ДИНАМИКА ПОТЕНЦИАЛЬНОГО ВИХРЯ И СПИРАЛЬНОСТИ В УСЛОВИЯХ КОНВЕКТИВНОГО ШТОРМА

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

На примере катастрофического конвективного шторма, произошедшего в Москве и области 20 июня 2024 г., проведено исследование эволюции потенциального вихря и спиральности по информации сначала глобальной гидродинамической модели, а затем негидростатической мезомасштабной модели. Сравнение модельных данных с информацией метеорологических радиолокаторов показало, что аномалия потенциального вихря синоптического масштаба может служить индикатором существования конвекции. Однако для уточнения времени и места возникновения и развития активной конвекции необходимо исследование на основе информации мезомасштабной негидростатической модели. В условиях конвекции поле мезомасштабного потенциального вихря в тропосфере в бароклинной зоне представляет из себя горизонтально ориентированные диполи положительных и отрицательных аномалий. Интегральная спиральность (0–3 км) в зоне активных фронтов также имеет дипольную структуру, причем сравнение с объективным фронтальным анализом показало, что отрицательная спиральность присутствует в зоне холодных фронтов, положительная – в зоне теплых. В зоне активной конвекции вблизи конвективного восходящего потока структура спиральности, рассчитанной по вертикальной составляющей завихренности, представляет из себя вихревые диполи – циклонически и антициклонически направленные вихри, причем в этой зоне такие же диполи образуются в структуре мезомасштабного потенциального вихря. Учитывая возникновение положительной обратной связи между мезомасштабным потенциальным вихрем и спиральностью в бароклинной зоне, предлагается использовать произведение градиента интегральной спиральности в слое от 0 до 3 км и градиента мезомасштабного потенциального вихря в средней тропосфере для определения зон возникновения опасных конвективных явлений – гроз, шквалов, сильных осадков.

Об авторах

Ю. И. Юсупов

ООО «НПЦ «Мэп Мейкер»

Email: usupov@gismeteo.com
Москва, Россия

Список литературы

  1. Вазаева Н.В., Чхетиани О.Г., Курганский М.В., Каллистратова М.А. Спиральность и турбулентность в атмосферном пограничном слое // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2021. Т. 57. № 1. С. 34—52.
  2. Копров Б.М., Копров В.М., Курганский М.В., Чхетиани О.Г. Спиральность и потенциальный вихрь в приземной турбулентности // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2015. Т. 51. № 6. С. 637—647.
  3. Курганский М.В. Введение в крупномасштабную динамику атмосферы. СПб.: Гидрометеоиздат, 1993. 168 с.
  4. Курганский М.В. Связь между спиральностью и потенциальным вихрем в сжимаемой вращающейся жидкости // Турбулентность, динамика атмосферы и климата. М.: ГЕОС, 2014. С. 122—133.
  5. Левина Г.В., Зольникова Н.Н., Михайловская Л.А. Облачно-разрешающий численный анализ процесса генерации спиральности в условиях тропического циклогенеза // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 4. С. 213—222.
  6. Макоско А. А, Максименков Л.О. Новый прогностический индикатор неблагоприятных и опасных явлений погоды-градиент интегральной спиральности поля скорости атмосферных движений // Проблемы анализа риска. 2019. Т. 16. № 2. С. 50—57.
  7. Руководящий документ. Методические указания. Проведение производственных (оперативных) испытаний новых и усовершенствованных методов гидрометеорологических и гелиогеофизических прогнозов. РД 52.27.284—91 / Комитет гидрометеорологии при кабинете министров СССР. М.: Госгидромет СССР, 1991.
  8. Юсупов Ю.И. Метод прогноза шквалов с использованием термодинамических параметров атмосферы и потенциального вихря Эртеля // Метеорология и гидрология. 2013. № 11. С. 55—63.
  9. Юсупов Ю.И. Исследование структуры тропосферного потенциального вихря в масштабе мезо-γ при глубокой влажной конвекции с помощью модели WRF-ARW // Процессы в геосредах. 2020. № 4 (26). С. 983—988.
  10. Browning K.A. et al. The convective storm initiation project // Bulletin of the American Meteorological Society. 2007. V. 88. № 12. P. 1939—1956.
  11. Chagnon J.M., Gray S.L. Horizontal potential vorticity dipoles on the convective storm scale // Q. J.R. Meteorol. Soc. 2009. V. 135. P. 1392—1408.
  12. Holton J.R. An Introduction to Dynamic Meteorology. 4th ed. Elsevier Academic Press, 2004.
  13. Markowski P., Richardson Y. Mesoscale meteorology in mid-latitudes. John Wiley & Sons, 2011.
  14. Russell A., Vaughan G., Norton E.G. Large-scale potential vorticity anomalies and deep convection // Q. J.R. Meteorol. Soc. 2012. V. 138. P. 1627—1639.
  15. Shiqiang F., Zhemin T. On the helicity dynamics of severe convective storms // Advances in Atmospheric Sciences. 2001. V. 18. № 1. P. 67—86.
  16. Zhemin T., Rongsheng W. Helicity dynamics of atmospheric flow // Advances in atmospheric sciences. 1994. V. 11. № 2. P. 175—188.
  17. User’s Guide for the Advanced Research WRF (ARW) Modeling System Version 4.1, 2019. https://www2.mmm.ucar.edu/wrf/users/docs/user_guide_v4/v4.1/contents.html

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).