрами.

Рис. 10.2. Годовой ход среднего числа дней с циклонами в западном (1) и восточном (2) районах Берингова моря (1950—1980 гг.).

Рис. 10.3. Повторяемость (%) числа дней с циклонами в январе (а) (число циклонов N = 2987), апреле (б) (N — 2941), июле (в) (N - 3131) и октябре (г) (N - 3050).

Все циклоны, проходящие через Берингово море, можно разделить по происхождению на кон­тинентальные и морские. На рис. 10.4 показаны ти­повые траектории циклонов, выходящих на Берин­гово море. Количественное соотношение между ука­занными двумя категориями циклонов дается в табл. 10.3. Основной вклад в циклоническую дея­тельность на акватории Берингова моря вносят мор­ские или южные циклоны, которые преобладают в течение всего года. Особенно часто отмечается выход южных циклонов в зимний период; конти­нентальные циклоны наблюдаются преимущест­венно весной и осенью.

Рис. 10.4. Типовые траектории циклонов, выходящих на Бе­рингово море [18].

Под южными циклонами понимаются циклоны, возникающие южнее рассматриваемой траектории и смещающиеся, как правило, в северном и северо-восточном направлениях, что обусловлено взаим­ным расположением меридионально развитых крупномасштабных гребней и ложбин [32]. Чаще всего южные циклоны возникают над дальневос­точными морями (Восточно-Китайским, Желтым, Японским) и прилегающими к Японии районами Тихого океана. В зимний период, когда контраст температур между континентом и океаном достига­ет максимума, основная высотная фронтальная зона проходит над океаном, поэтому морские райо­ны являются областями наиболее интенсивного циклогенеза. С ноября по март в этом районе ежеме­сячно возникает 8—9, иногда 13—14 южных цик­лонов, здесь же происходит регенерация слабых. циклонов, смещающихся с Азиатского континента [32].

Ухудшение погоды связано не только с южными циклонами. Ощутимое воздействие на погоду ока­зывают также западные (или континентальные) циклоны, т. е. циклоны, возникшие над континен­том севернее 50° с. ш. Воздействие континенталь­ных циклонов также отмечается в течение всего года. Наибольшая повторяемость этих циклонов от­мечается в переходные сезоны, наименьшая — в ян­варе—марте. Над континентом условия для цикло­генеза в это время года неблагоприятны вследствие большой устойчивости зимнего сибирского анти­циклона, поэтому выход континентальных цикло­нов на Берингово море наблюдается в зимний сезон сравнительно редко. Весной и осенью в тропосфере господствует западно-восточный перенос и поэтому создаются более благоприятные условия для смеще­ния континентальных циклонов на Берингово море. Малое количество континентальных или западных циклонов, выходящих на Берингово море в июне— июле, объясняется наличием охотского антицикло­на, который в эти месяцы наиболее развит и являет­ся препятствием для смещения циклонов с конти­нента на восток.

Таблица 10.4

Средние скорости движения циклонов над акваторией Берингова моря [17]

Таблица 10.5

Количество циклонов различной глубины над Беринговым морем [17]

Направление перемещения южных циклонов в значительной степени определяется состоянием ти­хоокеанского высотного гребня. При интенсивном его развитии, а следовательно, при меридиональной ориентации высотной фронтальной зоны циклоны смещаются на Охотское море. При более значитель­ном развитии азиатского антициклона и меньшем развитии тихоокеанского, смещение циклонов про­исходит на Берингово море.

Через Берингово море или в непосредственной близости от него в среднем только за одно холодное полугодие проходят 75—80 циклонов [32]. Среди этих циклонов высокий процент составляют весьма глубокие и обширные депрессии, вызывающие над значительным пространством длительные штормо­вые ветры, снегопады, метели. Для Берингова моря отмечены случаи, когда циклоническая деятель­ность наблюдалась непрерывно в течение 13— 14 сут. Наличие таких длительных периодов цик­лонической циркуляции связано с тем, что многие из выходящих на Берингово море циклонов превра­щаются здесь в обширные малоподвижные депрес­сии, в которые вливаются новые циклоны.

Средняя скорость движения циклонов над Бе­ринговым морем равна 43 км/ч (табл. 10.4). Наи­большие средние скорости движения циклонов на­блюдаются зимой, наименьшие — летом. Скорость отдельных циклонов может колебаться от 17 до 97 км/ч, но повторяемость циклонов с предельны­ми скоростями движения не превышает 1 случая в месяц, причем не ежегодно [17].На акватории Берингова моря наибольшую по­вторяемость имеют циклоны с давлением в центре от 961 до 980 гПа (табл. 10.5). Чаще всего циклоны такой глубины наблюдаются в период с декабря по апрель, когда интенсивность циклонической дея­тельности наиболее велика. Реже всего циклоны с таким давлением в центре отмечаются в летнее время. Наиболее глубокие циклоны с давлением ниже 960 гПа наблюдаются только в холодное полу­годие, в период с мая по сентябрь они отсутствуют. Слабовыраженные циклоны с давлением в центре более 1000 гПа наблюдаются преимущественно в летнее время с максимумом повторяемости в июле, когда циклоническая деятельность над морем ос­лаблена.

11. Пространственно-временное распределение метеорологических параметров и явлений

11.1. Атмосферное давление

Направление переноса различных воздушных масс, а также перемещение и эволюция различных барических образований (циклонов, антициклонов, гребней, ложбин), которые, в свою очередь, и опре­деляют погоду в данной местности, связано с рас­пределением атмосферного давления.

С прохождением антициклона обычно связана малооблачная погода со значительными, особенно летом, суточными колебаниями температуры. Про­хождение циклонов сопровождается выпадением дождя или снега, сменой направления ветра и рез­кими колебаниями температуры и влажности.

Основным фактором формирования типа годово­го хода давления воздуха является атмосферная циркуляция. Анализ средних многолетних карт средних месячных значений давления позволяет от­нести годовой ход давления к океаническому типу. Для этого типа свойственны небольшие амплитуды годового хода, низкое давление воздуха зимой и на­ступление максимума в один из летних месяцев [II].

Максимальное значение давления воздуха над большей частью Берингова моря, за исключением северной его части (выше 60° с. ш.), отмечается в июне—июле, а минимальное — в декабре—январе. Таким образом, годовой ход давления воздуха здесь следует за годовым ходом температуры.

Устойчивое низкое давление над большей час­тью Берингова моря в холодное полугодие связано с развитием интенсивной циклонической деятель­ности, которая на климатических картах этого сезо­на проявляется в виде глубокой алеутской депрес­сии, представляющей собой один из важных цент ров действия атмосферы в умеренных широтах Ти­хого океана. Именно сезонность положения этой депрессии и обусловливает такой тип годового хода давления воздуха.

Зимой, когда алеутский минимум занимает юж­ную часть моря, в различные годы колеблясь между южной оконечностью Камчатки и п-овом Аляска, в этой части моря давление минимальное — в сред­нем около 995 гПа (рис. 11.1). В северной части моря давление выше — 1013—1017 гПа. Столь зна­чительный барический градиент между северной и южной частью моря в зимнее время объясняется близостью северной части моря к полярному макси­муму и отрогам сибирского антициклона. Особен­ности приземного барического поля, отмеченные в январе, в общих чертах присущи также периоду с ноября по март.

Зимний характер барического поля начинает на­рушаться в апреле, когда области высокого давле­ния на континентах вследствие их прогревания по­степенно разрушаются. Над Арктическим бассей­ном образуется самостоятельная область высокого давления. Ограниченный зимой в небольших преде­лах и вытянутый на юг тихоокеанский максимум весной увеличивается и распространяется на запад, северо-запад, достигая районов Берингова моря. Циклоническая деятельность ослабевает, алеутская депрессия заполняется и отодвигается к востоку. Над всей акваторией моря давление повышается.

Летом районы моря находятся под воздействием обширного гребня северотихоокеанского антицик­лона, что и определяет относительно высокое давле­ние воздуха в теплый период. Над северной частью Берингова моря в этот период года преобладает сла­бовыраженная депрессия, связанная с прогревом Азиатского континента. Направление барического градиента обратно зимнему, т. е. в южных районах давление больше, чем в северных: 1010—1015 и 1005—1010 гПа соответственно. Летом атмосфер­ное давление над морем распределяется значитель­но равномернее, а барический градиент между се­верной и южной частью Берингова моря почти в че­тыре раза меньше, чем зимой.

С сентября начинается переход к осенне-зимнему распределению давления, причем в октябре все области уже выражены достаточно отчетливо. И на карте отчетливо прослеживается алеутский мини­мум, основной центр которого располагается над за­падной половиной моря, прилегающей к Азиатско­му континенту.

Годовые амплитуды давления в различных рай­онах моря невелики — 10—15 гПа. В южной части моря годовые колебания больше, что обусловлено развитием в холодный период интенсивной цикло­нической деятельности. В северной части моря (по­бережье Чукотки и западные берега Аляски) распо­лагается область небольших амплитуд (5—10 гПа). Такой слабовыраженный годовой ход давления в этом районе моря обусловлен антициклонической циркуляцией в течение всего года. В зимнее время этот район находится под воздействием зимнего континентального антициклона, а летом охвачен субтропической зоной высокого давления.

Рис.11.1. Среднее многолетнее распределение атмосферного давления (гПа) на уровне моря в январе (а), апреле (б), июле (в) и октябре (г).

В отдельные годы как амплитуда, так и кривые годового хода существенно отличаются от получен­ных по средним многолетним данным. Самая боль­шая межгодовая изменчивость давления воздуха наблюдается в северо-восточной части Тихого океа­на, куда входит восточная половина Берингова моря, побережье Аляски, восточная группа Алеут­ских островов и зал. Аляска, где значения средних квадратических отклонений превышают 9 гПа [40]. Для остальных районов Тихого океана оно в сред­нем равно 3—4 гПа. Указанная область максималь­ных колебаний атмосферного давления относится к восточной периферии климатической алеутской депрессии и отражает интенсивную циклоническую деятельность и большую повторяемость циклонов в этой части океана. То обстоятельство, что область максимальных колебаний давления расположена не в самом центре алеутского минимума, а охваты­вает лишь восточную его периферию, можно объяс­нить орографическим эффектом, влиянием горных хребтов Кордильер при западном переносе воздуш­ных масс, замкнутостью Берингова моря с севера, и, самое главное, наличием теплого Аляскинского течения, огибающего весь зал. Аляска [40].

11.2. Ветровой режим

Перенос воздушных масс над Беринговым морем и прилегающими районами суши определяется тремя основными барическими образованьями: алеутским минимумом, северотихоокеанским мак­симумом и сибирским зимним антициклоном. Они формируются ежегодно и в зависимости от сезона локализуются в постоянных районах, создавая ге­неральную систему ветров. Именно благодаря этому над морем достаточно отчетливо проявляется сезон­ная изменчивость ветрового режима, хотя и не­сколько затушевываемая циклонической деятель­ностью: в холодное полугодие преобладают ветры с континентов, в теплое же время дуют морские ветры. Это достаточно наглядно иллюстрирует рис. 11.2, на котором показаны розы сильного ветра (более 10 м/с) в январе и июле для наиболее харак­терных районов моря и побережья. Сравнение их с розами ветров, рассчитанными по всей совокупнос­ти скорости ветра, показывает их сходство, не­сколько меняются лишь повторяемости отдельных румбов. Как видно из рисунка, в холодное полуго­дие над морем преобладают ветры северо-восточной четверти (северный, северо-восточный, восточный). Особенно велика вероятность ветров этих направле­ний в северной части моря, где повторяемость се­верного и северо-восточного ветров в отдельные месяцы доходит до 70—80 % . Вероятность ветров про­тивоположных, южных направлений, характерных в основном для передней части циклонов, наоборот, увеличивается с севера на юг с 5—10 до 20—25 %. В юго-восточной, открытой части моря повторяе­мость ветров южных румбов (южных, юго-восточ­ных) местами увеличивается до 30—35 %. В районе Алеутских островов зимой наиболее часты ветры восточных и западных направлений.

Рис. 11.2. Повторяемость направлений сильного (V³ 10 м/с) ветра в январе (1) и июле (2).

Таблица 11.1

Повторяемость (% ) направлений ветра и штиля

Летом над всей акваторией моря наибольшую повторяемость имеют ветры южной четверти гори­зонта. В южных районах моря, особенно в районе Алеутской гряды, заметно увеличение западной со­ставляющей ветра. В северной части моря к лету по­вторяемость северных ветров хотя и уменьшается, тем не менее остается достаточно высокой: 30— 35 % в открытых районах моря и 50—60 % в при­брежных и на берегу. Это связано с тем, что север­ная часть моря большую часть года находится под влиянием гребня высокого давления.

Вблизи материков значительное влияние на на­правление ветра оказывают орография местности и ориентация береговой линии. Для прибрежных райо­нов типичны реверсивные, направленные вдоль бе­рега ветры. На берегу же картина может быть суще­ственно иной вследствие значительной расчленен­ности берегового рельефа речными долинами, из-за чего во многих районах преобладают ветры, дую­щие вдоль долин: с суши на море зимой и наобо­рот — летом. Примером могут служить станции Апука, Топата-Олюторская, Корф (табл. 11.1).

Приведенные данные свидетельствуют о том, что сезонная изменчивость ветра, обусловленная муссонностью климата, проявляется даже на Але­утских островах, значительно удаленных от мате­риков. Следовательно, муссонный характер общей циркуляции атмосферы присущ всему дальневос­точному региону, включая Охотское и Берингово моря [17]. Зимой над Беринговым морем господ­ствует муссонный поток, обусловленный взаимо­действием азиатского антициклона с алеутской деп­рессией. Летний муссон обусловлен взаимодействи­ем летней азиатской депрессии и северотихоокеан­ского максимума.

На рис. 11.3 дано распределение средней годо­вой скорости ветра и ее средней годовой изменчи­вости. Бросается в глаза изотропность режимных характеристик ветра над преобладающей частью бассейна. В то же время наибольшие изменения скорости, резкие деформации воздушных потоков, обусловленные прежде всего орографией берегов и различием в шероховатости подстилающей поверх­ности, имеют место в довольно узкой контрастной зоне вблизи берегов или кромки льда. К примеру, средние годовые скорости ветра в западной части моря возрастают с 4—7 м/с на берегу до 8—10 м/с в пределах 100 км от берега. Несколько меньшая из­менчивость скорости ветра наблюдается в восточ­ной части моря, где горизонтальный градиент ско­рости вдвое меньше. Еще большая однородность свойственна полям годовых средних квадратических отклонений. Как видно из того же рисунка, диапазон изменчивости их довольно узок — от 4 до 6м/с.

Рис. 11.3. Распределение средней годовой скорости ветра (м/с) (а) и среднего квадратического отклонения (б).

Столь разительные отличия в изменчивости ре­жимных характеристик ветра в прибрежной зоне и в море обусловлены прежде всего различием под­стилающей поверхности. В береговой зоне режим ветра формируется не только циркуляционными процессами в атмосфере, но и в значительной степе­ни определяется орографией местности и защищен­ностью станций. Отсюда и такой довольно значительный разброс средних годовых скоростей в раз­личных районах побережья: от 4—5 м/с в макрозащищенных районах (Карагинский залив, побере­жье Аляски) до 8—9 м/с на мысах и островах (м. Наварин, о. Св. Павла).

В море же, где подсти­лающая поверхность относительно однородна (осо­бенно летом), основной вклад в формирование ре­жима ветра принадлежит лишь циркуляционным процессам, характерные масштабы которых сопо­ставимы с размерами моря.

Отмеченные закономерности пространственного распределения скорости ветра прослеживаются во все сезоны года, следовательно, они являются гео­графическими факторами климата морей.

Сезонная изменчивость активности атмосфер­ных процессов и соответственно их воздействие на режим ветра проявляются в увеличении средних скоростей ветра зимой и уменьшении летом: от 10— 12 до 6—7 м/с. Максимум же средних скоростей на акватории приходится в годовом ходе на февраль и ноябрь. Июнь—август являются самыми спокойны­ми месяцами.

Годовая амплитуда средних скоростей ветра равна на побережье 4—6 м/с, в море 3—5 м/с. Суточная изменчивость скорости зимой не превышает 1 м/с, летом же она составляет в море 1—2 м/с, на берегу 2—4 м/с.

Повторяемость штилей увеличивается с 5— 10 % зимой до 10—20 % летом.

Средние месячные и годовые скорости ветра и розы ветров не дают еще достаточно полной инфор­мации о распределении скоростей ветра по направ­лениям, так как не всегда преобладающим направ­лениям соответствуют наибольшие скорости ветра. В связи с этим полезными являются данные о сред­них скоростях и их изменчивости для каждого румба (рис. 11.4). Анализ этих данных позволяет выявить особенности распределения скоростей ветра по направлениям.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10