Циркуляция атмосферы в Антарктике в конце ХХ-начале XXI в.
Н.К. Кононова1, О.В. Луценко2, М.Е. Макарова2, И.А. Орлов2
Институт географии РАН, Москва; Гидрометцентр РФ, Москва
Рассмотрены характерные черты циркуляции атмосферы в Южном полушарии (в типизации Б.Л. Дзердзеевского) в 1998—2005 гг.
Введение
В работе Б.Л. Дзердзеевского [2] впервые был дан сравнительный анализ циркуляции атмосферы в Северном и Южном полушариях. На основе сопоставления двух типизаций циркуляционных процессов (для Северного полушария по Б.Л. Дзердзеевскому, для Южного по П.Д. Астапенко [1]) в ней показана синхронность блокирующих про-
цессов в обоих полушариях. Выявленная сопряженность атмосферных процессов прослежена на протяжении всего их развития — от зарождения до полного затухания. В [2] показано также, что в Южном и Северном полушариях велика повторяемость меридиональных форм циркуляции, обусловливающих интенсивный межширотный обмен: проникновение антарктических вторжений в субтропики, а цикло-
Рис. 1. Сравнение типовых схем циркуляции атмосферы над Северным и Южным полушариями (для Северного по Б.Л. Дзердзеевскому, для Южного по П.Д. Астапенко): а — зональная циркуляция, б — меридиональная с двумя блокирующими процессами в каждом полушарии, в — меридиональная с тремя блокирующими процессами в каждом полушарии. Нарушение зональности: г — блокирующие процессы в каждом полушарии над Атлантикой, д — над Евразией в Северном полушарии и над Индийским океаном в Южном, е — над Тихим океаном. Пунктирные стрелки — генерализованные траектории циклонов, сплошные — антициклонов Fig. 1. The comparison of the standard schemes of atmosphere circulation over Northern and Southern hemispheres (over Northern according to B.L. Dzerdzeevskii, over Southern accorfding to P.D. Astapenko): а — zonal circulation, б — meridional circulation with two blocking process in each hemisphere, в — meridional circulation with three blocking process in each hemisphere. Disturbance of zonal, one blocking process in each hemisphere: г — over Atlantic in each hemisphere, д — over Siberia in Northern Hemisphere and over Indian ocean in Southern Hemisphere, е — over Pacific in each hemisphere. The dotted arrows are total paths of cyclones, utter are total paths of anticyclones
40'з 30' 20' 10' 0'в 10' 20' 30' 40'
Рис. 2. Сектора Северного (а) и Южного (б) полушарий Fig. 2. Sectors of Northern (a) and Southern (б) Hemisphere
нов — в самые высокие широты Южного полушария. Отмечается пересечение циклонами как Арктики, так и Антарктиды. Соотношение меридиональных и зональных форм циркуляции в обоих полушариях приблизительно одинаково: 75—80 и 25—20%, соответственно. Работа иллюстрирована типовыми схемами планетарной циркуляции атмосферы (рис. 1).
Типовые схемы процессов с циклонической циркуляцией на полюсах без блокирующих процессов, с выходом циклонов из низких широт в высокие с большой меридиональной составляющей в указанной работе не представлены. Описание особенностей формирования таких форм циркуляции в холодное и теплое полугодия в Южном полушарии дано в [8].
В развитие исследований Б.Л. Дзердзеевского мы поставили задачу представить все типовые схемы развития атмосферных процессов в Южном полушарии, как это сделано для Северного [3, 10], на современной картографической основе, применяемой в Гидрометцентре РФ.
В продолжение работы, проведенной Б.Л. Дзер-дзеевским в 1967 г., по синоптическим картам и картам барической топографии Южного полушария за 1998—2005 гг., составленным в Гидрометцентре РФ, были построены сборно-кинематические карты траекторий циклонов и антициклонов в Южном полушарии для каждого элементарного циркуляционного механизма (ЭЦМ), выделенного в календаре последовательной смены ЭЦМ для Северного полушария. Затем эти карты были систематизированы по типам ЭЦМ, и в результате для каждого типа получены схемы перемещения циклонов и стационирования антициклонов в Южном полушарии.
При анализе схем выяснилось, что зимнему ЭЦМ в Северном полушарии соответствует его летний аналог в Южном и наоборот. Различия проявляются в количестве выходов циклонов из низких широт в высокие: в теплое полугодие их больше, чем в холодное.
Для анализа сопряженности циркуляционных процессов в Северном и Южном полушариях Южное, как и Северное, было разделено на 6 секторов и по тем же долготам, как и Северное [2]: Атлантический (-60°—0°), Африканский (продолжение Европейского для Северного полушария, 0°—60°), Индийский (продолжение Сибирского, 60°—120°), Австралийский (продолжение Дальневосточного, 120° —170°), Тихоокеанский (170°--120°), Американский (-120°—60°) (рис. 2).
Группа зональной циркуляции
Для пяти ЭЦМ указанной группы характерно наличие антициклона на полюсе, кольца циркумполярных циклонов, пополняемого выходами циклонов из низких широт, и полосы субтропических антициклонов, разрываемой этими циклонами.
На рис. 3 I представлен зимний ЭЦМ 1а. В Северном полушарии при его действии отмечается два выхода южных циклонов: с западной части Средиземного моря на Скандинавию и вдоль тихоокеанского побережья Азии на Курилы, Сахалин и Камчатку. В Южном полушарии, где период действия ЭЦМ этого типа приходится на лето, прослеживаются три выхода циклонов из низких широт в высокие: вдоль атлантического побережья Южной Америки, от Новой Зеландии и Кокосовых островов к о. Кергелен, что связано с понижением давления на полюсе и континентах. Прогревание над континентами обеспечивает быструю трансформацию воздушных масс. Поле деформации над Австралией способствует развитию полярно-фронтовых циклонов восточнее континента и их движению к югу.
150 -150 180 150
Рис. 3. Динамические схемы ЭЦМ для Северного (а) и Южного (б) полушарий: I — ЭЦМ 1а; II — ЭЦМ 7бл (летний); III
ЭЦМ 12а; IV — ЭЦМ 13з; V — ЭЦМ 13л Fig. 3. Dynamic schemes of ECM for Northern and Southern hemispheres
Обращает на себя внимание и еще одна особенность. Как и в Северном полушарии, давление в центре субтропических антициклонов в Южном полушарии выше, чем в центре полярного. Однако, если давление в субтропическом поясе обоих полушарий приблизительно одинаково (1020—1035 гПа, наиболее высокое над континентами в Северном полушарии и над океанами в Южном), то давление в центре полярного антициклона в Южном полушарии значительно ниже, чем в Северном. В Северном полушарии среднее давление при ЭЦМ 1а в центре арктического антициклона, по данным С.С. Савиной и Л.В. Хмелевской [9], составляет 1020 гПа, а в центре антарктического оно редко превышает 1005 гПа, что объясняется расположением Южного полюса на высоте более 2000 м.
Группа нарушения зональности
В эту группу входят 13 ЭЦМ с одним блокирующим процессом в каком-либо секторе полушария и двумя-тремя выходами циклонов из низких широт в высокие. На рис. 3 II приводится схема летнего ЭЦМ 7бл.
В Северном полушарии блокирующий процесс развивается над западной частью Северной Америки. Отмечается три выхода южных циклонов: с восточной части Средиземного моря на бассейны Оби и Енисея, вдоль тихоокеанского побережья Азии и на восточную часть Северной Америки (рис. 3 11а).
В Южном полушарии блокирующий процесс развивается над Южной Америкой. Циклоны из низких широт в высокие выходят в двух секторах: Тихоокеанском и Африканском, пополняя кольцо циркумполярных циклонов. Большая часть субтро-
Материалы гляциологических исследований, вып.103
Рис. 4. Синоптические карты Южного полушария за 9 января (ЭЦМ 13з) (а) и 26 мая 2005 г. (ЭЦМ 13л) (б) Fig. 4. Weather maps in Southern Hemisphere for 09.01.05 (ECM 13w) (а) and 26.05.05(ECM 13s) (б)
пического пояса занята областью высокого давления (рис. 3 II6). Меньшее число выходов полярно-фронтовых циклонов в высокие широты в Южном полушарии также связано с сезонными различиями подстилающей поверхности.
Группа меридиональной северной циркуляции
К этой группе относится 21 ЭЦМ с двумя-четырьмя блокирующими процессами и столькими же выходами циклонов из низких широт в высокие. На рис. 3 III представлена динамическая схема ЭЦМ 12а (четыре блокирующих процесса и четыре выхода циклонов из низких широт в высокие).
В Северном полушарии блокирующие процессы развиваются над Сибирью, Атлантическим побережьем Северной Америки, Тихим океаном и Западной Европой. Южные циклоны выходят со Средиземного моря на Европейскую часть России и продвигаются вплоть до Новой Земли, вдоль тихоокеанского побережья Азии на Камчатку, на западную часть Северной Америки и с Атлантического океана на Гренландию (рис. 3 111а).
В Южном полушарии блокирующие процессы развиваются в направлении Новой Зеландии, о. Мадагаскар, в западной части Атлантического океана и в центральной части Тихого. Циклоны, выходящие из низких широт в высокие, формируются южнее Австралии, в западной части Индийского океана, у берегов Южной Америки и в Тихом океане, восточнее Новой Зеландии (рис. 3 Шб).
Поскольку этот ЭЦМ встречается круглый год, сезонных различий по полушариям при его действии не наблюдается.
Циклоническая циркуляция на полюсе
К этой группе относятся два ЭЦМ: 13з и 13л. Были составлены типовые схемы зимних и летних циркуляционных процессов с циклонической циркуляцией над Антарктидой и выходом циклонов из низких широт в высокие (рис. 3 IV и V).
В Северном полушарии среднее давление на полюсе при ЭЦМ 13з составляет 1010 гПа, при ЭЦМ 13л — 1005 гПа [9]. В Южном полушарии при ЭЦМ 13-го типа зимой (в июне—августе) давление равно 995—1000 гПа, а летом (в декабре—феврале) оно опускается до 980 гПа. В зимнее время при этих макропроцессах отмечается два выхода циклонов из низких широт в высокие, в летнее время — четыре. В связи с этим при каждом ЭЦМ такого типа число выходов циклонов в Северном и Южном полушариях различно. В декабре—феврале в Северном полушарии отмечается два выхода южных циклонов (рис. 3 ^а), в Южном полушарии, где в это время лето, — четыре выхода циклонов из низких широт в высокие (рис. 3 ^б). В июне—августе картина обратная: в Северном полушарии происходит четыре выхода циклонов (рис. 3 Vа), а в Южном — два (рис. 3 Vб).
На рис. 4 приведены примеры с
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.