Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Диагноз атмосферной синоптической изменчивости в проблеме климата полярных областей

ВАК РФ 11.00.09, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Диагноз атмосферной синоптической изменчивости в проблеме климата полярных областей"

Р Г О О Д кмию т;

иикнат шяю жжя г-иот

I - . И таЯЙЙЧЕСКОЯ ПОЛИТИКИ РОССИЙСКОЙ «?ЯКРЯД!<Й

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГИДРОК2ТВОРОЛОГЙЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

Р0ИЯ1ЮВ ВЛАДИМИР ФИЛИППОВИЧ

ДИАГНОЗ ЙТНОСФВРНОЙ СИНОПТИЧЕСКОЯ ИЗМЕНЧИВОСТИ 33. ПРОБЛЕМЕ КЛИМАТА ПОЛЯРНЫК ОБЛАСТЕЙ

УДК !>51.582( 1.80 «-200+210)+551.. 513+551.589

Специальность: 11.00.09- метеорология,климатология,

агрометеорологии

ДИССЧРТЛЩШ на сонскАние ученой стг.прнх рпкторъ Фи"1ик«'1-Мс!твитиччски* наук а '¡.^г!" (МУЧНОГО ДОКДЛДЛ

гаикт- 11Кгербур['-1эоз

какать 1тш>ят»л « Луличлетм*» и тп&уштъш'м туню-яе-с*ед©©агедьскои институте Росгидромета

Официальны»; оппоненты:

доктор физико-математический Када, профессор Л.Т.Матвеев дохтор Физико-математических наук,профессор Ь.П.Борисенхов доктор Физико-катематических наук,профессор Н.Б.Галин

Ведущая организация- Институт физики атмосферы Российской Академии наук

2В> еяглТм9яз г. в

Защита состоится ^ 1 ''УЛДу'*Ч9ЭЗ Г. в _1_г__часов на заседании специализированного Совета Д.ЙвЗ.19.02 при Российском государственном' гидрометеорологической институт'«? по адресу: 19!>195 СА№»'-(¥е?Т(гр5ург, Малоохтеж-кмй проспект, 98.

Диссертация разослана* СМ^иЩу 1993 г.

Ученый секретарь специадизу1ро£*анного Совета:,.длктог- .-яат. наук лрофгссог// / А.С.Гаврклов

ВВЕДЕНИЕ

Исследования климата заметно переориентировались с привлечением трехмерны* прогностически* Кодедей Обцей Циркуляции Лтмосферы(МОЦА, ОЦА)и усвоением в них данных глобальных систем наблюдения.Если ранее климатология и моделирование климата ограничивались рассмотрением термического н радиационного рехима,облачности и влаги,а статистические свойства циркуляции учитывались лить при моделировании выравнивания контрастов,создаваемых неоднородность» диабетических притоков,то теперь па первый план иыихн другие вопросы.Они составили крупную проблему изучения статистического влияния текудих свойств ОНА и ее Синоптической Изменчивости!СИ)на поведение климатических структур. Например, это вопроси о том,как в климатических ансамблях синоптических систем циркуляции образуются преобладающие свойства (климатические аномалии и структур»).Какова изменчивость или дисперсия Флуктуаций,нивелируемых в среднем, но не менее га гни х в климате. Эта переориентация сочетается и с небывалым ростом актуальности прикладных проблем,нера-зрнкпо связанных с рассмотрением статистических свойств циркуляции. Узел вопросов о климатологии петровых по»ей.облачности,осадко»,о глобальном перераспределении энергии и влаги, переносах естественных и антропогенных загрязняющих веч«ств.то-есть «опросов, определяющих успех прогностически» оценок в области экологии, развития народного хозяйства, медицины, вневней политики и других, так или иначе связан с клйнатическими оценками преобладающих переносов иолдуиних масс и их изменчивости. Проблемы прсдсхазания крупных »номашй погода ( засухи или оГильннв осадки, погеплс-ниа или похолодании,адцвыв аномалии ветров и т.д.), сильно влиякину, >ю услоивя жизни гюдий.гак или иначе связаны с оценками и:'менчи1н><1'и и преобладания ощх'до^штх синоптических и более низкочастотных миркухяционмых структур.

В соотвс-тствии с данннчн, на климатических пе^кодлх Ьа -масштабы погоды)баланс ихчул.сл близок к геостргх^п'окому, свидетель • ствуя о лре|к-6рех.ниоети рлбпгы падиггнга ддьлении (Лни^!.!' по г«.'и«-

рацни кинетической энергии кк ОЦЙ. Таким образом,основным ее источником з масштабах te, компенсирующим затраты на диссипацию: vi с, • fnr. может служить лишь спектральиий приток; ul V f ou'i.uu) энергии ek,генерируемой бароклинной неустойчивостью в масштабах tw и передаваемой к масштабам te нелинейными взаимодействиями.Таким образом,нисходящий спектральный поток энергии из синоптической изменчивости в климатическую имеет для последней принципиальное значение, а описание корреляций синоптически* флуктуация важно при моделировании климатических полей.Поскольку корреляции ulux отвечают и за вихревое пространствен ное перераспределение,а сухествукжше"простые"модели климата иди моде ли с динамико-статистическим, зонально-осредмешшм описанием ОЦй ич обладают достаточной полнотой, Директивно использование полных ЫОЦ/\ для моделирования климатических ансамблей синоптических циркулицион них режимов н явного учета флуктуаииА.Мегду теи.МОЦА лияь генерируют такие данные.Оценки климатически-значимых механизмов остаются уделом гипотез и громоздкого статистического анализа климатических рядов ежедневных картин циркуляции.Целыо его является оценка малих климат» ческих трендо» на Фоне больших синоптических колебаний,еопгяхенная с большими трудностями.Применение полных КОЦА создало обвирные материл ли для диагнопа моанизмов влиянии высокочастотной 'изменчивости на климатические аномалии.

Таким образом нетала »ома актуальная проблема диагноза статист» ческих свойств СИ,обобщения климатических данных и оценок важных м< ханизион ¡влияния СМ на климатические структуры. Особую остроту он; имеет для полярных и субполярных иирот. Оценки ( И. Коннике ль, С.Орви! ^073)среднегодового многолетнего арктического бюджета энергии пока» ли.что если ися »остунаюцаи солнечная энергия принята за 100Х, то п терн при отраяи*нии н излучении достигают 209Х, лнвь на половину коип< нсируксь излучением подстилающей поверхности, только на 2% ее турбул нтной чпччеотлачой и на ЗЗ-ипмргнмем. Сланной причиной компенсаци ор^дтч чдоыиго дефнимга МЛ являются атиосф^рны« переносы явной Ь1

и скрытой 4Х тепловой энергии иэ средни* широт .ус-пни шигагчис тепдо-вое равновесие и климатические условия.По оценкам (С. На на бе и К.Брай-ека,1972)нагревание атмосферы субполярных вирот переносами тепла составляет 80-100 Вт/к2 и служит основной причине» восполнения дефицита притока солнечной энергии в полярные области.С другой стороны.тепло-переноси к полюсам контролирует тепловые различия нкзкик и высоких яирот,являющийся параметром глобального клииата(Г.С.Голицын,1973).Эти и другие оценки пока млн, что основной вклад в переносы дают подвижные синоптические пикри (СО), составляя У.О• 10* -ЗГ>• Ш* Вт и доказали ведупую роль синоптической изменчивости циркуляции в проблеме глобального климата и климата полярник областей.Обязуясь преимущественно у субтропически* и средних широт, циклоны персиеиаогси в среднем на восток и к полюсам, гтационируя на стик^ ооздэтаких масс средник и полярных широт и Формируя в субполярны* широта* циклонические климатические аномалии,перемежаемые по долготе с антициклоническими аномалиями полярных воздушных масс. Таким образом.климатическая картина циркуляции здесь суцествеиио неэонаяьна,определяясь преобладанием определении х СВ.внрахаюцим плияиие .СИ на климат.

ЦЕЛЬЮ диссертации является исследование ВОйОЯ АКТУАЛЬНОЙ проблемы диагноза процессов влияния СИ на дох готно-н»; однороднее климатическую структуру атмосферы поляриих и средни* иирот.

Теоретические исследования синоптической циркуляционной нчменчкво-сти могут подразделяться на несколько крупник нипдавлеинй.и одном,начатом работами С.Ч.ВозаЬу в'1а39г.и К.К.Вличоаой в 194У г.,оаэ интерпретируется, как рол нога я изменчивость, Друпму полохнлн начало П.Кс-г<±Н 1942), Л.Н. о^ухов( 194!)>и ЛМ!.О-игпру(1960) .« шч <;Г. интерпретнру тек локпяизошимн'и вихрями или подгнхными г ихрет ики: частицами,сносо-ьнини переносить кассу. Зичечательно.что мехияи по-сукеетпу из проти воположних концепций, о«.-! направления дали иного реалистична* и практически пахни л ре.чульгато!». Решения,моде/ирувчме П» в еиде одиночки»

волн или солитоноо,изученные в работа! J, Bussinesqueí1871)К.Stern (1975) ,П. SXockeai 1976) ,[..G. Keilckopp( 1977) ,В. Д.Ларичева и Г.М.Резника (1976,1Э86)И М-Р.Rizzoli(1Э80)на основе уравнения для кваэнгеострофи-ческой потенциальной завихренности типа уравнения Кортевега-де-Вриэа в теории нелинейных волн с дисперсией, позволили предположить,что СВ одновременно обладают и свойствами барокяиниих волн и подвижных вихревых частиц. Ene в одной важном направлении СИ интерпретируется турбулентность», развиваемой вблизи геострофического равновесия или геострофической турбулентность«.С.Г.ЧеФрановым(1979)найдеиа ее аналогии с двумерной Typ6yaeHTHoCTb«)(K.FJot-t.oft,,l9S3 и Е.й.Новиков, 1978)на основе которой получены реэультатьКР.Е.ИМпеа, 1Э7Ь)о спектральном обме-ие энергией и »нстрофией между компонентаии синоптической и климатической изменчивости.Важные длн изучения СИ методические принципы сформулированы Д.И.Обуховым(Е.Б.Гладэер,Ф.В.Должанский,ft.M.Обухов,1931) при разработке теории нелинейник систем гидродинамического типа,позволяя при описании стохастической изменчивости с бесконечный числом степеней свободы решить упрощенные задачи с очень ограниченным их числом, получай практические результаты,например,в теории ОЦЛ(М.Б.Галин,

1978) в каскадных процессах турбулентности (Е.Ь.Гжедзер. Л.Л.Накарон,

1979) и других. Упомянутые и аналогичные исследования направлены на изучение конкретных механмэиов изменчивости, для чего обяая ее картина в них упрощается на этапе Формулировки задач.Исследование СН и ее роли в клииате,основанное на применении прогностически* полных МОЦА исходит ич противоположного принципа,как можно менее упростить решаемые уравнения и получить наиболее полные решения.по-существу заменяя ими дорогостоящие данные для последующего статистического анализа и

. диагноза. Í* диагнозе климатических ансамблей ежесуточных циркуляцион них картин,раг)река«>«1и* '-И или синоптических данных основой являются ура «нения тоории Ollft. Его рачультати, посходнщие к работам К. Пальмена ( 19Ь0) .К. 11 .Ьоригенкои.1( 19й0)дали количественны** сведения о динамике и íhk*: СЬ,их структура и *»»олш(ии.а также об их статистическом

-r-

рехимо н формировании преобладающими -эффектами климатических структуре К.С.Кипе,1966,И.Л.Пвтросянц,1970,Н.З.Пннус,1988). Богатый статнс-

j

тнчеекмй материал для таких исследований предоставил А.Н. Qort (1979, 1.981).Диагноз таких структур или климатических аномалий, как'центров действия"часто основан на осреднениих или климатических данных,не разрежающих СИ н потому требует ее чоху эмпирической интерпретации. Он восходит к работам Teinaerenc« de Bort J.(1Ö81)и даже« в работах Б.П. Иультано1)Ского(193:)),К.Н.Бди1ювой(1943) ,11. J,Stew.rt( 1943) .C.G.Koaaby (19ЬВ),S.J.Lamberti19Яв)и других,постепенно привел к понимании доминирующего влияния в их образовании преобладающих эффектов подвижных СВ.Важным нагом в рассмотрении климатических полей,как ансамблей синоптических циркуляционных режимов и представлении энергетики ОЦА.как спектральной чнергятики с взаимодействием средних и вихревых компонентов япились работ« 5.М,Гл»гепв( Ш5Ь)и В.Saloman (1957),a J.S.A.Green (1977)предсказал механизм влияния викревих компонентов на средние,когда энергия бароклинной неустойчивость») генерируется на маситабак СИ и нелинейными взаимодействиями передается в низкочастотные структуры, подтвержденный чиоенними ,экспериментами^.D.Mahlaan, 1979) и данники (J .S. А.Green. 1970,H.Üav ijarvi., 1977). (Illing собственных функций динамического оператора атмосферной задачи н рекения для снстьмы'атмосфе-ра-верхний слой океана".полученные в работах 1J.11. Димникова н соавто-Ров(19R9 90)подтвердили, что собственные низкочастотные колебания могут воэбуждьтьея стохастическим синоптическим процессом, локализованным вдоль преобладающих траектории подвижных циклонов.Bcv эти результаты но обнаружили значнич/ механизмов гкнерлцим миссии в диапазоне низкочастотной изменчивости и позволила считап., ><то через него кейнимн взаимодействиями осуществляется «изь спектральный перенос энергии из синоптической изменчивости в климатические структуры, так что интервал низкочастотной изменчивости аналогичен инерционному интервалу тур«5улентиостм(».ф. í'ókíhoi», 1Э90).

Получмиирическое опиганио эФ<$ектов СИ в моделях климата, *рэ1>н»г|ия

которык определяют осредненние по периодам t.>t.c климатически». иные,так или иначе развивалось по пути их определения только чер« эти переиенние, будучи не в состоянии полного моделирования npoi водства из доступной потенциальной- вихревой энергии, ее поведения трансформации в энергию климатических структур и средни* течений. Э' эффекты либо воосе нк моделировались, либо учитывались их диффузн ные свойства в энергобалансовых,радиационно-комвективных моделях, ее сводясь к зонально-осредненному представлению средних величин, ределенип вмхревих.как азональны* аномалий,вихревых потоков подвил ии СВ.как меридиональной диффузии. При этом, климатические структу образуемые влиянием атональности и преобладай«»* CD в них относили к еихреьим компонентам,подлежащим параметризации при определений в же через среднсэоналыиге переменные.Тем не менее,последовательное звитке этого описания [Aden А. (1964), Willing» G.P.-Daviea !).[(.(l'J Ъулико М.И.(1Э69), С»;Нега И.О.(1969), (Jreen J.8.A. (1970),Catгтап -Vernekar А.В.(1971).Etome Р-Н.(1972-1974).Голицын Г.С.-Демченко П (1980) .Петухов U.K. ( 1ЭВ9) .North J. А. (1981) .Ноши Я. С. (1982), Ялекса рое В.В.(19Н2),Сергии В.Я.-Оревко АЛМ19«6)и другие (привело к фор лировкс проблеми параметризации <;Н с ркакыиеч более сложным,чем он деление ^¡ФФектоо ев только через климатически»; переменны« .или-к пр лене динамико-гтагиегкчкткого описания синоптических гнкреник upon со».Как проблема вихревой динамики и энергетики атмосферы (В..Pi нов. 19Я7,1!)Э0;К.Г.Никифоров,0.Ф.Романов, 1937,1990)эти вопроси овъ« пились на стике теории 0ц/\ и теории климат» и, вклпчив проблему at коза синоптической изменчивости, ориентировались «а разработку прс. «уточного класса моделей мехлу сдимкои упро«аючими описание <JH ~Щ тгшк"м«делнми климата м слникок громоздкими для ее воспроизведение но замкпмвдими диагноза и статигтического анализа. полными Tpe*Mej ми М<1(А<». ».Александров. 1УВЛ; В.Ф.Романов,1Э»0).

'ШЛЛЧИ диссертации направлены на развитие методов и диагности*

ле исследования синоптической вихревой изменчивости и ее рожи в т>-едении климатически* аномалий и структур атмосферы, в Формировании редних'и вихревых атмосферных переносов,контролирующих условия поли-ного и глобального климата и перераспределение в атмосфере загрязия-«их вецеств.на моделирование и разработку технологии диагноза кяима-ичегкого режима СИ.

НОВИЗНА диссертации: Для этого впервые разработана Днагностнчес-ая вычислительная система,ьклычивнля ряд новы» методов объективного нллнза длншух,параметризации турбулентного режима пограничных слоев гмосферн и океана с учетом льдов, расчета параметров субсннонтичес-ой вихревой структуры атмосферы, статистически* характеристик СИ н руги».Нетоды впервые позволили получать оценки замкнутого цикла пре-бразованмй внутренней,потенциальной и кинетической энергии, а также авихренности с учетом подсеточинх переносов для одиночных СВ. регио-ялььых.полусфернмх и глобальных месячных,сезонннх,годовых и многолетних ансамблей подпихнкх возмуцений.Ряд новых результатов о меадмаЬа-•ических свойствах подвижных С.В.мх динамике и энергетике, их влиянии я более мелкомаептабнуп и крупномасштабную изменчивость позволил ■первые разработать климатическую модель 01Ш с динаиико етатиетмчес-:ии описанием неоднородного распределения СИ и смоделировать ее влия-|ие на многолетни» неоднородную структуру атмосферы, использовать «одель как основу для технологии экономичного дипгнопл процессов СИ ю осредненюй климатической информации,»ключа* ■щенки средних и вих-?еьих нассо-и энергоперенмеов и влияния СИ на климатические ажямлии * средние? течения.

V !'.;><•.Л О В ЛИ 1 Г [. р;» и ДОСТОВЕРНОСТЬ |>?зу||.та тон работы ныт»'-

са»т ич того, что (шзрабо-гки «снованы на кха- сичеоу'.х научных полохе-чиях н зхепкримептальпмх Флотах,а результаты согласуются с данными.

СТРУКТУРА диссертации гключаст «ведение, Ь Разделов. Заключение и Список публикаций автора но теме диссертации.

0С110ШЫК НОЛОШШЯ диссе|<тацнм,1шн0синые на "О^иту:

-81. Диагностическая вычислительная система,предназначенная для иэу-

чеинк механизмов поведения индивидуальных СВ и их климатических ансамблей на основе синоптических данных,разрешающих СИ или климатической информации,не разреиающей СИ во времени.Система объединяет существовавшие и разработанные в диссертации методы, включая объективный анализ синхронных данных,параметризацию турбулентного режима планетарных пограничных слоев океана и атмосферы с учетом специфики полярных иирот, методы диагноза кинематических,динамических и энергетических параметров синоптической и субсиноптической структуры атмосферных полей,включающие определение всех компонентов бюджета относительной завихренности,внутренней,потенциальной■доступной потенциальной н кинетической энергии, а также методы статистического анализа процессов, определяющих преобладающие свойства и изменчивость и климатических ансамблях возмущений. (Раздел 1.,обобщающий результаты 27 статей и монографии).

2. Результата диагноза трехмерной структур« параметров динамики и всех компонентой бюджета кнутренней.потенциальной и кинетической эне* гии и завихренности Аля больяих совокупностей Сй в различных сезоннш м географических условиях в течение всей их эволюции,устанавливающие сиойствл структуры с'.В ,ме «аниам« развития и поведении пЬдвижных и ста-ципнирующи* пихрей, их излииодействия с подстиллющей поверхностью, с другими СВ и средними течениями, их влиянии на более мелкомасштабную М кру пи она сита Оную изменчивость. (Раздал 2., обобаающий результаты более 20 публикаций).

3. Результате регионального,нолусФсрного и глобального статистического диализа и диагноза месячник,сезонных, годовых н многолетних ансамблей «'инопгичеекмх опте* циркуляции и условиях голоного хода, ус-танавликающис ирнннипи обобщенна существующего динаиико-статистического описания '.<»1н*»:Т1.»1< о.И: о представлении средних переменных в вило <-ум»-('|11>:1нции лнчшь.ш 011, кммлающего Климатически Пнхревое Ноле (К!Ч1)и х.,.ч1кт> ри->у1чщм'м п|ччн.л<|даюии<' аномалия и изменчивость и анса-

мбля не возмущенных наличием СВ течений, вырахающего фоновые услозия

или нормы Средней Циркуляции Атмосферы(СЦА). Аналогично представляет-

I

ся и скорость,причем вихрчвие компоненты в соответствии с разложением Гельмгольца подразделяется на скорость преобладаю*«« « средния перемещений и завихренностей СИ,а деформационные компоненты спичаны с субси-ноптмческой изменчнвоехыо. Результаты диагноза климатического состояния СИ,выявляющие основные климатообразующие свойства СВ, включая активизацию энергообмена с океанами, генерацию энергии и эавнхрчнности, перемешивание п тропосфер, концентрацию и преобладание в определенный районах,сосредотачивающие контрасты в климатических Фронтах,формирующие климатические структуры, создающие существенную долнотну» неоднородность в субполярных и средних «иротаж, обусловливающие «выдачу энергии в средние течении и выражающие модуляцию синоптических хо»е-баний и образование климатических аномалий.преобразование вниз по спектру и влияние на климат(Раздел 3обобщающий результаты почти 20 пу-и

• .и . „ля модель многолетней неоднородной структур« статистических параметров динамики и энергетики ОНА и ее СИ, моделируемой динамике-статистически.В отличие- от существующих"простых"моде-лей климата статистические эффекты СВ в ней не выражаются только мере.» переменные средних течений, а определяются переменными дополнительных уравнений,моделирующих поведение КВП.Переменные СЦЛ и КВМ-проо-траиственно-сглахеи» и характеризуют не только анрогный ход и меридиональный обмен,но описывают географические лохя,горизонтально« н спектральное неркт.ччеирйделенме. О отлична от трегм'-риик прогностических моделей ОНА уравнении модели устанавливают баланс климатических механизмов и опиенвамт нг ежесуточные изменения, а состояние многолетни* полей и ОИО'аздел 4. , обобЦгчощий результаты 10 публикаций).

5. Кплньрусмая по климатическим данным, диагностическая модель географической структуры параметров динамики м энергетики ымосФерной

цкркуляцин м ее СИ может служить основой для надежной к -экономичной технологии расчета многолетнего состояния статистических параметров динамики к энергетики циркуляции,исследования климатически-зажних к* ханнзмов,исследуемых как компоненты бюджета энергии.Долготная переме хаемость цикло-антицкклонических аномалий-существенная особенност! многолетней структуры атмосферы,а модель позволяет ее учитывать.Дин; мическое влияние СИ на эту структуру принципиально. Применение разр< ботакной диагностической технологии к оценкам преобладающих атмосфе) них переносов загрязняющих веществ и их изменчивости, источников I районов их климатического накопления с учетом реакции на зто терио& рической структуры атмосферы и ее циркуляции может дать во1можност намного более экономичных оценок комплекса экологически важных пар метров,чем применение прогностических трехмерных моделей ОКА и стат стического анализа климатических рядов глобальных ежесуточных поле (Раздел 5.,обо6«а»дий результаты 10 публикаций).

АПРОБАЦИЯ ра6оти:Диссертация обобщает работы автора с 1973 г.,вкл чающие 60 публикаций.Ключевые работы опубликованы автором лично.Иие тся публикации и соавторстве при руководстве аитора, и числе которы монография,а также сборник статей,где автор-соредактор.

Исследования по теме данной диссертации выполнялись в ходе научны разработок более 10 плановых научно-исследовательских тем компле сной программы ГКИТ "Мировой океан"и ее проектоп"1>аэрезы","П0ЛЭКС-( вер","Ихний океан'и "Арктика",а также в ходе советско-канадского г< ГУДничестоа с Отделом численного моделирования Канадского клим»тич> кого Центра Слухны атмо<-ферной 'Теды Кан.лди по изучению арктичегког климата и ер« чунстьнгельн'хти к ангроногенной деятельности.

Кроне публикации р* ->ульгато» исследований в научной печати, оснонш ич которых приведены » конце диссертации, они представлялись и обе; Дались »и МНОГИХ М.1 УЧИМ X фору ИПХ, 11кд|учак:

нл гски .ли*рмк.*ц(-ких ' о^в.-о!^нинх по между н.лридним исследонани

Юхного океана(Ленин град,апрель. 1ЭН0; Нью-Йорк , Колумбии, США. апрель, 1982) ;

-на 2 Всесоюзном симпозиуме "Метеорологические исследования в Антарктике" (октябрь, 193 1 г. .Ленинград);

-на с«гминаре"0кеан-к' гмос' по програиме'Раэрезы" ( Февраль, 1983,ГКИТ С":Р,Москва);

-чл Семинаре Лаборатории РПЛ имодейстиия океана и атмосферы ГНЦ СССР (Феврал«.-, 19ВЗ,Москва); -на кафедры климатологии М1'У( февраль, 18ВЗ, Москва);

-на 5 Всо-о-озном Совещании по исследованию динамических процессов в верхней агкоофере Земли(декабрь,1935 г.,Обнинск);

-на семинар«? Отдела взаимодействия океана и атмосферы Ин-та океанологии АН СС0Р(апрель,1987 г., Москва); -на 3 Съезде советских окелнологов(декабрь,1937 г..Ленинград); -на 3 Всесоюзном Симпозиум« "Физические аспекты теории климата"(октябрь,1987 г..Обнинск);

-на Конференции приарктических государств по координации исследования в Арктике(декаирь, 19С8 г.,Ленинград);

-на Московских Семинарах по геофизической гидродинамике(ОВМ АН СССР, Февраль,1083 г.,Москва;Ин-т Физики атмосферы АН СССР,январь,1988).

-на Семинаре по вычислительной математике н задачах обцей циркуляции атмосферы и клииата(ВЦ АН СССР.февраль,1988, Москва);

-на Семинаре по теории хлимлтл(Ин-т озег'иоденпя АН СССР,январь, 198!'., Ленинград);

-на '.'.У.-й ежегодной С«ссии Кпнг1дского метеорологического и океанологического Общества(кмнь,1488 г..Яаиильтон,Онтарио.Канада)5

-нч сеиинарчх Отдела чис-аеиного мод*лиронанип(Канадский климатический Центр КлнадсксЯ Саужби атмосферной среди, июнь 1980, ноябрь 1ЯЯ9, Дзуигч но.Торонто,Онтарио.Канада) ;

-на 1 Оорвтско-канддосо;» Симпозиум« по проблемам мониторинга и охраны огрухахэдей . ст"Ч.ы(апр- ль, 19ЯЗ, т5ИЛИси);

на об-ьединеннон Сснинчре Лаборатории мониторинга природнин среды

(Л/Ш)и отдела численны* прогнозов ГКЦ СССИФевраль, 1989,*оск»а>;

НАУЧНОЕ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИИ полученных результатов состоит в том,что они использовались дли обеспечения хозяйственны* потребное тей в новой информации о характере изменчивости метеорологических по лей, компонентов энергообмена мехлу атмосферой и поверхностью сущи льдов и океана,используются при разработке высокоэффективных к эконо яичных технологий диагноза глос&льни* полей атмосферных энергоперено сов н переносов загрязняющих примесей, для определения их преобладав них путей и изменчивости, районов накопления и региональных источнн ков,при составлении национальных, ведомственных и международных прог рамм климатических исследований и мониторинга климата к его антропо генных вариаций в Арктике,при формулировке тематических и диссертаци онных исследований под руководством автора, могут быть использованы для оптимизации системы арктического мониторинга экологического еос тоямия арктической и глобальной атмосферы и при его осуществлении при развитии теории климата с учетом атмосферных переносов и синос тической изменчивости,а также роли антропогенного влияния на климат. Раздел I.Методы диагностически* исследований вихревой динамики » энергетики атмосферы полярных и средних широт Дли расчетов по данным не измеряемых динамических 'и энегетически) параметров, или дли диагно» динамики и энергетики СВ по синоптиче) кой(поля данных на стандартных уровнях тропосферы с полусуточной ил1 суточной периодичностью, разрешающие СВ) или но климатической (осре; ценные по времени и не разрешающие CD поля данник)информации разраб< тана(14,22,34,ЗЬ1 Диагностическая вычислительная система или комлек< вяаимогии'м>шм* рекимбинируемих численных процедур.

Для иоп'«:иони» па основе нерегулярной сети oiopa синхронных да! ных их тр<:амерних пространстненно-согласопамних фильтрованных поле ъ регулярной сети.рачреиающ». й структуру Ott,разработаны процедуры ot> сктииного _4Н.,«ди'ы данных натурных >к<'|1еримеитов112,3t> J) . Густота сет it>u|4< да кии к Л'М'Т.1Т.>411.1 им анални, ti-ли на площади радиуса коррел

I -13-

ции метоэлементон(ГандннЛ.С..Коган Р.Л..1976)1000-2000 км набирается

не менее 10 станций (Беляев В.II. . 1973; Гандин Л.С. 1968).В используемых данных Региональных натурных экспериментов ПОД'ЗКО сеть сбора в окрестности радиуса корреляции включала 18-ЙЗ пункта, являясь достаточно густой.Оценка плотности сети сбора по критерию (Добрышман В.М.,1963), следкпщсиу из анализа корреляционных и структурных функций, составляет: В,Ь-9,2 и хотя не раина оптимальному значению £ =10,0, является приемлемой,поскольку интерполяция синоптических полей остается качественной в диапазоне^от 10,0 до 8,0(Костюков 8.11. , 1982).Согласно"теоре-ме отсчетов"(Котельников В.А.,1956)на масптабах СВ должно быть не менее 4 пунктов измерений. В исследуемых ситуациях их намного больше. Цель диагноза конкретных мгновенных или осреднении* полей обусловила предпочтительность полиномиальной интерполяции. Численные эксперименты по исследовании различных методов показали явные преимущества сплайн-аппроксимации(Вагер В.Г..Серков Н.К.,1987),существенно упрощаемой и более надежной при интерполяции из регулярной сети. Поэтому разработан метод дву«этапной интерполяции. На первой этапе кз нерегулярной сети сбора методом конечных симплекс-элементов интерполируется «¡азоваи сеть,исходная для интерполяции на втором этапе сплайнами в требуемую подробную сеть. Сравнительный анализ численных экспериментов с различными методами интерполяции модельных функциональных полей,нолей со стохастическими компонентами и реальных данных шлшнл преимучества именно такой двухэтапной процедуры, покакав минимальные искажения спектра пространственной кзиенчивости(на масщтчбах 800-900 км не более 8-105.'). Смещения максимума и завиненим дисперсии поля вообще не происходит,а коротковолновая изменчивость незначительно сглаживаете», причем спектральная плотность ниже 'жгцерименталиио ус танонлет устойчивость метода и такое соотношение базовой и расчетной сеток,когда иаг первой сопоставим с размерами исследуемы* аномалий. Например, в диагнозе данних'ПОЛ'ЭКС-Север" размеры пчее* базовой сетки по пироте и долготе 3 и 12й,а расчетной сетки 1 и У." .соотнес-

ственно.Многократное применение метода в диагнозе разнообразны* сит) аций ддя скалярных и векторных переменных и удовлетворительные рез] льтатн подтвердили его высокие качества и надежность.Дли надежных с тисгическнх оценок в диагнозе климатических совокупностей синоптиче< ких ситуаций в объективный анализ вклвчены и процедуры классификация Дхя анализа синоптических или клинатических аномалий,определения пр< странственнык пределов вихрей эти процедуры вклпчавт расчет и анали полей кривизны и радиуса кривизны изобар.Сравнение его с радиусом д> формации Россби или другим физическим параметром.задающим масятаб 01 определяет пределы вихрей,для чего используется такхе к определена положения первой внеяней замкнутой изобары,ограничивающей ячейку на штабл СВ ]« . Ддя определения количества и повторяемости типичных с| «оптических ситуаций разработаны процедуры классификации.основаннньк на теории разпознаиачия образов по варианту ( Буренина О.и..Кондрат* вич К.В., Ршиксо Е. Я. ,1370), б котором мерой близости полей служит н< рмиропанное квадратичное расстояние.Их применение позволяет классиф! пировать не только характеристики самих возмувений, но и структурны* особенности СВ в сезонных и более продолжительных ансамблях.

Важный компонентом диагноза является вычисление синоптических г лей парамотрог турбулентного рехкиа атмосферного пограничного ело характеристик энергомассообмена атмосферы с подстилающей понерхн сл.». Применительно к изучении ОЦА получать эти данные измерениям тактически невозможно,а г-уйеетьуюцие методы расчете турбулентных п токов на осноие тсприи подобия А.С.Монина-А. Н.Обух01У> требуют данны г'мдиеьтни» намерений, не обеспечивающих репре^ентатиниоети на еино тич- насштао*;. Дли *>то:-о рл зраГ*отана ||.>',"1м.:т;'м:ки|мк Атмосферно!

и Иш.ч'Ш'киги Погс.'ыкчних Слоеь ((ЛИС,ОИГ;)с учетом »)аич<>дей<"гнии с л д я ним нокрииом, пгноманман на использовании синоптической информаци и л'••-■! > л данних о состоянии иодстилшицем поверхности [?. - 3 ,Ь I • В > ночу п<моо»й "»кмднсычсого ноП'ани'ггюго слои Vклагеич

гки<- |ыг>г>гы А С. И.шкна, . С. Чили гинкехи",! ,Дя 11. Дигдо:^!, Д. йордановл

,{>угих), тятиваюцли характеристики турбулентного реккка с «ираметра-ги синоптических условии через безразмерный универсальные функции.

В полярных и субполярных широтах вахны стратификация, приэемган 6а-■охлинность и влияние вертикальных движений в АДС,не только термичсс-:ая,но и соленостная стратификация и бароклинносгь в ОПС подо льдами, ¡ля учета этих обстоятельств теория подобии экиановского погранслоя бобщена для учета бароклннкости и вертикальных двихений[9,6].Зависи-ость универсальных функций от дополнительных параметров бароклиннос-и,числа Пекле)сильно усложняет описание. Поэтому бароклннные Л11С и ПС рассмотрены как возмущенное состояние экманопского слоя. Это поз-олило линеаризовать теорип и расщепить универсальные функции трек ргументов на Функции только двух аргументов .-известные и описывающие нсмановский ногранслой и на дополнительные функции, характеризующие озмущения из-за бароклигаюстн и вертикальных двихенкй. Соответствен-о обобщены нелинейные дифференциальные модели ИПС и ОПС (. 1.4,6-И 1. ,ля закыкания уравнений иоде «и АИС добавлено уравнение притока тепла учетом турбулентного, адвективного,конвективного и лучистого прнто-оч и найдено его аналитическое рещение.Б ОПС турбулентный поток мас-и вырахен через потоки т>.-пла и содей,определенные аналитическими рвениями уравнений турбулентного, адвективного и конвективного прнто-ов тепла и солей,а замыкающая дифференциальная нелинейная связь ко-ФФициента турбулентной вязкости, энергии турбулентности и маептаба еремещиванкя С.С.Зялнтинкевича-Л.Л.Лай*тма.на обобщена с учетом термк-еской и соленоспшй стратификации. Многочисленные расчеты для реахь-ых ситуаций к сопоставления с данными показали высокое качество мо-елнрояания! 1,3-3 0],а автомодельные ревенкя определили универсальные ункции,уточненные дашшмиГб-У.П ,3&1 и аппроксимированные по методу аименьоих квадратов и сплайнами.С учетом динамического и ьнергетиче-кого мелкомасятабниго взаимодействия ЙПС м ОПС н влиянии ледяного м нехного покрова, соотшис-нии для (ч1к; и ОПС дополнены либо уравнении-

ми баланса тепла.солей и импульса для поверхности моря, либо баланса тепла и теплопроводности почвы.лнбо-уравненнямн движения льда.теплоп роводности в снежно-ледяном покрове и баланса тепла и солей подо льдами с учетом изменения ид толчини. Полученная параметрическая сис тема замкнута определением температуры (солености)на внелних граница ДПС(ОПС)через смнонтические(гидрологические)данные на вышележащих(ни жел-гжацих) уровнях и апробирована при исследовании разнообразных ре алышх условий{J -П . 1в,33,24-2!»,28,32,353.

Для расчетов вертикальных двкхений в синоптических системах циркуляции, мэт-рения которых практически неосуцествими,разработан метод £13),основанный на уравнении неразрывности, преобразование которого ионо выделило учет значимых факторов агеострофичностм. " бета-зФФек-та"и сжимаемости. Интегральная плотность воздуха между изобарическими поверхностями определена в соответствии с условием политропности, а экмановскке вертикальные движении на внемней границе ВИС выражены через вихрь приземного касательного турбулентного напряжения,уже известного из параметризации AIIC. Многочисленные расчеты и сопоставления с космическими данными о распределении облачности м Фронтов [13,

36J,а также косвенный контроль по балансу знергии с учетом ее конве-

>

ктиииык притоков! 1(>- 27 ,3t>-37 ] показали удовлетворительную точность результатов и ныяииди важные сособенности вертикальных движений в Cl

Дли достаточно полного рассмотрении динамики и энергетики синоптически» систем циркуляции разработаны методы расчета на изобарических поиерхностл» и в слоях мехду ними основных характеристик динамики и чнергетики.вклкчаи относительную м потенциальную завихренность £1 , «я^.мную и 111>иерк|Ю!-т«у» плотность потенциальной .доступной потенциальной ел , внутренней et<скрытой и явной) и кинетической ы. •.»версии,а также относительной м потенциальной энстрофим.Для анализа поведения смниптичегкой или более крупномагятабной :>авихренноотм чи-сл'-hhuv процедуры дополнены |v\('4%:tom компонентой баланса относительной "«•■:м»)»;||11шТ11 на <4t i.; у 1> U1II» HK11 п. Л .Фридмана( К«|>ель И.А.. 1ЭЬ7 )

вклвчая локальные изменения,адвекцию, кочпекцн«,,"б€та--эффекг", эффекты растяжения вихревых трубок, неоднородности вертикальных движений, бароклинности н иодсеточннх субсиноптических вихрей.Для диагноза механизмов влияния термобаркческой структур« атмосферы на поведение СО раэработани процедуры численного диагноза нолей доступной потенциальной чнергин ел и компонентов еч бюджета,включая локальные изменения, вклады неадиабагнчност«, взаимных преобразований ел и е* при работе силы тяжести,дивергенции горизонтального и вертикального потоков ел и изменений приведенного состояния атмосферы и масок рассматриваемых объемов. При этом, ел для ограниченныя воздушных масс,как вклад в глобальную величину е* рассматривается в соответствии с ра-ботой(Johnson U.R., W/0),применительно к открытым или незамкнутым системам! 35 Je учетом" кара метра смешения"(Вакаляк Ю.В. ,I98i)>.

В отличие от работ пр-гдчдучего этапа (Пииус Н.З..Капитанова T.U., 1978,198G;Kurig B.C.,Baker W.K., 1974),для полного рассмотрения мехл-низмов поведения СИ,в качеств ocuonu принят анализ всех компонентов уравнений баланса полной энергии,включая eiи ех,записанные в дивергентной формес1Ш-23,26,30-32.35,37,40,44,4HJ. Это позволило с единых позиций количественно характеризовать ьехпниэми поведения тер-мобарнческой структур «.динамику к энергетику подвижных Cli и барокхин-них синоптических волн. Расчеты учитывают различия в нижней тропосфе-ре(АЛС)и в свободной атмосфере н рассчитывается практически рее компоненты баланса анергии, включая прямой расчет подсеточнпх вихревых притоков,так что остаточннми членами являются ли*ь вклады суммарш/л погрешностей,позволяй контролировать точность по сбалансированности механизмов.Параметризация ЛИС и взаимодействия с подстилающей поверхностью позволяет аккуратно учитывать внеиние притоки н неадиабатичес кие факторы в нижней тропосфере.Параметры лучистого энергообмена расчитываются но методам,разработаннми в ГГ0(монографии по ред.И.Л.Каро-ля,1980), основанный п.» решении уравнений перенос» радиации и рассеивающей и погжоцаюцей среде с учетом .преобразования на иптергмдах ум.-

трафиолетоиого, видимого к инфракрасного излучений.Эффекты облачност» учитываются на основе эмпирических Формул И.II. йазина, 19ЪЗ;Дл;.Скагор> кского(Иарчук Г.И. , Кондратьев К .Я. . Козодеров 8. В. ,Хворостьянов В.Н. 1986)« Л .Т. Матвеем, 1981, Для диагноза климатических полей использую-! си более простые с немы, основанные на интегральник Функциях пропуск* ния(фейгельеон Е.М.,НШ1). Оценки энергетики фазовых переходов влап и облачности проводится гю Формулам из работ йазина й.И.и ¡¡¿<етер< С.М. , 1983;Ккбеля И.(Ч. к Езеца М.Е..19ЬЬ,а интенсивность осадко!

-по Фор«/*« из работы Петухова В.К., 1.980.

Р> соответствии с кхассифккациенСОгХапаКу V.Л, 197&>суйсиноптнчес кие возмущения подразделяется на Ы.-мезонаситабкце (2000-200 км), £} -мг-,оиаскто'>»ые(200-20 км)« -мезсм,1свта6кые(20 - 2 км). Если £ » -кеэокасятабпые экхрк несут основную ответственность за диффузией кие свойства и диссипацию и как-то учнтиыхются моделировани

ек турбулентной диффузии в НОДА.то наиболее крупные и значимые ¿-ме эомйс«та<5ние ькхри, соизмеримые со структурЕшми особенностями ,ис следооавы мало.Они ухе слишком валике-; для обоснованной диффузионной интерпретации, но •-*<? «*л каком я&яы, чтоб« разрешаться существуюяими чкеленшжи моделями или даккчми ¡«¿турных зкгиерыментсо. Подход к и* изучению, оенчалниия ид применении гпепиальнык процедур фильтрации су^синоптической изменчивости е аэрологической информации развит работах Рие1Ьегв И К.. С.0., 191)2: НасЫох К. А. , 1930,191)2, но

ие учитывает конхретнык синоптических у<■ л<■;:нй гот недостаток усгра иен в процедур«-' диагноза ^-убсмкоптнчесеои вякревой изменчивости пс данным натурных 'экспериментов(£9 ) .использующей разложеяне полей скс рости но Гельмгояьцу (ьа синоптические компоненты перемещений и зав* гренностм во-здувких яа<'с » подп*льых СН « на сгорооги нг деформацю <х>усяойлек«ы-с- с$?ос*ноптическимк ¡гх-^мукенннми. оснонанс на резул! ?ата£ асделкгкд 20,2? I, показа ьщих. что «одвкхные СЬ в кнлн«Н

¿ссоциируитгя «• под&кяными винтовыми массами с частичнш

протегсаиием,деформируемыми субсиноптической изменчивость*!!. 1*аэрабо-тар.ная процедура позволила исследовать <'у <> <".,'Кл;тич егкуп структуру синоптически* систем циркуляции, статистические свойства динамики к энергетики мезоиаемтабнш: ммут*• -и ипно учесть, создаваемые ими пихровые притоки,'клмкпуп вычисление компоненты баланса энергии.

Ддя днагнклиматических сьойстп СИ Диагностическая вычислительная система дополнена методами диагноза синоптической н климатической информации по вычисление распределении границ и центров СВ, их поиториекости н безразмерной нространственио-»ременной концентрации, как вероятности появлении <:В размер*«« )„ и продолжительностью в масштабах за кхкиатические периоды т.--, скорости их перемещении (средней и изменчивости), преобладающей синоптической завихренности и ее изменчивости и других статистических кариктермстикГ 17-19,22-23, 2а ,311 -ЗУ., 34-37, V/. -1 ]. Диагностическая вычислительная система апробирована в исследованиях процесс*;» взаниодей^ггиин атмосферы и океана, динамики и энергетики кнджжцуа льнмх !Л5. .IV с«зонних и многолетних ансамблей » регионах,на нолутзарки и гдьних.

Раздел . Днаги<е* синоптической г ж} ол динамики н знергетикч ат-мсмчрерц.

Диагноз бояьгеой совокупности СВ в зносмьрззнчх условиях виивмя существенные различия структур«, дип.чшчеоккги и энергетического Режима раг*;'итых циклоном и агтиликлочон и биес крунночлемтабнпк структур. Практически на /¡сеч зтапаэг :толк>цнн циклоны со<тав.чен*л из более теплой массы переднит сектора и холоди эго V .«здух-» в телу . разделении х ?'Юнтаяь;!о"| сииоптч-К'СКР.'» (ягкиий. i ¡'».чвитм согрел оточен« не то 1Ько в 1н-(|,т: » н иерифь рийной зоне инк лоно« Параметры денпмм--ки( скор'.(сть, лльн^г^нялс-тг,, дннх* лун и я 'уте)п .'нег^гетм-

ки(ел,е ,адт»-к1 мк;и..- кон*скт?«гкмс ир»гсг.а,чи*!<м>разо«г<ии1,}пр»

иер^ййоде из в ?!ож? п язчетг^гса ''У

ЕЯесгвенпо и часто принцип ьч ( ллт'.че_м<н>е »'.'-р^икл 5ы;чу. р.(''1

аениЯ ,з.1КМХрснности , е>г(аннй и ан'>малиг« ил ".г

так далее).Периферийные контрасты сосредоточены в узкой зоне. Отпои« нис ее ииркки к характерному касягабу 1» «« превосходит 20-25%.Энергетика нкхнетропосферних подвижных циклонов суцественно неадиабатич-на.тас что их частицы наряду со спиралевидным вихревым движением перемечаются и по мере дрейфа циклонов,трансформируясь при взаимодействии с «одстилашцей ¡юверкдостыа и окружающим вихри воздухом.За счет конвергенции потоков м?сси к воскодяпих двих^нй циклон частично "продувается",но и перемечает с собой массу и энергию.В верхней тропосфере выражены линь иолкоьие движения мзотгермобарических поверхностей,так что и об-ьемная плотность е± не имеет пространственных синоп тических аномалий.Но мере развития холодные ядра перемечается через центра и вытесняют передние сектора, а циклоны гомогенизируются ече к по вертикали.Как и кало;градиентнь?е поди,антициклон« боле« однородны,а высокосрадиентные зоны,отделяющие ик от циклонических структур, расположены о этих структурах. Интенсивная вертикальная циркуляция развитых циклонов пронизывает всю тропосферу.Перемевивая ее и иыража существенную трехмерность динамики,принципиальным свойством которой явлнется недииейность. Она выражается и в том, что адвективный экспорт энергии из циклонов- один кз основных Факторов их бюджета энергии .Неизменным свойством циклонов «вляется экспорт с» и энстрофки по горизонтали и в иьрхнпя тропосферу и стратосферу,составлиюаий в раэ-utmt» СВ lK4/4HO:2-10-s-Ii'tO-abT/M3 ь 6•10~3-15»10-а Вт/мд, соответст венно, в т« вкии, как у антициклонов этм характеристики имеют порядок :0,Ь >1Й-«4- 4 •1<)"3ит/'мд«-3• ю-* •+ -Ь'Ю-ь Вт/м3,соответственно,а >: иалоградиентных поляг, не превосходят: -6-10 -'<*U>- Би-3 -10" -2 10-ь Пт/м-, соответственно. Динамика циклопов гакова, что ее нелинейные cBOHt'TB^ itei;«H.M»,nn<j .inиии.)и;<>г)Г двил^нкн ичкруг вихрей(чаче антициклон ичйские пот», и еелн в ¿.нтнцнклоничкеких полях импортируемая кы и \ми:тро?.ии кл< л в •-(. и в ел ,тл ь циклонах работа градиент

лаилсии» активно Tvvincpi.i'^-r в о>,.направляй доступную иотенци-С.Ш.ИУЮ ' Ии,. KOMIICIH ,ЩН»> '»КСЦорПШХ vlTWlT f;k Ь . i Ti'.i т на дисси

пацию в энергию турбулентности погранслоя и сзг'зеииоптичеосих пикуой, спектр которой подчиняете* закону"-5/.1* Г2Э ,35).

Запаси ел, определяемые бароклмкностма, вырожамтся э зысокогради-ентной термобаричесхой структуре циклонов, поддерживаемой в соответствии с бюджетом е».Диагноз многих синоптических систем покаэая.чтч наряду с ролью радрааио«кого(3,Э«10-*Вт/иЗ) и Фазового притоков тепла я горизонтальной адвекцией холода в тыл и тепла в передний сектор (1» 10"-з» 10° 11т/м3), ре»а«я»ее значение в бюджете ел , формировании бароклинности и генерации ел в циклонах имеет турбулентный приток явного и скрытого тенла( I» 10°-!»« 10й Вг/м™) от иод стихающей поверхности, особенно интенсивный над океанами(до I кИт/и2 в штормах).

Днагноэ компонент«/» бюджета полкой энергии и завихренности ыидельд наиболее значимые механизмы, управляющие поведением СВ.На этапе формирования термобаричеекой структур« из более кг-упномаситабкых волн (циклогенез) доминирует баротрошшй "»нергообиен, перераспределяющий эаинх-ренность в масштабы организуемых циклонов. Адвекция эавихренности(около -?0.10-"с2)создает ее аномалии порядка 5• 10-с~1,а созданные термобарические контрасти'вкллчивт'бароклиннуо сенерацип(порядка <3 >10-пг . Териобарические градиенты обостряется благодаря горизонтальной адвекции, диабетическим притокам н турбулетному притоку от окелнов.Сформировании»: вихри начинают чк«гпоргиро>вать янергип и завихренность,а вздимо-действуя с течениями,становятся подвихни.Интенсификация движений и концентрация завихренности питают еубсинопгнческие эихри,организуюг вертикально» циркуляцию, и циклоны проходят стадию динамической активизации, развиваясь во всей толче тропосфер«(конвекция завихренное!« составляет «О'Ю-^с-»). Вертикальное развитие переводит кх Фазу угасании, когда наступает влротропнзация.Бароклшшость падает,гертикалькдя структур гомогенизируется, и производство с* уже не компенсирует исспорт-них затрат и спектральных потерь на питание су б сип оптических инхрей, мелкомасштабной турбулентности и средних течений, «ели только мещ-шн

приток от подстилающей поверхности,адвекция или диабатические источники не усилят барокхиниос-п, и не вызовут регенерацию.

Именно ИНК*они являются основными генераторами «к и синоптической зд-вихренности. Наиболее благоприятные над океанами условия энергоотдачи, стимулируемой циклонами и определяют здесь преобладающее число их три-екторий.а систематическая активизация ини потоков энергии в атмосферу формирует климатические аномалии"»нерсоактипнопги".

Наличие мощного конвективного выноса ем и завихренности из развитых циклонов (особенно в стадии их баротропнзации) и встречного нисходящего потока из «штициклочичвеких стратосферных вохн, конвергирующих как-раз в области струлнык течений, об-ьисняют обнаруженный механизм их синоптического Форсинга май спектрального преобразования е* и янст-рофии кз систематически повторяющихся СВ в средние течения.Стациоииро-вание многих из СВ в области субполярных фронтов об-^яснено благоприятностью дл» их энергетики иочиой ткплопой адвекции в передние части и холода -в тыл,а также свойствами турбулентного притока у фронтальных разделов, у си л ива личин и бароклинносгь и способствующими поддержанию энергор*;сурсо» к дахе регенерации.

Диагноз полу (Черных и гл<»лльпы я д.шмнх. разу^ахщих СВ и х»|р<1кт(.-ри-Э1»«нх месячные,сезонные и долгопериодные «нхрт'Ы« поля, обнару-

жил еке одно иронкленне неадиабатичиостм СБ к динамике и энергетике иихре»<их полей м ипдуцмруймнх нии иих1Ч1ых потоке»». Оказалось,что состояние ансамбли субполярных инклонок н Формируемого ими воздухообмена сильно эдкигит от условий [>«:ч<»тии циклонов еще на начальных стадиях их знолюнни длхи к су&нцн.мшк» ». К ели оорапуемме кихри успевают получить (>\хь*ой ¿гме :«»1ергии(от ок^ан.ч. при конденсации клаги и так да-лс<*)и «.Формирона?!» <чм>ьвуа ¿•проклинность, очи панокятсп весьма актир-ни .меридионально подпихни п г-оодлтт интенсивные »итрииые воля к су 6 по-Л'.цчых широтах. ■ ими г <'ху «»а я х >то -лдгсикчые зонально перемещающиеся |»М'И,н'Л~о достиг.:«»«- суополлрны* аиро-г, до иос»»чениич случае* реге-»и-рчщин >и "1ч 41 I I.* ;|Н>ч4лхнчх и.»и у «Икшток м редкого поворота к

полюгам актииилирующикс«"|шр»»Я|их"чиклоно» в Антарктике или ¿цжгмчес-ких ятормоЬ.

Раздел 3. Ди-чгчюг< климатической вихревой динамики и энергетики атмос</:-1<и

Диагноз ежесуточных I'рсчспнмх серий полей данных сезонной нродол-хительпостм пычпил статистический вклад СВ в сезонные поля {¡7-19, 22-23,29,32,35-401. Результаты о резких различиях динамики и энергетики СВ и некозмущешгах мдлоградиентных полей основной срсди(иС) .циклонов и янтмцикланокСРаздел 2.) исполъзоканн дли классификации временных серий и статистических оценок по ансамблям цикяопон(1(ОВ), аи-тициклонов(ПСВ), синоптических »олш и иевозмужешшх подей(1ХО-Ди.шые дли регноноп концентрации синоптической изменчивости (Исллидский минимум и Северо-Кпропейском бассейне,минимум в Мхной Атлантике и другие) особенно ярко продемонстрировал» генезис сезонных полей,Фмжиру-емых преобладавшими и стохастическими свойствами мадоподкижных интенсивных циклонов и вскрыли и* «сноянив клниатическн значимые снс.нст ва:-ЛктивмгчцН!1 турбулентной энергоотдачи из океапа(МЮ Вт/и2 в ЦСН, -36(1 в АСВ и -42,Т В г/и2 в ОС при средне сезонном значении 12,Ь Вт/»г) ¡экспорта тепловой С3,2 Вт/и3 и ЦСА.-2,3 и АС.й и -2,0 п ос. при среднесезонной величине 1,8 Вт/иа)н кинетической энергии <(5,2'1(1'1 в ДСВ,-2,7 «Ю—* в АСВ и-2»10~* в ОС при средвесезонном значении 1,<>.1П-« Вт/»'3), генерации кинетической энедагмиС Щ 4» Вт/м31< ЦСИ, - У, -1.10" ю

АСВ и -3.10—* в ОС яри среднесезонной величине? 4«М_Ь Вт/иа),рост е* (43,1 Лх/м'в ЦСВ.ЙЗ.б в ПС.В и 14.2 в ОС при среднесезонной .пшченин 14,6 Дж/ма)и экспорта кинетической энергии в тропооферно-сгра!осфер ные средние течения <3,-1.10"» Вг/м" в ЦСВ,-2«30-* в ЛОЛ и-1,6.10. -1 Вт/м1» в ОС при сезонной келнчине 1,1»10-* Вт/м3).

Особенности распределения неадиа^атических источников анергии,влияние континентов и окганов и других геофизических факторен на см но птнческу» деятельность. исуслопжикпют районы,где наиболее благоприятны условия цикло- или ант» циклогенеза, траектории пр^иоллдалвего

дрейфа подвижных СВ к района»», где онк систематически достигают максимального развития н становятся малоподвижны. Эти шпионы располагаются в субполярных широтах вблизи периферии полярных аитициклоничес-ких масс. Циклоны, систематически переносядче. сюда прогретый и в ладный воздух умеренных и субтропических инрот, усиливают териобаричес-кие контрос-™. Систематическое стационирование СО в одни* и тех же местах формирует климатическое преобладание термобарических и динамических условий, соответствующий структурным «чсобенностяк этих СВ. Так ансамблем малоподвижных Ц<Л) и АСВ Формируется климатические аномалии - климатические циклоны и антициклоны,структура которых анало-гучна структуре типичных, образухщик нк СВ. Преобладание малоподвижных синоптических Фронтальных систем образует климатически субполярные Фронты, разделяющие области систематического притока холодных масс в тылу иди теплых в передних секторах ансамбли циклонов. Та* в тылу климатических циклонов иеустончиоо-стратнфикировамний холодный воздух систематически возбуждает ашерготдачу из океана, необходимую для поддержания энергоресурсоо ЦС11, а бароклинчаи неустойчивость в их передних частях образует климатические очаги интенсивной генерации е* м завихренности. Сезонное наступление или отстуилекние холодов, обострение крупномусйтабних контрастов и другие планетарные изменения обусловливают систематические внутригодовие колебания траекторий Арей<К1 СВ и «(еремеяения вверх или вниз по траекториям областей, где они достигает максмчального развития и максимально отклоняют средние »елнчики. '»то пиэыкает эллипсоидальное годовое переме^е-ние климатических Циклонов Северного иолугырии по часовой стрелке от кройних северных пчло»»ч|нй в теплые сезоны к крайним южным » холодны.- и субтропичесгих антициклонов против часовой стрелки ог крайних охни» по>ок>:ьик ч теплое полугодие к крайним <-евери«и в холод-1Шй Ч'-риод года. Н Кмном нолуырмч лреЛ> нихжшх глиилтически» ¿помехи* и их структурных и «-г »и I актииноЛ -жсргоотдлчи из

океага, области активной генерации энергии и экстр«*«»»,зоны интенсивного вихревого переноса н "экспорта вихревой эн«мергми п струйные,течения )обратен.но как и в Северной сирахамт сложну» цепь преобразования динамического и энергетического режима подвижных СВ а соответствии с внутрнгодовой перестройкой термобарнчеекиж полей и циркуляции.

Систематическое преобладание однотипных С» в определенных местах Формирует климатические очаги(вллоть до многолетних) сосредоточения циклопической и антициклонической СИ. Диагноз глобальных климатических нолей выявил,что в субполярные широтах при этом образуются цепи циклонических аиоиалий'климатмческие циклоны Мжного полуизрии над морями Беллинсгаузена,Лазарева,Моусона м Росса).I руплирояанме антициклонов в субтропиках формирует цепи субтропических климатических ан-гициклон<>в( в Юхком полуюрнм это Кжно-йтлантачесскй.йяно-Мнднйекмй н Австралийски» очаги). Со ствроии полярных широт климатические субполярные циклоны контактирует с волновыми воэмуценкями перн-рерии полярных антициклонов.Таким образом,практически на всех «кротах от полярных до ттопических климатическая структура СИ отражает перемежаемые по долготе климатические аномалии циклонического и аитиниклоничсско-го тмпа.Нн соответствуют и черти преобладания погодных условий,характеристики динамического и энергетического режима. соответствухжич циклоническим я ангнциклонкческим СВ и очень различные меклу собой (Раздел 2). Очевидно, зональное осреднение нивелирует такие больлие различия.оставляя лмяь возможность оценок очень малых и часто не показательных преобладаний. Например, развитие на периферии очагов интенсивные вихрев"« переносы. складываются а систему встречных интенсивных BMXpvjMi» <• груй.очевидно оЦеепечмюэавдих иочный перенос энергии, но обуслопливаючи* очень надый преобладчюций на »сех долготах пихтовой масеонеремос.комненсмруе-мый н».4реноеом меридиональной циркуляции.

Районы «ис-геидтичесеого циклосенег» или анти1;.иклогеиег>а, преобладаниях траектории иеремемеики циклонов и антициклонов.облас-гн их ма-пима«>,но развитого состояв».! н потеои подйилиостм « очаги щчсяолу-

за нхи антнцмклолиза естественно подразделяет климатическую структуру динамически!: и энергетически* характеристик атмосфер« и ее взаимодействии с под'гтмлакицей поверхностью на Области синоптической активности, <жру*аг,«не полкрмие облгити и сосредотачивающие в себе соответствующую циклоническую или аитиинклоническуо вихревую (Л, Диагноз 1?омп«»1снто» бюджета энергик в таких очагах виииил естественнее соответствие его климатически* свойств преобладающим эффектам типичных СИ.Диагноз клиелтической вихревой динамики и энергетики выяви* статистические проявления СО, роль их стокастичиости и преобладания, при котория из кэхувсгося хаосл формируется порядок климатических аномалий и ("груктур.

Раздел 4. Диагностическая незона л I,ил л динамика статистическая

модель циркуляции и ее синоптической изменчивости. «

Результаты.разделов 2,3 позволили сформулировать нринцмны об«|Ще~ ния модслкрикдлия СИ при изучении климатических механизмов ее повел« НИИ и влияния на климатические и<>ля115.33,41,4»].

Принципиальное. значение СИ в климатическом режиме заставило отказаться от.применяемого полуэмпирического «писании ее турбулентннх свойств,когда корреляции синоптические аномалий выражаются только ч< рез переменные средней динамики и вместо зтого Пойти иа моделерси^ ние ее динамики и энергетики специальными уравнениями, кирахав ее д| паническое состояние через дополнительные переменные.

Долготндя неоднородность климатических полей СИ и ее больиаы рол] в слохпой долготной.климатический структуре атмосферы обусловили' 1р лесообразность обобщения традмциенног» представления средних,как ср< днезональных переменных.а все* азональных отклонений-как вихревых к< мнонентов и ьместо зонального осреднения применить пространственно« широтн о-долготное сглахиванн';, фильтрующее смнонтичестие и более ме. комаситабние нозмкцени». Суть обобщения состоит в том,что средние т рененные ыырахаот услоьия ОДА;как ансамбля ее сглакешшх и более кр; шнмаситйбннх.чем ОР состояний,не возмущенных их наличием,а кихрекм

комплнентч также описыйавтс« сгеднимк переменными. определяющими состояние ансамбля CIS иди КШ, »ирахакмхее климатическое состояние СИ. Идея состоит в тон,что спектр атмосферной нпменчиюости подразделен на два интергада климатической и синоптической шм^енчипости,модулируемые соответ<гг»у»*ими пеуеменними и уравнениями, Кдждо»? учитывает процессы внеаних притоков,перераспределения,динамического п:>акм»дейстр»<я и чнв-ргообиеиа между компонентами и-гменчивости, генерации i» каждом иэ интервалов и диссипации в более мелкомасштабное изменчивости субсииоцтичес-кис вихри,мелкомасштабная турбулентность).и tjtom случае климатические поля, составленные ансамблем СВ и не возмущениих ими более крупномасштабных состояний,образуют смесь! Е»: компоненты моделируют^ отдельни-ми уравнениями,на которые ра<жеплени исходные уравнения' сохранения. Со-отноаение компонентов в »шеей определено объемно-временной концентрацией синоптической изменчивости,как вероятность» сувестиовачия (Л> мас-атабоп и периодов t„ в масштабах l»>>lv на периодах г.->>t—.и-л которых и набираются достаточно прёдета яителыше ансамбли компонентов.Поскольку оги состоят иэ синоптических состояний, модехируеких урзниенкк-ми теории ОЦА,основу для перехода к дикамико-статисткчеекему описанию составлих>т переменные: J -плотность масчл; f ur.-плотность им-

пульса;^= £ JiJnir. -плотность момепта импульса и- ре-плотность" мер- • гии. ">ти переменные пред ставлуит <~я, как = П{л Tj-i. где: + \ 3-

-пространственно-сглаженние переменные(Í1 оператор спектрального или коиечно-рачностного сглаживания)синоптические аномалии,а^'--более мелкокаатабние турбулентные флуктутацмн. Ь отдичие от раэложе-ния Рейнольдса.из-за преобладающих свойств СН, ч-едние по ><ременн('.... >~ опег-атор осреднения по периодам 1с.)

>ф1),а<> -кл«матнче.с-кая аномалия,обусловленная преобладанием синоптических аномалий d . Например,преобладание о Исландском минимуме более тепли* гжннмх цикло-ho»(SwP<0 к §»Т>0»обусловливает климатические í ivy и 2т>0-

В нолях <:ЦА плотность импульса имеет обычный видfJr.i^l ( vi. )►*■.>,

причем ддя турбулентных пульсаций характерно: f>£.J=<ví.>=l>,и завихренность кинематически связана со ск ор о ст ь*г. £1 з - г rjt. л v t.. В соответствии со свойствами С&, как подвижных вихревых, но частично 'продуваемык"

масс(Разделы 2,3)в вихревых полях КИП скорость представлена анаяогич-

^ j

но раэлохени» Гедьмгохьца.:^ Ui^ j([ui.J«uc.) + ^ ^< tu)n 3* UJ.i ) , t'A»;vi. ,ul и £и)э~екор«<;ть ««возмущенных течений СЦА,дрейфа ппдвихиик Сй и скноит» ческая завихренность, соответственно; ^х£-хь-радиус-вектор из центра масс (Л1 х£ до текуцей кооодимьти хх; ( ч )- векторное произведение,а итрих отмечает гурвулситто^еубсиноптические^оэмущения (деформацмм) Насвта.6 сглахмвамня 1<» соответствует относительному минимуму в пространственном спектре изменчивости!Ts»y C.Y.,К»о V.. К., 1УУЙ)и в с%<еднмх кнротак имеет порядок: 3-С тис.км»отделяя фоновые ноля от изменчивое ти с зональными волновыми числами 3 к боле«. *гг<> маежтабы климаткчес ких циклонов,антициклонов и волн,подлежащих сглахнвашю при переходе к Фоновым полям.IIa масщтабах спектр близок к закону "обратного

куОа'и выражает нисходящий спектральный поток энергии.Ка периодах t« такхе есть относительный минимум временного cne*Tpa(Ooirt А. (I.,Т«у I ог А., 19(59,Mitchell J.K. ,1976). В соответствии с анализом данных (Введе «ие, Разделы 2,3), интервал масштабов 1» и периодов Ъ»,через который нелинейными взаимодействиями ( корреляции синоптических Флустуацнй) энс!>гия только передается внмз по спектру из СН о климатические стру ктуры,принят ана'л»гнч1ши[33,41,46Лмнкрционжжу интервалу турбулентно сти(Конин а.С. ,Яглом Л.И. ,1967).Осреднение по периодам опрел«

ляет климатические переменные смеси полей СЦА и К1Ш, соотносящиеся пропорционально ойъемко-вреиеиной концентрации СИ или вероятности СВ <vL/-v«.>= 5/•Sit! lw/I») (tL/t»)n, где:vi, м v» -объемы посдедовательност* СЬ в период и объем на масатабас сглаживания Ь»;п -счетная кончен трация CD(аналог повторяемости СВ в синоптической климатологии).Так» образом,»ce перекемни« с весом с(хс.,М характеризуют компоненты клкмз тичкекой и синоптической изменчивости,виесте определяющие поле масо. f ~-fm{ Аавлеиия(«оТен14иаяыюй г>кергни :e-r> Jl'."). l -t

и компоненты фоновых полей, {'к и Рк-^'кН-вкх- •

ревых полей. и £р=(рк-р£)с -климатические внхревме ано-

малии, отрахавпне преобладание синоптических аномалий,пропорционально их вероятности с или повторяемости п,Например,если е=0:Р=Г»=^!1вН н климатическое поле отражено лияг. кепозмуяешшми наличием СВ компонентами, а климатические аномалии =Брг-0, Ее ли е= 1, то Р = Рк^^кйН и климатическое поле составлено лмяь ансамблем синоптических аномалий Результаты сглахипанияС-■^реальных климатических полей Р, у ,Т с масв-табом 1»: Г"", ,Т0ои пол« е(хх.,1)огтредел»гот компоненты СЦЙ и КВЧ по данным: 1-с)-1Р00о; ГкР(2-о)Г,,0( 1-е) к аналогично для % ,Т к др.

Из-за преобладания завихренности СвиЬ,тензор чэрротурОухентних напряжений, описиваеких переменными КВП.не симметричен,а величина Ыа является динамической переменной, определяемой усредненным уравнением баланса момента в СВ. Она же характеризует компонент вихревой -энергии е-г-^Ь, баланс, которой устанавливается в соответствия с произведением уравнения для Юана момент инерции СВ 1/3 Средние значения импульса и момента имеют вид:

1-е) Ух.+ ^осиь* £исУи; £отэ = 1/8^о ?ос и»з,

где:^о-средняя плотность масса;»т.-скорость течений СДЯин.-- скорость преобладающе-го дрейфа масс Св или дрейфя концентрации СВ в КВН ■'■.

-преобхадахицаа синоптическая завихренность;1/8 ге удельный момент

V V /

инерции ■,Чи-< «£ иь>ииЬ=<А.из>-дислерсиончы« компоненты скорости дрейфа СВ и синоптической завихренности,обусловленные скоррелироьанносгтыв си-логических флуктунций скорости т. или завихренности Юз с флуктуация-

V I

ми осла'много содержания коднихннх С9 нл масштабах сглаживания

в эйлеровых координатах и определиюяие не пр<о^ладахщне ( средневектор--ии-') , л средпие по модули»(среднескаляриис)келнчини скорости и .завихренности , чпрактернт'уйиие и^ме^ир^сть;®^- среди* квадраткческнА масштаб СВ.

Осреднение уравнений по компонентам СИ и неесслувеиных ей циркуляционных структур д;:ет систему у;1лпнсннв. определяющих ксс климатические переменные.При "•том,диспер'-моннме переменные (и члены с мими и ураине-

ннях),вирахахлме средние скорость дрей»^ СВ Vc. к синоптическую завихренность Wj ,предки» ыг личину синкптичкск^х лножалий давлении^»!1, плотности масси и текнерйтур<л§»Т значительно больие их преобладающих значений,характеризующих климатические аномалии или климатический сис -Н.ДЛ, соответственно: ur.,üb,Sp.dJ,(5Т. Поэтому баланс кеханизмов формирования махин, ни суаест»;ннох ny-eot5лзда»л>«х еелкчин и уравновешенность про цессов.Фирлиржлднх <"*»лы«ие средние переменные CK определяют соответст-ьумчие у vi ».пенял динамики к энергетики преобладакцн * н средних характеристик СМ. Диагноз данных и анализ уравнений [ lt>, 26,30,33,41,46 ¡показали, что сравнения,определяющие фоноьи'е переменные СЦЙ и дисперсионные компонента <.И иди ее е^*?днескалярние параметры явлкеттся диагностическими,а yp^mteitmi длк компонеитой П>!1 или климатических ано мал ни описыяэвг звелюиив на периодах tes>t>t.», н масштабах 1> Ь» и не содержат в pesieHMK более мелконаеэтабних и виежочастотнцх собственных компонентов.Таким образом, в соответствии с полученной системой, опнешме тся медленная климатическая заолюцик пре обедала к х свойств или аномалий на кас&табах -порядка сезона и более,до многолетних сезонои). у средние параметры СВ к Фоно&ыг- х-.-ра гтерц.'тиги CUft, виракай цие клинатнчеекке норны в ка<згта<>л х 'i...:'>'.л. порядка десятилетий .кгидзи-стационарно адаптируются к пкеаним условиям н спектральнчну влиянии больших совокупностей СЕ. набирав»» sest за лти периоды.

Эффекты синоптической н более ша :омасатабкуй К'зжоичи остя в поля* СЦЛ, их влияние к влияния- бог-.е кеди-.жаемгабной «чменчивостн поведение KBU представлены в урзоенеиккх длл перекупим* СЦа, (дообладаодсх к средних характеристик КйГ. вторимк со^яедш-'мокиикк »»«.центами, созывающими :stss »равнения «i парамктризованкимн в petivr.ixC 1Ь,.33.4 1Г 46-4Т дало возможноесь учесть основные дшйаМ! ческие. и opouecc.* энергетики в поведении средних течений и полей СИ то есть зф^екти средних и внхровук переносов,субеиноцтической ь-w "к-ч^тк к стохисткчегскнх сш-нсп; СН в диффузии,туг>буя>лпно1 о rev рации вихревой И средней лсергии

ее преобразования? пклсчдя обмен между компонентами синоптической и климатической изменчивости)« диесимэции. процес;*и вовлечения.»>арокдинного и баротропного вихревого обмена.

Полученные уравнения олнсяр-аит к^ргетуку неоднородный полей средних течений и ттгук'кых проиессог,компоненты которой соответствуют пер«-иепным и подчинены балансу Флктспэоп, уравновс ш-чптх в опрсдсльшщих их уравнениях. При моделировании синоптического деятельного с.1оя( гроп• »сфера), как неоднородной сферической пленки,эти компоненты энергии подразделяется на «^РтгИ-с)?!»-^™(1-с)й!1-срсднкяс> ш>тенцнадьную(порядка 9'Ш"1 Дж/м3)и кинетическую энергии 1-е) (у^-»^2 ) ( порядка 150 Яд/и3

при скорости '/г. около м/с) .вирлзак^нс течения ОДА и сооткетст!-ующие дан1от(0о]^ Л .11, , 1979.0ог1 А.Н.,Р^1хои> Л Л\ Л ) .где: и ^-компоненты скорости СПЯ по долготе;* м дополнению до янрета 9 .Вихревая лотенциа-

л

1 ьндк энергия имеет порядок 104 Дх/м3,а д с» стенная вихревая

потенциальная энергия порядка в/^102 Яж/м°(тгр(>г<>?>циовальная §Р) .что совпадает с :<тимм к< длннкми.Р-нк:и юшктичестсля энергия,оцененная по упомякутмм даннмм,с»ставляет;Кк'л 7,г>»К'ь Дж/и2 или порядка 90 Лж/и®. Согласно системе уравнений, вихречздя квкетичкекаа энергия подразделяется на хонломевты энергии стадией скорости дрейфл СД

«20 Яж/ма(при Уе, поряд;сй 50 1си/чдс.средней синоптической зариости ы" .ЫзяЗ.Ь-Ю"6 с-») и тур-

V

булентноя >н'.-ргии столастичес*ях компонентов сниовтичеосой с* и суб-си1к«1тическ<»й в1! и:<иснчивостн.'Д^в?«20-30 Д*/на при Флуктуация* скорости около Г>-Э и/с(Гйздед 2),так что е* -»е"«М> Дя/м»и оценка модельной вихрекой кинетической энергии также согласуется с данным». Энергия преобладающего дрей»?« ОБ ef.il/2fociu. и пре<*;ладяю«ей синоптичес-

г

кой заещгрс-ииости й=1/1б82^«с1из,хотя и весьма мала(в сумме порядка 4-10 'г Дя/иэ при харакгет-'ши: величинах »Ю-7 с~1 и

с=0, I при типичной повторяемости СВ порядкл пв1Я <1ляЬ«г1 . . НН16) 122. 26", 30, ЗМ. хчрлктет'И-.-ует Г!рео<>х;)/1йепУ1е климатические 'движения. <11<окллик и,относясь к К1тетдтичес1«'ку сигналу, яоланз учитываться при

-ъ 2-

моделкросаикн преобладающих неременных.

" Использование полученной системы в прогностических исследованиях климата на основе сошчестного речения диагностических уравнений для многолетних. норм(параметры CUft:vu, р». Т» и др.), дисперсионных переменны хСсреднескаляриые параметры KBn:Vt-,Uis, S»T, и др. )и эволюционных уравнений для аномалнйС преобладающе параметры КВП:с,8р,(Д».St и др.)мэляется,очевидно линь перспективой,требуя хорояей изученности и правильного описания механизмов изменения аномалий. Однако эта система уравнении и стаха основой для изучения процессов СИ в результате ее применения к диагнозу климатических данныхГЗЗ,41,45-*9Д.Для зтого вместо определения нестационарны к климатических переменны ж: с, Вр.иьАЬ (а также St к другнх)нэ ревения определяющих их •¡■¡кччцмончи t уравнений .многолетние гшачения этих переменных найдены диагностически в соответствии с их определеиием(как <.,Ег,а и, Ух., 5т) или из дополнительных сообрах-гнкй подобия к анализа !>азмеркостей( Ь)з, Шз).

Так. пр^облад^иитая синоптическая эопнкренность связана с преобладающей аномалией давления!массы)н викроной кинетической энергией: Шз-= [К.!!:/}!2 П^аяЗ5-"1. еде радикал аналогичен числу Кибеля;

Лзр»7,29- 10"6с-1-частота углового вращения Земли ;Р»=«10ьН/н2 и §Р®10® Н/мг-фоново<г давление и вкхреван аномаляя. Диагноз определил постоянный коэффициент: -162,63, при котором типичное преобладающе значение (<5з-9,7? »10-тс-1 примерно 1ч зо par. менысе средней синоптической завих-реностк(порядка Ыз»3,Ь 10-^с-1) .согласуясь сданными. Введение коэффициента^ как меры «(-¿регулярности чередования циклонической и антициклонической завихренности в ансамбле СЕ за периоды связало переменные:(Js.a оценки по данным компонентов вихревой энергии определили его величину через известные параметры: Jp =Рж{34,26}*''!г: lsSp°ts"0»i31>,показав,что только около 5* вихревых ■ движений эффективно Формируют преобладание завихренности, а остальчие-ннпелируются. Эта оценка согласовалась с данными Аэрологического справочника{изданного «од ред.С.Г.Гутернана, 1972)о ооотмояечим результирующего и срсднеска-

лирного петра.

Таким образом,многолетние данные о полях давления,температуры и повторяемости С.В в соотретствии с выведенными определениями определяют ноля е™ илн или IHs и Si* или хярактернзуюцие потечииаль-

ную энергию атмосферы,а такте ж-реиениык иl, и Vu. Диагностическое оп-

t

ределение п<>*ременныхИо и<jb для кноголетнн* условий адаптации синоптической изменчивости и условий С.ЦЛ занижает систему и пре5<раияет ее в диагностическую модель,направленную на диагноз динпмичесхих и •энергетических процессов в системе средних течений и СИ. Только эти данные, определяя:!'«..^? и Ш ни оснone реиения диагностического уравнения баланса импульса СДА определяют поля ее схорости vr. и завихренностиЯ,». Все прогностические уравнения становятся диагностическими, характеризуя многолетнюю уравновеяенность процессов СИ н средних течений СЦА, адаптированная к полям потенциальной-энергии. Геиеяия этих уравнений ухе определены по данный из дополнительных соображений или по их определению,а сами уравнения,как постулат урлпноиеяенноетн описываемых иеханн:о*ов, служат основой для диагностического изучения этих механизмов. Наиболее эффективно такое изучение в процессе диагноза данных при рассмотрении энергетик»,соответствующей модельным уравнениям:

Fe£/t.o=C(e»)-I>(<^ >K<eE)4Ct <£,«.-); (la)

с

?eii/to=C-( ei, е«) -С( (16)

^'•ie^/iiL^Kf е«Л-С( el.er); (2а)

(26)

A/^t=E< ep)-ti:( eS, ef.) UJK. (2b)

Диагноз процессов, ответственны* т« тч'тни дисперсионных характеристик^!.,^, на оснене (ллансмрукщих их диагностических уравнений соответствующих компонентов зиертии, как последухмвий этап изучения пока также опущен. Однако ухе и н рамках данной ситемы осучестви-

мо довольно полнее рассмотрение оиергетиси .Изменение ко времени(^/<?Ь)

t • ? неличин «V,«'« и iv с маеат;н><* 1-» и квазистациоиарная адаптация (о/to)

m irr

энергии сна еч и ех», ощутимая на волее продолжительны* периода* te определяйте« генерацией G , вмениими и неадиабатическими притоками и перераспределением нэ-эа С1н;днего(Е«-Кв) и вихревого енноатичееко-го(Ь-2j« субснноптического^К», Ка и Кт^перекоса,диссипацией из-за приземного трепня средиия теченик(О*)и синоптических вияревыг диикений( 1>н), синоптической (Вз н De.) и су<эсиноптической(Dj и D-«) вихревой вязкости,а также взаимными преобразованиями средних и вихревых компонентов потенциальной и кинетической энергии С,которые имеет вид:

G(e*I)= (За)

= К(е»)-Кз*Е«; E(e»j=Efi; Е(4,) = -Кв+Кт;

Kl - ; Joa"{ UaVj <Пз -Jub ) -t.ivs <ila-iub ) >;

E*=3/2Jue{u, Lx( e^UgLai e*-) >; (36)

}; Ke= {u, Г.г ((*») tilgt.? (еч>) >; Kr=ke(<aC№;

1>л=$о( 1-с)Ь»{(ЬгУ„>*«ЧЬг-Ув )*}; Dz-Jo( l~c)H~»Cav(vS4v|) ;

Da= D«= l/b Joe*2 £a{( Ui0»)2t( taüb)2!; (Зв)

Si-Sa^*; C(ep,e»)=-S3-S»+Se4Sr-S»; C(e?,er)= Ei;

C(ea,«?)=-i;3-Si>+Se-*CT-S»; C(e»,e*)= ZSa; (3r)

Si=jol<«; Ss- N»?; 5a=l/43{6)Nt; iU-JoNa; S»=3/4Si( W3)Nt;

i?e=foS(Ü»)H«; 57=^оИ(Яэ)М»; S«-S(U))N»-; (Зд)

ЮзЛз; ;K-»=5>oJjpЭе-ЛеШзГ^'-ЬзSl1; (3c)

Использованы обозначения дифференциальных оператор»»»:

Li=(l/г Si»8yi/iTi : hz-ll/ry'2/bQ :

Ьэ-(l/ггsin8)íc>/ЗЭ(l-c)SinЭг/гe^ < ;

L*.-n/r*siD8)idMr.i»6t /29 <(J/sio9

а также другие обозначения: ¡>(6)=1 при 8 <!С/'Л и S(6 )--J Ш'И Б ?ТГ/7.;

SciU)/И'2; SWa)-ab.S<8)/i<y~1; Si(ria) =S(0b) /S<0>--единичные функции.прнводгяме в соогкетстиие знлки аномалии давления

и завихренности о Северно« и Южном по,ту«арнях;едн;'ичнаи функция fj-L для условий внхреобраэования.а fi=0 в его отсутствие;г- радиус Земли; о*:-п( 1-с)/со,гдо по-средненханотариая величина о. Здесь величина е». упрочен«» положена пропорциям лькой ли»ь I'.lla самом деде,<1л=ел -Iез »е»«-климатический динамический потенниал!47,1двумерной бароклинной атиосФ».ри( Алиааев Д. И. , 1931>,в1> .величиной соответствуй*»»* локальному с мгоитзбом 1» значению доступной потенциальной энергии, а. знаком -генерируемой синоптической эавихренкостк.где-.клч-Д/Зо!. j>oT»SfVP£-6apo-•сропний вклад ¡?Р в с«С-объемная тсплоеикостЫпорял*а 20-G0 Дж/м»;

=-1 /Зс-r.JoTi»Вт/т™- вклад крупномасштабной бароклиниости (около 40 --120 Дж/ма) ;е»в=1/301>5ат151'5т0/т£р£-вклад преобладаояей вихревой ба-роклииностиСпорядка 0,1-0.6 Дх/мл)и «*.»= 1/Зс>»£аТ»>< 8»1??»Т>/Р«Т,£-пклад средней нихревой барокдиниостк.пирйжакщий синоптическую дисперсию и записанный аналогично связк Ыа и i*300>, составля-л-

щий около 30-160 Дх/м3 .С учетом типичних эм.-:' х и жтних аномалий и FV о циклонах и антициклонах,годовой диапазон значений составля-ет:«т~80 до 120 Дд/ма,согласуясь с оценками по данним (Oort Л.Н.,Ре1-xoto Л. I"., 19ВЗ)порядка 80 Дх/м3,Синоптический вихревой обмен описива-ется[41]в форме: g™~~c*Ji> jpo ¿"»VxdJaVUe) И gx- -iipc'o*^o(Uanlila) ,' где:«1??-приток импульса Cllfi.a ез-пркток момента (завихренности) в КШ1; ¿ = коэффициент.учитывающий lioporponnuft обменГиз неустой-

чивых течений СЦА и барок, хинный обмен (иисходстзнй спектральный поток,^«): 5.1-1:,-альтеркиру1М'ий псеодотензор Леон Чинкга"Э/cbct.

В соответствии с системой! 1-2)и не приводимыми уравнениями для фо-нопой(Т»)тем||*ратуР" ti'ixei» Cllft.ee климатической а «ома «ни (SV), выражающей щягоблаланче синоптических аномалий и средней синоптической аномалии) ЬаТ), описывается практически полный цикл прео^рчзолании эн-.-тии от поступлении тепла(^в средин»..- поля и чэм^-нчквость .его но-

рм-аснределеная, формиров-лнни «-роди.», > .<и достутюй онк^вой потенциальной жергки,геиерзции «-¡»едней н ги И"м кюктг-ч.гго А энергии,нх >K,j,eoa''m~\v.'-**:iiHvi, в а; ем.ч^ос-^ний н яигснпаиии itpotiec-

-весами адвекции, синоптического,субскиоптич^-ского и м^лксмапитанного вихревого обмена и массообмена между аномалиями к течениями ОКи1&,33, 33,41,45-50).

¡'азд<.л 5 "Диагноз иноголстш-.Л неоднородной структуры обцей

циркуляции атмосферы и се синоптической изменчиготи.

Для калибрации модели н определения коэффициентов разработана процедура диагностического усложни» л и* значения» климатической мнфориа-цииСЗЗЗ- Суть ее состоят в таи,что по даниви о даьленни,температуре и повторяемости СВ, харйктернтч'мянм потенцийльну» энергию агкосфери, в результате диагностического реиениа уравненпк находятся приспособленные к ней поля параметров динамик» и энергетики циркуляции и се изменчивости и сравнивается с данными.Коэффициенты подбирайте» так,чтой,- согласие найденных параметров с даиними било максимально. Иными словами,в уравнениях определяет»!» параметрами становятся коэффициента, а нх ре-пения и другие мрйнетры находите* по даинмм, и в утш смысле данные усваивается в значениях, коэффициентов.Так, по донным о полях ГЧА .0) и па ,е)оаредсла»тся поля:Р»(А .6) ) .сО) .и)э(Л.В )» и)1и .9 ). С за-

данными коэффициентами инхревого обмана о, еубсиноптическон вязкости к» и приземного трения Сл реаелие уравнений для » уд определяет чти переменные СЦА и за»мхр»;нность£1э.которые с данными,» ко-

эффициенты изменяются так.ч-гоби сопоставление было чаихуч!ним. Подученные поля и первоначальны« оценки ол-тялыох кочффицш^то,! определили-все слагаемые уравнений 6«>джегта 1-2), а жоэОДицие.лтм и.чмеияит-

ся пока отновение С ,«.<,- )/С( ел, •"*■) ие приблизятся к отиояени» С(Кы,Кк)/С(Лв,Кк) .оценчмому по данш.и. Число остзгаихги д.чи оценки коэффициентов соответствует числу опрелкляюг'.иж их уравнений Ожлнса компонентов эвергии,так что система замкнута, и нсполькус-.иив дли последовательных. приближений отмовпше поьиольет оценить и виехмие притоки или генерацию потенциальной чктм'ми (^.Система усвоения включила 4 элемента :архш:ц данных,разреяшюоие сино». I сческу.» изменчивость дли ;.«;п ио-

sa и выбора оптимальной Фории ее моделироьания» арки»« климатически* данник не назревающих СВ. используемые для определения коиФФицпецто». Диагностическая вычислительная система для оценок но данным модельных переменных и параметров и калибруемая диагностическая модель,динамико-статистически описивзкчая -эффекты синоптической изменчивости.

Процедура усвоения данных,кллибрации иоде «и и определения ко-эффи-циентов реализованы в работах[33,46-41'.J,o в работе[49Диагностическое усвоение выполнено для годового хода многолетних условий и нсследова-на устойчивость иайдеиних величин ко,*М>кциентов и чувствительность к ним ревений.Для усвоения и оценки коэффициентов использованы данные о многолетних полях давления и повторяемости СВ.а также данные о климатических полях скорости и компонентах бюджета здергин(Ки.та«енко Г,л., . 1978;t26,30],TelJard J.J. .Van Luon II. .Crotcher H. L., Jerme tl.L., 1969-, Oort A. H. , 19ЯЗ ¡Oort. A.H.,Peixoto J.F.„1979,1933). С учетом значительности амплитуды годовых изменений, означающей суцестпенние годовые метаморфозы статистического состояния циркуляции н терчобарических полей, определение коэффициентов в режиме диагноза смени сезонов позволило рассмотреть их устойчивость для весьма pa-мгачиих условкй.Оказалось, что основные коэффициенты, регулирующие динамику средних течений вооб-ве постоянны: хо^ФФициент меэокасжтабной турбулентной вязкости ke^t-lO" м2/с,синоптического вихревого обмена 1 -1о'гм:г/с и приземного трении Саг5»10-',а их значения,как видно,согласует«?« с общепринятыми. Максимальные изменения коэффициентов вихревого приземного трения (его общепринятый аналог c**dw*fi/vb«0„l2» Ю-3) <> = 1,42•10вмг/с-27Х; ко'эФФицивн-я,

та бароклинной генерации е«.: JJI>= 1,32 'lOOM^/c-iDi: коэффициента гроднент-но-вихревой синоптической пяэкости^е=2,3 .10вм2/с-24Х,то есть достаточно малы. Произошли изменения величины кочффициента перераспределения концентрация СИ и|н вихревой потенциальной -энергии Mj:к^-6.3«!0,;мг/с) . достигнув ЯЗ* его величины, но о*уъяснихись громе нед«>**таткоо моделиро-наиии устранимыми причиилми, включая 0тсут1ггсне для упрощения учета MeХани-щон генерации ' ' и упинами огрехами о к^евих условиях. Та-

ккм Зг^л ^ он, у ста но слет ихп стабильность кодельнкх ко"лффициентоо и их сопоставимость с общепринятыми величинами показали достаточную полноту и правильность моделируемых процессов СН к средних течений и шюсдедст-оии позволили использовать их фиксированные значения. При этой,средне-квадратнчеекне р^схокденкя модельных полей скорости с данники минимизированы для до 2,06 и для ^ до 1,01м/с. Результаты глооального диагноза и расчетов но Юхноку нолусэркю детально еопоставлетч с разными дан ными к моделированием на основа К0ЦП.Р13, ^, . Например, в январ-

ских условия ч Южного подушлрк» среднеполусферная величина е£=6'5,0 м2/с2 и ее квадратичное отклонение 78,2 м2/сг близки к давним Аэрологического справочника, изданного под редакцией И.Г.ГУтермина (1872), соответственно,49,1 и 55.7 м2/с2.Зто касается и завихренности:б,«>7* 10"т<:.1 и ее квадратичного отклонения Л,8•10~т<г1(данные:8, и}-10'г н 2,22>10-у с-1). Оценка генерации е® по балансу всех ее членов 1.27 н-т/н* согласовалась с Аак::ими <1'е1хого •).Р. ,Сос(.е-Ы*Ы А.К., 1Э83) 1,1 Вт/мя. Кодеяьиая генерация доступней потенциальной Екхревой энергии составила 0,92 Вт/нг, а эти хе данные дали ее диапазон:0,71-1,46 Бт/м1'. При достигнуто* сор-падении осносных преобразований -анергии, г>то согласие показало правильную о>алакснрованность всех учтенных в модели механизмов.

Сопоставление среднеполуоНрних и гхоОадьних оценок г се х компонентен бюджета средней и вихревой потенциальной н кинетической энергии с различии*« данными и результата к к Н0Це>ГЗЗ,46-4:)Доказало •». »довлетвори-телышм. Отмечено лкоь завышение гененерацки е* из ер в нескольких районах с особенно Ьолылой средней барок линиость», объясняемое искажениями при замене горизонтального градиента давления на его •т*диетропо-сферное значение. Кодель правильно воспроизвела спектр пространственной кзнеичивостиГ45.461, а учет спектрального »омега уяучзкл его в области нисходящего потока энергии.Отмечена нечл<"..дя корреляция с Данными модельцой кнрчтеой и додгот.юй структуры полей. Правильно иисцрока-редеии практически все оскоЬные кяичат!!ческие структуры. Инротны 1 ход сказался шло чувствителен к коделыам к.>у$<Фицнентам,а дол^-отн&н стру

кту№ проявила некоторую чувствительность. Вом5г;е, результаты показали особую ответственность правильного моделирования долготной структуру средни* полей и изменчивости.Способность к уток? модели позволила объяснить некоторые важные особенности.например,известное ни даштх(ОогЬ А.Н.,137?) разделение в октябре зональные течений Юхмого полурария с осью на гнротах 40-Ь0° Ю.Щ.на две струи на «кротах 'Л0-30п и Ю.13. , происходящее при появлении в «нротпок коде третьего максимума спектрального преобразования Сл {е^-)и падения в иоле значений е*- на ойрота* 40°иэ-ча годовой миграции субполярных цмклонкческих и субтропически* антициклонических очагов изменчивости,расходящихся в теплме и сближающихся в холод™« сезоны.Оказалось,что немало аналогичных особенностей яиротной «структуры может объясняться только с учетом долготной изменчивости и взаимного расположения г хюсаткческих структур. Учет с модели различий вклада циклонических я антициклочических синоптических аномалий в генерацию доступной потенциальной и кинетической вихревой анергии, в процесс« спектрального энерго-каесоо«;меиа между СЦЙ и ансамблем СО позволил ск'уъясиить известные аироткие особенности преобразования Кк о Км<или кг в е*)в с^'Зтроникаг м субгфдкрных сиротах, крупионас-штаОние <^у«зпол«ркие депрессии потоком массы в систематически эапо^няп-щиеся циклоны,субполярные очаги энергоотдачч из океана-энергетическчм влиянием стацнонируючих активных и часто регенерирующих циклонов»немало различий климатической структуры течений и синоптической изменчивости между Северным и Нжник колуиарккми.Диагноз глобальных полей выполнен по данных архива Национального метеорологического Центра СЯД о современном климате,полученным в Отделе численного моделирования Канадского климатического Центра в ходе совместных робот ПО изучении арктического климата и его чувствительности к антропогенной деятельности. ре зу л ьта ти пока зал и. что генерация '.-„.способной питать пихревуя деятель-ность.треСует окило 40« годового поступления энергии, а остальной приток |{о;-мирует <эароклннность Фонови х Полей. Адил<5атнческий приток. затра-

чиваехый на вихревую бароклинность и генерацию преобладающей синоптической завихренности,составляет *<мь около 1Ь-20Хгэатрат энергии на генерацию синоптической изменчивости,и всего около 1/5 нежности притока на формирование е.» постукает кэ вневнкх и диаватнческих источников.Остальная энергия идет из фоновых полей в процесс« преобразования и* термойарнч«ской структуры механиз»4л»и баротропной и баросхиииой неустойчивости в ансамбль СВ.Эти и другие результаты показали принципиальную важность учета взаимного поведения динамики и »иергетнки средник течений и ансамбля СВ.Применение модели к диагнозу многолетней информации подтвердило, что она является удобным инструментом исследования механизмов поведения СЛ, Лорнирования ев преобладающих климатических структур и влияния на многолетнюю динамическую и энерготическу» структуру ОНА па основе замкнутой системы уравнений динамики и баланса массы и энергии и поэтому в рамках замкнутой цепи преобразований от внешних источников до диссипации.Оценки чувствительности модели к климатическим аномалиям температуры,взкикающим при антропогенно« влиянии переносов раднацмокно-аг.тивних примесей, показали ее применимость в качестве основы для экономичной технологии лжэд-ноэа. климатических свойств средних и вихревых перекосов аагрязнллеч* веееств, обнаружения их прео-бладаивих путей и районов накопления в Арктике.¡З такхе овратннх оценок наиболее влиявянк на климат источников загрдзнення и поиска сценариев такого их размещения,когда для су*естяуюч«х переносов, ада,ггируемих к антропогенным изиекеннки,климатические последствие минимальны 138J.

Заключение

Подвода главные итоги разработок и иссл1'дои<(ний,о»>':1с'в«нин< -и преды дуцнх ряздклкх,следуtf? гшдехити•

1.1!а осиове результаты» анализа дачных и теоретических на

ряду с известными в изучении климата полярных областей и сред!'.,х ■>»р;п (о влиянии океана и льдо».облачности,радиационной -щергетики и др.),«к делена новая кгикнав про(>л«ма диагноза и сннотической м

xt-4'i ..и и:«м^)гчиьусти 'Ч1А и ее и крушкэдасата^ном ; ":»ot

-н-

мене,о формировании климатических структур м изменчивости.По теоретическому значение и аппарату она, как проблема вихревой динамики и энергетики атиосФер« находится «а стихе задач теория 01',Л к теории климата,нацеливаясь на изучение механизмов образования климатических структур из кажущегося хаоса синоптической изменчивости.

2.Для дкагоэа динамических и энергетических процессов синоптической изменчивости на основе пеосредкештх и осреднении* данных '.'О атмосфере разработана Диагностическая вычислительная система или организованный комплекс,вклвчквякй нови-; методы численного анализа данных.Эти метод« впервие далн оценки всех компонентов бюджета внутренней,потенциальной и кинетической энергии и завихренности,когда суммарные погренно-сти являются остаточными членами,позволяя контролировать точность.Система испытана в диагнозе одиночных синоптических структур, их региональных, подусферних, глобальны X се.чоиных, годовых и многолетник ансамблей.

3.Диагноз синоптических структур циркуляции дал количественную характеристику процессам их образования и развития, перемещения и раэруое-ния, взаимодействия с поверхности» океана, льдов и суш«,друг с другом, с более келкомасятабной и крупнс««асятабной изменчивость» и средними течениями.Установлено,что развитие циклоны обгединяпт свойства волн и подвихни* вихрешх масс. Их стр?кт:тра включает су«5скноптические вихри, поддерххвасмие синоптическими движениями,ко усиливающие бароклинность

и генерации доступной потенциальной энергии-. Наиболее активна динамика в переднем секторе и на периферии СВ, где в узкой зоне сосредоточены болыхяе контрасты,выделяя СВ на Фоне окружающих полей.Турбулентный поток тепла из океана-вахний источник нх энергии наряду с другими диаба-тическиии Факторами.йдиектипный и конвективный ^нергоо'зжен-один из наиболее оахних факторов бюджета энергия и подчеркивает существенность нелинейности и трехмерности иг динамики. Основной генератор энергии и завихренности в атмосфре-цнкдопи.а антнинкломи чаще слухат компенсационными »ихрями, ноддерхиваясь энергетикой циклонов и <5алаисируя гаиих-ренншть.Конвергенция »¡ертккалыюго.потока -энергии и '^д>-мх)из

мощны* баротропизуемых циклонов и вшмглс-хацкх волн в верхней тропосфере впервые выявила важный механизм энергопередачи из вихрей в средние течения. Способность подокааих СВ к переносу пассы и их иеаднабатич-ность вскр.члк зависимость внхг«виж энергоперекосов в субполярны* широтах в полярные области от условий образования и развития циклонов в средних к субтропических вкротах.

4. Региопальнмй.полусфериый и глоОалышй диагноз климатического релина синоптической изхенчкростк » каскт.че>ах от сезона и го&окиго хода до многолетних периоде« ьлявил ее свойства » климатическом преобладании и процесс«,образогаииа и поведения климатических структур,вскрыл генезис глобального клинатаческого строения атмосфера в связи с релином подвижных СВ к дал оценки наиболее значимым процессам динамики и энергетики. Установлена ьозмсжиость схематизации климатических полей в виде онер-позиции ансамблей СВ и не ш>зку*еиных ими структур, обюсновнвйюцсй разложение переменных пи фоновые квдз» стационарных к<»ш<>ненты(н<>р«ы) и из-меняхяянеса аномалии, образуемые преобладании« С». Зональное осреднение обобцеио и дало средние пгремк»ные,к<»и просгдаис-пцгнно-сглахрниые величины,а вихрены« компонента, как вреомалгояцие ано.чалмя и дисперсионные £ средиие)зш|чения синоптических кож-бяний. Для представления скорости вихре»4х компонент«! приемлемо разложение,аналогичное злохенип Гсл м-гольад.ДеФориацмоннис компоненты выражают субсмноптнческие и мелкомасштабные турбулентные флуктуация, а синоптическая эавихк-Н'<«сть преобладая , превращает тензор макротурбугентн«* напряжений » несимнетркчнмй, определяясь уравнением баланса момента. Ряд основных клии<пя'к екия структур глобальной атмосферы!центры действия,знергоактинные области и т.д.) объяснен преооладахячямн э^ектакн активных рннихкщал цепи суополя-

риыX КЛЬИаТЙЧССКИЛ ЦМГЛОИОВ И ЯУ^ТРОНИЧССКИХ ЯНТМЦИКЛОНОК , |>МК1^Х>ЦИЛ

су*с ств ениу »> незоналыгогть ати<кфери,.'.навлс?ны клвматически г.ик-ь.' свойства €й:актики:<.чцмк ьнерго&Шена с акеянцим и неад.иабатическ.их притоков генпицвя -.чк-ргим и завихренности; нас'"М1ерП1И«»ош. персие«и<

тропосферу¡интенсификация преобразований энергии и энергоснабжении средних течений¡преобладание,формирующее климатические структури, сосредотачивавшее контрасты в климатических Фронтах и концентрирующее движения п струйных течениях.

Ь. Разработана теоретическая основа для динамике»-статистического отшеа-ния атмосфер!' и ее СМ, випохпемо моделирование значимых ->ФФе>:тс>» изменчивости и развита диагностическая модель многолетней неоднородной структур« лтмосФерм и синоптической итдаенчикости.Разработана процедура калибрлции модели и определения модельных ко:*»ициентов при диагностическом усвоении в них данных.выполнены вычисления для Южного подуыария и глобальны! полей, сопоставлении с данными и результатами других моделей .локлзлна реалистичность результатов. Исследована устойчиьость коэффициентов и чувствительность решений.

6. На основе модели кылолен диагноз полусферних ч глобальних полей.Ис-следоьанн механизмы »лияния на них СТ.вклхгаая >нерго- и массообмен между компонентами синоптической и климатической изменчивости; среднее и

вихревое перераспределение знергии и массы мету полярными областями и

■ /

средними широтами. Показана принципиальная роль долготной изменчивости ц формировании яиротиоА структур» атмосферы. Сшекгпа чувствительность модели к типичным антропогенным термобаричесусим аномалиям и показана возможность применения разработанного подхода в качестве основы для численной технологии диагноза многолетних неоднородных полей атмосферы и ее СИ, средннх м викретх атмосферных переносов загрязняющих вечеств, выявления их преобладающих путей и районов накопления, а также оценки возможной реакции климата на антропогенное влияние с учетом адаптации термобарических полей и циркуляционного регима.Таким образом,предложен подход к зконемичному реяетно прикладной проблем« изучения арктического и антарктического климата и его реакции на антропогенное влииние.

пусликлции но техк дмсскртлцки

t. Расчет касательного иапряхеиня ветра с учетом реального распределения температуры воздуха.-tpyAU ftñtUüt ,т,315, 1973,с. 185-199.

2. йаракетркэо.цня планетарного пограничного слоя атмосферы. -В кни-ге'Комплелсные исследования в Ннровом океане" Под ред. В.М.Виноградоваv 1975.М.:Иэд-во Ин-та океанологии ftll СССР, с. 81-84.

3. Параметризация взаимодействуй*«х пограничных слоев с учетом ледяного покрова(в рамках нелинейной теории).-В кккге-Надионахьная программа научных исследований СССР в между народны х программах ШГАЛ "П0ДЭ1СС-Се»ер"н"П0ЛЭГ.С-юг-.Д.:Изд-8о (ШНЙН, 1975, с. 91-98.

4. Эффект еароклинности а турбулентном релине подледного пограничного елок.-"Проблемы Арктики и Антарктики-.1976,вип.47,с. 162-170.

5. Параметризация нелинейного мелкоыаситабного взаимодействия океана и атмосферы с учетом ледяногио покрова.Метеорология и гидрология", 1976,No 12,с, 49-SS.

6. Турбулентный редин в стратифицированном подледном пограничном слое океана.-"Океанология",1876, т.16, иап.1,с. 32-40.

7. 06 учете бароклинности пограничного сдоя атмосферы при определении турбультного потока количеств?! дьихенмя,-"Проблемы Арктики и Ан-тарв.т^ки",1й7Р,вы(1. 48,с. 15-22.

S. движении и тур^уаеитный режим планетарного погра-

ничного слоя. -|(зв.ГЛ СССР'Фип.атмогф.и Океана".1S7S,т. l?.,Ho¡>, C.47S-4S1

Ууеодри подобия ддя fíjp<iKJnniio<i> планетарного пограничного ело* атмосферы,-Дз^.ЛН ,ССрР"Фиэ.атмос«.и оке«!»",1976,т.13,NolO,c.ioai-ioee

10.Atmosjpfieffp-ocieajUc boundary laytire.Tlielt internctious with the ice cover and their jsoraiaetrii^tion.-KAGA/MAMFA Congress. , Se-V. tie, Hash ins ton, OS A, p. 262 (Yi'.P.DojronliiJ.

11. Параметрическая систсжй.рлнтагаю^ап имимодейстувии« со v.,дом пограничные елок океана и агиосЧ>ер^,-Гез.докл Конференции по ипуче |:ию северо-аападных морей СССР.»(урманск, 1 'J'i'9. llpcnp. RV ЯШИН. с. 7.0-21 {соавтор:В.Е.А*гун).

12. Истод интерполяции данных и^тур?*чх экспериментов.~ "Иетсорол*! »и

• * - г- 1 . А М r't - ' 1

и гидро«.ISUO,Ко 12, с. <3-53. (coasr. Лагун, ft. сафроноп.н.и.Смирнов).

13. О вертикальных двихеииях в синоптических атмосферных вихрях по данным натурного эксперимента.-"Метеорология к гидрология",1384, No 4, с. 53-60(соавтор:Н.В.Арисккна>.

14. Построение Диагностической тпачясдительной системы для лип .»и за данных натурных эксперимент«»,-Леп.И« МШИГИК-ИИЯ,1Я«4,Ко 302. ГИ-Д64, 27 с. (c<>3BToi»n:ff .В.Лрискипа .Й.^.Еасильс-гв.Б.Е.Лат'УН).

15.Осреднение уравнений гидродинамики для теот>ни климата. - Язв, АН СССР 'Физика атмосфер« я океана" ,1984,т. 20,Но 11 ,с.1111-11?.0.

16. Исследование энергетики атмосфе-ры в Норвежской энергоактивной зоне.-В книге "ft с след овл пир взаимодействия океана и атмосфер» в зиерго-активннх зонах", 1995.Лгйчд-во 'ИИ, ЛПИ, с. 03-102.(соавторы:Н.В.Арискина. 8 Баси льев, ft. Е. Лагун )-

17. О роди вихревой диваняхи и энергетики атмосферы к Фондировании климатических полей.-В книге "Пятое Всесоюзное Совещание по исследока-нив динамических процессов в верхней атмосфере Зекли". 1Я8Ь, ООнииск, Изд-во ИЭК.с. 10{соа*торм:Л.Ф.Васильев,В.Е.Лагун).

18. Исследование энергетики синоптических вихрей по экспериментальным данным.-В книге"Пятое Всесоюзное Сопецяние по исследование диннии-

ческих процессов в верхней атмосфере Земли",1985,Обнинск, Изд-во КЭИ

£

с. 60. (соавторы: В. Ф.Васильев.В.Е.Лагуи)

19. О роли синоптических вихрей в формировании сезонного энергетического режима атмосферы.-"Иетеорология и гидрология".1985,No б, с.28-37. ( соавт trpu : В. Ф. Ва сильев, В. Е. JJaryн ) .

20. Атмосферные синоптические вихри над f>xcaiioH(no экспериментальным данный(.-Язв. All СССР'Физика атмосФерн и океана".198&, т. 21, No 5, с. 474-484.(соавтор:».В.Лагун).

21. Энергетика атмосферных синоптических вихрей над океаном.-"Метеорология и гидрология". lfl8b.Ni> 2, с. 10Ь-112. (соавтор:Р..К.Лагун) .

22. Диагностические 'исследования энергетики атмогфер»(»о дамним натурного -лссперимента'ПОЛТИСС-Сс-рер-7У") - Докллдн АН СССР. U'ftb, т. >'.0(1,

Но 4,0. 834-S39.(соавторы:«.В.йрискика,В.ф.Васильев,BE. Лагун).

23. О формировании сезонного энергетического режика в свободной ат мосфере,-"Метеорология и гидрология".1936,Но 12,с.59-69.(соавторы:В.Ф Васильев,В.Е,Лагун).

24. Мезо- и иакромаслтабное взаимодействие атмосферы и океана в Юл ной Атлантике,-"Информационный бюллетень Советской йнтарктмческой Эк< педиции" ЛЙ86, No 108, с.62-67. (соавторов,Ф.Васильев).

2£>.Келкрмгдснта&ной взаимодействие aTMOiitepu и Кхмого океана.-В сбс рникс докладов"Метеоровоглческис исследования в Антарктике" на 2-м 8« сожзнск Симподиуме(Ленннград,19-22 октября 1981 г.).ч,i.1966,Л.:Гидр< иетеоизддт, с.217-222- Í соавторы:В.В. Лагуи,Б.<i>.Васильев).

26. О вихревой диначнке и энергетике атмосферы Шного nojss пария I климатических масштабах.-Доклады АВ CCCF, tflÜC, т.291. No 4.C.817-S2; (соавтор'-В.Е.Лагун).

27. Исследование энергезнки атмосферы в Норкехской энергоактивно( зоне.-Труды ЯГМИ. 1986.вип.96,с,45-61.Iсоавторы:Н.В.Лрискина,B.v.Ваci льев.В.Е.Яагун).

28.Турбулентный ckihí'ij иезду атмосферой и Карским морен nv>H изм«к< нии речного стока.-"Проблемы Арктики и Антарктики" . 1У87. rain.63, c.W -70. (соавтор:Н.Б. Дриск»)на).

29.0 суботсптическом вихреяом обмене в птчос4ч-р<?.-И?в.АИ СССР -*: JiíKñ атмосферы и океана" .1987,т.23 t О, с. .10ZC--1030. (oofii-гпры: В. В. Л гу н,к.£,Соловьев).

30.0 климатических »мхрах в атмосфере Южного подукария, Чк'теорол гия я гидрология". 5937,Ко 1(1, с. 1-1-26. (соавтор:*: В. В. Лигу и И Млев).

31, Вихревая динлника и эноргетик./ у. коротяопет иодиые к

ле!ч1ния климата в Проекте" ПОЛЗКС-Cc¿-»cp". -В книге "3- й с-ье:< а с< >»>"ггки океаиологоп'Оекедя Физики и химии океана .Климат.Вадимодейств»' океан и атмосферы .Косиичесга я океняологив И!87 .Я. :Гидрочетелизддт. с Л 74-17 (спактор:Е.)' .НккиФорое).

4732. Вихрем л дикаичка атмосферы и климатический особенности чнерго-

>бмена с океаном.-В книге" йктуа*М!ые проблемы океанологии "Пол рол . F>. Л.

Срутских. 19В7.Л. П'идрометеои.здат, с.36-37.

33, О климатической «одели атмосферы и усвоении экспериментальных iaшшк.-Доклады № СССР. 1307,т. 2e6.N«> 4,с. 021-827.

34, Диагностическая вычислительная систеиа дни исследовании *>нерге-гики атмосферы по данным натурных экспериментов" ПОЖЖС" .-"Проблемы Арктики и Антарктики" . 191)8, вып.64-<i5, с.24-39. (соавторы:Я.В.Лрискипа,В,ф, )асильев,В.К.Лагун).

35, Пнергетика атмосферы в полярных областях. 1Я07 . Л. ^Гмдрометеоиз-WT.29G с, (соавтор« Б.йрискнна ,В.Ф.Васильев,В.В. Лагун).

30.Атмосферные синоптические вихри н передача энергии из тропосферы в стратосферу.- В книге Исследование динамических процессов в всрх-<ей атмосфере Земли ЛЯВа.М. :Гидромстеоизддт.с.1е&-170, (соавтор«-, ft.f. ia сильев,В.Е.Лагун).

37.06 энергетму.й атмосферы над Норвежский морем.-"!ТроС>лемм йрктиги л Антарктики".1988,пнп.В4-65,с.40-56.(соавторы i В, Ф. Васильев, В, В. Ля гун)

38.0 роли обцей циркуляции атмосферы в загрязнении районов, удялец-1ых от промышленных источников .-В кпиге'Кроблеми ионигоривгя я охранн экрухгшцей среды.Труды 1-го с^шстско-канадского симпозиума.11-17 aripe-«я,1988 г.Тбилиси."1988. И.:Гидрохетеоиздат,с.ЗЬ2-ЗС5, (соавтор«: Б.А. Срутских.М.И,Евсеев).

39.Исследование энергетики ятмосфериих синоптических кихрей по экспериментальным данным .-"Проблемы Арктики и Яктаркткки" .1938,»btn.64-Sft, с. Ь7-73. (соавтор;».Е. Лагун) .

40.Энергетика синоптических вихрей в Каном полушарииВ книгс'Мете-орологические исследования в Антарктике".19В8.Л. :Гидрометеомздат, ч.}, с.155-1Ь0.(соавторы:В.Е.Лагун,А.И.Ячев).

41. О 1кфдмегризлции эффектов синоптических вихрерых процессов в климатических модели* ооией циркуляции arnootw-T'«. - АН СССР "Физика атмосферы и океана". |»d8,т. 24. Но 4,с. 367-:Ш0.

42. Синоптические вихрение процесса и сезонные особенности климатического режима атмосферы.-"Метеорология и гидрология".1989.Но 4,с.342--3SG. (соавтор:».<i.Васильев).

43. <К.»ввные результаты,проблемы и перспектива экспериментальных и теоретических исследований атмосферы и океана в Северо-Европейском бассейне.-"Проблем» Арктики н Антарктики".1939, Bnn.G4-Sí>,c.íi-23. ( соавторы^.)'.Никифарои, В.Л.Гоманцов).

44. О зчддчах вихревой динамики и энергетики в исследованиях клима та н циркуляции атмосферы полярных областей.-С книге"Исследования них ревой динамики н энергетики атмосферы и проблема климата".Под ред.Е.Г Никифорова и В.Ф.Романова. 1S90.J!.: Гидрометеоизддт,с.12-31.(соавтор й.Г.Никифоров).

ЛЬ. О моделированим климатического режима динамики и энергетики об ¡дей циркуляции атмосферы (Одного полувария". - В той же книге,что и 44 с.191-218.(соав.:ЙЛ0.Лороиин),

46.06 учете в.чхредогс». обмена в климатических моделях крупмокасятлб ной динамики атмосферы,- Кзв.Ш! СССР'Фмзика атмосферы н океана". ЮТИ т.26,Но S,с. 234-247.(соавтор: Й.Ю.Яороччн).

47.0 климатическом вихревом динамическом потенциале двумерной баро хлииной неадиабатической атмосфер«.-Б той же книге,что и 44,c,2U3-253

40.06 осреднением описании ое^ой циркуляции дтмосфе-!ы.-ft той хе ки ге.что и 44.C.8S-114.

49.0 пезональнои динаиико-статистнческом иоделисх>ванни годовое» хс да многолетнего климатического режима динамики н энергетики общей ци{ кулчции атмосферы Вяного полувария.-Доклад» щ ССС?-1991, г.Ml. Но Î с. 325-339 (соалтзр,-,1 М. Коровин) .

Ы>. Itevic'í of UíoSR Research on the РгаЫея of Vortex Mid

Atmospijeric Kncriiy Sources Jn connect ion wi(/b the I'wlar Area» r I im^t* Problems.-"At^Msplirtrrf-OetMui".feu» и!з, ( In publication).

Зак-35-ÎOO 12.07.03 У лас. л.2,1