Особливості синоптичних процесів, що зумовлюють небезпечні і стихійні опади у теплий період на території України - Автореферат

Актуальність теми досліджень визначається необхідністю подальшого розвитку надійного моніторингу синоптичних процесів, що зумовлюють небезпечні (НЯ) та стихійні гідрометеорологічні явища (СГЯ) погоди, автоматизації процесів аналізу і діагностики стану атмосфери та прогнозу довготермінових змін її параметрів, що впливають на утворення НЯ і СГЯ. Дослідженням циркуляції атмосфери та синоптичних процесів, що зумовлюють виникнення небезпечних і стихійних опадів в Україні, займалось не одне покоління дослідників. Метою досліджень є розробка та реалізація нових підходів до моніторингу синоптичних процесів, що зумовлюють небезпечну та стихійну кількість опадів у теплий період в Україні, визначення обєктивних показників їх інтенсивності, виявлення їх динаміки і особливостей у регіонах країни. Для досягнення цієї мети необхідно було вирішити наступні завдання: · виявити синоптичні процеси, що зумовлюють небезпечну та стихійну кількість опадів наприкінці ХХ - початку ХХІ ст. та встановити інтенсивність і особливості локалізації НЯ і СГЯ при цих процесах; · за методикою ОІБС отримати обєктивний системний опис синоптичних процесів теплого періоду в Україні та її регіонах, який включає структуру, енергетику та вологовміст баричного поля нижньої тропосфери;У першому розділі проаналізовано стан досліджень синоптичних процесів, що зумовлюють виникнення небезпечної і стихійної кількості опадів у теплий період в Україні. В Україні статистико-стохастичні дослідження циркуляції атмосфери, і, зокрема, синоптичних процесів, що зумовлюють виникнення небезпечних і стихійних опадів, базуються на працях Богатир Л.Ф., Пономаренка І.Н., Башкірової Л.С., Корнієнка Є.Є., Дзіваковської Л.А., Польського П.І., Седлецького В.М., Сакалі Л.І., Кіптенко Є.Н., Бабіченко В.Н., Лоєвої І.Д., Школьного Є.П., Сусідка М.М., та ін. Аналіз досліджень процесів, що зумовлюють утворення небезпечної і стихійної кількості опадів в Україні, показав, що вони проводились переважно у 50-70-х роках ХХ ст. У третьому розділі представлено методику обєктивної ідентифікації баричних систем синоптичного масштабу, яка є тернарним деревом рішень, та оцінено структуру атмосфери, баричного поля та енергетику і вологовміст атмосферних вихорів у теплий період в Україні На другому етапі за допомогою кривизни ізогіпс () та зміни густоти ізогіпс у напрямі осей координат у виділених полях розпізнаються: циклон, улоговина, антициклон, гребінь, сідловина; виділяються їх складові - центр, передня, тилова частина, вісь улоговини, гребеня.У дисертації запропоновано новий підхід до дослідження синоптичних процесів, що зумовлюють небезпечну і стихійну кількість опадів у теплий період. Вона дає можливість вивчити структуру атмосфери, баричного поля, кількісно оцінити величину енергетики і вологовмісту атмосферних вихорів, дослідити їх періодичність та міжрічну мінливість, встановити їх вплив на повторюваність та інтенсивність НЯ і СГЯ. 1.Аналіз структури атмосфери та баричного поля, розрахованих за методикою ОІБС, показав: · Атмосфера в Україні у теплий період є дуже неоднорідною: фронтальні зони на території країни зустрічаються значно частіше (~80%), ніж однорідні повітряні маси. Наприкінці ХХ - початку ХХІ ст. в Україні спостерігається тенденція до зменшення повторюваності однорідних повітряних мас і зростання повторюваності фронтальних зон. Аналіз енергетики і вологовмісту атмосфери та складових їх бюджету, розрахованих за методикою ОІБС, дозволив визначити значення їх середніх величин для нижньої тропосфери у теплий період та виявити їх характерні риси для баричних утворень різного походження.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У дисертації запропоновано новий підхід до дослідження синоптичних процесів, що зумовлюють небезпечну і стихійну кількість опадів у теплий період. Розроблена методика обєктивної ідентифікації баричних систем синоптичного масштабу. Вона дає можливість вивчити структуру атмосфери, баричного поля, кількісно оцінити величину енергетики і вологовмісту атмосферних вихорів, дослідити їх періодичність та міжрічну мінливість, встановити їх вплив на повторюваність та інтенсивність НЯ і СГЯ.

1.Аналіз структури атмосфери та баричного поля, розрахованих за методикою ОІБС, показав: · Атмосфера в Україні у теплий період є дуже неоднорідною: фронтальні зони на території країни зустрічаються значно частіше (~80%), ніж однорідні повітряні маси. Це і визначає співвідношення між фронтальними і внутрішньомасовими опадами в Україні, яке залежить від синоптичного процесу. Наприкінці ХХ - початку ХХІ ст. в Україні спостерігається тенденція до зменшення повторюваності однорідних повітряних мас і зростання повторюваності фронтальних зон. При цьому повторюваність зони полярного фронту зростає, а арктичного - зменшується.

· На території України у теплий період переважає малоградієнтне поле (особливо підвищеного тиску), улоговини та гребені. Значний відсоток становлять сідловини. Циклони та антициклони спостерігаються значно рідше (переважають, зазвичай, тилові частини циклонів та улоговин і передні антициклонів та гребенів). Наприкінці ХХ - початку ХХІ ст. повторюваність областей низького тиску в країні зменшується, а високого - зростає. При цьому повторюваність циклонів і малоградієнтних полів зниженого тиску зменшується, а улоговин - дещо збільшується. Активізація антициклональної діяльності відбулась за рахунок зростання повторюваності гребенів, особливо їх тилових частин.

2. Аналіз енергетики і вологовмісту атмосфери та складових їх бюджету, розрахованих за методикою ОІБС, дозволив визначити значення їх середніх величин для нижньої тропосфери у теплий період та виявити їх характерні риси для баричних утворень різного походження. Встановлено, що: · Середня питома кінетична енергія одиничної маси повітря у теплий період року в Україні на АТ1000 становить 18,9±0,05 Дж/кг, що відповідає середній швидкості вітру 6 м/с. Середнє значення величини масової долі водяної пари складає - 7,5±0,4 г/кг. У цей період переважає приток вологи, додатна адвекція кінетичної енергії та її генерація. Найбільшу питому кінетичну енергію має арктична повітряна маса. Для неї характерний приток кінетичної енергії і її генерація (максимальні у тиловій частині баричних утворень). Найбільш вологими є тропічна і помірна повітряні маси. Для них характерними є стік і дисипація кінетичної енергії та приток вологи. Масова доля водяної пари арктичного повітря, а також її приток, майже вдвічі менші.

· Чим більшу південну складову має циклон, який виходить в Україну, тим більший приток вологи і більша генерація кінетичної енергії спостерігається у нижній тропосфері. Зі зростанням північної складової переміщення вихорів генерація кінетичної енергії зменшується і переходить у дисипацію. Зменшується і приток вологи.

· Повторюваність випадків НЯ та СГЯ залежить від вологовмісту, структури баричного поля та енергетики нижньої тропосфери. Вони мають складову, період якої становить 2-3, 4-6 та 9-12 років, що збігається з періодом повторюваності НЯ і СГЯ та опадів у цілому.

· У період, коли на території України спостерігалось збільшення повторюваності випадків НЯ та СГЯ вологовміст циклонів (особливо полярних) збільшувався, а їх кінетична енергія зменшувалась (найбільше арктичних).

3. Дослідження особливостей циклонічної діяльності показали : · Наприкінці ХХ ст. значно зменшилась кількість циклонів, що переміщувались територією України у теплий період. Це було характерно для усіх вихорів.

· Траєкторії циклонів на шляху до України і на її території мали більш південну складову. Повітряні маси, рухаючись південніше, поповнювали свій вологозапас за рахунок випаровування з прилеглих морських акваторій і набували більшого вологовмісту, ніж у попередні роки.

· Найбільшу швидкість в Україні. мають циклони, які переміщуються з північною складовою, а найменшу - вихори з південною складовою. У всіх регіонах країни на початку ХХІ ст. спостерігалось значне зменшення швидкості переміщення баричних утворень. Самі вихори були більш глибокими, ніж у попередні роки.

· Зміна траєкторій циклонів, на початку ХХІ ст., свідчить про зміну положення центрів дії атмосфери і, відповідно, орієнтації осі вологообміну між Атлантичним океаном та Центральною Європою у теплий період року.

4. Виявлені особливості циклонічної діяльності у теплий період наприкінці ХХ та на початку ХХІ ст. підтвердили висновки, отримані за методикою ОІБС, і свідчать про те, що обєктивна ідентифікація баричних систем синоптичного масштабу реально відображає структуру атмосфери, її енергетику, вологовміст та процеси, що в ній відбуваються, а також дозволяє глибше зрозуміти фізичний механізм утворення опадів та їх мінливість. Вона може використовуватись для їх дослідження та моніторингу і є першим етапом в оцінці умов, сприятливих для їх виникнення.

5. Розроблена методика моніторингу інтенсивності баричних утворень та синоптичних процесів відкриває шлях до автоматизації існуючих методик прогнозу явищ погоди, їх удосконалення та створення нових. Виявлені характерні риси синоптичних процесів, що зумовлюють виникнення НЯ та СГЯ у теплий період та механізми зміни просторово-часового розподілу НЯ та СГЯ можуть стати основою для створення методик їх прогнозування з різною завчасністю.

1. Гусак Ж.К., Лавриненко О.М., Балабух В.О. Zones of hasardous rain showers caused by passage of Mediterranean cyclones.//Тези International symposium on cyclones and hazardous weather in the Mediterranea. - 1997.- Palma de Maliorca (Spain).-С.42.

2. Балабух В.О. Оцінка опадонебезпечності на території України//Пр.УКРНДГМІ.-2000.-Вип.248, С.77-84.

3. Балабух В.О., Гусак Ж.К., Лавриненко О.М. Опасные осадки в Украине в конце 20 века и их прогноз//Відкриті еволюціонуючі системи: Матеріали Першої міжнародної науково-практичній конференції (26-27 квітня 2002 р.).- Київ: ВМУРОЛ, 2002.-С.3-14.

4. Балабух В.О. Регіональні особливості розподілу небезпечних і стихійних конвективних явищ погоди при переміщенні на Україну циклонів і фронтів з північною складовою наприкінці ХХ ст. //Гідрометеорологія і охорона навколишнього середовища -2002: Матеріали міжнародної наукової конференції . Одеса: ОДЕКУ, 2002.-С.31-36.

5. Балабух В.О., Лавриненко О.М. Особливості мезомасштабної циркуляції, що обумовлює небезпечні і стихійні конвективні явища погоди та її зміна наприкінці ХХ ст. // Гідрометеорологія і охорона навколишнього середовища -2002: Тези доповідей міжнародної наукової конференції . Одеса: ОДЕКУ, 2002.-С.77-78.

6. Балабух В.О., Прусов В.А. Дослідження небезпечних і стихійних опадів теплого періоду. //Екологія і ресурси.-2003.-Вип.5.-С.73-76.

7. Балабух В.О. Траєкторії циклонів, що зумовлюють небезпечну і стихійну кількість опадів в Україні у теплий період року//Наукові праці УКРНДГМІ.-2004.-Вип. 253.-С.37-49.

8. Балабух В.О., Гусак Ж.К., Лавриненко О.М. Вплив кліматичних умов на виробничо-господарську діяльність транспорту України// Географічна освіта і наука в Україні: Тези доповідей ІІ міжнародної науково-практичної конференції.- Київ, 2003.- С.252.

9. Кобзистий П.І., Балабух В.О., Лащенко В.В. Барико-циркуляційні процеси формування зими 2002 - 2003 рр// Географічна освіта і наука в Україні: Тези доповіді ІІ міжнародної науково-практичної конференції.- Київ,2003.- С.133-134.

10. Балабух В.О. Райони циклогенезу, траєкторії переміщення та повторюваність циклонів в Україні у теплий період// Україна: географічні проблеми сталого розвитку//Зб.наук.праць.В 4-х т.-К.:ВГЛ Обрії, 2004.-Т.3.-С.304-306.

11. Балабух В.О. Обєктивна ідентифікація баричних систем синоптичного масштабу//Вісник Київського національного Університету імені Тараса Шевченка.Сер.Географія-2005.-№51.-С.49-50

Размещено на .ru