научная статья по теме АНОМАЛЬНО СИЛЬНЫЕ БОРЫ В ЧЕРНОМ МОРЕ ПО ДАННЫМ СПУТНИКОВЫХ НАБЛЮДЕНИЙ Космические исследования

Текст научной статьи на тему «АНОМАЛЬНО СИЛЬНЫЕ БОРЫ В ЧЕРНОМ МОРЕ ПО ДАННЫМ СПУТНИКОВЫХ НАБЛЮДЕНИЙ»

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ О ЗЕМЛЕ

АНОМАЛЬНО СИЛЬНЫЕ БОРЫ В ЧЕРНОМ МОРЕ ПО ДАННЫМ

СПУТНИКОВЫХ НАБЛЮДЕНИЙ © 2013 г. А. Ю. Иванов1*, А. Ю. Антонюк2

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук, Москва 2Инженерно-технологический центр "СКАНЭКС", Москва * E-mail: ivanojf@ocean.ru Поступила в редакцию 10.05.2012 г.

С использованием данных дистанционного зондирования анализируются два случая аномальной боры (ветер до 40—45 м/с), которые охватили прибрежную зону российского сектора Черного моря в январе и феврале 2012 г. и привели к катастрофическим последствиям. Показано, что воздействие боры на характеристики ветрового волнения, верхнего слоя моря и облачности приводит к формированию характерных сигнатур, которые отображаются на радиолокационных (РЛ) изображениях и снимках из космоса видимого диапазона. За развитием боры, особенно аномальной, можно следить из космоса в оперативном режиме, используя мультиспутниковые и мультичастотные съемки. Совместное использование данных космической радиолокации и оптической съемки для мониторинга и исследования боры позволяет существенно расширить знания об этом опасном явлении.

Ключевые слова: аномальная бора, г. Новороссийск, Черное море, радиолокационные изображения, оптические снимки

Б01: 10.7868/80205961413010028

ВВЕДЕНИЕ

Синоптические ситуации, складывающиеся над Черным морем в зимнее время, часто приводят к резкому ухудшению погоды на большей части Краснодарского края и на российском Черноморском побережье. Быстрое продвижение средиземноморских циклонов на восток может привести к резкому усилению ветра в черноморском регионе до ураганных значений и резкому понижению температуры. Очень часто в таких синоптических условиях развивается знаменитый норд-ост, или новороссийская бора — сильный холодный северовосточный (СВ) ветер, дующий с гор на море (Бур-ман, 1969). На побережье, особенно в р-не Новороссийска, локальное резкое усиление ветра происходит за счет местного рельефа (Бурман, 1969).

В начале 2012 г. наиболее экстремальные погодные условия сложились в Новороссийске и окрестностях 25—29 января и 6—9 февраля во время аномально сильных бор. Ветер над акваторией Черного моря в р-не Новороссийска разгонялся до ураганных значений — 30—40 м/с, с порывами до 45 м/с; температура воздуха упала до — 19°С (рис. 2). На море наблюдались волны высотой 3— 6 м. В прибрежной зоне моря холодный штормо-

вой ветер срывал брызги с гребней волн, что привело к обледенению судов, портовых сооружений и набережных (рис. 1). Последний раз такая экстремальная бора случилась в 1997 г.

Региональное управление МЧС разослало экстренные предупреждения; в СВ части Черного моря несколько раз объявлялось штормовое предупреждение. В связи с экстремальными погодными условиями в Новороссийске и других прибрежных городах региона возникли чрезвычайные ситуации: были повреждены кровли зданий, линии электропередач, повалены деревья и рекламные конструкции, обледенели суда в порту и на его акватории. Из-за обрыва линий электропередач без света временно оказались 250 тыс. жителей. В целях безопасности все работы в порту были остановлены, закрыт участок федеральной трассы "Дон", отменено автобусное сообщение. Жертвами боры в Новороссийске стали два человека.

Оперативный космический мониторинг, организованный Инженерно-технологическим центром (ИТЦ) "СКАНЭКС", позволил увидеть развитие ситуации в СВ части Черного моря из космоса.

Рис. 1. После боры: обледеневшее судно у одного из причалов г. Геленджик (фото Н. Скалацкого).

В настоящей статье проведен анализ данных со спутников Envisat, Radarsat-1, Radarsat-2, EOS (Terra и Aqua), полученных во время этих аномальных событий. Методологические основы анализа и интерпретации радиолокационных изображений (РЛИ) и снимков из космоса, отображающих проявления местных ветров (боры, фёна), изложены в работах (Иванов, 2008, 2010, 2012; Alpers et al., 2008, 2009, 2010а, 2010b, 2011).

ДАННЫЕ И ИХ АНАЛИЗ

Данные дистанционного зондирования (ДЗ) на СВ Черного моря были получены из Европейского космического агентства (ESA) и ИТЦ "СКАНЭКС". Основные сведения о съемках, проведенных во время боры, приведены в таблице.

РЛИ спутника Envisat использовались в виде стандартных продуктов ASA_WSM (Wide Swath Mode) с размером кадра 400 х 400 км, с пространственным разрешением 150 м и вертикальной поляризацией сигнала. РЛИ спутников Radarsat-1 и Radarsat-2 — в виде стандартных продуктов SCN (ScanSAR Narrow) с размером кадра 300 х 300 км, с пространственным разрешением 50 м и горизонтальной поляризацией. Для оценки гидрометеорологических условий до, во время и после съемок была собрана доступная метеорологическая информация (данные метеостанций в гг. Новороссийск, Анапа, Геленджик и Туапсе). Эти метеоданные (рис. 2, 6), а также карты приземного анализа (с сайта www.wetterzentrale.de), стали основным подспутниковым материалом, позволяющим провести анализ РЛИ. Как видно из рис. 2 и 6, ветер во время съемок изменялся значительно — от 3 до 35 м/с; это позволило увидеть поверхностные

а

Скорость и порывы ветра, м/с

Время б

Температура воздуха, °С

Время

Рис. 2. Ход метеорологических параметров в Новороссийске во время январской боры: а — скорость ветра и его порывы; б — температура воздуха. Вертикальными линиями показано время (ЦТС) съемок Епу18а1;.

проявления различных типов на снимках из космоса.

Помимо РЛИ использовались квазисинхроные съемки оптических датчиков MERIS и MODIS (таблица), установленных на ИСЗ Envisat, Terra и Aqua, на которых отобразились главным образом облачные поля.

Обработка РЛИ проводилась по стандартной схеме (Иванов, 2008, 2012). Для анализа РЛИ и исследования отпечатков сильного ветра на поверхности моря использовалась методика, применявшаяся в ряде публикаций (Иванов, 2008, 2012; Alpers et al., 2009, 2010б). Основной метод исследования — анализ сигнатур, видимых на снимках и РЛИ, с учетом подспутниковых метеорологических измерений, а также результатов моделирования (модель GFS NOAA 0.5° х 0.5°

NOMADS), представленных на сайте МГИ НАНУ http://dvs.net.ua.

Воспользовавшись описанными выше подходами, проведем анализ спутниковых снимков, которые были получены в конце января и начале февраля 2012 г.

Бора 25-29января 2012 г.

В конце января в условиях противостояния мощного антициклона, расположенного на северной частью ЕТР (1058 гПа), и средиземноморского циклона (1003 гПа), который вышел на Черное море и затем перемещался на восток, развивалась экстремально сильная новороссийская бора. Кроме того, это привело к резкому ухудшению погоды на большей части Южного и СевероКавказского федеральных округов и над Азов-

Основные сведения о съемках, проведенных во время боры в январе и феврале 2012 г.

Спутник / Сенсор Дата, время (иТС) Дата, время (иТС)

Бп^аг/АЗАЯ 25.01.2012, 07:53 28.01.2012, 07:44

Бптааг/МБМЗ 25.01.2012, 07:55 28.01.2012, 07:44 08.02.2012, 07:43

ЯааагеаМ/РСА 06.02.2012, 03:43 09.02.2012, 15:15

Яааагеа^/РСА 07.02.2012, 15:25

Terra/MODIS 07.02.2012, 08:30 08.02.2012, 09:10

Aqua/MODIS 07.02.2012, 10:10 08.02.2012, 10:55

ским морем, в частности, к резкому усилению ветра до ураганных значений и понижению температуры до отрицательных величин.

По данным ГМЦ РФ, ветер на акватории Черного моря в р-не Новороссийска разогнался до ураганных значений — 25—30 м/с, 26—27 января — с порывами до 35—45 м/с; температура воздуха упала до —15°С (рис. 2). Во время боры наблюдалось резкое падение атмосферного давления (до 1012 гПа) с последующим его ростом. Сильный СВ ветер вызвал волнение с высотой волн до 3—5 м. В прибрежной зоне моря холодный штормовой ветер срывал брызги с гребней волн, что привело к обледенению судов, набережной и портовых сооружений.

Анализ полученной спутниковой информации показал следующее. На РЛИ Бпу^заг от 25.01.2012 (рис. 3) зафиксировано начало боры; на нем виден ряд коротких искривленных полос-струй (1) в р-не Новороссийск—Анапа длиной 15—25 км. Во время съемки ветер был 15 м/с, порывы до 20 м/с.

Здесь заметим, что сильный холодный восточный ветер в виде достаточно однородного поля (2) наблюдался также и над Азовским морем (рис. 3). Низкие температуры воздуха привели к началу быстрого замерзания моря; лед первоначальных

форм (3) у восточного и северного берегов моря, а также в Таганрогском заливе, был обнаружен уже 25.01.2012. Все море покрылось льдом в период между 25 и 28 января.

На РЛИ от 28.01.2012 (рис. 4) бора отобразилась в стадии, близкой к завершению; во время съемки ветер был около 15 м/с, порывы 20—25 м/с. Тем не менее, на этом РЛИ в поле поверхностного волнения хорошо видны орографически-модулирован-ные, продольные струи сильного ветра и поперечные полосы — волнообразные проявления, в общем случае визуализирующие порывистость ветра. Причиной порывистости ветра могут являться вихри с горизонтальной осью, атмосферные гравитационные волны и т.п. явления, возникающие ниже по потоку при взаимодействии ветра с неод-нородностями прибрежной топографии (Арегз, 2008). Измерение расстояний между поперечными полосами и знание скорости ветра на момент съемки позволяет определить порывистость ветра (Иванов, 2008; 81§пе11 ег а1., 2010); в данном случае она составляет 3.5—7 мин. Это РЛИ также иллюстрирует то, что сильный порывистый ветер, характерный для боры и создающий характерные проявления на поверхности моря, отмечаются на участке побережья от Анапы до Туапсе вплоть до п. Лазаревское. В целом бора охватила обширную

Рис. 3. Начало боры в г. Новороссийске на РЛИ Envisat от 25.01.2012, 07:53 UTC: 1 — начальные струи боры, 2 — ветровые полосы, 3 — начальные формы льда в Азовском море. © ESA.

акваторию СВ части Черного моря; в открытом море ветер достигал скоростей в 10—15 м/с.

На снимках спектрометра МЕЯК хорошо видно, что бора приводит к формированию характерных сигнатур и в поле облачности на снимках видимого диапазона. На начальной стадии развития боры наблюдается размытие облачности из-за нисходящих потоков воздуха (рис. 5а). В то вр

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком