Калинин Н.А., Толмачёва Н.И. Космические методы исследований в метеорологии

Подождите немного. Документ загружается.

тонких линий. За фронтом наблюдются скопления кучевых облаков,

сформированных в гряды, ячейки или ансамбли, не имеющие опреде-

ленной структуры.

Облачность теплого фронта. Этот фронт в поле облачности

сравнительно хорошо выражен только на начальных стадиях развития

циклона. Для него характерна облачная полоса антициклонической

кривизны (особенно заметной на тыловой, более резко выраженной

границе) шириной 300–500 км и длиной 500–1000 км. Полоса состоит

из однородных слоисто-дождевых облаков, но в теплое время года мо-

жет включать кучево-дождевые облака. Летом перед фронтом (в хо-

лодно

вываться гряды и ско-

пления

ака становятся ниже.

й воздушной массе) можно наблюдать разбросанные кучевооб-

разные облака. В теплой воздушной массе за фронтом безоблачно или

образуются отдельные кучевые облака. На снимках видимого и инфра-

красного диапазонов спектра излучения облачность теплого фронта

имеет одни и те же морфологические черты. Однако в холодное время

года по изображениям, полученным в видимом диапазоне, трудно оп-

ределить тыловую границу фронтальной облачности, так как она сли-

вается со слоистообразной облачностью теплого сектора циклона. Раз-

мытые теплые фронты на космических изображениях просматривают-

ся в виде полос перистообразной облачности.

Облачность фронта окклюзии. Фронтальная облачная система

обычно имеет вид спирали, закрученной против часовой стрелки в се-

верном полушарии и по часовой стрелке — в южном. Ширина спирали

250–300 км, но иногда достигает 500 км. Передняя кромка облачной

полосы более расплывчатая, изорванная по сравнению с внутренней

границей, за которой располагается безоблачная или малооблачная

зона. В тылу фронтальной спирали могут образо

конвективных облаков, имеющие циклоническую кривизну.

Точка окклюзии располагается в самой широкой части облачной поло-

сы, оставшейся от теплого фронта с правой стороны облачной спирали

или в массиве перистых облаков струйного течения, граница которых

как бы отсекает облачную спираль в центральной части циклона от

основной фронтальной облачности. Облачность, связанная с фронтом

окклюзии, на космических изображениях в видимом и инфракрасном

диапазонах выглядит одинаково. Однако на инфракрасных снимках

яркость облаков несколько уменьшается по направлению к фокусу

облачной спирали, где обл

Облачность вторичных холодных фронтов. Обычно имеет вид

прерывистой, изогнутой гряды конвективных облаков, расположенной

в тылу циклона за основным холодным фронтом. В зависимости от

влагосодержания и конвективной неустойчивости холодного воздуха

192

ширина облачной полосы колеблется от 50 до 200 км. Облачные поло-

сы вторичных холодных фронтов сформированы из кучево-дождевых

и кучевообразных облаков. По космическим изображениям облачности

отмечают не более двух вторичных холодных фронтов, поскольку их

облачн

ов, располагаются

в тепл

ь з ш

преры

форма фронтальных облачных полос на-

блюда

ые системы сливаются с внутримассовыми облачными конвек-

тивными образованиями.

Предфронтальные и зафронтальные линии шквалов. Облачные

полосы, связанные с предфронтальной линией шквал

ом воздухе параллельно облачной полосе холодного фронта и

часто бывают отделены от нее относител но безоблачной оной ири-

ной 50–100 км. Интенсивным участкам линий шквалов соответствуют

кучево-дождевые облака с наковальнями, имеющие яркий тон изобра-

жения, связанные с грозовой деятельностью, ливневыми осадками и

резким усилением ветра.

Облака зафронтальных линий шквалов имеют на снимках ви

вистых облачных полос. Они располагаются в тыловой части

циклона и также состоят из кучево-дождевых и кучевообразных обла-

ков. Ширина облачных полос составляет 50–200 км.

Облачность стационарного фронта. Облачная полоса стацио-

нарного фронта обычно не имеет циклонической или анти-

циклонической кривизны, менее однородная, чем облачные полосы

холодного и теплого фронтов, с частыми прояснениями. Ширина по-

лосы примерно 200–300 км. Ее средняя протяженность намного боль-

ше протяженности облачных полос, связанных с быстро пере-

мещающимися фронтами. Границы облачной полосы менее четкие

Летом в дневное время на стационарных фронтах развивается

процесс волнообразования. У вершин волн наблюдаются скопления

мощных кучевых облаков на холодных участках фронта. Фронтальная

облачная полоса в месте возникновения волны расширяется. Границы

кучево-дождевых облаков обычно размыты перистыми облаками на-

ковален, которые иногда вытягиваются в одну сторону в виде выбро-

сов, факелов или вымпелов, указывая направление ветра. Малоактив-

ным стационарным фронтам, как правило, сопутствуют прерывистые

облачные полосы, простирающиеся с запада на восток. Стационарные

фронты часто располагаются вдоль орографических препятствий.

Влияние орографии на фронтальные облачные системы. Пра-

вильная, близкая к типовой,

ется над однородными подстилающими поверхностями (равни-

на, океан). Над территориями со сложным рельефом происходит де-

формация воздушных потоков, которая вызывает изменение конфигу-

рации фронтальных облачных систем или их разрыв. Влияние орогра-

193

фии сильнее всего сказывается в высоких горах — Пиренеях, Альпах,

Карпатах и др. В зависимости от направления потока горные хребты

задерживают и отклоняют движение воздушных масс, изменяют на-

правле

ения и развивается в теп-

лом во

облака.

протяженность равна 500–1700 км.

го течения яв-

ляется

имом участке

спектр , при определенных условиях съемки вдоль левого края облач-

ности струйног ая полоса —

тень, отбрасываем течения на ниже

распол женные облака холодной воздушной массы.

теплая сторона струи (следовательно, и облачность) будет

справа

ние движения фронта, вызывают процесс орографического вол-

нообразования, что может привести к циклогенезу или появлению

многоцентров х циклонов.

Облачность струйных течений. Преимущественно слоисто-

образная (высокослоистая и перисто-слоистая) облачность возникает

лишь на некоторых участках струйного теч

здухе, справа от оси течения. Со стороны холодной воздушной

массы она имеет резко очерченный край, который повторяет изгиб оси

струйного течения. Слева от облачности ясно, иногда развиваются

низкие кучевообразные

Облачность струйного течения имеет форму длинной широкой

полосы, нескольких узких полос перистых облаков, вытянутых вдоль

потока или обширного массива. Ширина облачных полос —

400–600 км, а ширина облачного массива может быть значительно

больше. Длина облачности над океанами достигает 1500–2700 км, но

чаще ее

Облака струйного течения могут пересекать облачную полосу

фронта окклюзии, располагаясь выше и не смешиваясь с ней (сквозь

перистообразные облака просвечивает низкая фронтальная облачность

другого направления).

Характерной особенностью облачности струйно

возникновение в ней поперечных полос в наиболее интен-

сивных участках струи. Эти полосы обычно расположены пер-

пендикулярно воздушному потоку, но могут быть развернуты в на-

правлении потока. Они совпадают с очагами максимальной скорости

ветра.

На космических изображениях, получаемых в вид

о течения может проходить темная узк

ая высокими облаками струйного

Ширина тени колеблется в пределах 10–30 км. Тень, как пра-

вило, совпадает с осью струйного течения. При определении на-

правления струйного течения необходимо учесть, что в северном по-

лушарии

от оси, а холодная (конвективная облачность или безоблачно)

— слева. В южном полушарии расположение обратное.

194

5.5.2. Облачность барических систем

на космических изображениях

ческих образованиях в поле облачности

чаще

развитой циклон, имеющий три сходящиеся в одной точке об-

лачные спирали, соответствующие теплому, холодному фронтам и

фронту окклюзии (рис. 5.1 б),

– окклюдированный циклон (рис 5.1 в), имеющий одну облач-

ную спираль фронта окклюзии, плавно переходящую в спираль холод-

ного фронта (облачная спираль теплого фронта деградирует), и одну–

две облачные спирали вторичных холодных фронтов, причем одна из

них может переходить в облачную спираль теплого фронта первого

циклона новой серии (рис 5.1 г),

Облачные системы циклонических образований.

Особенности

циркуляции воздуха в циклони

всего прослеживаются в виде различных вихрей (рис. 5.1), а

именно:

– молодой циклон, развивающийся из фронтальной волны и

имеющий две сходящиеся в одной точке облачные спирали, соот-

ветствующие теплому и холодному атмосферным фронтам (рис. 5.1

а);

–

195

Рис. 5.1. Облачные системы циклонических образований

– циклон, развивающийся у вершины вторичного холодного

фронта и имеющий одну облачную спираль (рис 5.1 д);

– орографический циклон, имеющий одну короткую облачную

спираль и крупную «голову» (рис. 5.1 е),

– термический циклон, имеющий одну спираль, состоящую из

кучевообразных облаков (рис. 5.1 ж);

– вторичный облачный вихрь — небольшое циклическое обра-

зование вне зоны основного атмосферного фронта на периферии об-

ширно

развития. Фронтальные циклоны возникают в бароклинных зонах, где

го и глубокого циклона, имеющего форму запятой и состоящего

из кучевообразной облачности (рис. 5.1 з).

Облачность фронтальных циклонов на различной стадии их

196

имеют место большие термические и ветровые контрасты. В их разви-

тии выделяют несколько стадий, отличающихся характерной структу-

рой облачного поля.

Стадия фронтальной волны. Это одна из скоротечных стадий

развития циклона Перестройка термобарического поля обусловливает

появление составляющей ветра, направленной от холодного воздуха к

теплому, изменение вертикальных движений в атмосфере, деформа-

цию (изгиб) и расширение (в сторону холодного воздуха) фронтальной

облачной полосы (рис. 5.2 а). Если в начальный момент фронтальная

облачная полоса шириной 200–300 км довольно ровная, то вследствие

возникновения волны, впереди ее, в результате восходящего движения

теплого воздуха формируются мощные слоистообразные облака, рас-

ширяющие облачную полосу атмосферного фронта, которая выгибает-

ся в сторону холодного воздуха. В тылу волны, наоборот, фронтальная

облачная полоса становится уже и прогибается в сторону теплого воз-

духа.

Стадия молодого циклона. Циклоническая циркуляция распро-

страняется вверх, вихревое движение охватывает всю нижнюю тропо-

сферу и деформирует облачную полосу атмосферного фронта. Обра-

зуются две облачные спирали, сходящиеся в вершине волны и соот-

ветствующие теплому и холодному фронтам (рис. 5.2 б). Наиболее

мощная облачность наблюдается у вершины еще широкого теплого

сектора. Перед теплым фронтом могут появиться узкие гряды кучево-

образных облаков, параллельные краю фронтальной облачности, кото-

рые свидетельствуют о наличии неустойчивого воздуха перед фрон-

том.

Стадия развитого циклона. Облачная система приобретает

резко выраженную спиралевидную форму (рис. 5.2 в). В центральной

части циклона происходит смыкание облачных спиралей, связанных с

теплым и холодным фронтами, в единую спираль фронта окклюзии,

закручивающуюся к центру высотного циклона. Наблюдается резкое

сужение теплого сектора по уменьшению безоблачного или малооб-

лачного пространства между теплым и холодным фронтом. Сравни-

тельно малооблачная зона прослеживается в тыловой части циклона,

где могут интенсивно развиваться гряды кучевообразных облаков, вы-

тянутые вдоль линии тока в слое трения.

197

Рис. 5.2. Развитие облачной системы циклона

Стадия окклюдированного циклона. Облачная полоса, связан-

ная с теплым фронтом, полностью деградирует, от нее остается лишь

небольшой выступ. Основная облачная полоса циклона имеет форму

единой спирали и соответствует фронту окклюзии, который переходит

в холодный фронт. В тылу циклона появляются облачные полосы вто-

ричных холодных фронтов (рис. 5.2 г), которым соответствует сходи-

мость ветра у земной поверхности. По космическим изображениям в

тылу циклона обычно выделяют не более двух вторичных холодных

фронтов, поскольку их большее количество не оправдывается строе-

198

нием облачного поля. Центр циклона находится вблизи вершины об-

щей облачной спирали.

Облачность ныряющих циклонов. Циклоны, которые образуют-

ся в высоких широтах и движутся с южной составляющей в широком

секторе (с Норвежского и Баренцева морей через Скандинавию и ев-

ропейскую часть России до южных районов Европы) принято назы-

вать ныряющими.

Направление движения ныряющих циклонов определяется ори-

ентацией высотной фронтальной зоны (ВФЗ), внутри которой они об-

разуются и перемещаются. На космических снимках активный уча-

сток ВФЗ прослеживается по скоплению облачности циклона на ее

восходящей ветви. Поднимаясь к северу, циклон заполняется, но при

благоприятных условиях вблизи вершины барического гребня проис-

ходит его регенерация. Циклон «переваливает» через вершину гребня

и попадает в сильный северный дивергирующий поток. Иногда ци-

клон оформляется после регенерации уже непосредственно на нисхо-

дящей

сточной периферии

(характ

средиземноморских циклонов. По своему виду и

размер

особенностями района формирования циклонов,

сильно е

однородностью плотности и вертикального строения. Как

ветви ВФЗ.

Существуют характерные особенности облачного поля, позво-

ляющие предсказать возникновение и перемещение ныряющего ци-

клона:

– облачная система окклюдированного циклона над Северной

Атлантикой представляет собой вихрь, в котором видна не только от-

сеченная облачная спираль в центральной части циклона, но и облач-

ные полосы теплого и холодного фронтов на его во

ерная форма облачной арки);

– «размывание» облачной арки в ее вершине с северной стороны

предшествует началу движения циклона. Част общего массива арки

отрывается, образуется изолированная облачная шапка, под которой

оформляется циклонический вихрь. Выбросы перистых облаков перед

вихрем указывают на направление его движения.

Облачность

ам эта облачность резко отличается от классических схем. У

каждого третьего циклона почти не обнаруживается спиралевидная

структура облачного покрова, только каждый пятый циклон имеет об-

лачную систему в виде четко выраженного вихря. Это связано с физи-

ко-географическими

искажающими линии тока воздушных т чений. Размеры сре-

диземноморских циклонов часто бывают небольшими — несколько

сотен километров. Иногда циклоническая область вытянута в широт-

ном направлении. Облачность фронтальных разделов характеризуется

большой не

199

прави

ого моря).

м условием для развития циклона является втор-

жение

ли.

циклоны возникают

под вл оток горного препятствия, с подветрен-

ной ст циклоны с замкнутой

цирку

ют, не правило,

ло, она не представляет собой сплошной полосы. Облака скап-

ливаются над сушей или над морем. В этих случаях береговая линия

отчетливо проявляется в резкой границе облачности. Перемещаясь

вместе с циклоном, облачная масса быстро увеличивается, покрывает

морскую акваторию и распространяется на побережье Европы. Об-

лачное поле приобретает черты, присущие стадии развитого циклона.

Продвижение циклона замедляется, облачность становится ком-

пактной, а затем вместе с заполнением циклона происходит ее дисси-

пация (чаще всего над восточной половиной Средиземн

Классическая последовательность эволюции облачности на-

блюдается только в циклонах, которые движутся непосредственно над

Средиземным морем. Пересекая горы Сицилии и Аппенинские горы

циклон раздваивается. Старый остается над Тирренским морем (его

облачная система напоминает вихрь, состоящий из кучевообразных

облаков), а новый образуется над Ионическим морем (его облачная

система сначала похожа на облачность фронтальной волны или моло-

дого циклона, облачный вихрь появляется позже).

В холодное полугодие циклоническая деятельность над Среди-

земноморьем активизируется. В облачном покрове появляются струк-

турные формы, присущие фронтальным циклоническим воз-

мущениям, но вихревая структура часто не прослеживается, и об-

лачность таких циклонов представляется в виде плотного компактного

образования с характерными выбросами перистых облаков на его вос-

точной половине.

Необходимы

холодного воздуха на Средиземное море с Центральной Евро-

пы, однако по космическим изображениям это вторжение проследить

не всегда удается, поскольку отсутствует характерная облачная полоса

холодного фронта.

Облачные системы нефронтальных циклонов. Нефрон-

тальные циклоны возникают летом преимущественно над сушей, зи-

мой — над теплыми морями. Они не связаны с атмосферными фрон-

тами, имеют небольшие горизонтальные размеры и слабо развиты по

вертика

Облачность орографических циклонов. Эти

иянием на воздушный п

ороны последнего. Часто это бывают не

ляцией, а ложбины с небольшими барическими градиентами.

Орографические циклоны малоподвижны и исчезают при смене на-

правле тсутству-ния воздушного потока, фронтальные разделы в них о

всегда образуется облачность. Облачные системы, как

200

имеют

без четкой структуры.

сящ

ностью,

– размер в д

имеет фор

региональные особенности. Чаще всего — это облачные вихри

или слоистообразная облачность

Облачность орографических циклонов Северного Кавказа. Ци-

клоны образуются над восточной частью Северного Кавказа в резуль-

тате возмущающего влияния Большого Кавказского хребта (средняя

высота около 3000 м) на южные и юго-западные воздушные потоки.

Летом в зоне такого циклона ухудшения погоды обычно не бывает.

Зимой в орографических циклонах устанавливается пасмурная погода

с моро ими осадками, туманами и низкой слоистообразной облач-

иногда вихревой структуры. Примерно половина всех цикло-

ов превращается во фронтальные и смещается на Нижнее Поволжье.

этих случаях облачное поле циклона сначала приобретает полосное

троение, а затем эти полосы оформляются в облачность фронтальных

азделов. Отдельные полосы имеют чечевицеобразную структуру, что

ассматривается как признак теплой адвекции в средней и верхней

ропосфере, способствующей превращению циклона во фронтальный.

иклон отрывается от Кавказского хребта и движется в направлении

аспийского моря.

Облачные вихри орографических циклонов южной оконечности

кандинавии. Облачный вихрь возникает в деформированном потоке

оздуха, обтекающем возвышенную юго-западную часть Скандинавии.

дновременно происходит оформление здесь локального циклона,

ногда на фоне высокого давления и даже при общем росте давления у

емной поверхности. Поэтому появление облачного вихря может слу-

ить прямым указанием на циклогенез. Общие признаки облачного

ихря:

ень появления не более 600 км;

му запятой; –

– состоит из кучевообразной облачности;

– тыловой край облачной спирали очерчен резко (за ним безоб-

лачно или малооблачно), а передний край — расплывчатый, нечеткий;

– в головной части видны выбросы перистых облаков;

– изолирован от других облачных систем и обычно возникает

слева от фронтальной зоны.

Если облачный вихрь имеет тенденцию сливаться с облачной

фронтальной полосой, лежащей к востоку от него («втягивать» ее в

себя), то следует ожидать возникновение и развитие деятельного

фронтального циклона. Если облачный вихрь остается изолированным

201