ИЗВЕСТИЯ РАН. ФИЗИКА АТМОСФЕРЫ И ОКЕАНА, 2013, том 49, № 3, с. 279-284
УДК 551.515:550.341
ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТРОПИЧЕСКИХ ЦИКЛОНОВ
И АНОМАЛИЙ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ © 2013 г. М. И. Ярошевич
Научно-производственное объединение "Тайфун", 249038 Обнинск, ул. Победы, 4 E-mail: yarosh@typhoon.obninsk.ru Поступила в редакцию 08.11.2011 г., после доработки 29.12.2011 г.
Сопоставляются пространственные распределения начал и самых интенсивных этапов тропических циклонов северо-западной части Тихого океана со значениями аномалий силы тяжести в зоне действия циклонов. Рассматривается возможное влияние аномалий силы тяжести на ураганы, вышедшие на сушу в районах Мексиканского залива и юго-восточной части Китая. Показана обратная формальная связь между некоторыми характеристиками интенсивности тропических циклонов и осредненными по пространству значениями аномалий силы тяжести. Высказывается предположение, что аномалии силы тяжести могут рассматриваться в качестве фактора, в определенной мере влияющего на жизненный цикл тропического циклона.
Ключевые слова: тропические циклоны, аномалии, сила тяжести.
DOI: 10.7868/S0002351513020120
В работе приведены некоторые результаты исследования роли аномалий силы тяжести (АСТ) в жизненном цикле тропических циклонов (ТЦ). Анализ качественный и проводился на основе реальных циклонов, действовавших в северо-западной части Тихого океана и в зоне Мексиканского 1
залива . Выявлены особенности пространственного распределения начал и самых интенсивных этапов тропических циклонов в сопоставлении со значениями аномалий силы тяжести в зоне действия циклонов. На примерах циклонов, вышедших на сушу, показана особенность их перемещения в вероятной зависимости от характера поля АСТ. По полученным результатам высказано предположение, что аномалии силы тяжести могут рассматриваться в качестве дополнительного фактора, в определенной мере влияющего на интенсивность тропических циклонов.
Исследования влияния неоднородностей силы тяжести Земли на движениях атмосферы обозначились, начиная примерно с семидесятых годов прошлого столетия. Возможно, что в то время эти исследования не получили должного развития. Вероятно, сказалось априорное мнение, что из-за малости значений аномалий силы тяжести вряд
1 Источниками параметров тропических циклонов являются архивы "Unisys Weather год Hurricane-Tropical Data for Western Pacific" и "Weather.unisys.com/hunicane/atlantic/год/", представленные в Интернете.
ли они могут влиять на динамику атмосферы. Видимо, более серьезной причиной осторожного отношения к учету влияния неоднородностей силы тяжести являются сложности, связанные с корректным расчетом последних. Эти сложности проанализированы в монографиях [1, 2]. В этих работах довольно подробно показана методика учета неоднородностей силы тяжести в уравнениях атмосферных движений. Здесь же рассмотрена роль неоднородностей силы тяжести в зарождении тропических циклонов. Проведен численный эксперимент, состоящий в моделировании циклонов, с учетом и без учета завихренности гравитационного ветра. По предварительным результатам эксперимента делается вывод, что используемая модель ТЦ достаточно чувствительна к АСТ. Очень важно отметить, что в [1] должное внимание уделяется физике воздействия АСТ на атмосферные движения.
В более ранних публикациях [3, 4] основное внимание уделено сопоставлению относительно больших территорий, характеризуемых в среднем как зоны отрицательных и положительных АСТ с внетропическими циклонами и антициклонами. Делается вывод, что порядок тангенциальных составляющих сил АСТ сопоставим с порядком сил горизонтальной составляющей градиента атмосферного давления. Поэтому здесь также утверждается, что АСТ должны учитываться в расчетах атмосферной циркуляции.
°N
50
40 30 20 10
120
130
140
150
160 °E
Ag, мГл 200
150
100
50
Рис. 1. Пространственное распределение аномалий силы тяжести Д? в зонах дуг — границах Филиппинской плиты. Д? > 25 мГал — темные прямоугольники, Д? < —25 мГал — серые прямоугольники.
Зоны активной деятельности тропических циклонов по своим размерам соизмеримы с площадью внетропического циклона. Кроме этого, траектории тропических циклонов, в отличие от траекторий внетропических циклонов, в большинстве случаев достаточно извилисты. Следует также принять во внимание, что значения АСТ меняются и иногда значительно даже при перемещениях с шагом в 0.1° широты (долготы). Поэтому при исследованиях возможного влияния АСТ на тропические циклоны целесообразна существенно большая пространственная детализация рассматриваемой территории, чем это приемлемо при аналогичных исследованиях внетропических циклонов. В наших расчетах используются карты аномалий силы тяжести с разрешением 0.08° по северо-западной части Тихого океана и с разрешением 0.16° по зоне Мексиканского залива.
Цель исследований — на основе натурных данных выявить признаки, качественно подтверждающие (или опровергающие) выводы [1] о роли аномалий силы тяжести в зарождении и развитии тропических циклонов.
Следует сказать, что мы изначально понимали, что даже в случае, если между АСТ и ТЦ и будет выявлена связь, то вряд ли это будет тесной корреляционной связью. Очевидно, высокая корреляция здесь в принципе невозможна, ибо в противном случае пришлось бы усомниться в определяющей для "жизни" циклона роли таких факторов, как температурный потенциал океана, тропосферная относительная влажность и др., что противоречило бы истине.
На рис. 1 представлена практически вся зона активной циклонической деятельности северозападной части Тихого океана. Она характеризуется большим разнообразием значений АСТ и их
Рис. 2. Динамика значений АСТ на широте 16° N в интервале 110° E-160° E.
распределений по пространству. Однако выделяются здесь две зоны в виде двух дуг и их продолжения на северо-восток. Это зоны самых больших по абсолютной величине значений аномалий силы тяжести Ag и самых больших их градиентов. Темные прямоугольники указывают места, где Ag > 25 мГал, светлые прямоугольники — места, 2
где Ag < —25 мГал . Кстати заметим, что дуги, а точнее линии темных прямоугольников отражают границы Филиппинской тектонической плиты. Большинство циклонов перемещаются по территории, расположенной между дугами, значительная часть из них следует ближе к внутренней стороне западной дуги. Ряд ТЦ зарождаются западнее западной дуги и восточнее восточной дуги, но и их большая часть интенсифицируется на территории между дугами. Вне зон дуг значения аномалий также быстро меняются, но диапазон их вариаций по абсолютной величине существенно ниже, нежели в дугах. Кроме того, здесь на значительно больших пространствах, чем в дугах, проявляется преобладающий знак АСТ. На рис. 2 приведен пример динамики значений Ag на широте 16° N.
Следовало выяснить, сказываются ли уровень значений АСТ на пространственное распределе-
3
ние начал тропических циклонов. С этой целью в зоне зарождения значительной части тропических циклонов были выделены три небольшие территории (рис. 3), в которых по многолетним данным известно, что число начал циклонов различно. Западная территория расположена западнее западной дуги, срединная покрывает южный фрагмент западной дуги, восточная территория — между дугами. Такие формы территорий выбраны
2 1 мГал = 10-5 м/с2.
' Здесь под началом тропических циклонов понимается время, в которое указаны первые сведения о параметрах (координаты, давление и др.) начинающейся депрессии.
30 25 20 15 10 5
115
120
125
130
135
140
°Е
50 40 30 20 10
120
130
140
150
160 °Е
Рис. 3. Пространственное распределение начал тропических циклонов (звезды) и эпицентров землетрясений (треугольники) на трех территориях юга циклонической зоны северо-западной части Тихого океана. Территории заданы координатами: западная — (112° Е, 8.0° К), (112° Е, 20.0° К), (118° Е, 20.0° К), (118° Е, 8.0° К); срединная - (119.5° Е, 8.0° К), (119.5° Е, 20.0° К), (123.5° Е, 20.0° К), (123.5° Е, 14.0° К), (127.5° Е, 14.0° К), (127.5° Е, 8.0° К); восточная - (129.5° Е, 8.0° К), (129.5° Е, 17.0° К), (125.5° Е, 17.0° К), (125.5° Е, 20.0° К), (134.5° Е, 20.0° К), (134.5° Е, 8.0° К).
намеренно, так как в них число начал циклонов заметно различается.
4
Территории равны по площади , расположены на одних и тех же широтах и с практически одинаковыми среднемесячными температурами поверхности океана. Принимая во внимание взаимную близость территорий и их размеры, можно считать, что атмосферные условия, благоприятствующие зарождению и развитию циклонов, примерно одинаковые. Для каждой из этих территорий определены число начал циклонов и
средние значения АСТ — А^. Число начал определялись по циклонам 1976—2010 гг. Средние значения Дg рассчитывались по примерно 11000 значениям Д§\ На рис. 3 нанесены начала циклонов (звезды) и эпицентры землетрясений (треугольники) с магнитудой М > 5 и глубиной очага к < 70 км, произошедшие в 1999—2008 гг. Эпицентры приведены с целью показать характер "соседства" землетрясений и начал ТЦ.
В табл. 1 показаны результаты расчетов числа зарождений циклонов и средних значений АСТ по каждой территории.
Из табл. 1 следует, что число начал тропических циклонов и средние значения АСТ формально связаны обратной зависимостью. Заметим, что эпицентры землетрясений расположились в зоне более высоких значений АСТ, в то время как нача-
4 Площадь каждой территории равна 871000 кв. км.
Рис. 4. Пространственное расположение аномалий силы тяжести диапазона Д? > 25 мГал (серые квадраты) и максимальных скоростей ветров диапазона Ут > > 140 узлов (звезды). Ут определены по 1950—2010 гг.
ла ТЦ плотнее расположены в зонах более низких значений аномалий силы тяжести.
Необходимо отметить, что по несколько отличающимся территориям был ранее получен по сути аналогичный результат [5].
Далее было рассмотрено возможное влияние аномалий силы тяжести на тропические циклоны в зоне максимальной активности последних. Зона, где тропические циклоны достигают своей максимальной интенсивности, показана на рис. 4. Она представлена координатами точек (на рисунке
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.