УДК 555.515.2:551.515(4)
Влияние тропического циклона Омар на погоду в Европе
А. Э. Похил*, Е. С. Глебова*
Рассмотрен случай влияния атлантического тропического циклона на погоду Европы. На основании расчетов численной мезомасштабной модели ЕТА показано, что одной из причин положительной аномалии температуры воздуха в Европе осенью 2008 г. являлся тропический циклон Омар. Проведен подробный анализ результатов расчетов перемещения и эволюции тропического циклона Омар и окружавших его атмосферных структур. Выполнен расчет энергетических характеристик, потоков явного и скрытого тепла и осадков в тропическом циклоне. Расчеты показали, что с определенного момента тропический шторм Омар активно взаимодействовал с полярным фронтом, сместившимся в низкие широты, и зародившимся на нем внетро-пическим возмущением синоптического масштаба. Получено, что это взаимодействие привело к перекачке огромной энергии тропического циклона во внетропический полярно-фронтовой циклон и интенсификации последнего. Показано, что воздух, циркулировавший в тропическом циклоне, обладавший высокими термогигрометрическими характеристиками, поступил в теплый сектор внетропического циклона и был вынесен в Европу.
1. Введение
Из наблюдений за тропическими циклонами Атлантики известно, что они способны вливаться в систему внетропических возмущений, усиливая их [12]. Взаимодействие тропических циклонов с полярным фронтом, при котором происходит выброс огромного количества накопленной вихрями энергии, наблюдается довольно часто [8]. При этом теплые и насыщенные влагой воздушные массы, сформировавшиеся над тропическими районами океана и принесенные тропическим вихрем, как правило, поступают в теплый сектор полярно-фронтового циклона и выносятся в Европу.
В результате наличия хорошо прогретой поверхности океана, с которой происходит интенсивное испарение влаги, тропические циклоны обладают большими энергетическими показателями [6]. Основным источником энергии тропического циклона служит скрытая теплота конденсации, выделяющаяся при фазовых переходах воды [5].
В данной работе рассмотрен интересный случай влияния атлантического тропического циклона на погоду Европы. Показано, что задержавшейся осенью в 2008 г. Европа обязана урагану Омар, развивавшемуся с 13 по 18 октября в Атлантике. Тропический циклон (ТЦ) Омар сформировался из
* Гидрометеорологический научно-исследовательский центр Российской Федерации; e-mail: ek.glebova@gmail.com.
тропической волны 13 октября 2008 г. на юго-востоке Карибского моря и смещался на северо-восток, постепенно усиливаясь. Его траектория пролегала по центральным районам Атлантики, что характерно для развивающихся осенью тропических циклонов, поскольку азорский антициклон передвигается на восток. С определенного момента тропический шторм Омар активно взаимодействовал с полярным фронтом, двигавшимся в низкие широты, и зародившимся на нем внетропическим возмущением синоптического масштаба.
Недостаточность данных наблюдений за тропическими циклонами представляет собой серьезную проблему для исследователей этого явления. Без знания пространственно-временной структуры полей метеорологических величин в тропических циклонах и ее динамики очень сложно правильно установить физические механизмы, влияющие на возникновение и развитие ураганов, а также на взаимодействие их с другими атмосферными структурами. Однако с помощью разнообразных региональных моделей атмосферы высокого разрешения можно предсказывать поведение вихрей и изучать их энергетические характеристики.
В данном случае для прогноза траектории и динамики метеорологических полей в урагане Омар использовалась мезомасштабная численная модель атмосферы ЕТА [4, 7, 9, 10]. Она была адаптирована к двум областям: на начальной стадии развития циклона рассматривался район Карибского моря, а в период взаимодействия с полярным фронтом расчеты проводились для центральной части акватории Атлантического океана. Размер расчетных областей по широте и долготе достигал 40 х 40°. Модель имеет высокое пространственное разрешение (0,2° по горизонтали, по вертикали — 45 уровней).
В качестве начальных данных и граничных условий использовались поля анализа NCEP с разрешением 1°. Граничные условия в модели обновляются каждые 6 ч, вследствие чего возникающие при интегрировании модели ошибки, связанные с неточностью начальных данных, не выходят за пределы допустимых значений, а сама модель получает свежую информацию о меняющихся условиях циркуляции из глобальной модели. Модель позволяет сделать прогноз траектории и эволюции тропического циклона на несколько суток вперед. Результаты расчетов выдаются с дискретностью 6 ч. Шаг модели по времени — 90 с, т. е. значения метеорологических величин вычисляются для каждого момента времени через интервал полторы минуты. После окончания интегрирования модели проводятся визуализация полученных результатов и их анализ.
Выходные данные модели представлены в виде прогностических полей основных метеорологических величин (давление, геопотенциал, температура, влажность воздуха, скорость ветра) на десяти стандартных изобарических поверхностях от уровня моря до 100 гПа. По прогностическим полям через каждые 6 ч строились карты давления на высоте моря, накопленных за 6 ч осадков, скорости ветра на высоте 10 м и на изобарических поверхностях 850 и 250 гПа, интегральной влажности, завихренности (вертикальной составляющей вихря скорости ветра) на поверхностях 850 и 250 гПа, температуры воздуха на высоте 2 м.
К исследованию привлекались также спутниковые снимки глобальной облачности за соответствующие числа, полученные со спутников
"Meteosat-7", "Meteosat-9" и "ООББ-Б", предоставленные ГУ "НИЦ "Планета".
2. Эволюция тропического циклона Омар
Рассмотрим подробнее эволюцию ТЦ Омар. 13 и 14 октября циклон практически не менял своего положения, однако усиливался, превратившись 14 октября в тропический шторм, центр которого располагался в 125 милях от Кюрасао. Затем вихрь начал двигаться на северо-восток почти по прямой линии. При таком перемещении прогноз траекторий тропических циклонов обычно успешен на 2—3 сут, что и демонстрирует сопоставление фактической и прогностической траекторий тропического циклона Омар, представленное на рис. 1.
Омар достиг стадии урагана 15 октября. Его максимальная интенсивность была зарегистрирована 16 октября при прохождении над Виргинскими островами. Сильный юго-западный вертикальный сдвиг ветра привел к быстрому ослаблению вихря до стадии тропического шторма. Затем в связи с временным ослаблением вертикального сдвига ветра циклон на короткий срок усилился до степени урагана, а 18 октября вновь превратился в тропический шторм.
Можно предположить, что к быстрому ослаблению урагана привело его движение над холодной поверхностью океана, в результате чего осталась лишь небольшая область пониженного давления. Такой вывод можно было сделать при наблюдении эволюции тропического циклона по спутниковым снимкам. Казалось, что 21 октября над Западными Азорскими островами произошло разрушение циклона. Однако авторы предлагают вариант объяснения эволюции тропического циклона в данной ситуации на основании имеющихся знаний о взаимодействии вихревых систем [2, 3] и расчетов численных моделей [1, 11].
3. Анализ результатов расчета модели
В0 ч модельного времени 17 октября Омар уже обладал хорошо выраженной структурой тропического циклона: в центре располагался малооблачный глаз бури со штилем, а вокруг отмечалось усиление ветра до 22 м/с на высоте 10 м и до 25—30 м/с на изобарической поверхности 850 гПа.
Давление по модельным оценкам было довольно высоким. Области максимальных значений скорости ветра (рис. 2а) на всех высотах соответствовал максимум кинетической энергии. На верхней границе планетарного пограничного слоя максимум кинетической Рис. 1. Фактическая (1) и прогно- энергии (550 М2/с2) приходился на область,
стическая(2) траектории тр°пи- занятую тропическим циклоном Омар, а так-ческого циклона Омар.
г же на возмущение внетропического проис-
Рис. 2. Исходные поля 17 октября в 0 ч ВСВ ветра на высоте 10 м над уровнем моря (а; м/с), кинетической энергии на поверхности 850 гПа (б; м2/с2), скорости ветра на изобарических поверхностях 850 (в) и 250 гПа (г).
хождения, развивавшееся севернее (рис. 2б). В верхней тропосфере (на изобарической поверхности 250 гПа) вихри уже не прослеживаются, а наблюдается сильный меридиональный поток (со скоростями ветра до 30— 50 м/с) (рис. 2г), обладающий большими значениями кинетической энергии в расчете на единицу массы (до 1400 м2/с2).
Расчеты по модели за последующие сроки показывают, что значения основных метеорологических величин менялись незначительно, однако произошла модификация поля скорости ветра. На восточной периферии циклона в нижней и средней тропосфере образовался мощный поток с юга, объединявший два циклона. Уже к 12 ч расчетного времени в поле завихренности на поверхности 850 гПа наблюдалось взаимодействие вихрей, что выражалось в формировании объединенных полос завихренности и кинетической энергии (рис. 3а, г).
По абсолютным значениям кинетическая энергия внетропического циклона, развивавшегося на полярном фронте в этот момент, превосходила значения кинетической энергии в циклоне Омар примерно на 100 м2/с2,
4 8 12 16 20 24 -10 0 10 20 30
30 м/с 50 м/с
Рис. 3. Расчетные поля от 17 октября на 12 ч модельного времени кинетической (м2/с2) энергии на изобарических поверхностях 850 (а) и 250 гПа (б), давления на уровне моря (гПа) и температуры воздуха на высоте 2 м (°С) (в), завихренности на поверхности 850 гПа (г; 10-5 с"1), ветра на поверхностях 850 (д) и 250 гПа (е).
кроме того, полярно-фронтовой циклон стал быстро углубляться (рис. 3в). На изобарической поверхности 250 гПа отмечено усиление фонового потока (вероятно, струйного течения), что выразилось в увеличении кинетической энергии до 1600 м2/с2 (рис. 3б).
Оба вихря располагались на западной периферии азорского антициклона и смещались на северо-восток. У полярно-фронтового циклона был четко выражен теплый сектор, в котором
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.