12.Поле влажности

Поле влажности является сложным дискретным полем, особенно у земной поверхности. Это объясняется большой изменчивостью влажности за счет различного рода факторов (изменение темпера­турного режима, испарение, конденсация и т. д.). Влажность воздуха описывается различными характеристиками. В синоптической практике чаще всего пользуются точкой росы и ее дефицитом, относительной и удельной влажностью. Водяной пар поставляется в атмосферу путем испарения воды с водных поверхностей. Воздушные течения переносят водяной пар в различные районы земного шара, вследствие чего всегда суще­ствуют горизонтальные градиенты влагосодержания. Так как упругость насыщения зависит от температуры, то и упру­гость водяного пара в своем среднем распределении соответствует распределению температуры, т. е. максимум упругости приходится на низкие широты, минимум — на высокие. Неоднородность подстилающей поверхности очень сильно ска­зывается на содержании водяного пара в атмосфере. Это определяет наличие больших зональных составляющих горизонтального гра­диента влагосодержания. В пределах одного и того же широтного пояса наибольшее содержание водяного пара, естественно, отме­чается над океанами. Адвективные изменения влажности при благоприятных условиях могут достигать нескольких г/кг в сутки. В изменениях влагосодержания существенную роль играет вер­тикальный обмен, причем вертикальный поток удельной влажности Qq, определяется ее вертикальным градиентом и коэффициентом тур­булентного обмена А; Чаще всего удельная влажность с высотой уменьшается, так как основным источником поступления водяного пара в воздух является подстилающая поверхность. В этом случае поток водяного пара направлен снизу вверх. Однако в конкретных условиях может наблюдаться инверсионное распределение влажности, например, за счет неравномерного ее адвективного изменения по высоте. В таких случаях поток водяного пара направлен сверху вниз. Эти обстоя­тельства имеют существенное значение при образовании облачности и туманов.

13. Поля облачности и осадков.

Поле облачности. Поле облачности является чрезывчайно сложным дискретным полем, подверженным большой временной изменчивости. Оно описывается рядом характеристик, определяемых как инструментально ( высота нижней и верхней границ), так и визуально ( количество и форма облаков). Для поля облачности характерно существование облачных систем в виде полос, ячеек, гряд, вихрей различного масштаба. Облачность образуется практически в пределах всей тропосферы и располагается в больших диапозонах высот. Горизонтальная протяженность облачных систем изменяется в крайне широких пределах: от 10 до 10000 км. Использование снимков облачного покрова для диагноза и прогноза синоптического положения основывается на 2-х тезисах.

1) Облачность не появляется беспричинно, она возникает при благоприятной для этого синоптической обстановке в определенных гидро- и термодинамических условиях, способствующих конденсации водяного пара.

2) Тенденция развития синоптического процесса обнаруживается в поле облачности раньше, чем ее признаки можно заметить в поле температуры и давления.

Следовательно, изменение облачного покрова следует рассматривать, как тенденцию в эволюции полей температуры и давления.

Важно выявить ту облачность, которая еще явно не связана с основными синоптическими системами и может быть результатом вновь зарождающегося процесса или признаком, указывающим на тенденцию в направлении перестройки синоптических процессов. Как известно, облачные системы тесно связаны с барическим полем атмосферы. Изменение барического поля приводит к эволюции облачной системы.

Прогноз эволюции облачного поля. Наиболее реальным способом прогноза облачности с использованием спутниковых снимков является метод формальной экстраполяции, т.е. экстраполяции наблюдаемого в данный момент облачного поля на будущее, исходя из тех изменений, которые наметились в предшествующий эволюции облачного поля. Метод формальной экстраполяции можно использовать как для прогноза всей облачной системы в целом, так и для прогноза ее деталей. Для прогноза эволюции облачной системы синоптического масштаба (облачные полосы и спирали, облачные вихри; сюда же следует отнести облачные поля, состоящие из ячеек, если линейные размеры этих полей более 500 км) следует использовать 3 последовательных снимка облачного покрова через 12-часовые интервалы времени.

По ним определяются такие характеристики, как

- скорость перемещения и ее тенденция (замедление, ускорение);

- направление перемещения и его тенденция (отклонение вправо или влево от прямолинейного движения);

- увеличение или уменьшение облачной системы по длине, ширине, закручивание или раскручивание спирали.

Все эти данные экстраполируются на сутки вперед и наносятся на прогностическую карту барического поля. Затем по 2-м соседним по времени снимкам определяется тенденция эволюции самих облаков (внутри этой облачной системы): облака уплотняются или, наоборот, рассеиваются, исчезают старые и появляются новые облачные структуры и т.д. Эти данные могут служить основой для корректировки прогностического барического поля, например, при прогнозе циклогенеза. Прогноз эволюции систем субсиноптического масштаба (вихри в слоистой и слоисто-кучевой облачности, в кучевой и кучево-дождевой облачности, линии шквалов, скопления кучево-дождевых облаков) следует составлять, используя только два соседних снимка, поскольку изменчивость этих систем в целом больше, чем изменчивость систем синоптического масштаба.

Для прогноза эволюции облачных систем мезомасштаба (гряды, ячейки, бороды, волнистообразные облака, мезовихри) 12-часовой промежуток времени оказывается слишком большим, чтобы можно было использовать метод экстраполяции (табл. 2.1). В этих случаях используется прогноз синоптического положения, исходя из которых делается вывод о сохранении тех условий, которые способствуют формированию той или иной мезомасштабной системы. Поле осадков. Поле осадков значительно сложнее поля облачности. Обложные осадки, как правило, имеют фронтальное происхождение и формируются в системы, а ливневые осадки имеют очаговый характер. Годовой ход количества ливневых осадков в общих чертах соответствует годовому ходу температуры. Обложные осадки чаще всего выпадают из системы облаков As-Ns, имеющих, как правило, фронтальное происхождение. Интенсивность этих осадков прямым образом связана с вертикальной мощностью облаков. Зона обложных осадков, выпадающих из системы облаков As-Ns, может соединиться с зоной обложных осадков, выпадающих из достаточно мощных внутримассовых слоистообразных облаков, хотя для последних наиболее характерны моросящие осадки, отличающиеся от обложных значительно меньшей интенсивностью. Ливневые осадки выпадают из кучево-дождевых облаков как внутримассового, так и фронтального происхождения