Климатическое районирование Мирового океана для целей навигации
Климатическое районирование океанов является одной из основных задач составления географических атласов и различных навигационных пособий. На рис. 10.1 представлена схема климатического районирование Мирового океана для целей навигации. В основу этого районирования положены общие пространственно-временные закономерности и сезонная последовательность атмосферных процессов на всей рассматриваемой акватории. В итоге было выделено 6 районов штормовой деятельности.
Наиболее опасным является штормовой сезонный район, над акваторией которого в зимний период активизируются циклоны. Средняя по всей акватории повторяемость штормов 8 баллов и более составляет более 5 %, а частота волнения 5 баллов и более — 10–15 %. Наиболее частым штормовым волнением характеризуются зоны 40–45º с. ш.
В летний период в указанном районе повторяемость умеренных и непродолжительных штормов в среднем составляет менее 5 %.
Район редких штормов в течение года характеризуется системой пассатных ветров с умеренной скоростью. Повторяемость штормов силой 8 баллов и более составляет всего 2–3 %, а 5 баллов — менее 10–15 %. Влияние циклонов умеренных широт на развитие штормов прекращается у 25º широты. Ниже этой широты штормы представляют редкое явление. Наблюдаются редкие усиления ветра, имеющие характер шквалов. Погода устойчива и её отклонения от многолетнего режима незначительны.
Для сезонного района редких штормов типичны неустойчивые пассатные ветры. Развитие штормов наблюдается в период возникновения тропических ураганов, которые опасны для всех судов. В остальное время возможны шквалы, опасные для малотоннажного флота.
В муссонном районе штормовая деятельность развивается во время летнего юго-западного муссона и в период перехода к зимнему.
В штилевом экваториальном районе штормы практически отсутствуют, однако значительную опасность представляют ураганы тропических широт. В ураганах ветер имеет шквалистый характер, достигая иногда 100–150 узлов, наблюдается несколько систем ветровых волн, несовпадающих с направлением ветра, причём в центре урагана, хотя и наблюдается штиль, господствует хаос волн, приходящих со всех румбов. Такой характер волнения тяжело переносится судном.
Современные торговые суда водоизмещением 10 тыс. тонн и более с надежно работающей силовой установкой и правильной загрузкой могут совершать успешное плавание при ветре 6–7 баллов практически при любых курсах по отношению к волнению.
Если такое плавание не удаётся, то судно переходит к штормованию, начало которого зависит не только от особенностей судна, но и от района его плавания и состояния моря. Успешное штормование, как и штормовое плавание, в значительной мере определяется (кроме мореходности судна, его подготовки к шторму и опыта моряков) своевременностью получения и последующего регулярного поступления полной и надёжной информации о текущем и прогнозируемом состоянии погоды и моря в районе нахождения судна и на близлежащих участках водной поверхности, что позволяет капитану судна принимать правильное решение в сложившейся гидрометеорологической обстановке.
Выбор и осуществление одного из способов штормования преследует цель расположить судно наиболее выгодно к ветру и волне так, чтобы в случае сноса оно перемещалось если не в желаемом направлении, то, по крайней мере, и не к навигационным опасностям. В частности, во время сильного шторма, когда судно идёт с пониженной скоростью, боковой снос может происходить с большой скоростью (до 3–4 узлов у судов, находящихся в балласте). При этом угол дрейфа может достигать 20–30º. В этих случаях возможно возрастание ошибок в определении угла дрейфа и сноса судна.
Климатообразующие свойства водной поверхности
ИЗ ИСТОРИИ ИЗУЧЕНИЯ ВОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ В КЛИМАТИЧЕСКОМ ОТНОШЕНИИ
Мореплаватели и путешественники в древности первыми обратили внимание на различия климата тех или иных стран, которые им удалось посетить. Первой ставшей им известной закономерностью с незапамятных времен был годовой цикл погоды. Кроме того, они впервые отмечали как суровость морских бурь и штормов, так и смягчающее влияние моря на климат островов и континентов.
В классической стране правильной смены сезонов — Индии — наблюдения за большими и длительными аномалиями погоды уже давно были использованы в целях прогнозирования. Точно неизвестно, к какому времени относятся первые попытки древнего индийского народа предсказать наличие хорошего или плохого летнего муссона или его отсутствие в Индии, но очевидно, что они были сделаны гораздо раньше, чем первые литературные и научные упоминания об этом.
Наибольших успехов наука древности достигла в античной Греции. Начиная с VI в. до н. э., морские путешествия по Средиземному и Чёрному морям, наблюдения древних народов подготовили основу для изучения физических закономерностей природы над водной или морской поверхностью.
Первые сведения о климате над водной поверхностью, которые касаются нашей страны, можно найти в описаниях знаменитого греческого историка Геродота, посетившего в VI в. до н. э. Скифию и отметившего, в частности, следующее: «Морозы длятся там восемь месяцев из двенадцати, но и остальные месяцы там холодные. Море замерзает, и Киммерийский Босфор [Керченский пролив] покрывается льдом».
В своей первой книге об атмосферных явлениях «Метеорологика» (340 г. до н. э.) Аристотель обратил внимание на вопросы погоды над морем, в том числе и в высоких широтах. Уже тогда люди знали о северных или полярных сияниях, холодных и суровых северных ветрах.
В географии Страбона (I в. н. э.) имеются первые сведения о климате нашей страны. «К северу от Византии, — пишет историк, — на 3800 стадий [700 стадий составляют один градус широты] располагается арктический круг, где горизонт освещается солнцем в продолжение почти целых летних ночей».
В конце Х в. появляются первые заметки о климате нашей страны в летописях. Однако подобные описания носили большей частью случайный характер и основывались на визуальных наблюдениях.
Изобретение основных метеорологических приборов и начало регулярных наблюдений позволили сделать следующий шаг в науке — перейти от качественных к количественным сравнениям и характеристике климата (XVII–XVIII вв.).
Начало климатологической теории относится к XVIII в. В это время М. В. Ломоносов поясняет, отчего «…жёсткость мороза в воздухе из глубины моря дышущими бурями умягчается…, жидкость морской воды и градус термометра выше или около предела замерзания сохраняется для великого пространства моря…, моря сообщают в воздух более тепла, нежели матёрая земля, мерзлым запёртая черепом и засыпанная глубокими снегами, сквозь который дыханию подземной теплоты путь затворён». И далее отмечает, что морские ветры в Санкт-Петербурге, Архангельске и Охотске «… свирепость зимнего холода укрощают, принося дождливую погоду». Поэтому Британия «…кротчае чувствует зиму, нежели другие Европейские земли, лежащие под тем же с нею климатом».
Таким образом, к концу XVIII в. первоначальные описательные и качественные представления о разнообразии климата Земли и моря были подкреплены рядом инструментальных наблюдений. Это позволило ясно определить важнейшие общие причины существования различного климата и некоторые проблемы практической климатологии.
Всем этим «зародышам» идей суждено было получить полное развитие в следующие века, когда уже стало возможным использовать параллельные ряды наблюдений метеорологических станций и научно-исследовательских морских судов для сравнения климата.
ХХ в. был ознаменован исследованиями специальных климатологических экспедиций во многие районы мира, в том числе и труднодоступные акватории Мирового океана. Конец XX в. отмечен в Арктике появлением крупных судов — плавучих научно-исследовательских институтов с наличием на борту групп учёных в количестве 60–80 человек.
КЛИМАТ МОРЕЙ
Климат — это метеорологический компонент географической среды. На каждом этапе развития он характеризуется как средними, так и следующими типичными или наиболее часто повторяющимися выражениями: метеорологические явления атмосферных процессов, особенности воздушных масс, а также связанные с климатом географические процессы.
Различают климаты морей и климаты суши. Поверхность океана, в отличие от континентальной части земной поверхности, непрерывно изменяется. Это обусловлено сложными процессами как космического характера, так и собственно геопроцессами, в том числе процессами в гидросфере.
В конце XVII — начале XVIII вв. были созданы специальные морские посты, которые стали вести систематические наблюдения за морским уровнем. В период 1900–1964 гг. общее их количество возросло и составило в мире 126 (табл. 10.1).
Атлантический и Тихий океаны занимают большие площади в умеренных широтах обоих полушарий, Индийский океан — в умеренных широтах Южного полушария. Климат океанов этих широт имеет много общего. Преобладающий западный перенос выражен над океанами лучше, чем над материками, особенно в Южном полушарии. Скорость ветра больше, чем над материками. На 40–50º ю. ш., между зоной субтропических антициклонов и субантарктическими широтами, где чаще проходят центры глубоких циклонов, средняя скорость ветра составляет 10–15 м/с. Штормы здесь часты и продолжительны. Моряки знают это давно, и именно поэтому они назвали 40-е широты Южного полушария «ревущими сороковыми».
Распределение температуры воздуха над океанами более зональное, чем над материками в тех же широтах. Различия в температуре над водной поверхностью океанов зимой и летом выражены меньше по сравнению с континентами.
В Северном полушарии западные части океанов в зимний период времени заметно холоднее восточных. Это обусловлено тем, что здесь отмечаются частые выходы холодных воздушных масс с материков. Летом эти различия меньше.
Облачность над океанами умеренных широт велика, и осадки при этом значительны. Особенно это характерно для субполярных широт, где наблюдаются наиболее глубокие циклоны.
В зоне 40–60º с. ш. в океанах отмечается средняя температура августа 8–22 ºС. В феврале в Атлантическом океане наблюдается температура от 15 ºС до 0 ºС, а в Тихом океане значительно ниже — от +10 ºС до −10 ºС. В общем, разность температур между 40-ми и 60-ми широтами убывает от зимы к лету. Годовые амплитуды температуры составляют здесь 10–15 ºС.
В Южном полушарии средние температуры этих океанов в зоне 40–60º ю. ш. в феврале от 15 ºС до 0 ºС, а в августе от +10 ºС до −10 ºС. Преобладают сильные и при этом устойчивые западные ветры, часто наблюдаются штормы.
Северный Ледовитый океан значительную часть года скован льдами, таяние которых даже в летние месяцы не позволяет температуре воды подняться значительно выше нуля градусов. При этом необходимо помнить, что именно этот океан является «кухней погоды» Северного полушария.
Главными факторами, определяющими климат северных морей, являются:
- высокие широты, обуславливающие здесь так называемые полярный день и полярную ночь;
- особенности арктической циркуляции атмосферы со свойственной ей «полярной шапкой»;
- наличие ледяной и снежной поверхности;
- тёплые и холодные морские течения.
В Северном Ледовитом океане и его морях ведущим климатообразующим фактором являются астрономические условия. Циклоническая деятельность этого района служит механизмом, с помощью которого происходит интенсивный вынос арктических масс к югу, чтобы не дать им возможность подолгу застаиваться в Арктике. Вместе с тем циклоническая деятельность в зоне арктических морей снижает в значительной степени влияние астрономических климатообразующих факторов. В этой связи основное значение имеют облачность, связанная с фронтами, и усиление ветра. При увеличении облачности поднимается температура. В летние ясные дни температура воздуха в среднем ниже, чем в пасмурные дни. Увеличение скорости ветра влечёт за собой разрушение инверсии и приток тепла сверху. При этом наблюдаются также продолжительные периоды затишья, или штилей.
Климат Тихого океана
Основное влияние на климат Тихого океана оказывают субтропические антициклоны — гавайский и южнотихоокеанский. Охлаждение морского тропического воздуха в приземном слое происходит над холодными течениями — Калифорнийским, Перуанским, Камчатским и Курильским. В районах преобладания этих течений количество выпадающих осадков меньше, т. к. отсутствуют условия для образования облачности.
В районах теплых течений — Куро-Сио, Аляскинского и Восточно-Австралийского — количество осадков существенно возрастает. Значительное влияние на климат западной части океана, особенно в период зимнего муссона, оказывает азиатский материк.
В Тихом океане выделяются следующие климатические зоны:
Экваториальная зона. Характеризуется слабыми ветрами, малой годовой амплитудой температуры (0,5–1,5 °С). Восточная её часть холоднее западной. Количество осадков составляет более 1000 мм/год.
Зона экваториальных муссонов. Располагается по обе стороны от экватора. Летом преобладает экваториальный воздух, зимой — морской тропический. Границы областей определяются сезонным положением тропического фронта. Летом преобладает облачная погода с частыми осадками при высокой температуре (27–28 °С). В осенний период в западных районах часто наблюдаются тропические циклоны. В Южном полушарии область экваториальных муссонов выражена слабее.
Тропическая зона (зона пассатов). Преобладает тропический воздух. В восточные районы зоны приходит охлажденный воздух с периферии гавайского антициклона в Северном полушарии и с периферии южнотихоокеанского — в Южном полушарии. Эти районы характеризуются пониженными температурами и малым количеством осадков. Средняя температура летом составляет 20–22 °С, зимой — 15 °С. Количество осадков составляет 200–300 мм/год. В западных районах летняя температура повышается до 25 °С; зимой, вследствие поступления охлажденного воздуха с материков, температура остается на уровне 15 °С, количество осадков возрастает до 2000 мм/год.
Субтропическая зона. В тёплое полугодие здесь преобладает морской тропический воздух, в холодное — воздух умеренных широт. В западных районах в летний период наблюдается перенос из тропической зоны, поэтому лето теплее и осадков больше, чем в восточных районах. В холодное полугодие в западные районы поступает охлаждённый континентальный воздух, а в восточные — сравнительно теплый морской воздух умеренных широт. Часть западных районов субтропической зоны также подвержена воздействию тропических циклонов, особенно часто в конце лета — начале осени.
Умеренная зона. В течение всего года проявляется циклоническая деятельность, особенно в холодное полугодие.
В Северном полушарии восточные районы зоны подвержены влиянию тёплого Аляскинского течения, а западные находятся под воздействием холодных течений (Камчатское, Курильское, Ойя-Сио), что способствует охлаждению воздуха. В целом в западных районах зоны температура воздуха ниже, чем в восточных, осадков мало, часто наблюдаются туманы.
В умеренной зоне Южного полушария климатические условия являются значительно более однородными.
Климат Атлантического океана
Существенное влияние на климат Атлантического океана наряду с субтропическими антициклонами — Азорским и Южно-Атлантическим, в которых формируется морской тропический воздух, оказывают тёплые (Гольфстрим и Бразильское) и холодные (Канарское и Бенгуэльское) океанические течения.
Выделяются следующие климатические зоны:
Экваториальная. В течение года преобладает экваториальный воздух, поступающий с пассатами Южного полушария. Годовая сумма осадков достигает 2000–3000 мм. Средняя многолетняя температура составляет 23–25 °С летом и 27 °С весной.
Зона экваториальных муссонов. Северная граница этой зоны располагается на 8° с. ш. у берегов Южной Америки и 16° с. ш. у берегов Африки; южная граница лежит на широте 5° ю. ш. у берегов Южной Америки, а в восточной части — непосредственно у экватора. Летом в этой зоне преобладает экваториальный воздух, поступающий с пассатами Южного полушария, зимой — морской тропический воздух, приходящий с периферии субтропических антициклонов.
Зима в восточных районах этой зоны сухая с пониженной температурой; в западных районах — более теплая с большим количеством осадков.
На границах зоны экваториальных муссонов и тропической зоны наблюдаются тропические циклоны, особенно часто весной и в начале осени.
Зона пассатов. Располагается к северу и югу от зоны экваториальных муссонов. Здесь преобладает тропический воздух. Температура в западных районах пассатной зоны выше, чем в восточных. Здесь выпадает значительно больше осадков (2000–2500 мм/год), чем в восточных районах — 150–200 мм/год.
Субтропическая зона. В тёплое полугодие преобладает морской тропический воздух, в холодное — воздух умеренных широт. Температура воздуха в тёплое полугодие в западных районах зоны выше, чем в восточных, в холодное полугодие наблюдается обратный эффект. Для западных районов субтропической зоны зимой характерны штормы и ураганы.
Умеренная зона. Преобладает морской воздух умеренных широт. Циклоническая деятельность имеет место в течение всего года, причём она наиболее интенсивна зимой. Температура воздуха в западных районах зоны в течение всего года ниже, чем в восточных, что объясняется влиянием холодного Лабрадорского течения и холодных континентальных муссонов.
В западных районах осадков меньше, чем в восточных.
Температура воздуха в умеренной зоне Южного полушария ниже, чем в умеренной зоне Северного полушария. В умеренную зону южной Атлантики часто заходят плавучие льды, выносимые течениями из высоких широт.
Климат Индийского океана
Северная часть Индийского океана располагается в тропической зоне, южная — преимущественно в субтропической и умеренной климатических зонах. Поэтому северная часть океана характеризуется более высокими температурами.
Климат северной части Индийского океана формируется под преобладающим влиянием азиатского материка, являющегося источником поступления континентального тропического воздуха с зимними муссонами. Значительное влияние на него оказывают в качестве очага формирования морского тропического воздуха южноиндийские антициклоны и океанические течения (тёплое Мозамбикское в западных областях и холодное Западно-Австралийское в восточных районах).
Экваториальная зона. Характеризуется преобладанием влажного тёплого экваториального воздуха. Средняя многолетняя температура воздуха составляет 27–29 °С, причём годовой ход температуры практически отсутствует, а годовая сумма осадков достигает 3000 мм.
Зона экваториальных муссонов. Располагается к северу и югу от экваториальной зоны. Летом преобладает экваториальный воздух, зимой — относительно сухой тропический. Климатические условия в целом сходны с условиями экваториальной зоны, за исключением сезонной смены преобладающих воздушных потоков.
Тропическая зона. В Северном полушарии тропическая зона занимает малую площадь. В течение года преобладает сухой тропический воздух, поступающий зимой со стороны Южной Азии, летом — со стороны Аравии и полуострова Сомали. Тропическая зона Южного полушария характеризуется преобладанием морского тропического воздуха из области южноиндийского антициклона.
Восточные районы зоны характеризуются пониженной температурой воздуха и сравнительно малым количеством осадков под влиянием холодного Западно-Австралийского течения. В западных районах выпадает существенно большее количество осадков и наблюдается более высокая температура воздуха. Летом в тропической зоне часто возникают тропические ураганы.
Субтропическая зона. Располагается вдоль параллели 40° ю. ш. В тёплое полугодие преобладает тропический воздух, в холодное — морской воздух умеренных широт, поступающий с циклонами.
Климатические условия умеренных широт Индийского океана аналогичны условиям тех же широт Атлантического и Тихого океанов.
Климат Арктики
Полярные области земного шара — это пространства, расположенные вокруг земных географических полюсов, ограниченных в Северном или Южном полушариях полярными кругами, параллелями 66º33´, и занимающие 8 % поверхности Земли.
Являясь одним из составляющих понятий полярных областей, климат Арктики определяется рядом факторов: с одной стороны, широтным положением Северной Америки, а с другой — севером Евразии, размерами континентов, рельефом и др. Своеобразие климата Арктики, в первую очередь, связано с её высокоширотным положением.
Полярный день и полярная ночь обусловливают очень неравномерное поступление солнечного тепла в течение года. Во время полярного дня происходит непрерывное и продолжительное прогревание поверхности островов, океана и прилегающих к ним слоёв воздуха, а во время полярной ночи — их охлаждение.
Отличительной особенностью российского сектора Арктики является её большая протяженность с запада на восток. В южных районах Арктики поступление тепла летом превышает его потерю зимой. Годовая величина радиационного баланса составляет в них от 9 до 14 ккал/см2.
Несмотря на то, что в Арктическом бассейне потери тепла превышают его приток на 2–3 ккал/см2, систематическому охлаждению центральных районов Арктики препятствует интенсивный вынос теплых воздушных масс в циклонах из более южных районов и теплоотдача океана. Водные массы отдают зимой накопленное летом адвективное тепло прилегающим слоям воздуха через лёд, а также через полыньи и разводья. Следует помнить, что площадь разводий мала, и, кроме того, в силу особенностей температурного режима, они быстро покрываются льдом. Поэтому основную роль играет поток тепла через лёд.
Большое значение в западной части Арктики имеют тёплые течения — ответвления Гольфстрима, проникающие далеко на север и северо-восток. В результате температура воздуха над морями с тёплыми течениями и даже над центральной частью Арктического бассейна зимой выше, чем над территорией северо-восточной Сибири. Летом водные массы Арктического бассейна и морей, покрытые тающими льдами, сильно охлаждают прилегающие к ним слои воздуха, создавая инверсионную стратификацию воздушных масс. Исключительно большое значение отепляющего воздействия на климат оказывают процессы формирования циклонической деятельности, которая очень интенсивно развивается зимой.
В центральных районах Арктического бассейна зимой преобладает антициклональная циркуляция. По этой причине там устойчиво удерживаются очень холодные, малооблачные условия погоды со слабыми ветрами. Циклоны тихоокеанского происхождения проникают иногда в центральные районы, редко оказывая существенное влияние на погоду в этой части Арктики.
Летом различия в климатических условиях отдельных районов Арктики сглаживаются, т. к. атмосферная циркуляция не только имеет другой характер, но и менее интенсивна. Летом циклоны не так глубоки, как зимой, и при этом имеют тенденцию быстро заполняться. При этом основную роль в формировании летнего метеорологического режима в арктической зоне играет непрерывный приток солнечной радиации в течение полярного дня и однородная в термическом отношении подстилающая поверхность. Оба этих фактора нивелируют те различия, которые могут быть вызваны проявлением циркуляции атмосферы.
Циклоническая деятельность, естественно, приводит к проникновению в Арктический бассейн тёплых воздушных масс с акваторий океанов умеренных широт, тем самым смягчая климат Арктики.
Среднемесячные температуры в Арктическом бассейне составляют от −40 °С зимой до 0 ºС летом. Температуры с января по март близки между собой.
Атлантико-европейская область Арктики более тёплая. Именно здесь отмечаются глубокие выносы тёплого воздуха в результате циклонической деятельности. В западной части Баренцева моря циклоническая деятельность настолько интенсивна, что осадков за год выпадает около 500 мм. На восток их количество убывает. В других областях Арктического бассейна средняя температура января всюду ниже −30 °C.
В азиатской, канадской и тихоокеанской областях Арктики зима значительно холоднее, чем в атлантико-европейской области, а лето в целом такое же.
Полярные мезоциклоны (ПМЦ)
Значительный интерес, проявляемый в метеорологии к интенсивным мезоциклонам, определяется в первую очередь связанными с ними внезапными и резкими ухудшениями погоды, а также возможной ролью этих вихрей в формировании глубинных водных масс в районах частого мезомасштабного циклогенеза. ПМЦ формируются, как правило, в холодный период года при смещении арктического холодного воздуха на свободную ото льда относительно тёплую морскую поверхность. Размеры этих мезовихрей незначительны по сравнению с внетропическими циклонами и составляют от нескольких десятков до нескольких сотен километров (характерный масштаб большинства мезовихрей всех типов находится в пределах 200–600 км). В целом ряде работ вычислены среднемесячные значения повторяемости, проведен анализ распределения количества полярных мезоциклонов в зависимости от их размеров и представлены данные о межгодовой изменчивости параметров мезоциклонов.
В Северном полушарии областью наиболее активного мезомасштабного циклогенеза является акватория Северо-Европейского бассейна. Значительные межширотные термические контрасты в приводном слое, усиленные близостью массива дрейфующих льдов и проникновением теплых атлантических вод на север в сочетании с интенсивным тропосферным переносом создают условия для развития бароклинной неустойчивости в этом регионе в холодное время года. Основными источниками энергии при образовании и развитии полярных мезоциклонов являются турбулентные потоки тепла и влаги от морской поверхности.
Процессы мезомасштабного циклогенеза в Северном полушарии характерны также для акваторий Канадской Арктики, Карского моря, северной части Тихого океана, Чукотского и Японского морей. В Южном полушарии ПМЦ отмечены по всей циркумполярной зоне Южного океана (рис. 10.2).
Поскольку размеры полярных мезоциклонов незначительны по сравнению с крупномасштабными барическими образованиями, а срок их жизни в большинстве случаев составляет менее суток, они не всегда обнаруживаются на синоптических картах, что усугубляется недостатком стандартных метеорологических наблюдений в высоких морских широтах. Задача обнаружения ПМЦ упростилась с появлением метеорологических спутников и, соответственно, данных наблюдений облачного покрова и радиофизических измерений, что способствовало активизации исследования этих образований.
Интенсивные ПМЦ вызывают экстремальные погодные явления — штормовые волнение и ветер, обледенение судов и сооружений, снежные заряды с ухудшением видимости. Штормовая ситуация развивается обычно внезапно за короткий период. Особенности строения и эволюции этих циклонических возмущений создают существенные трудности при их прогнозировании.
В научных публикациях для обозначения полярных мезоциклонов широко принято употребление таких терминов как «polar lows», «arctic low», «polar hurricane», «Arctic hurricane», «sub-cyclonic eddy». Интенсивность ПМЦ можно определить качественно по структуре и степени яркости изображения облачных вихрей на спутниковых снимках. Ограничение минимальных размеров этих образований значением 200 км можно считать достаточно условным, в ряде случаев в категорию polar lows включают облачные мезовихри.
Понятие пространственного масштаба ПМЦ обычно связано с линейным размером (диаметром) его облачного вихря. Диаметр соответствующей локальной области пониженного давления на уровне моря, ограниченной условной замкнутой изолинией, не всегда можно определить из-за недостатка данных метеонаблюдений в высокоширотных акваториях. Горизонтальные размеры спиралевидных облачных мезовихрей обычно определяются по диаметру внешней облачной спирали, а размеры мезоциклона в форме запятой — по горизонтальной протяженности облачного массива в головной части вихря. Следует отметить, что размер облачного вихря не всегда является строго определяемым параметром из-за недостаточно хорошо выраженной формы и нечёткости очертаний на спутниковых снимках.
По имеющимся данным наблюдений число мезовихрей в форме запятой составляет около 70 % от их общего числа. Мезовихри в форме запятой являются меньшими по масштабу циклонами по сравнению со спиралевидными.
Средний размер ПМЦ в форме запятой оценен равным 176 км в диаметре, а в форме спирали — 283 км. Максимальный размер облачного вихря ПМЦ по наблюдениям 1981–2002 гг. составил 700 км.
Характерной чертой ПМЦ является короткий срок существования по сравнению с крупномасштабными циклонами. Средняя продолжительность существования ПМЦ составляет 15 часов.
Полярные мезовихри над Баренцевым морем обычно образуются в холодном северном потоке, и если это случается в районе Шпицбергена, то чаще всего они смещаются к побережью Норвегии, поэтому участок побережья между меридианами 18–22° в. д. наиболее подвержен воздействию ПМЦ. Из-за незначительного вертикального развития мезовихрей ведущий их поток часто может располагаться на уровне 850–700 гПа — ниже основного формирующегося переноса. В большинстве случаев ПМЦ перемещаются на юг к побережью Скандинавии или в юго-восточном (реже в восточном) направлении, достигая иногда акватории Карского моря. Зарегистрированная максимальная протяженность траектории ПМЦ составила 2800 км. Скорость перемещения ПМЦ определяется сложившейся синоптической ситуацией, обычными являются значения 10–30 км/ч.
Известны случаи вхождения судов в зону действия штормовых полярных мезоциклонов. Обычно это неспрогнозированное внезапное и резкое ухудшение погоды. В такую ситуацию в западной части Баренцева моря у ледовой кромки попало ледокольное судно. При ясной и холодной погоде произошло быстрое натекание плотной облачности, ветер сначала слабый северный перешел к юго-западному и усилился до 32 м/c при волнении высотой 9 м. При сильном снегопаде ухудшилась видимость, палуба судна покрылась толстым слоем льда.
Подобное состояние погоды возможно при очень интенсивных ПМЦ, можно полагать, что продолжительность шторма в соответствии с масштабами мезоциклона обычно ограничивается несколькими часами. Максимальная скорость ветра (25–35 м/с) может наблюдаться в сравнительно небольшой по размерам (примерно 50 × 100 км) части ПМЦ. Осадки и облачные системы ПМЦ могут простираться на расстояние 100–150 миль и по вертикали до 3 км.
Незначительные размеры и короткий срок жизни ПМЦ лимитируют возможность генерации экстремальных высот волн. Упрощенная схема развития волнения под влиянием ПМЦ демонстрирует, что значительное волнение может развиться при совпадении направления ветра с направлением перемещения интенсивного мезовихря (рис. 10.4–10.5).
В начальной стадии процесса падение давления составило 6,8 гПа за три часа, максимальная скорость приземного ветра — 25 м/с. Диаметр локальной области низкого давления на уровне моря (рис. 10.6 (б)) был сравним с размером соответствующего облачного вихря (рис. 10.6 (а)). На рис. 10.7. показана траектория смещения этого ПМЦ.
Есть основания предполагать, что образование полярных мезоциклонов непосредственно над Карским морем наиболее вероятно в период формирования здесь ледяного покрова. Очевидно, частота этих событий здесь незначительна по сравнению с основной областью мезомасштабного циклогенеза Северного полушария — морями Северо-Европейского бассейна.
Литература
Гидрометеорологическое Обеспечение Мореплавания - Глухов В.Г., Гордиенко А.И., Шаронов А.Ю., Шматков В.А. [2014]
