Макрометеорология и способы схематизации макросиноптических процессов в макрометеорологии

Общая циркуляция атмосферы

Общая циркуляция атмосферы (ОЦА) - совокупность крупномасштабных движений в тропосфере и стратосфере

При исследовании ОЦА используются 3 основных подхода: гидродинамический, синоптический и статистический. Каждый их подходов раскрывает существенные особенности развития макрометеорологических процессов.

Гидродинамические модели атмосферной циркуляции в последние десятилетия позволили повысить эффективность краткосрочных и среднесрочных прогнозов синоптического положения и погоды. Системы гидродинамических уравнений, отражающих фундаментальные физические законы, позволяют эффективно прогнозировать состояние атмосферы на срок 5 - 10 суток.

В синоптических методах долгосрочного прогноза погоды для изучения атмосферных макропроцессов используются карты погоды и карты барической топографии, а также целый ряд специальных карт, отражающих структуру термобарического поля и характер атмосферной циркуляции.

Макрометеорология и способы схематизации макросиноптических процессов в макрометеорологии

Составлению прогноза погоды предшествует прогноз атмосферной циркуляции. При диагнозе и анализе атмосферных макропроцессов исследователь ограничивается определенной системой признаков, отражающих наиболее существенные особенности циркуляции.

Статистические методы ДПП возникли практически одновременно с синоптическими. Однако их развитие затруднялось сложность выполнения большого объема расчетов. Использование ЭВМ устраняет это препятствие, а накопление материалов все более расширяет возможности применения статистических методов.

Статистические методы в свою очередь включают в себя две группы.

В основе первой лежит поиск “аналога” текущего атмосферного процесса из архивного банка данных. Таким методом прогнозируется синоптическое положение и общий характер погодных условий.

Вторая группа статистических методов включает регрессионный, корреляционный, дискриминантный анализ и т.д. С использованием такого подхода прогнозируются значения метеовеличин и из аномалии.

Основные недостатки статистического и синоптического методов состоят в том, что обобщение случаев реального развития атмосферной циркуляции принципиально исключает возможность прогноза варианта развития, не имеющего аналога в исходном архиве и что эти методы имеют тенденцию прогнозировать макропогоду близкую к климатической норме.

Общим для синоптических и статистических методов является использование материалов синоптического архива или его представление в виде специализированных “банков данных".

Для понимания специфики методических приемов, используемых научными школами Б.П. Мультаковского - С.Т. Пагавы, Г.Я. Вангенгейма - А.А. Гирса, Дж. Немайеса, Ф. Баура, Д. Адема, Гралле и некоторых других необходимо уяснить ряд понятий и закономерностей.

Среди них центры действия атмосферы (ЦДА), естественный синоптический район (е. с. р), естественный синоптический период (е. с. п), естественный синоптический сезон (е. с. с), элементарный синоптический процесс (э. с. п), ритмическая деятельность атмосферы, климатические реперы, фазы макропроцессов, аналог и т.д.

ЦДА - очаги трансформаций воздушных масс и значительных колебаний интенсивности барических образований вплоть до замены на обратную фазу (например, смена циклона антициклоном). В Европе существует 2 вида ЦДА Азорский и Полярный.

Естественный синоптический район - это значительная часть пространства северного полушария, в котором отмечаются специфические особенности развития синоптических процессов, связанные с характером теплообмена между океаном и материком. В северном полушарии принято выделять 3 е. с. р.:

1-й - от 500 з. д. до 900 в. д.

2-й - от 900 в. д. до 1650 в. д.

3-й - от 1650 в. д. до 500 з. д.

За южную границу всех районов принимают параллель 200 с. ш. В каждом из районов отмечают 2 очага изаномал (положительный и отрицательный). При этом изаномалы, это линии, разделяющие на карте зоны, где метеорологическая величина ожидается близкой к норме, выше нормы (положительный знак) и ниже нормы (отрицательный знак).

Естественный синоптический период - промежуток времени, в течение которого на пространстве е. с. р. наблюдается определенным образом ориентированный процесс при сохранении знака барического поля на пространстве е. с. р. Продолжительность е. с. п. составляет, как правило, 5-7 суток, хотя бывает и 9 суток. Сложность прогноза связана с тем. что начало и сроки е. с. п. на различных высотных уровнях и в смежных е. с. р. могут не совпадать.

Естественный синоптический сезон - это промежуток времени, в течение которого на пространстве е. с. р. сохраняется определенное соотношение воздействий на циркуляцию и погоду основных ЦДА. В первом и втором е. с. р. выделяют по 6 таких сезонов.

Элементарный синоптический процесс - процесс, в течение которого в пределах е. с. р. сохраняется неизменность направления основных теплых и холодных переносов воздуха при постоянстве географической локализации знака барического поля у земной поверхности и в нижней половине тропосфере. Во время э. с. п. сохраняется интенсивность и положение высотных фронтальных зон. э. с. п чаще всего длятся 2-4 суток, но иногда встречаются и 5-суточные. Один е. с. п. может включать в себя от одного до нескольких э. с. п.

Ритмическая деятельность атмосферы проявляется в повторении аналогичных и обратных им циркуляционных механизмов. Но цикл ее не замкнут, что приводит к необходимости выявления дополнительных реперных процессов в различных е. с. р. и е. с. с.

Климатические реперы - это атмосферных процессы, повторяющиеся в определенные периоды года. Поэтому для разработки месячных и сезонных прогнозов используют специальные таблицы повторяемости макропроцессов.

Макропроцессы - это последовательность е. с. п., прослеживающаяся на протяжении 30-40 дней и характеризующаяся определенными четкими особенностями барико-циркуляционного режима. Ряд е. с. п. внутри одного макропроцесса принято называть фазами макропроцесса.

Аналог - макросиноптическое положение или процесс, сходные по определенным признакам с первоначальным (из синоптического архива). Для прогноза целесообразнее использовать группу аналогов и учитывать данные о погоде в виде средних величин или вероятностных характеристик.

В соответствии с действующими руководящими документами (НАМС-86, Наставление по службе прогнозов) существуют определенные особенности в отношении терминологии и градаций, используемых для долгосрочных прогнозов погоды.

Долгосрочные прогнозы погоды разрабатываются с соблюдением порядка изложения и терминологии, принятых для краткосрочных прогнозов. При этом употребляются следующие градации:

для количества облачности: 7-10, 6-9, 4-7 баллов, преимущественно малооблачно, малооблачно;

для высоты нижней границы облаков: 100-200, 200-400, 300-600, 600-1000, 1000-1500, среднего яруса, верхнего яруса;

для горизонтальной видимости: 500-1500, 1-2, 2-4 и 4-10 км, более 10км.

Направление ветра указывается в пределах четверти горизонта. Скорость ветра и температура воздуха прогнозируется с интервалами 5 м/с и 50, соответственно.