Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Особенности пространственно-временной изменчивости полей осадков и облачности в Республике Чад

ВАК РФ 11.00.09, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Особенности пространственно-временной изменчивости полей осадков и облачности в Республике Чад"

ОДЕССКИЙ'ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

Лангтангар йемангар'

УДК 551.576; 551.577

ОСОБЕННОСТИ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ ИЗШЧИВОСГИ ПОЛЕЙ ОСАДКОВ И, ОБЛАЧНОСТИ В РЕСПУБЛИКЕ ЧАД.

(11.00.09 - метеорология, климатология, агрометеорология)

: Автореферат диссертации на соискание ученой степени , кандидата географических наук

Одесса 1991

Работа выполнена в Одесском гидрометеорологическом институте

Научный руководитель - кандидат географических наук, доцент Кудрянь А.П.

Официальные оппоненты: доктор географических наук,

профессор Щербань М.И,

кандидат географических наук, доцент Миротворская Н.К, .

Ведущая организация: Украинский региональный научйо-

исследовательский институт Гос!.' - ' комгидромета СССР.

Защиту диссертации состоится " 26 ° сентября 1991 г в 1^.00 на'заседании специализированного совета К.068.04.01 в Одесском гидрометеорологическом институте, ауд. 306 по адресу: 270016" г,Одесса-16, ул.Львовская, 15, 0ГШ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Одесского гидрометеорологического института.

Ааторефера разослан " /У " д&Щ&тС^ 1991 г.

Ученый секретарь сйециализировянного совета

Н.С.Лобода

- з

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Возникновение в начале 70-х го^ов X столетия, а затем все более частое повторение засух в азличных районах Африки создали проблемы огромной сложно-ти для народов; ьаселяющих этот континент.

Это явилось причиной резко возросшего интереса метео-ологов многих стран к 'атмосферным процессам в Африке и оявлению многочисленных публикаций, в которых с различных очек зре'шя изучалась природа явления засухи и предлага- . ись теории и гипотезы длр ее объяснения. Однако единого нения о причинах засух и тем более достаточно обоснован- • ' ой теории явления б• настоят ,?е время не имеется.

Необходимость проведения интенсивных научных разрабо-ок в этой области совершенно очевидна и проводить их целе-ообразно при комплексном учете глобальных и региональных .тмосферных процессов, зависящих от ряда факторов. Изучение ричин засух предполагает детальное, объективное изучение ространственно-временной структуры, поля осадков ь кажд ч з регионов Африки, так как засухи обладают отчетливо выра-енной неоднородностью и, более того, отрицательная анома-ия осадков в одном регионе может сопровождаться аномалией' оложителъной в'другом регионе.

Таким образом, вопросы, рассматриваемые в настоящей иссерташонной работе, взаимосвязаны и являются весьма ктуальными.

Цель и задачи исследования. Основной целью работы явля-тся объективное исследование пространственно-временной из-енчивости поля осадков в Республике Чад и, в меру возможно-тей, -выявление причин сезонных и месячных колебаний количе-тва осадков в период летнего муссона за последние десятилэ-ия. Исследовалась также тесно связанная с осадками облачно-ть над Республикой Чад и прилегающими районами.

Для решения этих задач были проведены следующие иссле-ования:

- по ежедневным данным об облачности на снимках метеоро-огических спутников Земли были построены поля облачности редние за месяцы май-сентябрь для двух летних сезонов с

экстремальными количествами осадков; полученные результаты .позволили получить бол^е детальную структуру осадкообразу-кнцей системы над районами, слабо освещенными метеорологическими данными;

- вццеление районов на территории Республики Чад в зависимости от количества осадков с применение^ кластерного анализа;

- определение условий региональной циркуляции (типов переноса воздушной массы) в нижней (850 rila) и средней (öOOrila) тропосфере, при которых возникают различные по знаку аномалии месячных и сезонных суш осадков;

- определение внешних по отношению к региональной циркуляции факторов, включая космические, которые опосредствованно влияют на изменчивость осадков в Республике Чад;

- разработка рекомендаций по прогнозу месячных и сезонных аномалий осадков.

Метод» исследования и фактический материал. Для решения указанных выше задач были использованы ИК-снимки метеорологических спутников серии "НОАА" за 1979, i960 и 1983 гг., данные об осадках на 44 метеорологических станциях Республики Чад за период с 1955 по 1985 гг.,. карты погоды и .барической топографии, помещенные в Бюллетенях Гидрометцентра СССР, сведения о параметрах крупномасштабных циркуляционных систем, содержащиеся в различных справочных изданиях и данные о солнечной активности, публикуемые в ежемесячнике "Солнечные \ данные". • .

В качестве математического аппарата использовались кластерный, дисперсионный и корреляционный анализы. Расчеты . производились на ЭВМ "EC-I022". ...

Научная новизна работы. Впервые определено изменение -количестваоблачности, которое в известной степени обуслов- ■ 'ливает изменение количества осадков в конкретном регионе и. качественный переход от влажного к -засушливому сезону; : ". вгшрвыр проведено объективное районирование территории Республики Чад по количеству осадков; предложена новая разновидность' учета атмосферной циркуляции над Северной" Африкой и показана эффективность применения предложенных типов переноса воздушных масс для объяснения условий формирования

аномалий осадков; применен новый показатель солнечной активности и показана целесообразность его использования для фонового прогноза осадков. •

Практическая ценность работы. Полученное в работе объективным методом районирование территории Республики Чад по э садкам может использоваться в ряде народнохозяйственных организаций при климатологических разработках. Полученные за- . висимости аномалий месячных количеств осадков от характера циркуляции в тропосфере вносят определенный вклад в разра-' 5отку методов долгосрочных прогнозов погоды. Аналогичным збразом может быть использована зависимость между значительными осадками и солнечной активностью.

Достоверность полученных выводов. Выполненные во второй ?лаве разработки получены с применением объективна методов 1атем1тическ0й статистики, а оценка результатов проводилась ю общепринятой методике. Остальные выводы согласуются с установленными закономерностями физических процессо" в атчо-

Апробация работы. Основные результаты работы докладываюсь на научных конференциях ОГМИ в 1989 и 1990 гг., а также 1а расширенном заседании к'афедры теоретической метеорологи:! [ метеорологических прогнозов ОГМИ в 1991 г.

Публикации. По теме диссертации опубликована одна . :татья.

Структура и объем работы. Диссертация состоит" ио введе-ия, трех глав, выводов, списка использованных источников 24, из них 55 зарубежных публикаций и 3-х Приложений, бщий объем работы 177 маяиноп.исных страниц, из них тексто-ая часть, включающая 16 таблиц и 50 рисунков, содержит Об страниц.

■ СОДЕШАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность теш, сфоркулирэваиы ель и основные задачи работы, ее новизна и практическая зна-имость; кратко излагается содержание работь», ;

. В первой главе рассмотрены основные характеристики . гмосферной циркуляции и динамики процессов, определявших задки над Центральной Африкой. Показано, что в рассматри-г аемом регионе, расположенном в троп «ад с кой зоне в; опр?дс-

яегг:и режима облачности и осадков решающая роли принадлежит атмосферной циркуляции, которая, в свою очередь, зависит главным образом от положения и масштабов развития исновных центров действия атмосферы - морского, южноатлантического и индийского атаициклонов,

Между субтропическими антициклонами располагается полоса относительно низкого давления, положение и интенсивность которого зависит о*г сезона и характера, подстилающей поверхности.

, Основным циркуляцирншм процессом над Центральной Африкой является перенос воздушных масс пассатами, которые в летнее время в связи с развитием над континентом термической депрессии, превращаются в муссоны, являющиеся главным источником,влаги в областях, расположенных к югу от Енутри-•тропической зоны конвергенции <ВЗЮ.

Однако муссон сопровождается выпадением осадков только в то время:, когда имеются условия, благоприятные для конденсации водяного пара и образования облачних систем. К этим условиям относятся термическая конвекция и атмосферные возмущения различного масштаба. Наибольшую повторяемость имеют восточные волны, возникающие при определенной структуре во-сточногс потока в тропсфере. Создающееся в западной части волны поле дивер.енции стимулирует развитие конвекции й возникновение мощных комплексов -кучево-дождевых облаков. Выпадение осадков может быть связано также с организованными .мезомасштабными•системами, которые включают в себя меэоциклоны и линии шквалов. ¿ полузасушли'вых регионах Западной и Центральной Африки линии шквалов имеют важное значение в процессе образования осадков,

■ При исследовании осадков в Сахельской.зоне, в которой расположена значительная часть территории Республики Чад, возникают два важных вопроса: '

" - выяснение роли общей циркуляции атмосферы в управлении процессами глубокой к'чвекции, которая является главным механизмом образования осадков а этой зоне;

определение связи между воздушными течениями в средней и верхней тропосфере и муссоным течениём (от поверх^-сти, »шли до 900-850 гПа), "

В некоторые годы отмечаются существенные аномалии в системе циркуляции с соответствующими аномалиями осадков. О природе этих аномалий высказано много гипотез и некоторые из них рассматриваются в следующих разделах.

Во второй главе исследованы поля облачности над территорией Республики Чад и прилегающих районов в два экстремальные по осадкам муссснных периода по данным метеорологических спутников; произведено районирование территории по осадкам с применением объективных статистических методов.

Этим исследованиям предшествовала характеристика ос-' новных физико-географических особенностей региона. Дан анализ синоптических и динамических условий (данные о которых помещены в Приложении) развития облачности над рассматриваемой территорией. Анализ выполнен по данным материалов ПГЭП с расчетом полей завихренности, адвекции вихря, термической адвекции и дивергенции в слое земля -300 гПа.

Расположенная в основном в Сахельской зоне, граничащая на севере с пустыней Сахара, а на юге примыкающая к экваториальной зоне (7°с.ш.), Республика Чад отличается резко выраженной неоднородностью распределения осадков: в северной части Сахельской зоны осадки выпадают только в отдельные годы, а на юге они достигают 900 мм.

В условиях слабой освещенности территории метеорологическими наблюдениями для оценки факторов, формирующих режим увлажнения, целесообразно учитывать кроме данных оо осадках также сведения об облачности, содержащиеся на снимках метеорологических спутников Земли. Высокая корреляция меязду характеристиками облачности на снимках и эсадками в низких широтах (где основной разновидностью ' твляется конвективная облачность) обеспечивает в'осстаноз-тение пространственной структуры осадкообразутощих факторов. При построении полей облачности количество облаков ) баллах определялось в квадратах размером £?5 х 2°5, г.е. в четыре раза меньших, чем те, которые принимались, 5 ранее выполненных исследованиях. При оценке количества ¡блачности в баллах применялась специальная палетка, с

пелощыо которой каждый квадрат подразделялся на 100 более мелких. Это позволило выявить более детально структуру пуля, облачности в районе, ограниченном широтными кругами 2,°5 и 22°5 с.га; и ыервдианаыи 0° и 35° в.д.

По ежедневным данным спутников для двух муссонных летних периодов {май-сентябрь) в 1980 и 1983 гг. были построены среднемесячные и сезонные поля облачности. Вчбср указанных сезонов объясняется тем, что один из них является относительно влажным (1980 г), а второй (1983 г) - одним из наиболее засушливых в Республике Чад за последние четверть века. Сравнительный анализ количества облачности, осадков и -других явлений представляет интерес с точк;: зре-.ния выявления причин возникновения засух на континенте Африка. -

В поле облачности во все летние месяцы оказался хорошо выраженным зональный характер ее распределения от 10° до 20°с.ш. и некоторая неоднородность по широте в приэкваториальных горных районах (2°5 - 10°е..ш.). Количество облачности в. 1980 г уменьшилось от 5-7 баллов на юге до I балла на 20°с.ш., а в 1983 г - от 3-5 баллов на юге до I балла на 18°с.ш. В целом для региона характерно некоторое смешение изонеф к югу в 1983 г, однако более вероятным является уменьшение количества облачности на всей' площади почти в два раза по отноше.з® к 1980 г. Последнее обстоятельство- подтверждается и соотношением вероятностей пасуур-иого состояния неба (8-10 баллов) в эти годы: в 1980 г вероятность пасмурного состояния неба составляла на дге страны около' 40$й, в средней части - 25-3 и на севере - ОЙ, а в '1983 г эти значения составили соответственно 20$, 10$ и 0$, т.е. в среднем в 2-3 раза меньше, чем в 1980 г. Таким образом, существуют причины, которые вызывезт изменение количества облачности в конкретных регионах и в развитии засушливых явлений.

Ежедневные и среднемесячные данные о количестве облачности были рассмотрены также совместно с полем атмосферного •дпвленпя, в частности, с циклоническими образованиями и ВЗК Оказалось, что проходящая через территории? Республики ВЗН хорошо выражена в облачности в мае и во второй половине "сентября, когда онр находится в зоне широт 7°-Ю° с.ш.;

в это время связанные с ШК циклоны являются основными системами, генерирующими облачность. В июле, августе при,смещении ВЗК на север к 14-16°с.ш., а в отдельные периоды - к 20-22°с.ш., она твляется зоной фактически безоблачной; ясная погода преобладает и в циклонах, развивающихся в области ВЗК. Облачность находится на расстоянии 500-600 км к югу от ЗЭК и образуется как в системе восточных волн, так ■ и в изолированных мезомасштабных циклонических вихрях-. Рассмотренные в Приложении I условия развития облачности свидетельствуют о том, что большая роль в развитии облачности принадлежит сочетанию конвергенции ветра в нижней . тропосфере с дивергенцией в верхней тропосфере. Такие условия возникают как в циклонах, так и на отдельных участках ВЗК, однако образованием мощной облачьости они сопровождаются только при наличии определенного количества влаги. Из выше сказанного нельзя сделать вывод об однозначной зависимости количества облачности и осадков от положения ВЗК.. Вовсяком случае в центральные месяцы муссонного сезона -иоле и августе осадки над рассматриваемой территорией в основном не связаны с ВЗК, а с другими циркуляционными системами.

Для более корректного изучения условий образования • осздков в существующей достаточно сложной взаимосвязи по-, лей давления, влатсности й облачности, а также для повышения уровня обеспечения народного хозяйства метеорологическими данными необходимо' получить объективную оценку пространственного распределения осадков на территории Республики Чад. Для решения этой задачи был применен метод кла- ! стеризации с предварительным, анализом взаимной однородно- • сти величин по критерию Вилкоксона. Были исполььованы данные 44 станций, причем из анализа исключен.север страны, . ■ где годовые суммы осадков редко превышают 20 мм, а в от- -дельные годы вообще, отсутствуют. В результате кластер!?за-" ши выделились четыре района. Увеличение значения количества осадков в центрах кластеров от одного района к другому достаточно заметно. Между наиболее, удаленными районами" эта разность составляет 733 мм, а между соседними - 200- . 300 мм. Границы, отделяющие районы, имеют в основном ши-. ротную ориентировку, однако в южной части страны, где ются горные массивы, форма их более сложная.

Первый, наиболее северный район с•самым коротким дождливым периодом (с половины июня по август) относится к полупустынной области.

Во втором районе количество осадков больше, чем в первом, однако период дождей также короткий. Этот район имеет значительное экономическое значение и колебания осадков здесь представляют большой интерес; поэтому в дальнейшем исследовании ему будет уделяться особое внимание.

В третьем районе продолжительность дождливого периода существенно отличается Ът периодов, характерных первым двум районам; осадки начинают выпадать во второй половине . мая и продолжаются до сентября.

Наконец, четвертый район самый влалшый с дождлив-тм периодом с,мая до октября.

Хотя дождливый период по всей территории начинается в разные сроки, максимум осадков в каждом районе наблюдается в августе.;ВЗК, достигающая в этом месяце своего северного положения (около 18°с.ш.), с начала сентября резко опуска-•ется на югу что вызывает прекращение осадков в более северных районах. В третьем и четвертом районах осадки прекращаются, когда ВЗК сместится в район экватора или в южное полушарие.

Проведенное районирование территории Республики Чад ■ по осадкам имеет прикладное значение с точки зрения климатических и народнохозяйственных аспектов. Оно может быть применено, для более корректного изучения временной. изменчивости осадков и определения связи этой изменчивости с другими факторами.

В последние десятилетия перед народами, населяющими часть африканского континента с устойчивым режимом осадков, возникла серьезная проблема борьбы с засухами, и одной из составных чг ттей этой борьбы является изучение причин многолетних колебаний ^садков и разработка методов их прог-' ноза.

Среди факторов, которые приводятся для объяснения засушливых явлений в Африке, наиболее вероятными принято 'считать крупномасштабны? особенности атмосферной циркуля-•ции,. зависящие, в свою очередь, от аномалий температурь подстилдощсй поверхности, главным образом океанов. Пеньке ё внимание уделяется антропогенным и космическим воз*

действиям. Из причин, которые непосредственно определят? ко-, лебания осадков, отмечают изменение интенсивности муссонных переносов влаги в нижнем слое тропосферы и межгодовуго изменчивость положения 23К.

Типовые схемы атмосферной циркуляции в Африке в основном известны, однако региональные особенности ее, временная (внутрисезонная и межгодовая) изменчивость изучены недостаточно. Целью исследований, выполненных в третьей глазе рабог ты, явилось определение тех особенностей циркуляции в тропосфере над Северной Африкой, которые непосредственно могут определять условия осадкообразования в Республике Чад. Их . изменение во времени, естественно, может бьггь причиной внут-. рисезонных и межгодовых изменений количества осадков. * -В качестве основных исходных материалов были использованы карты погоды и барической топографии в Бюллетенях Гид- ' рометцентра СССР за период с 1972 по 1988 гг., а также приземные карты погоды и карты барической топографии '-ропиир-, ской зоны за отдельные сроки, построенные по данным ПГЭП. Отсутствие сведений о ветре на картах погоды, помещенных в Бюллетенях ГОД СССР, исключило возможность изучения структуры и изменштости за длительные периоды атмосферных про-. цессов в садам нижнем слое'тропосферы (земля - 1,5 км); где осуществляется мусоонный перекос влаги. Поэтому б качестве уровней, на которых определялся характер циркуляцииЧгеографическое положение барических образований и направление ' переноса- воздушных масс) были использованы поверхности 85С и 500 rila. Поверхность 650 гПа расположена вблизи верхней границы слоя летнего мусеонного переноса в Африке,'страдает в известной степени атмбеферную циркуляцию в нижней тропосфере, а на уровне поверхности 500 гПа представлены процессы, характерные для средней тропосферы, в частности, восточные волны, являющиеся одной из основных причин формирования осадков. В зависимости от направления переносов воздушной массы в конкретный регион, з нем формируется термогигрометрический режим атмосферы: влаге содержание, вертикальное распределение различных характеристик влажности и температуры, что непосредственно влияет на условия развития конвекции и образование облачности. : -•

При определении переносов на указанных поверхностях

было сделано допущение, что ветер здесь близок .с градиентному. Приземные карты погоды, помещенные в Бюллетенях ГМЦ ССОР, '.Использовались только ¿пя определения положения центров приемных циклонов и положения tJK. В основу выделенных типов процессов на поверхностях 850 и 500 гПа были положены направления переносов воздушных масс относительно территории Республики Чад.

В средней тропосфере (500 гПа) над Северной Африкой в период с мая по сентябрь включительно основной барической системой, по существу центром действия, определяющим леренос воздушных масс, является антициклон, возникающий в области .максимальных температур, мигрирующий и эволюционирующий над "континентов в зависимости от влияния термического и динамического факторов изменения давления. От мая к августу по данным среднемесячных карт давления центр антициклона медленно перемещается с юга (17°-20°с.ш.) на северо-запад (20°-30°с.ш.), а с августа начинается его отступление на юго-запад. Однако • междусуточные изменения положения центра антициклона, площади, ' им занимаемой, а также конфигурации изогипс могут существенно отличаться, от среднемесячных, определяя различную ориентировку переноса воздушных масс.

• Учитывая преобладающие переносы воздушных масо относительно Республика Чад было выделено два их типа: 1-й тип с северной составляющей (СЗ и "В) и П-й с восточной составляющей (В,.ЮВ). При определении типа учитывалось направление переноса воздушной массы относительно территории Чада. При углах в пределах от 0° до 45° л от 330° до 360° перенос относился к 1-му типу, а при углах, больших 45°- ко П-му типу. Воздушная масса, движущаяся с северной составляющей и пересекающая пустыню Сахара, в наибольшей степени трансформируется, приобретая.высокие температуры и очень низкую относительную влажность. Кроме того,, при северной ориентировке переноса не ' существуют условия ды возникновения волновых возмущений над территорией Чада или р^сточнее, что, естественно не способствует развитию мощной конвекции и осадков1 При восточном перекосе' траектория воздушной массы также проходит в значительной степени над пустыней, однако перемещается она и над ква-тарксй морей. Но наиболее существенное различие между 1-м и П-н типами переноса воэаупных масс состоит в том, что при

переносе с восточной составляющей на периферий антициклонов, могут возникать восточные волны и дрг.-гие возмущения. Этому могут способствовать также горные системы, расположенные восточнее Чада. а

Сопоставляя повторяемость числа переносов с северной и восточной составляющими с аномалиями осадков за месяцы и сезоны, можно отметить, что знак аномалий осадков в большинстве летних сезонов периода 1972-1984 гг. можно определить, учитывал преобладающий в месяце и сезоне перенос. Исключение составляли 1982 и 1984 годы.

Отстутствие более тесной с ¡язи между направлением переносов и осадками может быть объяснено некоторой субъективностью выделения типов переноса т.'оздутшых масс, неоднозначностью связи между осадками и циркуляцией и др. Таким образом, направление воздушных .переносов в средней тропосфере целе-г сообразно учитывать при построении метода прогноза осадков с различной заблаговреченностыо. В частности, при наличии прогнозов поля геопотенциала в средней тропосфере над Северной Африкой указанную связь целесообразно учитывать npi прогнозе месячных аномалий осадков.

Типовые процессы на поверхности 850 гПа были выделены также с учетом направления переносов воздутанчх мятс. Однако, барическое поле, их образующее, в нижней тропосфере более сложное, чем в средней. В зависимости от структуры термического поля в слое земля - HggQ, а также от распределения давления у земли над Северной Африкой на уровне 850 гГа могут возникать антициклоны и депрессии, в значительной сте- ' пени аналогичные депрессиям у поверхности земли.

.При 1-ом типе перенос воздушных масс через Сахару непосредственно на Республику Чад осуществляется при развитии антициклонов над севг.ро-западными и западными районами Африки. -

Второй тип переноса воздушных масс осуществляется при

наличии области пониженного давления над центральным районами Африки. Воздушные потоки в оток. случае направлены через Сахару на запад и поворачивал над западной окраиной континента и Атлантическим океаном ца восток в пределах 0°-15°с.ш., т.е. по существу сливаясь с муссонным переносом в нижних слоях атмосферы. При такой разновидности циркуляции выпадение осадков наиболее вероятно.

Третий тип переноса воздушных масс формируется при наличии области высокого давления над значительней частью Северной Африки и установлении восточного переноса по северной периферии экваториальной ложбины.

Оценка связи между осадками и типалп переноса воздушной массы на уровне 85Q гДа била проведена с использованием дисперсионного анализа. Осадки учитывались как осредненные по пяти станциям в каждом из районов Республики: во П-ом, расположенном мевдг широтами П°и 13°с.ш. и в 1У-ом - между 8° и 9°с.ш. В 1У-ом районе наблюдаются максимальные количества осадков, во П-ом - количество осадков значительно меньше и подвержено резкой изменчивости. В каждом из районов отношения дисперсии на одну.степень свобода ( К ) равны соответственно 8,4 и 21,3 . что значительно превышает критические значения для вероятностей как 0,35 ( F равно 3,2 для обоих районов), так к 0,99 ( F равно 5,0).

Таким образок, показана целесообразность выделения трех типов переноса воздушных масс на поверхности 850 гПа при определении факторов осадкообразования в рассматриваемом регионе. Естественно, что характер этого переноса должен•рассматриваться как один из совокупности фактодав. Однако, в отдельных случаях, когда преобладание одного из типов переноса выражено отчетливо, он формирует условия увлажнения всего сезгча.

Определение причин многолетней изменчивости количества осадков и возникновения засух на африканском континенте, как подтверждают результаты многочисленных исследований, является труцнС* задачей..

Рассмотренные выше региональные осацкообразуюцие циркуляционные системы, а там? другие, не изученные в настоящей работе, как, например, муссонный перенос з. нижней тропосфере и положение ВЗК, естественно каким-то образом связаны с глобальными атмосферными процессами. Это, прежде всего, влияние северо- и южно-атлантического субтропических антициклонов, крупномасштабных циклонов умеренных широт, в особенности северо-атлантических, ложбины которых проникают далеко на юг в тропики. В работе было сделана попытка-определить статистически связь между некоторыми параметрами, характеризующими крупномасштабную атмосферную

циркуляцию и региональную циркуляцию в Северной Африке. Вьтли рассчитаны коэффициенты корреляции между координатами центра северо-атлантического антициклона и широтой оси ВЗК на меридиане 18°в.д., проходящего через центральную часть Республики Чад. В июне-августе 1978-1984"^. они оказались достаточно низкими - 0,13±0,1 и 0,17^0,2 соответственно при учете широты и долготы центра антициклона. Слабая корреляция выявилась также между широтой оси высотной фронтальной зоны (ЮЗ) умеренных шрот и широтой оси ВЗК, взятых на 18°в.д. (О,12^0,02). Неустойчивыми оказались связи между положением осей ВФЗ и ВЗК с количеством облачности и осадков на территории Чада. На характер циркуляции над африканским континентом процессы глобального масштаба, по-видимому, влияют опосредствованно. Примером этого может ■быть развитие гребня северо-атлантического антициклона над Средиземноморьем и севером Африки далеко на восток, в результате чего может воаникать большая позторяемость восточных тропосферных переносов, при которых вероятность осадков в Республике Чад увеличивается. Среди факторов, которые влияют опосредствованно через циркуляцию на осадки в Африке, в настоящее время наибольшее внимание привлекают аномалии температуры поверхности воды Атлантического и Тихого океанов (южное колебание - эть-ниньо). С индексом, характеризующим южное колебание, действительно оказачись связанными осадки в Республике Чад: в периоды наиболее значительных положительных аномалий осадков индексы 1ыли положительными или имели небольшие отрицательные значения (1974-75, 197881,1988гг.).

' Одним из наиболее дискуссионных является вопрос о влиянии солнечной активности (СА) на режим увлажнения в Африке. К настоящему времени он не решен однозначно несмотря на то, что в ряде-исследований /Кинг / пол,учены доказательства того, что в некоторых районах континента обнаружена прямая зависимость мевду СА и количеством осадков, в • частности, таким гелиоактивным является район территории Чада. Однако дальнейшего разви^ч" исследования в этой области не пол-гчили и вопрос остался, открытым.

Выполненный в настоящей работе сравнительный анализ сезонного количества осадков во П-ом и 1У-ом районах и

чисел Вольфа за период с 1946 по 1989 гг. выявил синхронные изменения этих величин. В годы интенсивной СА выпадали осадки выше нормы, а в годы с минимумом СА отмечены засушливые периоды (таьлЛ).

Таблица I

Связь' влажных и засушливых сезонов в Республике Чад с экстремумами СА.

Р 'Экстремум!_Характер увлажнения

< I СА гг

1958 максимум 1957, 1958, 1959

1965 минимум 1965,1966,1967,1968

1969 максимум 19Г9, 1970

1977 минимум 1976, 1977

1980 максимум 1979, 1980, 1981'

1986 минимум \ 1983, 1984, 1935,

1986, 1987

В годы минимума СА (1973, 1986) отмечались значительные засухи в Республике Чад (1976-77, 1983-87 гг.), а в годы максимума СА (1958, 1969, 1980) количество осадков превышало многолетнюю норьгу (1957-59, 1969-70, 19"8-81 гг.).

Однако, при хорошо выраженной тенденции к Такой зависимости отмечаются и ее нарушения. Объяснить их можно как тем, что в отдельные годы доминирующими процессами в атмосфере злияние СА ослабляется, так и недостаточно корректным использованием параметров, характеризующих СА.

Учитывая, что существование связей между осадками и СА, осредненными за муссонный период, предполагает наличие связей к за более короткие интервалы времени (месяц и его часть), были проведены покч.да зависимостей между осадками •и -рядоь* параметров СА: спорадическими и рекурентными возмущениями на Солнце, геомагнитными индексами, прохождениями активных областей- через центральный меридиан Солнца и др. Однако, статистически зависимой связи между не было установлено.

Проводившиеся далее исследования позволили установить, что имеется тенденция увеличения числа дней с осадками и, увеличения их интенс-ианости при прохождении через диск

Солнца крупных групп солнечных пятен (ГСП) со средней пло-.щадья равной и более 1000 миллионных долей полусферы Солнца (м.д.п.). Эффект этого воздействия проявляется практически сразу после появления ГСП, поэтому мояно предположить, что механизмом, Посредством которого осуществляется воздействие, является стимулирование конденсационных процессов ■коротковолновой компонентной солнечной энергии.

' Проверка предложенного нового показателя солнечной активности, а также роли переносов водушных масс на поверхностях 850 и 500 гПа в возникновении осадков в Республике • Чад была выполнена в последнем разделе третьей главы. В. качестве исходных были взяты данные об осадках, типах переносов и СА за три основных месяца летнего сезона (июнь-август). • в 1979-1984 гг. В этот период имели маего сезоны с достаточным увлажнением (1979, 1980 гг.) и сезоны засушливые (1983 и в.особенности 1984 год).

Осадки учитывались во П-ом и 1У-ом районах Республики Чад: П-ой район представляет интерес с точки зрения его ■ роли в сельскохозяйственном производстве и значительной изменчивости количества осадков, а 1У-Й район является приэкваториальной частью территории Республики. Исходными данными были взяты максимальные суточные ьначе; ля осадков (10 мм и более) на одной из станций во П-ом и 1У-ом районах. При таком подходе более эффективно учитывалась интенсивность процесса осадкообразования. 8

Основные результаты, полученные при сравнительном анализе значительных осадков и указанных выше трех параметров, характеризующих атмосферную гл^ркуляцию и солнечную активность, свидетельствуют: .

- в среднем за шесть летних сезонов значительные осадки во И-ом районе в 71% случаев выпадали при восточном переносе, в 1У-ом районе этот показатель ниже (65$), что объясняется трансформационным увл&знением воздушной массы в ' 1У-ом районе;

- северные переносы воздуш. й массы на поверхности 850 гПа резю уменьшают вероятность выпадения оседков: если этот перенос сохранялся двое, и более суток, то осадки выпадали только в 5,3-S случаев от общего числа дней с северным переносом;

1В

- в периода прохождения крупных ГСП значительные осадки • во П-ом районе выпадали в среднем каждые 2,5 дня, а при отсутствии прохождения - один раз в 4,4 дня, т.е. в 1,8 раза реже; н П-ом района это соотношение составляло 1,2 , что можно объяснить наличием в этом районе преобладающего влияния муссонного переноса влаги.

Следует отметить, что в приэкваториальных районах усиление СА проявляется не в увеличении числа дней с осадками (которые выпадают достаточно часто), а в увеличении интенсивности осадков,, сопрововдающемся возникновенкж особо опасных явлений.

Результаты, полученные в последнем (3.4) разделе , третьей главы по существу можно рассматривать как проверку полученных в работе, связей между осадками, атмосферной * . циркуляцией и СА на зависимом материале за шесть муссонных периодов с различными условиями увлажнения.

Эти связи могут быть использованы при построении методов прогноза осадков с большой (на сезон и месяц) и малой (до 10 дней) йаблаговременностью при наличии фонового прогноза атмосферной циркуляции и солнечной активности. - ■

Фактический материал и данные проведенных исследований позволяют сделать следующие выводы. •

1. Применение информации метеорологических спутников Земли позволило получить детальное распределение облачности над территорией Республики Чад и ее временную изменчивость. В северной части страна. (20°с.ш.) количество облачности составляем около I балла в среднем за сезон и незначительно, меняется во времени. В центральной и южной частях. Республики количество облачности от сезона с достаточной увлажненностью (1980 г) сезону с отрицательной аномалией осадков. (1983 г) уменьшается примерно вдвое.

Таким образом, с помощью спутниковой информации получает объяснение наблюдаемое распределение осадков по территории Республики Чад: очень малое их количество в пределах 15°с.ш. и значительное увеличение в более южных широтах.

2. Использование информации метеорологических спутников позволило выделить над северной частью Африки, две тр/11-

' пы циклонов:

' - циклоны, возникающие в муесонный период в пределах широт 8-12°с.ш., хоропо выраженные в поле облачности и перемещающиеся, как правило, с восточной составляющей;

- циклоны, возникающие в пределах широт 15-20°с.ш. в области ВЗК; облачность в их системе незначительная или сов-сом отсутствует.

Характерно, что число циклонов второй группы в засушливом 1983 г было больше, чем во влажном 1980 г. Расстояние оси ВЗК от облачных систем над территорией Республики Чад в . июле и августе составляет в среднем 500 км. В мае, июне и s сентябре при более южном положении ВЗК расстояние между облачными системами и осью ВЗК уменьшается, в результате чего . ВЗК хорошо выражена в поле облачности.

3. В результате применения метода кластеризации к полю осадков в Республике Чад было выделено четыре района, рас' положенные в основном широтно с севера на юг:

- 1-й район имеет самый короткий дождливый период, относится он к полупустынной области (13-15°с.ш.);

- И-ой район находится в сахельской зоне (П-12°с.ш.), муссонный период также короткий, но количество осадков в нем несколько больше, чем в первом;

- Ш-й район характеризуется выпадением осадков с середины мая до сентября и составляют они в среднем около 900 мм;

- 1У-й район - район с наибольшим количеством осадков (I000-II00 мм) и продолжительностью дождливого периода

в шесть месяцев (май-октябрь), относится он к судано-гви-нейской зоне (8-Ю°с.ш,).

- Распределение осадков' в каждом из четырех районов объясняется в основном влиянием атмосферной циркуляции, однако • определенное влияние на него оказывает и рельеф местности. '

4. Существует зависимость аномалий месячных суш осадков в Республике Чад (П-й район) от направления переноса воздушной массы в средней тропосфере (500 гПа) относительно территории Республики: если числи с./чаев с северной .состав-

■ ляющей за месяц составляет 22 и менее, то вероятность положительной анокалии осадков в мае-сентябре составляет ?=0,70 , а при числе случаев с северной составляющей более ZZ за месяц вероятность отрицательной аномалии составляет f = 0,93.

5. Количество осадков в Республике Чад зависит также от направления перенос« воздушных масс относительно территории

Республики на высоте поверхности 650 гПа; Проведенная с использованием дисперсионного анализа оценка связи мевду вцпе- ' . ленными тремя типами переноса и осадками покчзала, что каждому из типов соответствует определенное количество осадков. Преобладание з течение месяца или более коротком временном интервале какого-либо типа переноса воздушной массьг может быть причиной аномалии осадков. В частности, при большой повторяемости П типа (северный перенос) в Республике Чад возникали засухи (1972,1583 гг.),. При преобладании типа I (западный перенос', мслоградиентное поле) формировался сезон с положительной аномалией осадков - 1980 г. Объяснить это можно тем, что в зависимости -от повторяемости типов формируются различные тергагигрсметрические состояния воздушной массы,

6. Проявившиеся в последние десятилетия значительные межгодовыа колебания осадков з Республике Чад обнаруживают тенденцию'к зависимости от колебаний солнечной активности , (СА), в частности, они синхронны с квазиодиннадцатилетккм циклом СА: наиболее катастрофические засухи в 1967, 19761977 гг., IS83-I984 гг.. отмечались в годы минимума II-летнего цикла СА, а годы с осадками выше нормы (1957-1958 гг..,

I969-1970 гг., I979-I98I гг.) - в период максимума солнечной активности. . . •

7. Применение полученных выше в работе связей между направлением переноса воздушных масс на поверхностях 850 к 500 гПа, солнечной активности и выпадением осадков в Республике Чад к анализу конкретных данных об осадках в июне-етусте за шесть лет (1979-1984 гг.) показало:

- в 71% случаев значительные осадки выпадали при восточном переносе на поверхности 500 гПа;

- в. период прохождения групп солнечных пятен (с площадью более 1000 м.д.п.) значите <млые осадки во П-м районе выпадали примерно в два раза чаще, чем в периоды с отсутствием таких ГСП, а в 1У-ом - в 1,3 раза. •

8. В заключение выполненного исследования, далью которого являлось определение роли двух факторов - атмосферной циркуляции и солнечной активности в формировании осадков, можно отметить:

- в пределах относительно небольшой территории, имеющей протяженность около 1000 юл, проявляется в резко выраженной форме региональность связей между осадками и влияющими на

них факторами; подразделение территории на районы при построении методов прогноза погоды (не говоря о климатических описаниях) становится очевидным; *

- результаты, полученные при исследовании условий осадкообразования, могут быть использованы в качестве вспомогательной .информации.при составлении сезонных.и месячных прогнозов аномалий осадков и их прогнозе с малой заблаго-време^шоотью; они могут войти составной частью в комплексный метод прогноза погоды, который должен также использовать данные о структуре муссоыого переноса в нишей тропосфере, параметры глобальной атмосферной циркуляции и геофизические факторы.

По теме диссертации опубликована следующая статья:

Пространственно-временная структура поля осадков в Республике Чад (в соавторстве с А.П.Кудрянем). т ДепV ВНИИГШ-МЦЦ 5.10.90. - № 762 - ГМ.