Влияние орографии на перемещение и эволюцию барических образований

1. ВЛИЯНИЕ ОРОГРАФИИ НА ПЕРЕМЕЩЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЮ БАРИЧЕСКИХ ОБРАЗОВАНИЙ

2.

Горные хребты оказывают существенное влияние на перемещение и
развитие барических образований.
При подходе к горным препятствиям возможны следующие процессы:
• 1) наблюдается замедление перемещения барических образований
перед горами. Общей закономерностью является заполнение
циклонов и антициклогенез с наветренной стороны и циклогенез с
подветренной стороны гор;
• 2) через невысокие хребты циклоны переваливают;
• 3) низкие молодые антициклоны могут быть задержаны высокими
горами;
• 4) траектории циклонов и антициклонов огибают высокие горы.
Невысокие горные хребты (высотой менее 1 км) не оказывают
существенного влияния на движение высоких антициклонов.
Орографической эволюции подвержены большей частью циклоны и
низкие подвижные антициклоны.

3. Орографический циклогенез

Впервые влияние гор на локальные изменения давления было
проанализировано И.А. Кибелем (1943).
В дальнейшем Н.В. Петренко провёл анализ переваливания циклонов
через меридиональные хребты.
М.А. Петросянц исследовал влияние на барические системы широтно
ориентированных хребтов.
К орографическому циклогенезу (т.е. к образованию новых циклонов)
часто приводит деформация линии фронта в горах:
• 1) линии холодного фронта (холодный фронт перед высоким хребтом
задерживается, на подветренной стороне образуются две волны, если
воздушные массы неустойчивы);
• 2) линии тёплого фронта у оконечности горного хребта.
Вынужденная деформация линии фронта происходит при задержке
части фронта у хребта и продолжающемся смещении смежного
участка фронта.

4.

Однако кроме влияния гор для образования циклонов необходимо
благоприятное для циклогенеза термобарическое поле.
К орографическим относятся следующие циклоны:
• – скагерракские (у южной оконечности Скандинавских гор в р-не
Скагерракского пролива);
• – генуэзские (у южной оконечности Альп в р-не Генуэзского залива);
• – карпатские (в Восточном Прикарпатье, на ХФ при широтно
ориентированных горных системах);
• – черноморские (над Чёрным морем).
Орографические циклоны образуются над горными районами Средней и
Центральной Азии, Сибири и Дальнего Востока.

5. Влияние орографии на эволюцию циклонов

Под влиянием орографического препятствия наблюдается сегментация
циклонов (процесс раздвоения циклонов). Возможны два варианта
сегментации циклонов.
• 1 вариант – циклон движется перпендикулярно хребту высотой
менее 1 км.
На подветренной стороне гор возникает новый циклонический центр при
сохранении старого центра на наветренной стороне.
На наветренной стороне горного хребта циклон задерживается,
происходит рост давления, и циклон со временем заполняется, а на
подветренной стороне происходит падение давления, образуется
барическая ложбина, и в ней возникает новый циклон (рис. 1). В
последующем новый циклон получает дальнейшее развитие, а старый
заполняется, но иногда длительно сохраняются оба центра, особенно
при широтном расположении горного хребта.

6.

Рис. 1. Сегментация циклона при переваливании через горы.
а – начало переваливания; б – окончание переваливания.

7.

Новая система фронтов в новом циклоне возникает за счёт
конвергенции трения. Тёплый фронт нового циклона становится
основным, а его холодный фронт соединяется с холодным фронтом
старого циклона (тёплый фронт у него размывается).
Чем выше хребет, тем благоприятнее условия для сегментации
циклонов.
Этот механизм переваливания циклонов характерен:
•– для Карпат (примерно 30% случаев),
•– горных хребтов Новой Земли,
•– Апеннин (Италия),
•– Буреинского хр. (Амурская обл.), хр. Сихотэ-Алинь,
•– реже для Уральских, Скандинавских гор.

8.

2 вариант – циклон движется параллельно широтно
ориентированному хребту.
При приближении к хребту сначала циклон раздваивается. Один центр
располагается севернее хребта, а другой – южнее. При дальнейшем
развитии оба центра сохраняются и перемещаются с разными
скоростями. Обычно северный центр движется быстрее, чем южный.
Оба центра развиваются как самостоятельные образования.
Процесс раздваивания циклонов наблюдается у горных хребтов Эльбрус
(северная окраина Иранского нагорья), Копет-Даг (Средняя Азия),
Паропамиз (горная система в Афганистане), Гиндукуш (хр. в Азии).

9. Сложный циклогенез

Если на пути циклона над горными районами встречается несколько
хребтов со сложной конфигурацией, то может образоваться
многоцентровая барическая депрессия в результате многократной
сегментации циклонов.
Такой процесс может наблюдаться, например, при переваливании
средиземноморского циклона через хребты Малой Азии, Кавказ и
Армянское нагорье, Эльбрус и Копет-Даг; при переваливании
генуэзского циклона через Динарские Альпы на район Балкан и
Карпат.

10. Орографический антициклогенез

Орографический антициклогенез выражается в образовании у
поверхности земли самостоятельного антициклонического центра на
наветренной стороне горного хребта.
Этот процесс наблюдается, в частности, перед хребтами,
ориентированными с С на Ю или с СВ на ЮЗ при следующих условиях:
• 1) если на равнине перед таким хребтом располагается тёплый
высокий антициклон, центр которого у поверхности малоподвижен;
• 2) если северо-западное воздушное течение ПВФЗ(зоны) огибает этот
антициклон с С и далее принимает направление, перпендикулярное
хребту.
В месте встречи ПВФЗ с горным хребтом впереди основного центра
возникает новый орографический антициклон. Он движется с
большей скоростью, чем двигался старый антициклон.

11.

Р-ны орографического антициклогенеза
• Орографический антициклогенез отмечается на Северном Кавказе.
К орографическим можно отнести и антициклоны
• над Гренландией (во все сезоны года),
• над Скандинавией зимой,
• над Кольским п-вом зимой,
• Сибирский антициклон.
Это – нефронтальные низкие термические антициклоны. Они связаны в
основном с выхолаживанием подстилающей поверхности в сочетании
с особенностями рельефа.

12. Эволюция антициклонов под влиянием орографии

Перед горами наблюдается усиление низких подвижных антициклонов.
К росту давления приводят следующие факторы:
• 1) торможение потоков и накопление холодного воздуха перед
горным хребтом;
• 2) отрицательная адвекция вихря скорости в средней тропосфере;
• 3) усиление трения и увеличение мощности слоя трения.
Такой процесс наблюдается на Северном Кавказе, аналогично влияют
горные хребты Средней Азии и Сибири.

13. Огибание гор циклонами и антициклонами

Под влиянием высоких горных массивов происходит отклонение
траекторий циклонов и антициклонов. Барические образования
огибают горы по часовой стрелке (рис. 2). Это происходит из-за
отклонения ведущего потока при обтекании горных систем.
Объяснение 1. Воздушный поток испытывает деформацию над
препятствием. Над хребтом образуется орографический гребень,
который появляется под влиянием стоячих орографических волн.
Длина волн примерно того же порядка, что и ширина горного хребта.
Вследствие орографического гребня изогипсы АТ отклоняются
относительно их положения над равниной влево. При этом
наблюдается некоторое торможение ведущего потока перед хребтом;
циклоны и антициклоны задерживаются. Циклоны несколько
заполняются, антициклоны усиливаются. За хребтом – углубление
циклонов и ослабление антициклонов.

14.

Рис. 2. Изменение направления движения циклона под влиянием горного
хребта. С0 – направление движения циклона на удалении от хребта; С –
направление движения циклона перед хребтом;
Ĉ – усреднённое движение циклона.

15.

Объяснение 2.
При приближении циклона к хребту в его правой части воздух притекает
к хребту, что обусловливает здесь рост давления, в левой части,
наоборот, воздух оттекает от хребта, и давление падает. В результате
возникает составляющая движения циклона, направленная вдоль
хребта в сторону очага падения давления (рис. 3, а).
В антициклоне, приблизившемся к хребту, приток воздуха в левой части
приводит к росту давления, а в правой части за счёт оттока воздуха от
хребта давление падает (рис. 3, б). Антициклон получает
составляющую движения вдоль хребта в сторону очага роста
давления.

16.

Рис. 3. Перемещение циклона (а) и антициклона (б) вдоль горного хребта

17.

Чаще всего изменение траекторий барических образований вызывают
Алтай, Центрально-Азиатский массив.
В некоторых случаях циклоны не огибают хребет, а переваливают через
него (особенно через низкий хребет).
Иногда циклоны проходят южнее, т.е. огибают хребет против часовой
стрелки. Это может быть при интенсивной широтно ориентированной
ВФЗ или в случае быстро развивающегося ныряющего циклона.
Антициклоны подвергаются тому же влиянию, но в меньшей степени.

18. Влияние подстилающей поверхности на барические образования

Помимо гор, на циклоны и антициклоны влияют и другие факторы,
связанные с подстилающей поверхностью.
• 1. При перемещении циклонов с холодной подстилающей
поверхности на тёплую (например, с суши на море зимой) глубина
циклона и его скорость увеличивается.
При переходе циклона с тёплой подстилающей поверхности на
холодную (например, с моря на сушу зимой) скорость циклона
уменьшается.
• 2. Над нагретой подстилающей поверхностью образуются
нефронтальные местные (термические) циклоны (барические
депрессии). Они наблюдаются летом над Средней и Центральной
Азией.
Над охлаждённой подстилающей поверхностью возникают
нефронтальные местные (термические) антициклоны. Они возникают
в размытых барических полях зимой над сушей и могут существовать
достаточно длительное время. Летом они образуются в ночное время.

19.

Часто местные антициклоны возникают на Кольском п-ве. Зимой
холодный воздух, поступающий в тылу циклонов, сначала
прогревается в нижнем слое, перемещаясь над незамерзающей
частью Баренцева моря. Затем происходит быстрое выхолаживание
его на п-ве, и формируется антициклон.
• 3. В зимнее время происходит усиление антициклонов,
перемещающихся на р-ны Центрально-Азиатского массива. Это
обусловлено следующими факторами:
1) в котловинах и на плоскогорьях, окружённых высокими горными
хребтами, затруднён отток воздуха от центральных частей
антициклона; таким образом, дивергенция ослаблена;
2) интенсивное радиационное выхолаживание приводит к уплотнению
воздуха;
3) увеличивается мощность холодного воздуха вследствие стока
охлаждённого воздуха со склонов гор.

20.

Аналогичные условия, способствующие усилению антициклонов в
зимнее время, наблюдаются и над р-нами Якутии. Дополнительно
усилению антициклонов способствует поток арктического воздуха по
долине р. Лены.
Учёт местных влияний на барические образования имеет большое
прогностическое значение.