КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ АЛЬ-ФАРАБИ
Географический факультет
Кафедра метеорологии
ВЫПУСКНАЯ РАБОТА
Аэросиноптические условия в районе алматы в октябре при выходе южных циклонов
РЕФЕРАТ
Выпускная работа общим объемом 38 страниц машинописного текста, содержит 1 таблицу, 14 рисунков, список использованных источников состоит из 10 наименований.
Цель работы: рассмотреть распределение южных циклонов различного типа в октябре, анализ синоптических условий при выходе южных циклонов и их влияние на погоду в районе Алматы
Ключевые слова: южные циклоны, южно-каспийский циклон, мургабский циклон, верхне-амударьинский циклон, синоптический процесс, фронты, планетарные высотные фронтальные зоны.
СОДЕРЖАНИЕ
с.
Введение 4
- Анализ источников посвященных изучению южных циклонов 5
1.1 Южно-каспийский циклон 5
1.1.1 Характерное термобарическое поле и происхождение циклона 5
1.1.2 Преобразование термобарического поля и влияние орографии 7
1.1.3 Опасные явления, связанные с южно-каспийскими циклонами 10
1.2 Мургабский циклон 11
1.2.1 Характерное термобарическое поле и происхождение циклона 12
1.2.2 Опасные явления, связанные с мургабскими циклонами 15
1.3 Верхне-амударьинские циклоны 15
1.3.1 Термобарическое поле 16
- Физико географическое описание местности 19
- Условия возникновения и статистические характеристики южных
циклонов в октябре 22
3.1 Статистические характеристики южных циклонов 22
3.2 Синоптическая ситуация возникновения южно-каспийского
циклона 20 октября 2005 года 25
Выводы 37
Список использованных источников 38
ВВЕДЕНИЕ
Основная часть циклонов, наблюдающихся в Средней Азии и Казахстане, с которыми связаны резкие изменения погоды, приходит с юго-запада, зарождаясь над огромной территорией Передней Азии.
Большая повторяемость опасных явлений погоды на территории Казахстана в значительной мере обусловливаются циклоническими прорывами из районов южнее 45 º с. ш. (южными циклонами). Эти циклоны по мере своего прохождения по территории республики вызывают резкие изменения погоды, которые порой наносят ущерб народному хозяйству. Особенно ярко это проявляется в зимние и переходные сезоны года.
Анализ случаев выхода южных циклонов на территорию республики позволил выделить три типа южных циклонов: южно-каспийские, мургабские, верхне-амударьинские. Название каждого определяется географическими районами их формирования или выхода.
При смещении южных циклонов по территории Казахстана при благоприятных условиях могут возникать такие опасные явления как ураганные ветры, продолжительные туманы, пыльные бури, метели с ухудшением видимости до 50-200 м, гололедно-изморозевые отложения, сильные осадки
Характер распределения, повторяемость и вид явления зависит от траектории перемещения циклонов. Интенсивность опасных явлений, распространение по площади очень сильно зависит от эволюции, вертикальной протяженности, горизонтальных размеров, длительности существования южных циклонов над Казахстаном.
1 АНАЛИЗ ИСТОЧНИКОВ ПОСВЯЩЕННЫХ ИЗУЧЕНИЮ ЮЖНЫХ ЦИКЛОНОВ
Большая повторяемость опасных явлений погоды на территории Казахстана в значительной мере обусловливаются циклоническими прорывами из районов южнее 45 º с. ш. (южными циклонами). Эти циклоны по мере своего прохождения по территории республики вызывают резкие изменения погоды, которые порой наносят ущерб народному хозяйству.
Согласно исследованиям среднеазиатских ученых на территорию Средней Азии выходят циклоны трех типов: южно-каспийские, мургабские и верхне-амударьинские /1/.
1.1 Южно-каспийский циклон
Прорывом южно-каспийского циклона называется такой синоптический процесс, при котором циклон появляется над южной частью Каспийского моря или несколько восточнее и в течение 1,5-2 суток пересекает Среднюю Азию в северо-восточном направлении.
При появлениях в пределах Средней Азии циклон всегда имеет теплый сектор, образованный воздушными массами тропического происхождения с низкой относительной влажностью. Прохождение теплого фронта циклона по территории Средней Азии сопровождается облачностью верхнего и среднего ярусов /2/.
Прохождение теплого фронта по равнинной части Средней Азии редко сопровождается осадками, они становятся более вероятными над горными районами.
Прохождение холодного фронта циклона, как правило, сопровождается осадками и усилением ветра, достигающей часто штормовой силы. Большая часть резких потеплений зимой в Средней Азии и ранние весенние паводки на реках связаны с прорывами южно-каспийских циклонов.
1.1.1 Характерное термобарическое поле и происхождение циклона
Как правило, южно-каспийские циклоны зарождаются над восточной частью Средиземного моря. Поэтому южно-каспийские циклоны приходят на территорию Средней Азии в виде вполне оформленных барических образований. Возникающие же над западной частью Средиземного моря, циклоны вообще не достигают Средней Азии.
Южно-каспийские циклоны развиваются на азиатской ветви фронта умеренных широт, проходящей от восточной части Средиземного моря через Месопотамию на Среднюю Азию /1/.
Существование азиатской ветви фронта умеренных широт связано с наличием в свободной атмосфере над этой территорией планетарной высотной фронтальной зоны (ПВФЗ), ориентированной обычно с юго-запада на северо-восток, под нею и возникают циклоны. Образование ПВФЗ при вторжении холодных воздушных масс, в район Восточного Средиземноморья, создающем горизонтальные температурные градиенты, значительно большие обычных. Эта зона располагается между образовавшимся здесь очагом холода и основной массой теплого тропического воздуха над Аравией и Южным Ираном.
Обычно распад юго-западной периферии антициклона, которая господствовала над Средней Азией перед прорывом южно-каспийского циклона, и прохождением последнего через эту территорию находятся в одном естественном синоптическом периоде. Следовательно, синоптические процессы предыдущего синоптического периода должны обеспечить проникновение холодных воздушных масс в Восточное Средиземноморье и образование здесь планетарной высотной фронтальной зоны с азиатской ветвью фронта умеренных широт. Это возможно при наличии меридионально преобразованного термобарического поля над Европой /3/.
Меридионально преобразованное термобарическое поле предшествующего периода характеризуется следующим: над Западной Европой располагаются высотный гребень или высотный антициклон и очаг тепла, а над Европейской территорией России (ЕТР) – высотный циклон и очаг холода с высотной ложбиной над Украиной. В следующем периоде гребень или высотный антициклон и очаг тепла над Западной Европой должны сохранится. Им у земли соответствует антициклон с отрогом на Юго-западную Европу. Высотный циклон и очаг холода над ЕТР также удерживаются. Над Украиной, Малой Азией и Месопотамией высотная ложбина углубляется вплоть до того, что в некоторых случаях в ней образуется самостоятельный центр низкого давления. Центр этот располагается над восточной частью Средиземноморья или над Черным морем и имеет замкнутый очаг холода.
При выполнении этих условий появление в пределах Средней Азии южно-каспийского циклона весьма вероятно. Естественно, что в реальной синоптической деятельности может встретиться целый ряд отклонений от этих схем, но общая картина потоков и распределения очагов тепла и холода хорошо сохраняется /1/.
У земли обычное течение процесса представляется в следующем виде: в момент зарождения циклона над Средиземным морем Южную и Юго-западную Европу и западную Украину занимает антициклон, а над севером и центром ЕТР располагается обширная циклоническая область, иногда создающая поле пониженного давления над восточной Украиной и Поволжьем. Над Казахстаном располагается антициклон, юго-западная периферия которого занимает Среднюю Азию. Дальнейшее смещение средиземноморского циклона происходит на северо-восток.
Тем временем антициклон над Юго-западной Европой несколько смещается на юго-восток. Циклоническая область с ЕТР перемещается на Урал или Западную Сибирь. В тылу ее из Скандинавии на юго-восток перемещается подвижный антициклон ли гребень высокого давления. Антициклон над Казахстаном, разрушаясь, медленно смещается на северо-восток.
Восточная часть Средиземного моря и Месопотамия представляют собой южную периферию центрального циклона. Именно здесь, на фронте умеренных широт под дельтой планетарной высотной фронтальной зоны, развивается средиземноморский циклон. Если над Фенно-Скандией продолжается динамический рост давления и сохраняется адвекция холода, то эти процессы усиливают планетарную высотную фронтальную зону, в западной ее части циклоническая кривизна усиливается и ложбина углубляется. В свою очередь, в восточной части ПВФЗ происходит резкое уменьшение циклонической кривизны, сопровождаемое динамическим падением давления. Это является хорошим признаком развития циклона над Восточным Средиземноморьем. Так как температурное поле в первом приближении меняется только под действием адвективных причин, то углубление ложбины над Средиземным морем усиливает адвекцию тепла и высотный гребень над Средней Азией перед прорывом южно-каспийского циклона. Адвекция тепла в это время настолько мощна , что углы между изогипсами карт абсолютной топографии (АТ) и относительной топографии (ОТ) обычно близки к 90 °. Падение давления усиливается из-за того, что изотермы гребня приобретают увеличивающуюся по течению антициклоническую кривизну.
Появление гребня над Средней Азией при распределении очагов тепла и холода и направлений потоков, служит прогностическим признаком прорыва южно-каспийского циклона. В одних случаях прорыв циклона представляет собою процесс, протекающий в ПВФЗ, в других случаях процесс осложняется появлением ПВФЗ арктического фронта, которая к моменту выхода циклона на Аму-Дарью сливается с ПВФЗ умеренных широт. Арктическая ПВФЗ определяет северо-западное холодное вторжение в Среднюю Азию. При этом происходит регенерация циклона на арктическом фронте. Именно эта ситуация приносит штормовые ветры и интенсивные осадки по всей Средней Азии.
1.1.2 Преобразование термобарического поля и влияние орографии
Все траектории циклонов изучаемого типа пересекаются в южной части Каспийского моря. Это является следствием особенностей орографии в этом районе. В случае с южно-каспийскими циклонами мы имеем дело с переваливанием их через горные хребты, с севера-запада на юго-восток. Так как высотная фронтальная зона и высотные течения при прорыве южно-каспийских циклонов направлены с юго-запада на северо-восток, направление воздушных течений оказывается почти перпендикулярным господствующему направлению хребтов. Однако по сравнению с меридиональным расположением Уральского и Скандинавского хребтов картина осложнена более причудливыми очертаниями хребтов и своеобразием термических свойств воздушных масс, расположенных южнее и севернее хребтов /4/.
Барическое поле перед циклоном, встречая горные хребты Малой Азии, Армянского нагорья, Кавказа и Ирана, испытывает возмущение в виде орографического гребня. Величина орографического гребня тем больше, чем выше хребет. Таким образом, северная часть барического гребня испытывает наибольшее возмущение, средняя часть, возмущена меньше. Южная часть гребня, вновь испытывает значительное возмущение /1/.
Орография накладывает значительный отпечаток и на строение температурного поля в передней части циклона. Вынос тропических воздушных масс над западной частью Средней Азии начинается в верхних слоях тропосферы еще тогда, когда линия теплого фронта у земли находится над Месопотамией. Горные хребты Армянского нагорья и Загроса при приближении к нм поверхности теплого фронта вначале не оказывает существенного влияния на перемещение тропических воздушных масс, которые движутся в основном поверху, выше хребтов. С течением времени, при достижении теплым фронтом предгорных районов, его поверхность как бы ложится на хребты и деформируется. За хребтами вынос холодных воздушных масс продолжается пока опять поверху, так как в нижних воздушных слоях, высотой примерно равной высоте хребтов, сохраняются относительно холодные воздушные потоки юго-западной периферии антициклона /5/.
Если бы не существовало хребтов, то движение теплых воздушных масс над теплым фронтом сопровождалось отступанием клина холодного воздуха. Наличие же горных хребтов, задерживающих продвижение тропических воздушных масс в нижних слоях, способствует тому, что за хребтами холодные воздушные массы над Средней Азией сразу не отступают на северо-восток. Это отступление начинается только после того, как антициклон, располагающийся над Восточным Казахстаном, разрушается, а тропические воздушные массы начинают переваливать через хребты в Среднюю Азию. В это же время выше уровня хребтов продолжается беспрепятственный вынос теплых тропических масс. Этот процесс в поле изотерм отражается сгущением их к низким температурам за хребтами уже над Средней Азией и с полным правом может считаться орографическим фронтогенезом, обостряющим теплый фронт в тропосфере перед прорывом циклона в Среднюю Азию. Таким образом, в начальной стадии переваливания циклона температурное поле над Средней Азией характеризуется сгущением изотерм к низким температурам /4/.
В результате такой деформации термобарического поля обычная эволюция циклона видоизменяется. В результате орографической деформации изогипс и образования орографического гребня наблюдается увеличение циклонической кривизны изогипс и уменьшение антициклональной кривизны изотерм, что приводит к росту давления перед теплым фронтом в предгорных районах. На рост давления оказывает влияние также скопление воздушных масс перед препятствием, так как в тылу циклона, за холодным фронтом, термобарическое поле орографией не изменяется, а продолжается обычная эволюция циклона с распространением холодного воздуха на всю его систему /5/.
Падение давления наблюдается за хребтами по всей юго-западной части Средней Азии. Это вызвано мощной адвекцией тепла и недостатком воздушных масс, накапливающихся перед хребтами и еще не проникших за них. В этой стадии переваливание циклона, поверхность теплого фронта приближается к хребтам и еще не успевает деформироваться, а в свободной атмосфере над Средней Азией происходит обострение теплого фронта.
В следующей стадии переваливания циклон над Месопотамией благодаря распространению холодных масс на юго-восток уже значительно заполнен, и высотная ложбина перемещается на восток. В восточной части ложбины воздушные течения, как и прежде, встречая орографические препятствия Армянского нагорья и Загроса, испытывают возмущение, внешним проявлением которого является наложение орографического гребня на поле невозмущенных изогипс. В связи с падением давления и недостатком воздушных масс за хребтами, углубляется высотная ложбина, с которой связан переваливающийся частный циклон. Перед хребтами, благодаря увеличению циклонической кривизны изогипс и эффекту динамического напора, продолжается динамический рост давления /1/.
Рост давления и продолжающееся распространение холодных воздушных масс к юго-востоку приводит к заполнению циклона перед хребтами и уменьшению адвекции тепла из Месопотамии в Среднюю Азию.
За хребтами поверхность теплого фронта у земли размывается нисходящими тропическими воздушными массами, которые переваливают через горные системы Иранского Азербайджана. Теплый фронт в нижних слоях воссаздается над Западной Туркменией, там, где перевалившие тропические воздушные массы в юго-западных и южных течениях конвергируют с юго-восточными потоками периферии антициклона, занимающей Среднюю Азию перед прорывом.
Возникновение изаллобарической пары – рост давления над западным побережьем Каспийского моря и падение над Западной Туркменией – вызывает северо-западные течения воздуха в нижних слоях атмосферы, в то время как в средних слоях северо-западные течения возникают на восточной половине орографического гребня. В результате в систему переваливающегося циклона начинают поступать воздушные массы из районов Северного Кавказа и Украины способствующие образованию холодного фронта циклона. В слое трения холодный фронт обостряется конвергенцией северо-западных потоков с переваливающими через горы юго-западными и южными потоками тропического воздуха. Воссоздающиеся теплый и холодный фронты образуют теплый сектор циклона. Процессом переваливания, по видимому, объясняется, что даже циклоны, пришедшие в Месопотамию из центральной части Средиземного моря и в значительной мере окклюдированные, после переваливания вновь приобретают форму молодого циклона с широким теплым сектором, хотя иногда давление в их центре бывает ниже 995 мбар.
На дальнейшее развитие процесса существенное влияние оказывают термические свойства воздушных масс, расположенных по обе стороны хребтов, и особенности циркуляции. Здесь возможны различные варианты.
В случае, когда потоки холодных воздушных масс на Восточное Средиземноморье сохраняются и, как следствие, в тропосфере поддерживается очаг холода над этим районом, планетарная высотная фронтальная зона располагается в том же районе и остается циклогенетической. Основные контрасты температур по-прежнему наблюдаются над Месопотамией и Восточным Средиземноморьем. В этом случае прорвавшийся в Среднюю Азию южно-каспийский циклон не будет сопровождаться сильным похолоданием в тылу, и через 1-1,5 суток следует ожидать прорыва нового циклона /1/.
В других случаях, основной поток холодных воздушных масс направлен в тыл прорвавшемуся на Среднюю Азию циклону. Тогда высотная ложбина над Передей Азией постепенно ослабевает, по-видимому, вследствие интенсивной трансформации холодных масс, пришедших сюда ранее. Основное значение преобретает регенерация прорвавшегося циклона в Среднюю Азию южно-каспийского циклона на новом холодном фронте, за которым поступают в тыл циклона свежие холодные массы. Внешним выражением этого процесса в высотном барическом поле является углубление новой ложбины над Средней Азией.
1.1.3 Опасные явления, связанные с южно-каспийскими циклонами
Опасные явления в основном наблюдаются в ноябре-апреле, а максимальная их повторяемость в марте. В январе-марте выходы циклонов вызывают возникновение гололеда и изморози почти в 100 % случаев, ураганных ветров и метелей в 75 и 60 % соответственно, тумана – в 50 %. В декабре циклоны при смещении не вызывают опасных метелей и реже способствуют образованию опасного гололеда /6/.
Возникновение опасного явления связано с характером перемещения циклонов, траектория которых пересекает Казахстан с юго-запада на северо-восток. Однако частота опасных явлений в различных районах не одинакова, наиболее вероятны они в районах, где большую роль играют орографические условия. Заслуживает внимание и то обстоятельство, что опасные явления в Южно Казахстанской области возникают реже, чем в других областях, а в Кокшетауской в основном наблюдаются ураганные ветры. Здесь уместно отметить, что иногда одновременно с выходом южно-каспийского циклона в его восточной ложбине происходит оформление частного циклона, который, не имея самостоятельного значения, образует общую ложбину с основным циклоном. Смещение такой ложбины к северу оказывает влияние на погоду преимущественно в южных и юго-восточных районах (82 %). При этом возникают опасные явления: гололеды, туманы, осадки в предгорной части Юго-Восточного Казахстана. Возникают они чаще в ноябре-апреле с максимальным количеством в феврале.
В декабре-марте вероятность образования гололеда и изморозевых отложений велика – 95 %, а ураганных ветров – 85 %. Однако значительные туманы в декабре редки /6/.
На долю южно-каспийских циклонов, смещающихся на юго-восточные районы, приходится 30 % южно-каспийских циклонов.
Около 2/3 опасных явлений возникают в Алматинской области. При этом здесь часты туманы, обильные осадки
Вероятность возникновения гололеда и изморозных отложений в ноябре-феврале около 80 %, в марте – 45 %, ураганных ветров – 85 %.
Туманы возникают преимущественно в ноябре, декабре и марте, и их вероятность около 60 %. В апреле и мае выпадают значительные осадки, в отдельные годы они наблюдаются и в зимнее время. Метели возникают редко. Отмечаются они в основном на перевалах и сопровождаются нередко выпадением снега и сильными ветрами, но не опасных значений.
Южно-каспийские циклоны всех разновидностей обусловливают опасные явления на всей территории Казахстана, однако возникновение их чаще отмечается в центральных и западных районах. Опасные и резкие изменения погоды в Казахстане часто связаны с выходами южных циклонов.
1.2 Мургабский циклон
Мургабским называется циклон, появляющийся на юге Туркмении над бассейнами рек Мургаб и Теджен и движущийся в северо-восточном направлении. Циклон возникает на зонально расположенном фронте умеренных широт, проходящем через территории Ирана и Афганистана. В большинстве случаев мургабский циклон появляется через несколько дней (2—3 дня) после холодного вторжения, захватившего восточную часть Средиземного моря и Переднюю Азию; холодный фронт этого вторжения проходят по территории Ирана. В теплом секторе мургабского циклона находится тропический воздух. Холодная часть циклона над Средней Азией сформирована из воздуха умеренных широт /2/.
На картах топографии во время появления мургабского циклона отмечается ПВФЗ, которая проходит в. меридиональном направлении по западу ЕТР на Черное море и Переднюю Азию. Далее она поворачивает на восток-северо-восток и над Средней Азией проходит в общем направления с юго-запада на северо-восток. Под этим последним участком ПВФЗ над Ираком, Месопотамией и Ираном развиваются циклоны, приходящие в Среднюю Азию в виде мургабских. Глубокая холодная ложбина вытянута с Урала на Кавказ; к моменту появления мургабского циклона в ложбине почти всегда имеется хорошо оформленное ядро холода над низовьями Волги и югом Урала. Центральную Европу и часть Скандинавии занимает теплый гребень /1/.
Можно считать, что циклон движется с юго-запада или запад-юго-запада и появляется над бассейном Мургаба в результате процесса переваливания через восточную часть Туркмено-Хорасанских гор. По-видимому, иногда циклон может возникнуть непосредственно в бассейне Мургаба. В обоих случаях он имеет широкий теплый сектор, то есть находится в стадии волны. Первыми признаками появления циклона будут падение давления, потепление и появление верхней облачности я по юго-востоку Туркмении.
После появления над Мургабом циклон задерживается на период от 1/2 до 11/2 суток и углубляется, что связано с процессом переваливания через горы. В дальнейшем, в соответствии с ориентировкой планетарной высотной фронтальной зоной над Средней Азией, циклон движется, в общем, на северо-восток с увеличивающейся восточной составляющей, огибая горные массивы востока Средней Азии. Окклюдирование циклона начинается через 12—36 часов после того, как переваливание закончилось, и он стал двигаться; циклон полностью окклюдируется к моменту нахождения его над Северной Киргизией.
Иногда мургабский циклон идет сразу к востоку, на Таджикистан. Смещаясь далее на восток, он полностью окклюдируется еще в пределах Средней Азии. В этом случае ПВФЗ над югом Средней Азии проходит с запада на восток. Если ПВФЗ в восточной части ложбины, над Южным Казахстаном, имеет положение, приближающееся к меридиональному, а процесс достаточно интенсивен и окклюдирование задерживается, то циклон может двигаться от Нуратинских гор на север /2/.
Мургабские циклоны наблюдаются главным образом в холодное полугодие; летом их почти не бывает.
1.2.1 Характерное термобарическое поле и происхождение циклона
Синоптические процессы, предшествующие прорыву мургабского циклона, очень сходны с процессами, в результате которых происходит прорыв циклона с юга Каспийского моря.
Высотное деформационное поле над Западной Европой мередионально преобразовано. За 3—5 дней до прорыва мургабокого циклона происходит мощное холодное вторжение с севера и северо-запада на Переднюю Азию. На картах барической топографии к концу вторжения имеется высотный циклон с ложбиной, ось которой направлена с севера или северо-востока на Кавказ, и центральную часть Месототамии. По западной стороне ложбины поступают холодные воздушные массы, проникающие далеко к югу, вследствие в южной и юго-восточной ее частях наблюдается активный тропосферный фронтогенез.
Для появления мургабского циклона характерно юго-восточное положение всей системы высотных течений. Ось холодной ложбины проходит на Кавказ, при южно-каспийских же циклонах — на Черное море. Образуемая юго-восточной частью этой ложбины планетарно высотная фронтальная зона в случае мургабского циклона проходит через цен-. тральную Туркмению; в случае же южно-каспийского циклона —. через Азербайджан и юг Каспийского моря /3/.
Мургабский циклон в момент появления обнаруживается в виде небольшой волны над бассейнами Мургаба и Теджена. Волна в большинстве случаев очень слабо выражена в барическом поле; наиболее заметным ее признаком является потепление на одной или нескольких южных станциях в этом районе и падение давления; в поле ветра обычно господствуют юго-восточные потоки. Погода продолжает оставаться ясной или появляется верхняя облачность.
На картах топографии над Средней Азией, как уже указывалось, в это время наблюдается ПВФЗ, ориентированная, в общем, с юго-запада на северо-восток; для нее характерна мощная адвекция тепла. На карте ОТ, к северо-востоку от волны, на приземной карте, имеется небольшой теплый гребень. Этот гребень обычно лучше выражен на картах ОТ и АТ-700 на картах АТ-500 он выражен слабее, а иногда почти не заметен. В этом месте изотермы образуют антициклональную высотную фронтальную зону первого рода, что дает значительный динамический рост давления впереди гребня — довольно далеко к северо-востоку от волны — и значительное динамическое падение давления в тыловой части гребня.
На карте АТ-700 гребень располагается несколько северо-восточнее термического гребня, а над южными районами Туркмении, непосредственно около хребта Копет-Даг, имеется небольшая ложбина. Эта ложбина обусловлена орографическим воздействием горного хребта на нижние слои юго-западного воздушного потока (на карте АТ-500 ложбина уже не прослеживается). Вследствие этого орографического воздействия, а также благодаря указанному выше динамическому падению давления в тылу термического гребня, давление у земли к северо-востоку от хребта понижается, и циклон над Мургабом быстро углубляется. Над низовьями Амударьи, где располагаются тыловые части барического и термического гребней, давление падает на всех высотах. В результате над югом Туркмении и Каспийского моря изогипсы на картах барической топографии располагаются более широтно. Северо-восточнее же, над центральной частью Средней Азии, участок высотной фронтальной зоны некоторое время медленно поворачивается против часовой стрелки, и интенсивность его возрастает. Вынос тепла с юга на Центральный Казахстан усиливается, и гребень впереди циклона становится более развитым. Высотная ложбина над Кавказом постепенно смещается на восток и становится менее вытянутой к югу. Циклон над Мургабом продолжает углубляться и через некоторое время (6—12 часов) на приземной синоптической карте оформляется замкнутой изобарой. Усилившийся высотный гребень впереди циклона смещается на северо-восток, так как существующая антициклональная кривизна изогипс со сходимостью к оси гребня все время дает динамический рост давления в передней (северо-восточной) части гребня и динамическое падение давления в тыловой его части. Вследствие этого мургабский циклон, задерживавшийся вначале на месте в процессе переваливания, начинает смещаться вдоль течений планетарной высотной фронтальной зоны, на северо-восток /2/.
Высотная ложбина, смещающаяся с Кавказа на западные районы Туркмении, становится еще менее вытянутой к югу; это связано с прогреванием воздушной массы и орографическим влиянием хребта Копет-Даг. Различия кривизны изогипс в разных участках ложбины уменьшаются и преобладающим фактором, влияющим на динамические изменения давления, становится сходимость циклонически изогнутых изогипс в передней части ложбины. Это вызывает динамический рост давления над Каракумами, усиливающийся у земли адвекцией холода. Вследствие этого довольно далеко в тылу мургабского циклона, у земли, начинает формироваться и усиливаться гребень антициклона, центр которого располагается над ЕТР
В дальнейшем над Туркменией часто возникает обособленное ядро высокого давления, проходящее за холодным фронтом циклона на восток и северо-восток. Если в высотной ложбине уменьшение кривизны изогипс по потоку остается существенным, то динамический рост давления в передней части ложбины, вызванный сходимостью изогипс, ослабляется, и образование приземного ядра высокого давления (или хорошо развитого гребня) в тылу циклона задерживается. Сохраняющиеся при этом над Устюртом, в нижних слоях тропосферы, северо-западные потоки приносят более холодный воздух. Над Кызылкумами же отмечаются северные и северо-восточные потоки, вызванные мургабским циклоном, В результате конвергенции течений почти всегда возникают один-два вторичных холодных фронта, имеющих малую вертикальную мощность; область их возникновения располагается в большинстве случаев над Устюртом.
Возникновение вторичных холодных фронтов прекращается после того, как на приземной карте ядро высокого давления (или хорошо развитый гребень) дойдет своей восточной частью приблизительно до долготы Чарджоу. Ось высотной ложбины при этом направлена на Аральское море. Возникновение вторичных фронтов прекращается и в тех случаях, когда в тылу циклона происходит интенсивное холодное вторжение с севера или северо-запада, или за первым мургабским циклоном появляется с юго-запада второй циклон.
Мургабский циклон, по мере дальнейшего продвижения на северо-восток, начинает окклюдироваться; окклюдирование в большинстве случаев заканчивается над Северной Киргизией и районом озера Балхаш. Высотный теплый гребень, продолжая смещаться на северо-восток, некоторое время сохраняется, затем ослабевает; холодная ложбина над Туркменией, вследствие прогревания и трансформации воздушных масс, начинает заполняться. Центр высотной депрессии над Уралом, с которой связана эта ложбина, медленно смещается на восток. Заполнение ложбины над Туркменией приводит к тому, что над Средней Азией в нижней половине тропосферы постепенно устанавливается, в общем, широтный перенос, и окклюдированный мургабский циклон над Северной Киргизией и Юго-восточным Казахстаном двигается уже к востоку. Этому же способствует наличие орографического гребня над восточными горными районами Средней Азии; этот гребень вызывает к северу от горных массивов западные течения. Циклон, заполняясь, уходит на восток и у Алтая обычно уже не прослеживается. В этих случаях холодный фронт быстро уходит на восток и над Средней Азией устанавливается юго-западная периферия антициклона /7/.
При регенерации мургабского циклона на прежнем арктическом фронте теплый высотный гребень впереди циклона усиливается и распространяется далеко к северу. В этом случае над Восточным Казахстаном сохраняется ориентировка высотной фронтальной зоны с юго-запада на северо-восток, и циклон уходит на Западную Сибирь. Холодный участок арктического фронта в тылу регенерировавшегося циклона часто задерживается над юго-восточными горными районами Средней Азии и орографически возмущается.
1.2.2 Опасные явления, связанные с мургабскими циклонами
Преобладающее число опасных явлений связанных с выходами мургабских циклонов наблюдается в Актюбинской области. В остальных районах повторяемость опасных явлений почти одинакова, исключение составляет группа северных областей, где повторяемость опасных явлений небольшая. Эти циклоны почти не обусловливают возникновение ураганных ветров, мало вызывают метелей, пыльных бурь и обильных осадков. Мургабские циклоны чаще наблюдаются с ноября по апрель, с максимальной повторяемостью в марте. В ноябре-декабре выходы южных циклонов обусловливают в 95 % гололедно-изморозевые отложения, в январе-феврале эти явления возникают реже, в 70-50 % соответственно. В марте-апреле в 75 % случаев возникают продолжительные туманы, в отдельные годы в апреле наблюдаются интенсивные пыльные бури. Осадки 30 мм и более бывают в апреле-мае /6/.
В Кызылординской области эти циклоны почти не вызывают опасные явления, в Восточно-Казахстанской и Алматинской областях отмечается повышенное количество случаев с ураганным ветром, которые обусловлены местными орографическими особенностями районов.
Анализ распределения опасных явлений в годовом ходе показывает, что наибольшее число их приходится на три месяца: ноябрь, февраль, март. В ноябре-феврале ураганные ветры в отдельных районах имеют вероятность возникновения около 100 %, хотя, в общем, на обширной территории их вероятность бывает не более 20 %, гололеда и изморози – 60 и 85 % соответственно. В апреле-мае в 44 % случаев мургабские циклоны обусловливают осадки 30 мм и более, а при прохождении холодных фронтов в 70 % случаев выходы циклонов способствуют возникновению интенсивных и продолжительных пыльных бурь. Наблюдаются они преимущественно перед теплыми фронтами или в теплом секторе циклона вблизи фронта. В малоснежные годы на юге республики могут наблюдаться продолжительные пыльные бури в зимний период. Мургабские циклоны вызывают опасные явления преимущественно в юго-восточных районах Казахстана /6/.
1.3 Верхне-амударьинские циклоны
Прорывом верне-амударьинского циклона мы называем такой синоптический процесс, когда циклон южного происхождения появляется над Таджикистаном на сравнительно высоком барическом фоне в виде неглубокой области низкого давления, смещающейся на север или северо-восток. Весь процесс отличается вялостью и протекает обычно медленно. Благодаря тому, что циклон развивается в основном над горными районами Средней Азии, лишь слегка захватывая предгорные районы, его фронтальную структуру по приземным данным проследить трудно /2/.
Прорыв циклона начинается с развития области падения давления над Таджикистаном. На общем фоне падения давления над юго-востоком Средней Азии, а также быстрого появления (в течение 6—12 часов) сплошного покрова верхней и средней облачности над Таджикистаном, которая затем медленно распространяется с южными или юго-западными течениями на север или• северо-восток и постепенно захватывает всю восточную горную часть Средней Азии. Очень быстро за появлением облачности, а иногда одновременно с появлением ее, по Таджикистану начинаются осадки, которые большей частью бывают продолжительными. Осадки выпадают в виде дождя, если температура нижнего слоя атмосферы (1—1,5 км) выше нуля, и в виде снега, если температура ниже нуля. В то же время над западной равнинной частью Средней Азии господствует ясная погода с большими суточными колебаниями температур и обычно постепенно холодает. Исключение составляют районы Южной Туркмении, пррилегающие к Копет-Дагу, и районы Зульфагара, Кушки и Тахта-Базара, где могут наблюдаться осадки /1/.
Траектории верхне-амударьинских циклонов дают пучок, который в пределах Средней Азии начинается в Южном Таджикистане и затем веером расходится от чисто северного направления до восток-северо-восточного. Таким образом, из всех существующих траекторий южных и юго-западных циклонов, траектории верхне-амударьинских циклонов являются самыми восточными. Далее к востоку прорывы юго-западных циклонов из пояса широт 30-40 º с. ш. начинаются только от территории Юго-восточного Китая или Филиппинских островов к Японии и далее к северо-востоку Алеутских островов. Это объясняется орографией Центральной Азии /4/.
Развитие верхне-амударьинского циклона возможно только при условии затока в тыл ему местных холодных воздушных масс, что вызывает образование холодного фронта над Средней Азией. Поэтому после появления верхне-амударьинского циклона дальнейший процесс его развития может протекать с образованием или без образования холодного фронта.
Если перед прорывом верхне-амударьинского циклона Средняя Азия была занята очень холодным арктическим воздухом, то имеется опастность появления тумана.
1.3.1 Термобарическое поле
Вообще циклоническая деятельность в поясе широт 30-40 º с. ш. возможна только при условии образования и обострения здесь ПВФЗ. Это, в свою очередь, происходит при проникновении на юг холодных воздушных масс за фронтом умеренных широт или арктическим фронтом (арктический фронт обычно быстро трансформируется во фронт умеренных широт). Проникновение холодных воздушных масс так далеко на юг происходит при развитии меридиональных потоков в атмосфере. Таким образом, развитие циклонов в наших широтах возможно только при меридионально преобразованных термобарических полях к западу и северо-западу от Средней Азии.
Необходимость вторжения холодных воздушных масс на юг для развития здесь циклонов совершенно очевидна, поскольку всякий циклон является результатом взаимодействия теплого и холодного потоков в тропосфере. Теплая воздушная масса в поясе 30—40 ° с. ш. формируется постоянно. Поэтому для возникновения циклона в южных широтах необходимо появление здесь холодной воздушной массы. В зависимости от района, в который проникают холодные воздушные массы, местоположения и ориентировки планетарной высотной фронтальной зоны, мы будем иметь прорыв в Среднюю Азию того или иного типа циклона /8/.
Верхне-амударьинские циклоны обычно развиваются на фронте умеренных широт, который занимает крайнее из возможных для прорывов положений над Передней Азией. В этом случае фронт проходит от районов Персидского залива через Южный Иран на Афганистан. Так далеко на юг фронт умеренных широт проникает только при мощных холодных вторжениях. Холодные воздушные массы при этом достигают Южного Ирана, проходя сюда или через Месопотамию или переваливая через Копет-Даг. Термобарическое поле, определяющее такое глубокое проникновение холодных воздушных масс на юг, характеризуется развитием теплого высотного антициклона или гребня, ось которого расположена примерно над Кавказом, и ложбины над центральной частью Средней Азии и Восточным Ираном. Очень часто над югом Средней Азии и Ираном в ложбине образуется самостоятельный центр низкого давления, прослеживающийся на изобарических поверхностях АТ-700 и АТ-500 с изолированной областью холода. Над горной частью Азии господствуют южные или юго-западные течения высотной ложбины /1/.
Северные или северо-западные потоки восточной периферии высотного гребня, определяющие распространение на юг холодных воздушных масс, обычно уже в районе Персидского залива и Мекранского побережья сменяются на западные. В соответствии с этим и холодные воздушные массы, достигающие этих районов, перестают дальше активно распространяться на юг, продолжая только растекаться в нижних слоях. Фронт умеренных широт, отделяющий вторгающиеся холодные воздушные массы от расположенных здесь теплых тропических масс, становиться малоподвижным. Этот фронт связан с обострившейся планетарной высотной фронтальной зоны, которая имеет, в общем, широтное направление, принимая над Афганистаном и востоком Средней Азии юго-западное направление.
Верхнее-амударьинские циклоны являются циклонами, перевалившими к нам из Юго-восточного Ирана или Западного Пакистана через Афганистан. Часть ПВФЗ, расположенная восточнее оси ложбины, является циклогенетической. По мере развития циклона над Ираном происходит волнообразная деформация этой части ПВФЗ и при прорыве верхне-амударьинского циклона она, начиная от района Оманского залива, направлена, в общем, с юго-запада на северо-восток, проходя через Юго-восточный Иран и Афганистан. В некоторых случаях ПВФЗ принимает меридиональное направление — с юга на север. Встречаясь с орографическими препятствиями Центральной Азии.
Часть циклонов зародившихся, при указанном выше термобарическом поле в тропосфере над юго-востоком Ирана, не успевает перевалить через хребты Парапамиза и Гиндукуша на территорию Средней Азии. Высотная ложбина смещается на восток, и циклоны двигаясь вдоль потоков в передней части этой ложбины, смещаются на юг Афганистана и над севером Пакистана и Индии заполняются.
По мере движения фронта умеренных широт на юг термобарическое поле меридионально преобразовывается, и к моменту прорыва верхне-амударьинского циклона, когда холодные массы достигают своего крайнего южного положения, тропосферные барические системы становятся высокими. При этом над Средней Азией у земли, как правило, располагается антициклональное поле, явившееся следствием прошедшего на юг или на юго-восток холодного вторжения. Вместе с тем в полосе широт 50 ° — 65 ° с. ш. возникает новый арктический фронт, связанный с новой ПВФЗ, которая еще не испытала значительных меридиональных преобразований и имеет в общем мало возмущенный зональный характер. Поведение этой ПВФЗ будет определять общий ход синоптических процессов, ведущих к смене верхне-амударьинского циклона другим типом погоды.
Верхне-амударьинский циклон – очень редкий процесс, так как для его образования необходимо развитие крайней степени меридиональности процессов в тропосфере. Эта ситуация связана с глубоким проникновением холода на Иран и Афганистан с северными потоками высотной ложбины над центральными районами Средней Азии и обострением ПВФЗ в передней части ложбины. Синоптический анализ циклона очень затруднен, так как процесс протекает над районами с редкой сетью станций /2/.
2 ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ МЕСТНОСТИ
Алматинская область расположена в юго-восточной части Казахстана. Площадь области составляет 110,2 тысячи квадратных километров, что составляет около 45 % всей территории Казахстана.
На востоке область граничит с Китаем, на северо-востоке с Восточно-Казахстанской областью, на северо-западе с Карагандинской областью, на западе с Южно-Казахстанской областью, на юге с Киргизией.
Поверхность юго-восточной части Казахстана, в пределах которой расположена область, резко отличается по природным условиям от остальной территории Казахстана. На севере области простираются обширные равнинные пространства Балхаш-Алакольской впадины. На юге, юго-востоке и востоке возвышаются горные хребты Тянь-Шаня, чередующиеся с обширными межгорными долинами.
Такое географическое положение области обусловило большое разнообразие ее природных условий: рельефа, климата, почвенно-растительного покрова и животного мира, что способствует формированию на территории Алматинской области разнообразных отраслей хозяйства.
По устройству поверхности область делится на две резко различные части: южную – горную и северную — равнинную. На юге и юго-востоке область окаймлена хребтами Заилийского Алатау, Кунгей Алатау с его восточным продолжением в виде хребта Кетмень, Терскей-Алатау в районе Хан-Тенгри и горной системой Джунгарского Алатау на востоке. По рельефу это самая сложная часть обласи. Горные массивы, крутой стеной возвышающиеся над окружающей равниной, с высоты примерно 3200-3400 м в Заилийском Алатау и 2900-3000 м в Джунгарском Алатау покрыты вечными снегами и ледниками.
Заилийский Алатау тянется непрерывно в широтном направлении, к западу и востоку значительно понижается. К востоку от реки Тургень он расчленяется на несколько параллельных хребтов, на северо-востоке переходит в низкогорные массивы Сюгаты, Кызылтобе, и параллелен им, а южнее простирается горная цепь Турайгыр. На западе Заилийский Алатау резко обрывается в долину реки Чу и, поворачивая на северо-запад под названием Чу-илийских гор, заходит в равнины Прибалхашья.
В средней части Заилийский Алатау представлен мощным массивом, наибольшая высота которого достигает 5017 м.
На востоке области простирается в широтном направлении самая северная цепь Тянь-Шаня – Джунгарский Алатау. Рекой Коксу она делится на два главных хребта: Северный и Южный. Высшие точки хребтов достигают 5066 м и 5060 м. Крайние отроги хребта значительно ниже и легко проходимы во многих направлениях. Рельеф Джунгарского Алатау отличается от рельефа Заилийского Алатау преобладанием платообразных выровненных поверхностей.
На западе Джунгарский Алатау расходится веерообразно, образуя серию горных цепей, которые в свою очередь рядом предгорных возвышенностей подходят к песчаным пустыням Прибалхашья и к долине реки Или.
Горными поднятиями, описанными выше, на юго-востоке области отделяются друг от друга широкие плоскодонные межгорные впадины, на западе расположена обширная Копинская долина.
Среди межгорных долин необходимо отметить Талды-Курганскую, обильно орошаемую водами рек системы Каратал и представляющую собой один из наиболее цветущих оазисов предгорий Джунгарского Алатау.
Северная и северо-западная часть области – песчаные массивы Южного Прибалхашья и небольшой части Северного Прибалхашья, Илийской и Алакольской межгорных впадин. Песчаные массивы представлены грядовыми, бугристыми песками, которые закреплены скудной травянисто-кустарниковой растительностью и саксауловыми зарослями.
Речная сеть распределена на территории области весьма неравномерно. Наибольшее количество рек сосредоточено в горной части, на равнинной их мало. Самой крупной рекой является река Или, впадающая в озеро Балхаш. Кроме нее в озеро впадают реки Каратал, Лепса, Аксу. Вода Или мутно-желтого, грязного цвета, что находится в прямой зависимости от большого количества переносимого ею ила.
Каратал берет начало в горах Джунгарского Алатау от слияния рек Кара, Чижа, Текели на высоте около 400 м.
Река Лепса занимает по водности третье место после Или и Каратала. Она образуется от слияния двух крупных рек – Аганакактты и Сырысагеты. Со склонов Джунгарского и Заилийского Алатау стекают короткие бурные реки, и только некоторые из них доносят свои воды до Или. Многочисленные горные реки являются одним из крупнейших источников искусственного орошения.
Разнообразие климатических особенностей области обусловлено тем, что северная часть ее представляет равнину с грядовыми и барханными песками, расположенную вдоль озера Балхаш, а южная и юго-восточная изрезана горными хребтами и долинами с характерной сменой вертикальных поясов.
В основном климат области континентальный, но в предгорьях Заилийского Алатау за его достаточную увлажненность, не слишком жаркое лето и мягкую зиму климат часто сравнивают со средиземно-морским.
Особенностью климата равнинной части области являются большие суточные и годовые колебания температуры воздуха, сравнительно холодная зима и продолжительное жаркое и сухое лето.
Средняя годовая температура воздуха колеблется по территории области в пределах 5-10 º С, возрастая с севера на юг. С поднятием в горы на больших высотах температура понижается и достигает отрицательных значений.
Годовая амплитуда температуры колеблется в равнинных районах области от 35 до 40 º С, в горных она составляет 25 º С и меньше.
Средняя температура самого холодного месяца изменяется по области от -16 до -5-6 º С. Для климата области характерны развитые температурные инверсии. В предгорьях примерно до высоты 1500 м зимой несколько теплее, чем на прилежащих равнинах. В горах температурные условия очень разнообразны и зависят часто не столько от абсолютной высоты, сколько от закрытости местности.
Несмотря на южное положение, морозы в области в отдельные годы зимой достигают -42, -45 º С в равнинных районах и -35, -40 º С в предгорных и горных.
Средняя температура воздуха самого жаркого месяца на равнине составляет 23-25 º С. Температура воздуха летом в горах с высотой понижается и составляет в июле всего 7-10 º С. летом абсолютный максимум температуры воздуха в равнинной части достигает 40-45 º С, в горах 20-30 º С и ниже.
В распределении осадков по территории в Алматинской области отмечается большая неравномерность. Годовое количество осадков, выпадающих в равнинной части области, колеблется от 125 до 300 мм, в предгорьях — от 400 до 500 мм и в горах от 700 до 1000 мм.
Максимум осадков отмечается в весенне-летний период. Летом нередко бывают кратковременные ливни с грозами. Особенно часто они наблюдаются в предгорной части области.
Устойчивый снежный покров устанавливается в северной части области в конце первой декады, а в предгорьях — в начале декабря.
На севере области в течение почти всего года преобладают холодные северные и северо-восточные ветры, в летнее время года увеличивается повторяемость западных и северо-западных ветров. Средняя годовая скорость ветра колеблется от 2,4 до 2,7 м/с / 9 /.
Облачность в равнинной части области незначительная, наибольшее число ясных дней здесь приходится на летнее время. По мере приближения к горам облачность увеличивается.
В области нередко бывают поздние весенние снегопады, возврат холодов и заморозков.
3 УСЛОВИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И СТАТИСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЮЖНЫХ ЦИКЛОНОВ В ОКТЯБРЕ
Опасные и резкие изменения погоды в Казахстане часто связаны с формированием циклонов на юге Средней Азии и выходами их на территорию республики Казахстан.
При смещении южных циклонов по территории Казахстана при благоприятных условиях могут возникать такие опасные явления как ураганные ветры, продолжительные туманы, пыльные бури, метели с ухудшением видимости до 50-200 м, сильные осадки.
Характер распределения, повторяемость и вид явления зависит от траектории перемещения циклонов.
Как уже говорилось на территорию Средней Азии выходят циклоны трех типов: южно-каспийские, мургабские и верхне-амударьинские. Подавляющая часть южных циклонов всех указанных типов выходят на Среднюю Азию и Казахстан в период с октября по май месяц.
В данной работе рассмотрены статистические характеристики выхода южных циклонов на территорию Казахстана, и в частности на районы Алматы, в октябре (так как было интересно распределение циклонов в осенний период), и приведен синоптический анализ выхода южного циклона и его влияние на погоду в районе Алматы. Для исследования были использованы синоптические карты за 1999-2006 год, октябрь Казгидрометцентра.
3.1 Статистические характеристики южных циклонов
Наиболее многочисленную группу выходов южных циклонов на территорию Казахстана составляют южно-каспийские циклоны. В годовом ходе максимум выходов южно-каспийских циклонов на Казахстан отмечено в марте, а минимум приходится на сентябрь /10/.
За исследуемый период на территорию Казахстана сместилось 15 южно-каспийских циклонов (табл.). Из них 9 южно-каспийских циклонов смещались по траектории с юго-запада на северо-восток. В одних случаях фронты, связанные с ним, проходили через Алматинскую область и влияли на погоду в Алматинской области, а в других заполнялись не покидая территорию Казахстана.
4 циклона смещались по траектории пересекающей Каспийское море мередионально, проходя через Западный Казахстан, и покидали территорию республики.
2 южно-каспийских циклона смещались по траектории направленной почти широтно на восток к горным районам Средней Азии
В среднем в год на октябрь приходится 1-2 случая с выходами южно-каспийских циклонов. Почти во всех случаях южно-каспийскому циклону предшествует юго-западная периферия антициклона, а заканчивается процесс одним из холодных вторжений: северо-западным, западным или северным. Продолжительность выхода южно-каспийского на территорию Казахстана составляет 1-2 суток при прохождении циклона по западному Казахстану и 3-4 при пересечении республики в северо-восточном направлении. Повторяемость выходов южных циклонов различного типа в октябре с 1999 по 2006 годы, приведена в таблице.
Таблица Повторяемость выходов южных циклонов над Казахстаном в октябре
|
Тип циклона |
Годы |
|||||||
|
1999 |
2000 |
2001 |
2002 |
2003 |
2004 |
2005 |
2006 |
|
|
Южно-каспийский |
2 |
3 |
1 |
2 |
1 |
2 |
2 |
2 |
|
Мургабский |
1 |
— |
1 |
— |
1 |
— |
— |
— |
|
Верхне-амударьинский |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
Наибольшая продолжительность циклонов 3-4 суток отмечалась в случаях стационирования их над Казахстаном, а наименьшая – в случаях заполнения циклонов над центральными, южными или юго-восточными районами Республики, сразу после выхода с территории Средней Азии
Южно-каспийкие циклоны в Алматинской области вызывают появление туманов и обильных осадков. Возникновение же ураганных ветров связано с вполне определенными синоптическими положениями барических образований у поверхности Земли; стационированием мощного антициклона над районами Монголии и одновременном смещении южного циклона в юго-восточном направлении. В результате происходит значительное увеличение барических градиентов на юго-востоке республики, что приводит к возникновению сильных ветров, которые в связи с орографическими особенностями района усиливаются до ураганной силы. К таким районам относятся Жаланашколь, Алаколь, Учарал, Бахты.
Возникновение опасных явлений, их интенсивность, распространение по площади очень сильно зависят от эволюции, вертикальной протяженности, горизонтальных размеров и длительности существования южных циклонов над Казахстаном.
Диаметр южно-каспийских циклонов над Казахстаном изменяется в пределах 300-2200 км. Наибольших размеров циклоны достигают в случаях регенерации. Причем, в случае регенерации, увеличивается интенсивность циклонического вихря до 9-12 гПа. Под интенсивностью циклона понимается разность давлений между центром и периферией циклона на расстоянии 500 км, которая косвенно характеризует меру циклонической циркуляции /10/.
Глубина южно-каспийских циклонов над Казахстаном изменяется в пределах 990-1020 гПа, причем, минимальное давление в центре барических образований отмечается в случаях регенерации циклонов.
Большинство южно-каспийских циклонов по вертикали бывают развиты в слое земля – 700 гПа. Отмечаются случаи, когда циклоны в процессе перемещения сливаются с высокими циклонами над Западной Сибирью и превращаются в его ложбину.
Как видно из таблицы, на территорию Казахстана в течение рассматриваемого периода в октябре вышло всего 3 мургабских циклонов. Мургабские циклоны чаще наблюдаются с ноября по апрель, с максимальной повторяемостью в марте. На сентябрь и октябрь приходится минимальная повторяемость выхода мургабских циклонов, около 3 % от их общего числа.
Выход мургабских циклонов и их смещение протекает энергичнее, чем южно-каспийских.
Смещение циклонов происходит в направлении течения ПВФЗ, первоначально отклоняясь от него вправо. Мургабские циклоны смещаются по траекториям трех видов: нормальным — с юго-запада на северо-восток, аномальным и широтным.
Скорость смещения циклона сильно зависит от интенсивности и устойчивости термобарического поля в тропосфере. В первые 6-12 ч циклон задерживается в районе появления. В дальнейшем он смещается быстрее южно-каспийского.
Эти циклоны почти не обусловливают возникновение ураганных ветров, мало вызывают метелей, пыльных бурь и обильных осадков. В ноябре-декабре выходы южных циклонов обусловливают в 95 % гололедно-изморозевые отложения, в январе-феврале эти явления возникают реже, в 70-50 % соответственно. В марте-апреле в 75 % случаев возникают продолжительные туманы, в отдельные годы в апреле наблюдаются интенсивные пыльные бури. Осадки 30 мм и более бывают в апреле-мае.
Размеры мургабских циклонов над районами Казахстана несколько меньше, чем размеры южно-каспийских циклонов, изменяются в пределах от 200 до 1700 км.
Большинство мургабских циклонов развиваются в слое земля и 850 гПа. Продолжительность существования мургабских циклонов составляет 1-5 суток. Наибольшая продолжительность отмечается при стационировании циклона над центральными и восточными районами республики, а наименьшая при выходе циклонов на Казахстан из Средней Азии и их заполнении уже над южными районами Казахстана.
Циклоны этого типа чаще всего сменяются западными, северо-западными и северными вторжениями. Реже после прохождения циклона устанавливается юго-западная периферия антициклона.
Повторяемость же выходов верхне-амударьинских циклонов над территорией Казахстана очень мала, и за рассмотренный период их не отмечалось.
Скорости смещения верхне-амударьинского циклона невелики, в среднем 32 км/час. Скорость смещения циклонов наиболее тесно связана со скоростью ведущего потока на АТ-500. Большие различия возникающие в скоростях перемещения циклонов и потоков можно объяснить сложностью и разнообразием рельефа, над которым смещается верхне- амударьинский циклон. Встречая на своем пути высочайшие хребты, он задерживается ими и несколько заполняется. Когда же он переваливает через хребет, то вновь углубляется и движется с большой скоростью.
Траектория смещения верхне-амударьинского циклона ограничивается на севере юго-восточными районами Казахстана. Чаще всего циклоны двигаются по траекториям, расположенным в зоне вдоль линии Термез-Душанбе-Фергана-Иссык-Куль.
Согласно /10/, из южных циклонов всех типов диаметр верхне-амударьинских циклонов над Казахстаном наименьший и изменяется в пределах 200-1500 км. Глубина циклонов изменяется в пределах 1000-1025 гПа. Продолжительность существования верхне-амударьинских циклонов составляет 1-4 суток. Максимальная продолжительность отмечается при очень медленном смещении циклона вначале на север (Шымкентскую и Жамбылскую области), а затем на восток-северо-восток. По вертикальной протяженности большинство циклонов этого типа развиваются в нижнем слое тропосферы. Эти циклоны почти не вызывают ураганных ветров и метелей, но приводят к обильным осадкам на юго-востоке республики.
3.2 Синоптические условия возникновения южно-каспийского циклона
20 октября 2005 года
В качестве примера выхода южно-каспийского циклона приведен синоптический процесс, наблюдавшийся с 20 по 24 октября 2005 года.
20 октября 2005 года на территорию Казахстана вышел южно-каспийский циклон. Термобарическое поле за 20 октября было следующее (рис.1). Над Западной Европой располагается высотный гребень, с осью проходящей через Средиземное море, запад ЕТР на Скандинавский полуостров. А над Кавказом и остальной территорией ЕТР располагается глубокая ложбина циклона с центром расположенным над Севером Западной Сибири. Ось этой ложбины направлена от центра циклона к юго-западу, на Аравийский полуостров. Такое положение гребня и ложбины является типичным для выхода южно-каспийского циклона.
На карте АТ-500, (рис.2), хорошо видны две ПВФЗ, одна отделяет арктические воздушные массы от полярных, и ориентирована с северных районов Скандинавского полуострова к юго-востоку, до юга Европейской равнины, а затем, на северо-восток через Западно-Сибирскую равнину на
Среднесибирское плоскогорье. Вторая ПВФЗ отделяет полярные воздушные массы от тропических, и ориентирована с южных районов
Карта АТ-700 за 20 октября 2005 года
Рис.1
Карта АТ-500 за 20 октября 2005 года
Рис.2
Скандинавии на Черное море, а затем через Каспийское море на северо-восток к югу Среднесибирского плоскогорья
ПВФЗ, которая отделяет полярные воздушные массы от тропических, над югом Каспия имеет хорошо выраженную область дивергенции, что само по себе говорит об условиях, благоприятных для появления южно-каспийского циклона.
Согласно приземной карте (рис.3), центр основного циклона располагается над северо-востоком Уральских гор. Глубина циклона менее 995 гПа, он очерчен тремя замкнутыми изобарами и занимает обширную территорию. Это высокое барическое образование, так как в виде замкнутого вихря прослеживается до высоты АТ-500 (рис.2). С этим циклоном связаны две фронтальные системы: арктическая и полярная. Полярная фронтальная система проходит почти мередионально через Каспийское море, Западный Казахстан на Западно-Сибирскую равнину. На этом фронте над юго-западом Каспийского моря зародился южно-каспийский циклон. Глубина южно-каспийского циклона составляет 1005 гПа, и он очерчен одной замкнутой изобарой. Данный циклон находится на стадии молодого циклона, является низким барическим образованием, так как в виде замкнутого вихря прослеживается до высоты АТ-850, а выше выражен в виде ложбин (рис.1,2,4). Южно-каспийский циклон образовался под циклогенетическим участком высотно фронтальной зоны на АТ-700, то есть под передней частью высотной ложбины с расходящимися изогипсами.
По западной периферии циклона осуществляется адвекция холода в тыл, а по восточной периферии вынос тепла, линия нулевой адвекции проходит через центр циклона.
Согласно ОТ Казахстан занимает гребень тепла ориентированный в южных районах республики на север, а в центральных к северо-востоку (рис.5).
На карте АТ-850 южно-каспийский циклон очерчен одной замкнутой изогипсой. Если учитывать влияние орографии в данном районе (горная местность), то можно предположить что циклон сформировался на день раньше 19 октября, и сначала прослеживался на высоте АТ-850, и лишь потом на приземной карте (рис.4).
В тылу южно-каспийского циклона за холодным фронтом сформировался антициклон вторжения с центром над Румынией, мощность антициклона более 1025 гПа, очерчен двумя замкнутыми изобарами. На высотах этому антициклону соответствуют гребни, что говорит о том, что это низкое барическое образование.
Районы Алматы и Алматинской области, а также центральный Казахстан находятся под влиянием гребня антициклона находящегося над востоком Среднесибирского плоскогорья.
Через день, 21 октября, положение основных барических образований, в результате их эволюции изменились (рис.6). Основной циклон, располагавшийся ранее над северо-востоком Уральских гор, сместился
Приземная карта за 20 октября 2005 года
Рис.3
Карта АТ-850 за 20 октября 2005 года
Рис.4
Карта ОТ 20 октября 2005 года
Рис.5
Приземная карта за 21 октября 2005 года
Рис.6
восточнее, и центр его теперь находится на северо-западе Среднесибирского плоскогорья. Циклон находится на стадии заполнения (оклюдирования), давление в центре увеличилось и составляет 1000 гПа. Продолжительность фронта окклюзии увеличилось.
Южно-каспийский циклон, который находился над юго-западом каспийского моря, сместился на северо-запад вдоль ведущего потока, и находится теперь над Западным Казахстаном. В результате затока свежих порций холодного воздуха в тыл, циклон регенерировал на арктическом фронте. В виде замкнутого вихря прослеживается уже на АТ-700, что говорит о том, что циклон стал средним барическим образованием (рис.7). Полярный фронт, связанный с ним сместился на восток.
Антициклон вторжения сместился и находится над Черным морем. Антициклон вторжения в виде замкнутого вихря прослеживается только до высоты 850 гПа (рис.8), то есть он является низким барическим образованием, выше ему соответствуют гребни. Приземный центр антициклона находится вблизи оси струйного течения, барическая тенденция близка к нулю, интенсивность антициклона не изменилась, все это свидетельствует о том, что антициклон вторжения находится на стадии максимального развития.
На карте АТ-850 центр южно-каспийского циклона совпадает с приземным, и циклон очерчен двумя замкнутыми изогипсами. Большая часть Казахстана занимает южно-каспийский циклон, за исключением восточных и юго-восточных районов республики, над которыми находится гребень (рис.8).
ПВФЗ на АТ-500, также изменили свое положение. Ось ПВФЗ, которая отделяет арктические воздушные массы от полярных, теперь проходит с запада Восточно-Европейской равнины через северные районы Западно-Сибирской равнины на Среднесибирское плоскогорье. Вторая ПВФЗ, ориентирована с севера Черного моря на восток Средиземного моря, далее на северо-восток через Средний Каспий, Аральское море на Западно-Сибирскую равнину. Область дивергенции находится над Северо-Казахстанской областью (рис.9).
Исследуемые районы находятся под влиянием гребня антициклона переместившегося на северо-восточный Китай. Температура
В течение последующих суток южно-каспийский циклон продолжает смещаться вдоль ведущего потока на северо-восток, и находится на севере Казахстана над Тургайской низменностью. В виде замкнутого вихря прослеживается на всех высотах, приземные и высотные центры циклона совпадают, что свидетельствует о том, что циклон стал высоким холодным барическим образованием, давление в центр составляет 1010 гПа (рис.10). Южно-каспийский циклон находится на стадии заполнения.
Арктическая и полярная фронтальные системы сместились на восток. Центральный Казахстан находится под влиянием арктического фронта, а Южно-Казахстанская и Алматинская области под влиянием полярного.
Анализ АТ-700 за 21 октября 2005 года
Рис.7
Анализ АТ-850 за 21 октября 2005 года
Рис.8
Карта АТ-500 за 21 октября 2005 года
Рис.9
Приземная карта за 22 октября 2005 года
Рис.10
Антициклон вторжения сместился вдоль ведущего потока и находится между Черным и Каспийским морем.
23 октября (рис.11) южно-каспийский циклон превратился в ложбину более сильного циклона, территорию республики занял антициклон, на высотах над Казахстаном сохранялась ложбина а холодный участок арктического фронта оказался над исследуемой территорией и вызвал выпадение моросящих осадков, на станции Жаланашколь наблюдалось усиление ветра до 20-25 м/с с порывами более 30 м/с. Температура воздуха в среднем по Алматинской области составляла 18-23 º С днем и 3-8 º С ночью. По всей территории области прогнозировалось усиление ветра и пыльная буря.
Приземная карта за 23 октября 2005 года
Рис.11
Процесс завершился северо-западным холодным вторжение, в результате которого температура воздуха по всей территории области понизилась до 5-10 º С днем, и достигла отрицательных значений ночью, до минус 3 º С.
Для уточнения синоптической ситуации обратимся к спутниковым данным.
На снимке искусственных спутников земли (ИСЗ), за 21 октябра, на вторые сутки выхода циклона, циклон обнаруживается по массиву почти сплошной облачности над западными и центральными районами Казахстана. Четко прослеживается фронтовая облачность, пролегающая через Казахстан. Эта облачность полярного и арктического фронта, у земли проходила в виде достаточной прямой полосы с юго-запада на северо-восток, в направлении Каспий-Омск. Облачная полоса шириной порядка 1000-1200 км, охватывает весь юг Каспийского моря, накрывает Туранскую низменность и дальше пролегает между Уральскими горами и Казахским мелкосопочником.
Фронтовая облачность полярного фронта над центральными и северными районами республики более мощна, чем над другими, что выражается в белом цвете снимка. Облакообразование активизируется, происходит уплотнение и расширение по площади облачной системы (рис.12).
Данные ИСЗ за 21 октября 2005 года
Рис.12
Смещение южно-каспийского циклона к северо-востоку 22 октября также подтверждается спутниковыми снимками за это число. Облачная система циклона и фронтов, связанных с ним теперь охватывает обширную территорию Казахстана. Фронтальные облачные полосы арктического и полярного фронтов объединились в единую систему, и распространяются от южных до восточных районов республики (рис.13). Продолжая смещаться в северо-восточном направлении, облачные массы подходят на севере к Алтайским горам, а на юге к Тянь-Шаню. Прогиб фронта наблюдается в районе Караганды. За фронтом наблюдается слабая слоистая облачность с просветами.
В течение последующих суток, 23 октября, фронты подошли вплотную к горам, и произошла общая деформация фронтовой облачности и ее разделение на некоторых участках (рис.14). В частности над Алтаем и
Данные ИСЗ за 22 октября 2005 года
Рис.13
Данные ИСЗ за 23 октября 2005 года
Рис.14
Джунгарским Алатау. Вся восточная часть республики от Жезказгана до восточных границ республики находится под фронтовой облачностью. Судя по всему, фронт стабилизировался, и орографические препятствия не дают ему сместится.
Цвет всей полосы облачности одинаковый, ширина колеблется от сотен до тысяч километров. Районы Алматы находятся перед фронтом, и в ближайшие сутки нужно ожидать изменение погоды.
Использование ИСЗ существенно облегчило анализ приземных карт. Спутниковая информация о распределении облачности очень наглядна, не страдает пространственной дискретностью, свойственной показаниям отдельных синоптических станций, а дает непрерывную картину характеристик облачных систем: фронтальных полос, циклонических, серповидных либо округленных обширных пятен облачности. Фронтальные зоны и циклоны, сопровождающиеся присущими им облачными системами, хорошо прослеживаются на снимках ИСЗ.
Очень часто приземный анализ синоптической карты не дает увидеть облачные поля целиком, что затрудняет классификацию процесса. Использование же снимков ИСЗ, в сочетании с приземными и барическими картами, позволяет заранее спрогнозировать выходы циклонов на Казахстан с большой заблаговременностью.
Для прогноза выхода в Казахстан циклонов с юго-запада, кроме синоптических карт и снимков ИСЗ, также используются качественные рекомендации, а также графический метод. С их помощью можно определить возможность выхода циклона с заблаговременностью 24 часа.
ВЫВОДЫ
В заключение можно сказать следующее:
1) Из всех южных циклонов, наибольшую повторяемость над Казахстаном в октябре имеют южно-каспийские циклоны. Случаи с выходами мургабских и верхне-амударьинских циклонов в октябре очень малы или не бывают вообще.
2) Циклоны всех типов вызывают появление опасных явлений на территории республики. Характер распределения опасных явлений по территории Казахстана, частота и вид гидрометеорологического явления зависят от типов южных циклонов и путей их перемещения.
3) Выходы южных циклонов непосредственно на территорию Алматы и Алматинской области практически не бывают. Влияние же их на погоду в данных районах осуществляется в результате прохождения фронтов связанных с южными циклонами, через исследуемые районы.
4) Прохождение фронтов связанных с южно-каспийскими циклонами через районы Алматы в октябре, приводят к усилению ветра, выпадению осадков и появлению пыльных бурь. А если процесс завершается холодным вторжением, то наблюдается понижение температуры на 2-3 º С.
5) Влияние южных циклонов на погоду и появление опасных явлений связанных с ними, неравномерны по всему Казахстану. Наибольшая повторяемость опасных явлений наблюдается в Актюбинской, Атырауской, Западно-Казахстанской областях. По мере перемещения на восточные районы республики влияние циклонов уменьшается, из за уменьшения интенсивности циклонов.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
- Бугаев В.А., Джорджио В.А. и др. Синоптические процессы Средней Азии. — Ташкент: Издательство Академии Наук Узбекской ССР, 1957. – С.28-50.
- Руководство по краткосрочным прогнозам погоды. Часть 2. — Л.: Гидрометиздат,1986. — Вып.3. – С.23-67.
- Набиева С.М., Казарянц Э.С. Характеристики южных циклонов в Средней Азии в теплый период // Труды САРНИГМИ, 1983. – Вып.95. — С.93-98.
- Комисарова Л.Н. О повторяемости и траекториях выхода южных циклонов на территорию Казахстана // Труды КАЗНИГМИ, 1973. – Вып.43. — с.75-84.
- Петросянц М.А., Чанышева С.Г., Субботина О.И. Масштабы влияния орографии на метеорологические процессы Средней Азии // Труды САРНИГМИ, 1974. — Вып.10. – С.91-103.
- Комисарова Л.Н. Опасные явления погоды на территории Казахстана, обусловленные выходами южных циклонов различных типов // Труды КАЗНИГМИ, 1978. – Вып.72. — С.105-115.
- Набиева С.М., Казарянц Э.С. Смещение и эволюция южных циклонов над Средней Азией в теплый период // Труды САНИИ, 1983. – Вып.95. – 176 с.
- Инагамова С.И., Войнова Т.А., Григорьева Т.С. Вероятность появления и чередования типов синоптических процессов Средней Азии и их роль в формировании климата // Труды САНИИ, 1983. – Вып.95. – 167 с.
- Утешева А.С. Климат Казахстана. – Л.: Гидрометеоиздат, 1959. – С.297-303.
- Шушарина Л.М. Повторяемость и некоторые структурные характеристики южных циклонов на территории Казахстана // Вестник, 2000. – Вып.1. — С.79-83.
