Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Тайфуны северо-западной части Тихого океана

ВАК РФ 11.00.08, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Тайфуны северо-западной части Тихого океана"

^ #

На правах рукописи

\

ПАВЛОВ Николай Иванович

ТАЙФУНЫ СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ТИХОГО ОКЕАНА

Специальность: 11.00.08 - океанология

11.00.09 - метеорология, климатология и агрометеорология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук

Владивосток - 1998

Работа выполнена б Дальневосточном государственном техническом университете и Дальневосточном научно-исследовательском гидрометеорологическом институте Росгидромета.

Официальные оппоненты:

доктор географических наук, профессор, Свинухов Г.В. доктор географических наук, профессор, Сонькип Л.Р. доктор географических наук, профессор, Березников К.П.

Ведущая организация: Научно-производственное объединение "Тайфун"

Защита состоится II июня _ 1998 г. в 14 часов на

заседании диссертационного совета Д.ООЗ.34.02 в Тихоокеанском океанологическом институте ДВО РАН по адресу: 690041, Владивосток, ул. Балтийская, 43.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тихоокеанского океанологического института ДВО РАН.

Автореферат диссертации разослан. 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат географических наук

В.Н. Новожилов

Общая характеристика работы

Актуальность. Работа посвящена тайфунам северо-западной части Тихого океана. За последние 30 лег па основе авиационных наблюдений и композиционного анализа легально исследована структура тропических циклонов (ТЦ) и их эволюция. В большинстве случаев при теоретическом подходе основное внимание направлено на описание внутренней структуры тайфуна, а не на области синоптического масштаба, окружающие тропический циклон. Комплексные морские экспедиции "Тайфун-75", "Тайфун-78", "Тайфун-90" частично восполнили этот пробел. С помощью судовых наблюдений детально исследована структура атмосферы на периферии тайфуна, а также взаимодействие океана и атмосферы в зонах прохождения тайфунов.

Риль в своих исследованиях всегда подчеркивал, что одной из важных характеристик ТЦ является теплое ядро и необходимо понять те процессы, которые поддерживают эту особенность в течение жизненного цикла ТЦ.

Одним из наиболее сложных и спорных вопросов тропической метеорологии является проблема зарождения ТЦ. До сих пор нет единого мнения в том, как крупномасштабные циркуляционные механизмы приводят к образованию тропического пиклоиа. Краткосрочный прогноз зарождения, эволюции и перемещения тайфунов является сложной и пока еще не решенной задачей. Еще более трудные задачи стоят на пути решения проблемы долгосрочного и сверхдолгосрочного прогноза тайфунов. Эти проблемы являются приоритетными для многих программ, развивающихся под эгидой Всемирной Климатической программы.

Главная цель работы - получение физически обоснованного механизма крупномасштабного взаимодействия океана и атмосферы в тропической зоне в процессе зарождения, эволюции и перемещения тайфунов, оценка роли различных факторов и разработка способов краткосрочного и долгосрочного прогноза отдельных характеристик тайфунов. Для достижения этой цели в работе решаются следующие основные задачи:

• получение климатологических характеристик зарождения, эволюции и перемещения супер-тайфуны (давление в центре 900 Гпа и ниже);

• количественная оценка общего влагосодержания атмосферы и турбулентных потоков тепла и влаги на границе океан-атмосфера в зонах деятельности тайфунов, получение опенки

влияния океана на интенсификацию внутритропической зоны конвергенции и концептуальной модели зарождения тайфунов;

• экспериментальное количественное описание влияния температуры поверхности воды и верхнеуровснного оттока массы воздуха на эволюцию тайфунов;

• количественный анализ совместного влияния параметров субтропических антициклонов, полярной ложбины и тайфуна на траекторию его движения и выход в умеренные широты;

• количественное описание перемещения тайфунов по сложным траекториям, а также взаимодействия бинарных тайфунов;

• разработка методов краткосрочного прогноза зарождения эволюции и перемещения тайфунов над океаном;

• разработка методов долгосрочного прогноза числа тайфунов за год в северо-западной части Тихого океана, а также числа тайфунов за месяц и сезон, оказывающих влияние на российский Дальний Восток;

• получение методологии решения задачи сверхдолгосрочного прогноза тайфунов и вызываемых ими наводнений в Приморском крае и Сахалинской области.

Предметом защиты является разработка и решение фундаментальной проблемы - получение количественных и качественных оценок процессов крупномасштабного взаимодействия океана и атмосферы при зарождении, эволюции и перемещении тайфунов. Основные положения, выносимые на защиту, содержат результаты, полученные автором впервые, что определяет новизну результатов диссертации:

• оценку климатологических характеристик зарождения, эволюции и перемещения супер-тайфунов (давление в центре 900 ГПа);

• оценка общего влагосодержания атмосферы и турбулентных потоков тепла и влаги на границе океан-атмосфера в зонах деятельности тайфунов;

• оценка комплексного влияния верхнеуровснного оттока воздушных масс и температуры поверхности океана на интенсификацию внутритропической зоны конвергенции, а также на зарождение и эволюцию тайфунов;

• количественный анализ совместного влияния параметров субтропических антициклонов полярной ложбины и тайфуна на траекторию тайфуна и выход его в умеренные широты;

• количественный анализ перемещения тайфунов по сложным (трохоидальным и петлеобразным) траекториям, а также взаимодействия бинарных тайфунов;

• методы краткосрочного прогноза зарождения, эволюции и перемещения тайфунов;

• методы долгосрочного прогноза числа тайфунов за год в северозападной части Тихого океана, а также числа тайфунов за год и месяц, оказывающих влияние на российский Дальний Восток;

• методология решения задачи сверхдолгосрочного прогноза тайфуном и вызываемых ими наводнений в Приморском крае и Сахалинской области.

Практическая ценность результатов состоит в возможности использования полученных оценок в практике климатических расчетов, составлении атласов и навигационных пособий и при решении прикладных задач оперативного прогнозирования тайфунов и наводнений, а также при решении задач комплексной защиты территории Приморского края от катастрофических наводнений.

Ряд работ автора, каталоги тайфунов используются для обучения студентов по специальностям океанология, метеорология и климатология на геофизическом факультете ДВГУ и по специальности безопасность жизнедеятельности в институтах ДВГТУ.

Личное участие автора в получении научных результатов.

Выполненная работа основана на личных исследованиях в период 1970 - 1993 гг. в Дальневосточном научно-исследовательском гидрометеорологическом институте (с 1994 г. в Дальневосточном государственном техническом университете). В этих работах соискатель участвовал в качестве руководителя или ответственного исполнителя.

В диссертации изложены результаты исследований, которые автор выполнил непосредственно сам, в том числе:

- идея и направленность работы, постановка задач исследований, методологии их решения;

- организация, планирование и проведение экспериментальных и экспедиционных исследований;

- обобщение данных экспериментальных и натурных исследований;

- участие в составлении научных программ по изучению тайфунов в комплексных морских экспедициях "Тайфун-75", "Тайфун-80", "Тайфун-90";

- участие в проектировании, изготовлении оборудования, монтаже и испытаниях экспериментальных вихревых установках;

- разработке методов краткосрочного и долгосрочного прогноза

тайфунов.

Публикации по теме диссертации.

Материалы диссертации полно опубликованы в 71 работах, из них одно авторское свидетельство, две брошюры и монография.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на Тихоокеанском конгрессе (Хабаровск, 1979), на международных симпозиумах по тропической метеорологии (Нальчик, 1981; Гавана, 1982; Ялта, 1985; Гавана, 1987; Обнинск, 1990), на научной конференции по проблемам водных ресурсов Дальневосточного экономического района и Забайкалья (Владивосток. 1991), на научной конференции но проблемам гидрологии рек зона БАМ и Дальнего Востока (Владивосток, 1986), на первой и второй международных конференциях по экологии и безопасности жизнедеятельности (Владивосток, ДВГТУ, 1994, 1996), на международной научно-практической конференции "Социально-экономические и политические процессы в странах АТР" (Владивосток, 1997), на международной конференции "Стихия, строительство, безопасность" (Владивосток, 1997). В полном объеме диссертация докладывалась на научном семинаре ТОЙ ДВО РАН, на научно-методическом экологическом семинаре ДВГТУ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 разделов, описания основных результатов, выводов и списка литературы из 302 наименований. Работа содержит 295 страниц текста, включая 38 таблиц и 37 рисунков.

Содержание работы

Во Введении дается общий обзор состояния проблемы зарождения, эволюции и перемещения тайфунов, а также их краткосрочного и долгосрочного прогнозирования; формулируются основные цели и задачи работы.

В первом разделе рассматриваются вопросы зарождения, эволюции и перемещения супер-тайфунов (давление в центре 900 ГПа и ниже).

Тайфуны северо-западной части Тихого океана зарождаются широком диапазоне широт и долгот, что связано с большими вариациями перемещения в пространстве и времени ВЗК, пассатных волн, тропической верхнетропосферной ложбины и субтропических антициклонов. Центр тяжести зоны зарождения тайфунов и её северная граница от зимы к лету перемещаются далеко на север, достигая максимальных широт в августе-сентябре. В зимний период, наоборот, зона зарождения тайфунов смещается

ближе к экватору. К супертайфунам относятся тайфуны с давлением в центре 900 гПа и менее. Повторяемость супертайфунов составляет 16,2% от всех тайфунов с давлением 960 гПа и ниже. Среднее число супертайфунов за 10 лет составляет 12, а максимальное число супертайфунов достигает 30. В отдельные годы глубина тайфунов не достигает интенсивности супертайфунов. Такие ситуации в среднем наблюдаются через 4,6 года. В колебаниях повторяемости супертайфунов отмечается период 6,5 лет. Супертайфуны наблюдаются в апреле и в июне -декабре. Средняя продолжительность существования супертайфунов составляет 8 суток, а максимальная - 14 суток. Максимальная повторяемость супертайфунов отмечается в осенний период (сентябрь - октябрь). Зарождаются супсртайфуны в зоне 12 - 25° с.ш., 125 - 145° в.д. Можно выделить три типа траекторий супертайфунов. Первый тип траекторий супертайфунов не имеет обратной ветви. Тайфуны смещаются с юго-востока на северо-запад . Второй и третий типы траектории супертайфунов представляют собой параболические траектории. 67,7% супертайфунов смещаются по параболическим траекториям и выходят в умеренные широты северной части Тихого океана. 32,3% супертайфунов выходят на Китай, страны юго-восточной Азии. В марте, мае, июне, ноябре и декабре супертайфуны смещаются преимущественно по параболическим траекториям. В июле, наоборот, супертайфуны смещаются только с юго-востока на северо-запад.

На картах локализации центров тайфунов различной интенсивности в январе и феврале области минимального давления "прижаты" ближе к экватору до 7-8° с.ш. Площадь, оконтуриваемая изолинией 980 гПа, в январе - марте не велика.

В апреле - июне площадь, оконтуриваемая изолинией 980 гПа, заметно расширяется. Изолиния 980 г Па в апреле и мае опускается на юг до 5-6° с.ш., а в июне - до 12° с.ш. Наибольшее продвижение на север изолиния 980 гПа имеет место в мае, где она достигает юга Камчатки. В апреле область с тайфунами 980 гПа и менее удалена от Японии к югу и юго-востоку. В мае тайфуны интенсивностью 980 гПа достигают восточного побережья Японии. В апреле - июне в Филиппинском море отмечаются тайфуны интенсивностью 900 гПа. В Южно-Китайском море наблюдаются более слабые тайфуны, интенсивность которых достигает 960 гПа.

В июле - сентябре значительно расширяется по площади область, оконтуриваемая изолинией 980 гПа. На севере она достигает Приморского края, Сахалина и Курильских островов.

Наиболее мощные тайфуны (900 гПа) в июле наблюдаются к востоку от островов Лусон и Тайвань. В августе тайфуны несколько слабее - 920 гПа. Три изолированных очага интенсивности тайфунов (920 гПа) наблюдаются в зоне 120-145° в.д. и 15-27° с.ш. В сентябре площадь, оконтуриваемая изолинией 900 гПа, заметно расширяется по площади. Внутри ее имеется очаг интенсивностью 880 гПа, координаты которого 20° с.ш., 135° в.д. В сентябре тайфуны с давлением в центре 960 гПа проникают в Японское и Охотское моря.

В октябре тайфуны интенсивностью 980 гПа и менее встречаются на большой площади. Изолиния 980 гПа распространяется до 167° в.д. на 10° с.ш. и до 180° на 40° с.ш. Наиболее мощные тайфуны (900 гПа) сконцентрированы в зоне северного пассатного течения в начале течения Куросио. Внутри этой зоны имеются два очага, где тайфуны достигают интенсивности 880 гПа. Другой очаг тайфунов с давлением в центре 900 гПа располагается вблизи точки с координатами 20° с.ш., 140° в.д. В Южно-Китайском море имеют место тайфуны с давлением в центре 940 гПа.

В ноябре площадь, оконтуриваемая изолинией 980 гПа, заметно уменьшается. На восток она распространяется преимущественно до 155° в.д., а на юг-до 5° с.ш. На западе изолиния 980 гПа проходит от о. Тайвань на северо-восток на небольшом удалении от Японских островов. Наиболее мощные тайфуны (920 гПа) в виде отдельных изолированных очагов располагаются в Филиппинском море. Тайфуны интенсивностью 960 гПа отмечаются на востоке Южно-Китайского моря.

В декабре тайфунная деятельность заметно ослабевает. Тайфуны интенсивностью 980 гПа отмечаются преимущественно в Филиппинском море. Изолиния 980 гПа распространяется на юг до 5° с.ш., на север до 25° с.ш. Наиболее мощные тайфуны (900 гПа) наблюдаются восточнее Филиппин.

В июле зона наибольшей интенсивности углубления тайфунов (50-70 гПа/12 ч.) располагается восточнее о. Тайвань и Филиппин, вдоль течения Куросио.

Такая интенсивность углубления тайфунов обусловлена мощными процессами конденсации водяного пара над "перегретыми" районами океана. Эгому способствует также и глубокое распространение в сторону экватора верхнетропосферных ложбин, в области которых уже имеется значительная завихренность атмосферы и восходящие вертикальные движения, сопровождающиеся конденсацией водяного пара.

В Южно-Китайском море имеется очаг углубления тайфунов интенсивностью 40 гПа/12 ч.

В августе наиболее мощные очаги углубления (40-50 гПа/12 ч.) также располагаются восточнее Филиппин и о. Тайвань.

В сентябре имеется обширная многоцентровая область углубления тайфунов. Изолированные очаги мощностью 50-70 гПа/12 ч располагаются в Филиппинском море в зоне 10-25° с.ш., 127-152° в.д., что связано с выделением большого количества теплоты конденсации в значительной толще тропосферы в области Северного Пассатного течения.

В октябре область углубления тайфунов вытянута от Филиппин на восток. Очаги углубления тайфунов интенсивностью 60-70 гПа/12 ч располагаются восточнее Филиппин вдоль течения Куросио и в точке 18° с.ш., 145° в.д. В ноябре область углубления тайфунов значительно сокращается очаги углубления интенсивности 40-50 гПа/12 ч располагаются восточнее Филиппин в зоне 8-15° с.т., 132-152° в.д.

По мере удаления из тропиков интенсивность тайфунов уменьшается. Это связано с широтным понижением температуры океана. При смещении тайфуна на холодную поверхность океана (зоны апвеллинга, холодные синоптические вихри) происходит заток холодного и сухого воздуха в его центральную часть, что приводит к уменьшению поступления в тайфун скрытой тепловой энергии и его заполнению. Выход тайфунов на материк и крупные острова (Филиппинские, Японские, Тайвань) приводит к изоляции внутренней области ТЦ от океанического источника тепла и их эффективному заполнению.

Интенсивность ТЦ в открытом океане быстро уменьшается при его попадании в систему движущейся на запад высотной ложбины. Разрушению ТЦ в этом случае способствует сильный вертикальный градиент ветра, высотная конвергенция ветра.

Вблизи восточного побережья Японии интенсивность заполнения тайфунов достигает 50 гПа/12 ч, что связано с холодными Курильским и Камчатским течениями.

В июле наиболее интенсивное заполнение тайфунов (40-50 гПа/12 ч) наблюдается в районе между северной частью Филиппин и побережьем Китая. Очаги интенсивностью 30 гПа/12 ч отмечаются в Корейском проливе и южнее Японии. В августе наиболее мощное заполнение тайфунов (70 гПа/12 ч) наблюдается вблизи о. Тайвань. Очаг интенсивностью 50 г Па/12 ч отмечается восточнее Японии. В сентябре имеют место три мощных очага заполнения тайфунов (80 гПа/12 ч): на севере Филиппин, около о. Тайвань и в центральных районах Японии. Ослабление

интенсивности тайфунов при пересечении ими островов объясняется снижением поступления в их систему тепла и влаги.

В октябре интенсивность заполнения тайфунов по сравнению с сентябрём заметно уменьшается. Вблизи восточного побережья Филиппин располагается очаг заполнения тайфунов интенсивностью 50 гПа/12 ч. Другой очаг такой же интенсивности расположен в проливе Лусон. Обширная область с интенсивностью заполнения тайфунов 30 гПа/12 ч расположена восточнее Японии между 30° и 40° с.ш. В ноябре интенсивность заполнения тайфунов вновь увеличивается до 60-70 гПа/12 ч на Филиппинах и южнее Японии (22° с.ш., 132° в.д.).

В стадии супертайфунов тропические циклоны чаще всего наблюдаются в зоне 18-25° с.ш., 125-145° в.д. Падение давления в центре тайфунов интенсивностью 48 гПа и более за сутки обычно наблюдается при температуре поверхности океана 28-30°С.

Наибольшая средняя скорость изменения давления в центре тайфуна сутки назад и вперёд от момента максимального развития ТЦ наблюдается при траекториях с отсутствием точки поворота. В тех случаях, когда максимальное развитие ТЦ происходит до момента точки поворота, то наибольшая средняя скорость падения давления в центре супертайфунов наблюдается за 2 суток до момента максимального развития ТЦ. Экстремальная скорость падения давления в супертайфунах достигает 110 гПа/сут. (табл. 1). Наблюдается в случаях, когда момент точки поворота совпадает со стадией максимального развития ТЦ.

Средняя продолжительность существования супертайфунов с отсутствием точки поворота составляет 8,0 суток. Для супертайфунов, имеющих точку поворота, продолжительность существования составляет II суток (табл. 2).

У тайфунов с давлением в центре 930 гПа и менее в 63,9% случаев (табл. 3) стадия максимального развития происходит до момента точки поворота. В 27,9% случаев стадия максимального развития совпадает с моментом точки поворота. После точки поворота стадия максимального развития ТЦ отличается всего в 8.2% случаев. Максимальная суммарная продолжительность существования тайфунов стадии супертайфуна в течение года составляет 102 часа.

В данном разделе рассматриваются турбулентные потоки тепла и влаги в зонах деятельности тайфунов, а также непосредственно в самих тайфунах.

Таблица 1. Максимальная скорость эволюции супер-тайфунов в ГПа/24ч в зависимости от синоптической ситуации_

ситуация стадия углубления стадия заполнения

Число суток назад от момента максимального развития ТЦ. Число суток вперед от момента максимального развития ТЦ

-4 -3 -2 -1 +1 +2 +3 +4

Максимальное развитие ТЦ без точки поворота -15 -45 -50 -70 +80 +45 +60 +5

Максимальное развитие ТЦ в точке поворота -25 -61) -95 -110 +47 +80 +35 +25

Максимальное развитие ТЦ до точки поворота -35 -25 -65 -65 +40 +40 +57 +48

Таблица 2. Средняя максимальная и минимальная продолжительность существования супер-тайфунов сутках в стадиях углубления и заполнения в зависимости от синоптической

ситуация стадия углубления стадия заполнения

средняя максимальная минимальная средняя максимальная минимальное

максимальное развитие ТЦ без точки поворота 4,4 6,0 3,0 3,6 4,0 3,0

максимальное развитие ТЦ до точки поворота 5.0 7,0 3.0 6,0 8,0 4,0

максимальное развитие ТЦ после точки поворота 5,2 6,0 5,0 6,0 7,0 5,0

Таблица 3. Повторяемость в % тайфунов с различным давлением в центре в зависимости от синоптической ситуации_

ситуация Градации давления в центре ТЦ в ГПа

961-990 931-960 930 и менее

Максимальное развитие ТЦ после точки поворота 37,3 25.4 8.2

Максимальное развитие ТЦ в точке поворота 31,8 31,3 27,9

Максимальное развитие ТЦ до точки поворота 31,1 43.3 63,9

Для описания поля ветра в движущемся ТЦ использовалась формула

V = (Ут - Ум)~уе ^ + + (1)

Цп

где Уш - максимальная скорость ветра в ТЦ,

V« - скорость ветра на периферии ТЦ, - радиус максимального ветра,

С - скорость перемещения ТЦ,

0 - угол между направлением перемещения ТЦ и вектором, проходящим от центра ТЦ до данной точки.

С использованием формулы (1) были проведены расчеты пространственного распределения турбулентных потоков в тайфунах по методике ГГО.

В тайфуне Саран 11.09.89 в его правой части суммарные турбулентные потоки составляли 2948 Вт/м2. В левой части тайфуна суммарные турбулентные потоки были на 967 Вт/м2 меньше и достигали 1981 Вт/м2.

В тайфуне Вера 14.09.89 различие между правой и левой частями тайфуна составило 1190 Вт/м2 (в передней и тыловой частях тайфуна суммарные турбулентные потоки, соответственно, составили 1801 и 611 Вт/м2).

От стадии Н1 (неразвивающееся облачное скопление) до стадии супертайфуна 08 суммарные турбулентные потоки увеличиваются в 19,2 раза (табл. 4).

При скоростях ветра 32 - 100 м/с суммарные турбулентные потоки составляют 2300 - 9600 Вт/м2.

Таблица 4. Значения суммарных турбулентных потоков для тихоокеанских систем при - 1ь=3°С, Вр=0.11_

Тихоокеанская система V, м/с Н+ЬЕ, Вг/м2

н, 10 500

11 600

ъ2 12 700

Оз 25 1650

П>4 45 3550

С>5 65 5500

Об 80 7200

90 8400

о, 100 9600

Для стадий развития тайфунов по международной классификации (ТО - тропическая депрессия, ТБ - тропический шторм, БТБ - сильный тропический шторм, Т - тайфун) суммарные турбулентные потоки изменяются от менее 900 Вт/м2 до 9600 Вт/м2 (табл. 5).

Таблица 5. Значения суммарных турбулентных потоков для различных стадий тайфуна для ^ - 1ь=3°С, В0=0.11_

Стадия тайфуна V. м/с Н+ЬЕ. Вт/м2

ТО < 17 <900

ТБ 17-23 900- 1500

БТБ 24-31 1600 -2200

Т 32 - 100 2300 - 9600

По данным различных источников суммарные турбулентные потоки тепла и влаги в тайфунах преимущественно составляют 1000 - 5000 Вт/м2, что согласуется с данными табл. 4, 5.

Оценки потерь тепла океаном в результате воздействия сильных ветров, полученные на основе анализа изменения теплосодержания верхнего слоя океана, колеблются в пределах 2000 - 3500 Вт/м2.

По данным экспедиции "Тайфун -78" максимальные значения суммарных турбулентных потоков были больше средних потоков в ВЗК в 2,2 раза, в тропической депрессии в 2,7 раза и в

центральном сплошном облачном массиве в 1,7 раза (табл. 6).

Таблица 6. Средние и экстремальные значения суммарных турбулентных потоков тепла и влаги в Вт/м2 по данным судовых наблюдений в тропической зоне Тихого океана при различных

Синоптическая ситуация Н + ЬЕ (Н + ЬЕ)га (Н + ЬЕ)т Н + ЬЕ

ВЗК 123,3 275 2,2

Тропическая депрессия 184,2 500 2,7

Центральный сплошной

облачный массив 217.2 370 1.7

При выходе тайфунов в умеренные широты и их трансформации во внетропические циклоны в их тыловых частях происходит интенсивное взаимодействие океана и атмосферы. Экстремальные суммарные турбулентные потоки наблюдаются в зоне течения Куросио, которые в зимний период времени достигают 4000 Вт/м2 и более. В летний период времени турбулентные потоки тепла и влаги в этом районе на порядок меньше и достигают 400 - 500 Вт/м2.

В тыловой части трансформированного тайфуна турбулентные потоки тепла и влаги в 6-7 раз больше, чем в теплом секторе тайфуна. В передней части трансформированного тайфуна турбулентные потоки тепла и влаги меньше в 2-3 раза, чем в тыловой части тайфуна.

В зимний период времени при холодных вторжениях воздуха в тыловой части трансформированных тайфунов формируются облака ячеистой структуры в виде "открытых" ячеек диаметром около 50 - 100 км. Мезомасштабная ячеистая структура облачности является эффективным механизмом "отвода" тепла в верхние слои тропосферы. Возникновение мезомасштабной ячеистой конвекции связано с явлением самоорганизации, которая обуславливается внешними воздействиями, т.е. вторжениями холодных воздушных масс на теплую поверхность океана.

Турбулентные потоки явного и скрытого тепла, равные 1000 Вт/м2 эквивалентны скорости нагревания 3,5°С в сутки для столба атмосферы от поверхности океана до высоты 2000 м. Для турбулентных потоков, достигающих 4000 Вт/м2, это нагревание составит 14° в сутки (около 0,6 °С в час).

Величина турбулентных потоков тепла и влаги из океана в атмосферу тесно связана с изменением давления воздуха в центре

тайфуна.

При "оглаженном" механизме эволюции тайфуна, т.е., когда существуют высокие значения потенциала генезиса ТЦ, получена зависимость изменения скорости ветра в тайфуне в зависимости от дефицита влаги в приводном слое

где Е№ - упругость насыщенного водяного пара при температуре поверхности океана, 1ю - упругость водяного пара на высоте измерения (10 м), Во - число Боуэна.

Так в тайфуне Джой 17.07.80 г. по данным НИСП "Прибой" максимальный дефицит упругости водяного пара составлял 11,3 мб, а число Боуэна было равно 0,03. Расчет по формуле (2) дает увеличение скорости ветра в тайфуне Джой за 12 часов на 9,6 м/с. Фактически за этот промежуток времени скорость ветра увеличивалась на 12,3 м/с. Ошибка расчета составила 2.7 м/с.

Во втором разделе рассматривается крупномасштабный механизм зарождения тайфунов. В обзорных статьях и монографиях (Иванов В.Н., Хаин А.П., 1983; Иванов В.Н., 1987; Хаин А.П., Сутырин Г.Г., 1983) можно получить представление о развитии идей о зарождении тайфунов, гак и о еще нерешенных проблемах.

Известно, что 85% тайфунов зарождается в ВЗК, в связи с чем эволюция и ее меридиональное перемещение играют важную роль в зарождении тайфунов. В свою очередь ВЗК тесно связана с глобальной атмосферной циркуляцией обоих полушарий и циркуляцией океана. В периоды усиления циркуляции атмосферы ВЗК дальше смещается на север, достигая, 18 - 20° с.ш., и усиливается.

Из анализа уравнения вихря скорости с использованием эмпирической зависимости между вихрем скорости и дивергенцией в ТЦ получены нелинейные критерии генезиса ТЦ„ определяемые формулами

где 1 - параметр Кориолиса.

Указанные критерии отражают крупномасштабные

(2)

(3)

(4)

динамические процессы в тропосфере.

Потенциалы генезиса ТЦ ГГП и ПП увеличиваются от стадии Ш до стадии 05, соответственно, в 96 и 55 раз (табл. 7).

Потенциалы генезиса ТЦ отражающие крупномасштабные процессы, имеют большую межгодовую изменчивость. В годы максимума числа тайфунов они увеличиваются, а в годы минимума числа тайфунов уменьшаются. При этом критерий Грея различается в два раза, а критерии ПГ1 и ПГ: - в 8 раз. Таким образом, критерии ПГ1 и ПГ2 являются более "чувствительными" к изменениям крупномасштабной циркуляции атмосферы в тропической зоне.

Таблица 7. Потенциалы генезиса ТЦ ПГ1 и ПГ; в К)-10 с-2 для неразвивающихся (Н1 и развивающихся Ф1, О:, О?, П-ц Оз) систем северо-западной части Тихого океана в зоне радиусом 0 - 2°

Индекс системы Название системы ПГ. ПГ.СБ,) ПГ,(Н,) ПГ2 ПГ2(Б,) ПГ2(Н,)

Н, скопление облаков 1.9 1.0 5,1 1.0

начальное предтайфунное скопление облаков 18,5 9,6 29,2 5,7

П2 предтайфунное скопление облаков 13,6 7,0 39,1 7,6

интенсифицирующи йся тайфун 50,9 26,2 95,1 18,5

Ва тайфун 116.2 59.9 188.6 36.7

супер-тайфун 181,5 95.5 282.1 55,3

Показатели увеличения мощности ВЗК является индекс I = Бтф <32900(« (5)

где ф - широта ВЗК; Ог?оо, Оггоо - относительный вихрь скорости на уровнях 900 и 200 гПа в ВЗК. Чем дальше на север смещается ВЗК и чем больше показатель генезиса ТЦ, тем благоприятнее условия зарождения тайфунов.

Большая роль в зарождении тайфунов в ВЗК принадлежит верхнеуровенной антициклонической завихренности. Механизм оттока в верхней тропосфере ВЗК является причиной усиления циклонической циркуляции в облачных скоплениях и перехода их в стадию тропической депрессии.

При смещении облачных скоплений под зону антициклонической завихренности на уровне 200 гПа резко увеличивается потенциал генезиса ТЦ, что приводит к зарождению тайфуна и дальнейшему его развитию.

Интенсификация облачных скоплений происходит также в области антициклонической завихренности в системе всрхнетропосферной ложбины.

С районами более частого зарождения тайфунов тесно связаны области локализации повышенных значений общего влагосодержания (рис. 1).

Рис. 1. Районы локализации общего влагосодержания атмосферы (—) в г/см2 и числа зародившихся тайфунов (—) в июле (а) и августе (б)

Во второй разделе рассматривается связь планетарной атмосферной циркуляции и ее составляющих с изменчивостью тайфунной деятельности. Тайфун в любой стадии развития является открытой системой, которая располагается в окружающей среде гораздо большего масштаба и сильно зависит от нее.

Атмосферные процессы, развивающиеся над земным шаром и контролирующие процессы зарождения тайфунов, тесно связаны между собой.

Зарождение тропических циклов является ответной реакцией на процесс сложного взаимодействия процессов умеренных и тропических широт обоих полушарий (рис. 2).

Имеется связь зарождения тайфунов с формами циркуляции W, С, Е по Г.Я. Вангснгейму, формами циркуляции по вторым естественным синоптическим районам по O.K. Ильинскому и типам синоптических процессов над Восточной Азией по B.C. Калачиковой и Е.В. Николаевой. Так в июле зарождение тайфунов чаще происходит при преобразовании W в Е и Е в Е (вероятности соответственно 0,67 и 0,85). В сентябре и октябре зарождение тайфунов наблюдается при преобразовании С в Е (вероятность 0,75-0,76). Для форм циркуляции по O.K. Ильинскому зарождение тайфунов наиболее вероятно (вероятность 0,75-1,0) при преобразованиях 3 в Ц для июля, 3 в Ш для августа, С в Ш для сентября-октября, Ц в Ш для ноября.

В периоды холодных вторжений из южного полушария происходит усиление экваториального юго-западного муссона, обострение ВЗК и зарождение тайфунов. В нижней тропосфере в слое 0-4 км воздух в период май-сентябрь преимущественно перетекает из южного полушария в северное. Выше слои с переносом из южного полушария сменяются слоями, где воздух переносится из северного полушария в южное.

Через экватор Индийского океана за сутки переносится из южного полушария в северное до 7,6Т012 т воздуха, что согласуется с дашыми Pao.

Для экватора Тихого океана эта цифра составляет 11,ЗТ012

т/сут.

Рис. 2. Структурная схема зарождения и развития тайфуна

Результирующий за месяц перенос массы воздуха в атмосфере через экватор над Индийским океаном за август 1960 г. достигал 11-1014 т или 21% всей массы атмосферы. Для Тихого океана результирующий перенос массы воздуха через экватор достигал 5,6-1014 т за месяц (10% всей массы атмосферы). При результирующем переносе массы воздуха через экватор из северного полушария в южное число зародившихся тайфунов в период май-сентябрь было в два раза больше, чем при результирующем переносе из южного полушария в северное.

Существует связь между числом тайфунов за год и коэффициентами разложения средних месячных нолей геопотенциала поверхности 500 гПа по смешанным полиномам, которые представляют собой комбинацию полиномов Чебышева вдоль меридиана и тригонометрических функций вдоль кругов широты. Смешанные полиномы имеют определенный физический смысл и являются оптимальными базисными функциями при разложении поля геопотенциала в определенной широтной зоне.

Имеется прямая зависимость между средним годовым индексом А ю, характеризующим интенсивность зональной циркуляции, и числом тайфунов за год. Коэффициент Аю мало чем отличается от индекса циркуляции Блиновой. С его возрастанием увеличивается число случаев зарождения тайфунов за год. Коэффициенты Ап и Вц характеризуют чередование различных форм зональной циркуляции по различным секторам полушария. Число параболических траекторий тайфунов за год имеет связь со среднегодовым коэффициентом разложения Вн. С уменьшением индекса Вц и переходом его в отрицательную область повторяемость параболических траекторий тайфунов увеличивается.

Существует зависимость между метрическими свойствами среднего месячного поля геопотенциала на поверхности 500 гПа и повторяемостью тайфунов. Степень зональности и меридиональное™ поля Н500 можно определить с помощью индекса (отношение толщины):

Т = 4*4 (5)

Р

где 8, Р - площадь и периметр объекта. Параметр Т определялся по данным метрических свойств характерной замкнутой изогипсы, оконтуриваюшей циркуляционный вихрь. Установлено, что чем

ближе параметр Т к единице, определяемый по метрическим свойствам фигуры, образованной характерной изогипсой на средних месячных полях Н500 за январь-март текущего года, тем больше возникает тайфунов в данном году. Годовой ход числа тайфунов за месяц с давлением в центре 960 гПа является обратным ходу площади, оконтуриваемой характерной изогипсой. Максимум повторяемости тайфунов и минимальная площадь фигуры приходятся на сентябрь, а минимум повторяемости тайфунов и максимальная площадь фигуры имеют место в январе-феврале. При повышенной повторяемости тайфунов характерная изогипса (аналог высотной фронтальной зоны) располагается значительно севернее своего нормального положения.

Частота образования тайфунов тесно связана с положением центра циркуляции на средней месячной карте геопотенциала поверхности 500 гПа, координаты которого вычислялись по формулам H.A. Багрова.

При удалении центра циркуляции от полюса и смещении его в западное полушарие в зимний период наблюдается увеличение числа тайфунов в текущем году. Исследования Динга и Рейтера также показали, что в периоды частого зарождения тайфунов центр полярного вихря смещается по направлению к атлантическому сектору, что обусловлено перемещением на север субтропических антициклонов над северной частью Тихого океана. В годы с низкой повторяемостью тайфунов центр полярного вихря и центр циркуляции смещаются к тихоокеанскому сектору. При этом субтропические антициклоны смещаются к югу. -С миграцией центра циркуляции и центра полярного вихря тесно связаны перемещения крупномасштабных ячеек циркуляции в годы максимальной повторяемости циркуляции ячейка циркуляции Гадлея над Тихим океаном смещается дальше к северу, а зональная ячейка циркуляции Уокера смещается дальше к востоку.

В данном разделе рассматривается связь квазидвухлетних колебаний (КДК) ветра в экваториальной стратосфере, явления Эль Ниньо, интенсивности индийского муссона с сезонной активностью тайфунов северо-западной части Тихого океана. Экстремальное число тайфунов за год (32-39) со скоростью ветра более 17 м/с чаще наблюдается при западной фазе КДК. Повторяемость тайфунов с числом тайфунов за год от 17 до 31 несколько чаще отмечается при восточной фазе КДК. При перебойной фазе КДК число тайфунов за год чаще всего близко к норме. При западной фазе КДК планетарные высотные фронтальные зоны (ПВФЗ), струйные течения, субтропические

антициклоны, ВЗК чаще смещаются к северу от экватора, что благоприятно для зарождения тайфунов. При восточной фазе КДК несколько чаще отмечается обратная картина: отмеченные звенья циркуляции атмосферы смещаются к экватору, а количество тайфунов уменьшается. Сравнительно низкая активность образования тайфунов отмечается в годы с сильным и умеренным Эль Ниньо. При отсутствии явления Эль Ниньо, а также в годы Анти-Эль Ниньо активность тропического циклогенеза в северо-западной части Тихого океана заметно снижается. Более мощные тайфуны (интенсивность 960 гПа и менее) чаще (46,4%), наоборот, наблюдаются при явлении Эль Ниньо и значительно реже (25,8%) в годы явления Анти-Эль Ниньо.

Связь КДК и Анта-Эль Ниньо с повторяемостью ураганов в Атлантическом океане выражена лучше, чем в других районах мирового океана, что связано с иным крупномасштабным механизмом зарождения ТЦ. Как отмечает Грей (1983), район Атлантического океана намного чувствительнее к глобальным атмосферным процессам, чем другие зоны мирового океана, что связано с особенностями крупномасштабного механизма зарождения ТЦ.

Важная роль в зарождении тайфунов в ВЗК и восточных потоках принадлежит • волновым колебаниям, которые захватывают всю тропосферу и нижнюю стратосферу, а все основные спектральные пики характеризуются максимальной концентрацией спектральной плотности в верхней тропосфере. Обнаружено, что в колебаниях общего влагосодержания тропической атмосферы, числа вихрей в ВЗК, ивдекса циркуляции Блиновой в тропической зоне, колебаниях характерной изогипсы на уровне 500 гПа наблюдаются волны с периодом 3-5 суток.

В поле антициклонической завихренности на уровне 200 гПа многими исследователями обнаружены волны с периодами 5-6 и 12 суток. Эти волны смещаются с востока на запад и взаимодействуют с волновыми возмущениями ВЗК. Результатом этого взаимодействия является увеличение потенциала генезиса ТЦ и зарождение тайфунов. Тайфуны в период июль-декабрь чаще всего зарождаются через промежутки времени 3 и 6 суток. С увеличением длины периода частота зарождения тайфунов уменьшается. По данным Л. С. Мининой и других авторов активность тропического циклогенеза испытывает периодические колебания.

Период циклических колебаний возникновения серий тайфунов составляет 11-18 суток. Такую периодичность можно

объяснить частотной модуляцией колебаний верхнеуровенной антициклонической завихренности и колебаний завихренности ВЗК.

Формула частотной модуляции волн имеет вид:

где Т2 - период колебаний верхнеуровенной антициклонической завихренности, ц - период колебаний нижнеуровенной циклонической завихренности, п = 1,2,...,п.

Расчет по формуле (6) для п = 1, т: = 6 сут и х\ = 4 и 4,5 сут период частотно-модулированных колебаний составит 12 и 18 суток.

Тихоокеанская верхнетропосферная ложбина является своего рода генератором тайфунов. На ее юго-восточной периферии постоянно генерируются верхнеуровенные антициклонические вихри, которые затем смещаются в западном направлении. При распространении ВТЛ дальше к экватору, верхнетропосферные антациклонические вихри, смещаясь на запад, могут выходить на районы начальных нижнеуровенных тропических вихрей (зародышей тайфунов). При совмещении верхнеуровенных антициклонических вихрей и нижнеуровенных циклонических вихрей, расположенных в ВЗК, происходит резкое увеличение потенциала генезиса ТЦ и его интенсификация.

Вероятность зарождения тайфуна можно определите по известной в теории вероятностей формуле:

где Р(А) - вероятность зарождения тайфуна, Pi - вероятность смещения ВТЛ к югу в такое положение, из которого возможен "перехват" начального тропического возмущения, смещающегося в восточных потоках, Рi - вероятность "попадания" антициклонического вихря в начальное тропическое возмущение, Рз - вероятность зарождения тайфуна при "попадании" верхнетропосферного антициклона в окрестность начального тропического возмущения, п - число антициклонических вихрей, генерируемых ВТЛ с положения, из которого возможен "перехват" начального тропического возмущения.

В тропической атмосфере в колебаниях зонального ветра,

т2 ±пт

(6)

(7)

флуктуациях азиатского летнего муссона Мадденом и Джулианом (1971,1972) и другими исследователями обнаружены более низкочастотные колебания продолжительностью 30-50 суток. Эти волны имеют непосредственное отношение к тропическому циклогенезу.

В колебаниях меридионального перемещения ВЗК существует 36 дневное колебание, т.е. 18 дней ВЗК движется на север, достигая наибольшей широты 18-20° с.ш. Далее ВЗК смещается на юг и этот процесс также длится примерно 18 суток. При смещении ВЗК на север и увеличении верхнеуровенной антициклонической завихренности и нижнеуровенной циклонической завихренности условия для зарождения тайфунов становятся благоприятными.

Рассматривается механизм одновременного возникновения тайфунов в обоих полушариях, когда их центры располагаются на одном и том же меридиане. Такую систему можно представить как образование двух многомерных вихревых солитонов (типа тайфун - верхнеуровенный антициклон) одновременно в ВЗК северного и южного полушарий. Двойной трансэкваториальный вихрь представляет собой когерентную структуру. В нижних слоях атмосферы воздушные потоки переносятся через экватор из ТЦ южного полушария в ТЦ северного полушария. В верхней тропосфере, наоборот, воздушные массы из верхнеуровенного антициклона северного полушария переносятся через экватор в верхнеуровенный антициклон южного полушария. Случаи трансэкваториальных двойных вихрей наблюдаются в переходные сезоны, когда ВЗК обоих полушарий "прижаты" к экватору. В двойной трансэкваториальной системе изменение потенциала генезиса ТЦ обоих тайфунов взаимосвязано.

В третьем разделе рассматривается крупномасштабный механизм эволюции тайфунов.

Необходимым условием развития тайфуна является отток в верхней тропосфере и приток в нижней тропосфере. На важность оттока в верхней части тропосферы для развития ТЦ указывали Риль (1954), Данн (1964), Колон (1963). В летний период времени тропические верхнетроносферные ложбины (ТВТЛ) способствуют оттоку в верхней тропосфере в системе западного, юго-западного, потока на восточной периферии ТВТЛ (Рамедж, 1971; Садлер, 1976, 78). Показателем развития тайфуна является увеличение потенциала генезиса ТЦ, который в свою очередь тесно связан с интенсивностью теплого ядра.

Для слоя атмосферы, где происходит выделение скрытой

теплоты конденсации, можно записать выражение:

200

в»!

пд = £2г9СО - £2,2оо = - 900 V, А 7 (8)

<1 Т ё2Т с!х2 + ёу2

т|к2 +7)

где g - ускорение силы тяжести,-! - параметр Кориолиса, К -коэффициент трения, Т - температура воздуха, Т - средняя температура воздуха слоя в шкале Кельвина, г - высота.

Из (8) следует, что потенциал развития тайфуна тесно связан с интенсивностью теплого ядра и толщиной слоя атмосферы, где наблюдается теплое ядро. С учетом (8) потенциал генезиса ТЦ ПГ1 можно записать в виде:

200

^ооё1 \

ё2т а2т

йх

ПГ -О (£2 - О и ¿У2^ (9)

1 ~ г900у г900 — / 2 )2\

т(к2+12)

Таким образом, потенциал генезиса ТЦ ПП зависит от произведения интенсивности теплого ядра и нижнеуровенной циклонической завихренности.

В периоды интенсивного углубления тайфуном повторяемость верхнетропосферных каналов оттока, направленных к северо-востоку и юго-западу, увеличивается до 7090%. В эти периоды резко увеличивается и потенциал генезиса ТЦ.

Высокий потенциал генезиса ТЦ и высокая температура поверхности океана (28°С и более) в слое до 30 м способствуют быстрому углублению тайфуна (3-4 гПаУчас и более). Этому способствует и высокое влагосодержание атмосферы в зоне интенсификации тайфуна.

Наибольшее значение общего влагосодержания (60 Кг/м2 и более) отмечается в июле-сентябре, т.е. в сезон наибольшей активности тайфунов и максимального прогрева тропических океанических вод. Области общего влагосодержания 60 Кг/м2 и более наблюдаются преимущественно в филиппинском море, где имеет место наибольшая интенсификация тайфунов. Отсюда берут начало супер-тайфуны с давлением в центре 900 гПа и менее.

Для периферии тайфунов характерно наличие инверсионных слоев. При приближении к центру тайфуна инверсии исчезают и влажный воздух (относительная влажность 90% и более)

распространяется до высоты 10 км. При наличии инверсионного слоя относительная влажность 80-100% наблюдается под слоем инверсии.

Наиболее мощный слой влажного воздуха наблюдается в восточной части тайфуна. Влажный воздух (относительная влажность 70%) распространяется в нижнюю стратосферу до высоты 20 км. В зонах нисходящих вертикальных движений изогиста 70% достигает только высоты 3-4 км. В поле относительной влажности на периферии тайфунов хорошо заметны инверсионные слои, где относительная влажность уменьшается до 30-40%. Выше и ниже инверсионного слоя относительная влажность достигает 90%. При большом влагосодержании в слое 0-10 км (65-70 Кг/м2) в пограничном слое атмосферы (0-2 км) содержится около 50% общего влагосодержания в слое 0-10 км.

В ВЗК, тропической депрессии и тыловой части тайфуна среднее значение общего влагосодержания составляет 57-58 Кг/м2. В передней части тайфуна общее влагосодержание увеличивается до 61 Кг/м2. В пассатной волне общее влагосодержание составляет 54-55 Кг/м2. На южной периферии субтропического антициклона среднее влагосодержание уменьшается до 45 Кг/м2. Заметное уменьшение влагосодержания отмечается в следе тайфунов. Так, например, в следе тайфуна Верджиния по данным экспедиции «Тайфун-78» общее влагосодержание уменьшилось и составило 47 Кг/м2. Вследствие подъема холодных глубинных вод океана выхолаживание приводного слоя атмосферы было настолько интенсивным, что в следе тайфуна образовался радиационный туман.

При приближении тайфуна к побережью происходит вток сухого воздуха с континента в тайфун, разрушение теплого ядра и верхнетропосферного антициклона, а также резкое уменьшение потенциала генезиса ТЦ.

В 94% случаев тайфуны заполняются при подавлении каналов оттока к северу и югу и выходе их на сушу.

При подавлении канала оттока к северу тайфуны заполняются в 53% случаев, а при подавлении канала оттока к югу - в 6% случаев. Наиболее эффективными факторами заполнения тайфунов являются подавление канала оттока к северу и выход их на сушу (88%> случаев).

При выходе тайфуна в область высотной ложбины, смещающейся с востока на запад, интенсивность его быстро уменьшается, что связано с высотной конвергенцией всгра (уменьшением потенциала генезиса ТЦ).

Важную роль в эволюции тайфунов играют процессы самоорганизации.

Упорядоченная структура типа тайфун верхнетропосферный антициклон была смоделирована в лабораторных условиях. Лабораторная установка представляла собой сосуд с жидкостью, на дне которого размещался в свободном состоянии магнитный стержень, способный вращаться под воздействием магнитного поля в горизонтальной плоскости. В верхней части сосуда на поверхности жидкости создавалось "фоновое" течение, вращающееся в сторону, противоположную вращению магнитного стержня. При вращении магнита без фоновой завихренности во всем слое жидкости формировался вихрь с воронкообразным углублением в центре и одним знаком завихренности. С включением "фонового" вращения возникала система двух вихрей с концентрированной завихренностью и противоположным вращением на нижних и верхних уровнях. Угол отклонения оси, соединяющей центры вихрей, от вертикали составлял 12-13°.

В тайфуне со скоростью ветра 50 м/с, радиусе максимального ветра 50 км и интенсивности теплого ядра 10°С расчетный угол отклонения вертикальной оси составляет 14°. Для супер-тайфуна с радиусом максимального ветра 5 км, максимальной скорости ветра 80 м/с и интенсивностью теплого ядра 20°С расчетный угол отклонения вертикальной оси ТЦ увеличивается до 10°.

В четвертом разделе рассматривается крупномасштабный механизм перемещения тайфунов и условия их выхода в умеренные широты, в том числе на районы российского Дальнего Востока. Показано, что на перемещение тайфуна оказывают влияние субтропические антициклоны, их гребни, полярная ложбина и полярно-фронтовые циклоны. С учетом угла отклонения направления фронтового потока от изогипсы получено уравнение движения тайфуна, которое представляет собой параболу. Степень выпуклости параболы, удаленность точки поворота на восток зависят от радиуса тайфуна и параметров фонового потока. Чем больше радиус тайфуна, тем круче они поворачивают на север и точка поворота будет менее удалена на запад. Для тайфунов с небольшим радиусом точка поворота "перемещается" далеко на запад и траектория тайфуна на участке его существования становится прямолинейной.

В восточных и западных потоках под влиянием В-эффекта траектория тайфуна отклоняется, соответственно, вправо и влево от направления ведущего потока. При перемещении тайфуна в

умеренные широты его размеры увеличиваются, что приводит к большему влиянию В-эффекта на траекторию тайфуна.

На отклонение траектории тайфуна от начального ведущего потока оказывает влияние также адвекция тепла в передней части тайфуна и адвекция холода в его тыловой области. Под влиянием двухсторонней адвекции температуры воздуха происходит вращение оси гребня против часовой стрелки и отклонение направления ведущего потока от начального потока влево. Вследствие этого тайфуны также отклоняются влево от первоначального направления ведущего потока. Таким образом, В-эффект и двухсторонняя адвекция тепла и холода действуют в одном направлении и отклоняют траекторию тайфуна от направления ведущего потока в начальный момент времени.

Если севернее тайфуна в западных потоках имеется полярная ложбина или отсеченный циклон, в области которых наблюдается адвекция холода, то траектория тайфуна отклоняется вправо от направления потока.

Ослабление субтропических антициклонов приводит к смещению тайфунов с востока на запад. Напротив, усиление субтропических антициклонов способствует перемещению тайфуна по параболической траектории и выходу его в умеренные широты. «Управляющая» роль полярной ложбины проявляется по-разному в зависимости от ее расположения. Так, если ложбина находится западнее меридиана, проходящего через центр тайфуна, то кривизна траектории увеличивается и условия для выхода тайфуна в умеренные широты становятся более благоприятными. Смещение "дирижирующего" антициклона на восток вызывает отклонение траектории тайфуна вправо и, наоборот.

После точки поворота тайфун попадает в систему западно-восточного переноса, о чем свидетельствует ориентация выбросов перистых облаков. Ориентация внешней к полюсу кромки облачной системы примерно совпадает с направлением высокоуровенного потока. Линия, проведенная через центр тайфуна, пара.шельная внешней кромке облаков будет представлять направление ведущего потока. За скорость перемещения тайфуна можно принять 55% от скорости ветра в окрестности тайфуна на уровне ЗООгПа.

Траектории тайфунов часто имеют колебательные (трохоидальные) движения На отдельных участках траектории тайфунов имеют вид петли, круга. Траектория тайфуна весьма "чувствительна" к наклону вертикальной оси ТЦ, интенсивности ТЦ, устойчивости фонового потока, взаимодействию с другими вихрями.

Перемещение тайфунов по неправильным и петлеобразным траекториям чаще всего встречается в период июль-октябрь (74% случаев). Петлеобразные и трохоидальные траектории тайфунов составляют 13,6% от общего числа тайфунов. Сложные траектории тайфунов обычно наблюдаются в районах ложбин, гребней, седловин высотных барических полей, при слабо выраженном ведущем потоке. Сложные траектории характерны для слабых и умеренных по интенсивности тайфунов. Супертайфуны обычно перемещаются по устойчивым траекториям двух типов: прямолинейном и параболическим. В 7,4% тайфуны совершают петли. Некоторые тайфуны совершают по несколько петель, с периодом для одной петли около нескольких часов. Чаще всего петлеобразные траектории наблюдаются в июле-октябре (78,4% случаев) с максимумом повторяемости в августе. Наибольшее число тайфунов, смещающихся по петлеобразным траекториям, наблюдаются в Филиппинском море (17-22° с.ш., 125-135° в.д.).

При соответствующих начальных условиях центр ТЦ совершает петлю как против так и по часовой стрелке. Реальные петлеобразные траектории тайфунов сложнее, чем вычисленные.

Период колебании центра тайфуна изменяется от нескольких часов до 3-4 суток. Амплитуда колебаний может достигать 100 км и более.

Сложные и петлеобразные траектории ТЦ чаще всего наблюдаются при УСЛОВИИ существования бинарных тайфунов. Когда два тайфуна расположены близко друг к другу, две системы будут испытывать взаимное вращение и взаимное притяжение, так называемый «эффект Фудзивара». Значительное возрастание угловой скорости при сокращении расстояния между центрами тайфунов. Два тайфуна, расположенные достаточно близко друг от друга, взаимодействуют, но при этом превалирует вращение системы как одного целого.

Эффект Фудзивары доминирует при расстоянии между центрами тайфунов менее 7° широты. При расстоянии между центрами в пределах 7° 15° широты определяющим фактором является ведущий поток, а при расстоянии более 15° широты эффект Фудзивары отсутствует.

Циклоническое вращение одного тропического циклона по отношению к другому прямо пропорционально квадрату расстояния между их центрами. Угловая скорость вращения пары тропических циклонов увеличивается по мере уменьшения расстояния между их центрами. В 70% случаев траектории двух

сближающихся тайфунов имеют циклоническое вращение относительно центра инерции, который расположен ближе к центру более интенсивного тайфуна.

Циклоническое вращение двух ТЦ происходит в том случае, когда центры ТЦ отдалены менее чем на 1100 км. Центры ТЦ разной интенсивности имеют тенденцию вращаться друг около друга в направлении против часовой стрелки. Когда центры ТЦ имеют неодинаковую интенсивность, то более слабый центр вращается вокруг более интенсивного ТЦ. На вращение обоих центров ТЦ накладывается фоновый перенос, который неодинаков для каждого ТЦ.

Относительное вращение двух ТЦ по часовой стрелке ("антиэффект Фудзивара") определяется фоновым крупномасштабным потоком. Если этот поток содействует взаимному вращению ТЦ по часовой стрелке, то эффекта Фудзивары не будет, если даже центры ТЦ находятся на небольшом расстоянии друг от друга.

Относительное движение бинарных тайфунов является функцией как эффекта Фудзивара, так и действия крупномасштабных потоков на каждый ТЦ в отдельности.

Каждый отдельный тропический циклон "управляется" своим "фоновым" или ведущим потоком. Взаимодействие двух тайфунов происходит в системе ведущего потока, изменяющегося в пространстве и времени.

Получено уравнение регрессии для угла вращения двойной системы без учета фонового потока:

Д@ = 4М

ё2

где с! - расстояние между центрами ТЦ в км,

Д0 - угол вращения в градусах за 24 ч. Формула используется при условии с! < 1500 км.

В пятом разделе рассматриваются вопросы краткосрочного прогноза зарождения, эволюции и перемещения тайфунов. Для прогноза зарождения тайфунов на сутки вперед использовались методы линейного и нелинейного дискриминантного анализа. При получении дискриминантных функций в качестве предикторов использовались параметры облачного покрова, определяемые по спутниковым снимкам облачности: потенциал генезиса ТЦ, интенсивность теплого ядра ТЦ и другие динамические характеристики атмосферы. Получены 6 дискриминантных

функций, а также их пороговые значения. Оправдываемость прогнозов на зависимом материале для отдельных уравнений составила 88-100% (в среднем 94%). Степень предупрежденности при этом составила 77-100% (в среднем 88%).

Местоположение зарождения тайфуна совпадает с районами максимальных значений потенциала генезиса ТЦ. Получена таблица с количественными и качественными признаками зарождения тайфунов для использования нелинейного дискриминантного анализа. В данном разделе получены уравнения регрессии для прогноза давления в центре тайфуна с заблаговременностыо 1-3 суток. В качестве предикторов использовались первые коэффициенты разложения поля гсопотенциала поверхности 500 гПа по нормированным ортогональным полиномам Чебышева, лаплассиан относительного геопотенциала в слое 500-1000 гПа над центром тайфуна, вертикальный градиент вихря скорости, диаметр облачного вихря, параметр гиперболической спирали облачного вихря, параметр толщины, диаметр сплошного облачного массива, а также различные комбинации параметров. Средняя абсолютная ошибка прогноза давления в центре тайфуна по отдельным уравнениям регрессии составила 8-13 гПа.

Для прогноза максимальной скорости ветра в тайфуне построены уравнения регрессии, где в качестве предикторов использовались динамические и термодинамические характеристики атмосферы.

В разных комбинациях использовались 7 предикторов:

Х1 = 9(ю(д> 900 + 1)

Х2 = (^г 900 + 1) (^900 ~~ ^г20о)

Х3 = ^900 — ^2 200

Х4 = ^900 + I

Х5 = ЗТт

Х6 = ^г 900

Х7 = ^т У Г,О

где 1 - параметр Кориолиеа, 8ТШ - максимальная интенсивность теплого ядра в атмосфере, Í2Z 9qq , П

z 200 " относительный вихрь

скорости на уровнях 900 и 200 гПа в области тайфуна. В каждом из уравнений регрессии использовались 1-3 предиктора. Для всех 13 уравнений регрессии множественный коэффициент корреляции был равен 0,96-0,99.

Для проверки эффективности этих уравнений использовалась информация со сбрасываемых с самолета парашютных зондов, а также данные аэрологических станций и метеорологических спутников.

Ошибка прогноза максимальной скорости ветра в тайфуне по уравнениям регрессии на зависимом материале и по данным ТЦ Дебби 16.09.82 г. находилась в пределах 2-4 м/с. Для прогноза максимальной скорости ветра в тайфуне на сутки вперед использовалась также получаемая со спутника средняя эквивалентная температура верхней границы облаков в радиусе 3° широты от центра ТЦ.

В данном разделе рассматриваются статистические способы прогноза перемещения тайфунов с заблаговременностью 1-3 суток. В качестве предсказателей использовались параметры ведущего потока, первые коэффициенты разложения поля геопотенциала поверхности 500 гПа по нормированным. ортогональным полиномам Чебышева, составляющие перемещения тайфуна по меридиану и параллели за прошедшие сутки.

Разложение фактических и прогностических полей геопотенциала по нормированным ортогональным полиномам Чебышева выполняет те же функции, что и метод пространственного усреднения, разработанный японскими учеными. Восстановленное поле геопотенциала при использовании первых коэффициентов разложения является отфильтрованным от непосредственной циркуляции тайфуна.

С увеличением заблаговременное™ прогноза наблюдается рост ошибок прогноза перемещения тайфунов. Как и следовало ожидать использование прогностических полей Н500 несколько улучшило результаты прогноза перемещения тайфунов. Так на сутки эта ошибка составила 195 км, на двое суток - 314 км и на 3 суток - 591 км.

В данном разделе рассматривается физико-статистический метод прогноза перемещения тайфунов с увеличенной заблаговременностью до 5 суток. При разработке физико-статистического метода прогноза перемещения тайфунов использовались инерция процесса и расчетное перемещение

тайфуна в направлении ведущего потока. В качестве инерции процесса рассматривалось перемещение тайфуна по шпроте и долготе за четыре предшествующих момента времени (за 6, 12, 18 и 24 часа от начального момента времени). В качестве ведущего потока рассматривалось поле геопотенциала ATsoo вне последней замкнутой изогипсы, оконтуривающей тайфун. Далее проводилась линия, параллельная этому пненшему потоку и проходящая через центр приземного тайфуна. Рассматривалось движение тайфуна с переменной скоростью. До точки поворота движение считалось замедленным, после точки попорота - ускоренным.

Ошибка прогноза перемещения тайфуна по данной схеме составила на сутки - 159 км, двое суток - 351 км, трое суток - 537 км, четверо суток - 604 км и пять суток-647 км.

Для прогноза перемещения тайфунов на 24-48 часов предлагаются формулы:

Ф 24 = Ф о + (ф о - Ф -24) + „ -ь Ф _24 - 2ф ., 2) + 3.8 COS ф 0 sin2 ф о

(11)

А.24 = + (Я.0 - А,_24) + 0,5(х0 + А._24 - 2А,_]2) - 4,6sin2 ф0

(12)

Ф48 = Ф24 + (ф24 - Фо) + 0,5(ф24 + <р_24 - 2ф0) + 3,8С08ф24 SH12 ф24

(13)

А48 = ^-24 + (я.24 - К) + 0,5(А.24 + А._24 - 2Х0) - 4,6sin2 ф24

(14)

где ф - широта центра ТЦ в градусах, X -долгота центра ТЦ в градусах; 0, -12, -24 относятся к нулевому моменту времени, 12 часов и 24 часа назад; индексы 24, 48 относят к моментам времени сутки и двое суток вперед. По уравнениям (11-14) были составлены 100 прогнозов перемещения тайфунов за 1975-1980 гг. Средняя векторная ошибка прогнозов на 24 и 48 часов составила 202 и 452 км.

Наилучшие результаты дают уравнения регрессии, учитывающие ведущий поток и другие синоптические предикторы.

В шестой разделе рассматривается влияние солнечной

активности и долгопериодных приливообразующих сил Луны на зарождение тайфунов. В отдельные периоды времени существует устойчивая прямая связь между колебаниями солнечной активности и повторяемостью тайфунов. В дальнейшем эта связь нарушается и становится обратной.

Неустойчивый характер корреляционных связей между солнечной активностью и повторяемостью тайфунов, по-видимому связан с взаимодействием собственных колебаний в системе океан-атмосфера и колебаниями солнечной активности. Важную роль в неустойчивости солнечно-земных связей играет нелинейность физических процессов в атмосфере и океане.

Установлена связь повторяемости тайфунов с коэффициентами разложения средних годовых чисел Вольфа по естественным ортогональным составляющим. Между числом тайфунов за год со скоростью 32 м/с и более и третьим коэффициентом разложения установлена довольно тесная связь. Знак тенденции изменения указанных величин совпадает в 81% случаев. Имеется зависимость между первым коэффициентом разложения и числом тайфунов за год, оказывающих влияние на Приморский край.

Кривая, характеризующая динамическую норму повторяемости тайфунов, по своей форме близка к кривой Т1, что указывает на существование корреляционной зависимости между указанными величинами. Вторичные признаки (коэффициенты разложения временных последовательностей среднегодовых чисел Вольфа по Еос) лучше коррелируются с повторяемостью тайфунов, чем первичные признаки, т.е. сами числа Вольфа.

В данном разделе рассматриваются статистические методы долгосрочного прогноза тайфунов. Выявлены асинхронные связи между индексами циркуляции, другими параметрами крупномасштабной атмосферной циркуляции и повторяемостью тайфунов. Получены ряд схем долгосрочного прогноза числа тайфунов за год. Для прогноз а числа тайфунов за год со скоростью Ветра более 17 м/с использовалось уравнение регрессии, где в качестве предикторов использовалось число дней с группами циркуляции по Дзердзеевскому за период октябрь-декабрь предыдущего года.

Оправдываемость прогноза числа тайфунов, рассчитанного по уравнению регрессии с допуском ± 3 тайфуна за год, составила 68%, оправдываемость климатических прогнозов при указанном допуске была равна 52%. Эффективность методического прогноза составила 16%.

Для прогноза числа тайфунов за год со скоростью 32 м/с и более получено уравнение регрессии, где в качестве предсказателей использовались первые коэффициенты разложения поля геопотенциала поверхности 500 гПа по смешанным полиномам Н.А. Багрова.

Оправдываемость прогноза числа тайфунов с допуском ± 3 тайфуна на зависимом материале составила 74%. Оправдываемость климатологического прогноза при указанном допуске погрешности равна 61%. Эффективность методического прогноза составила 13%.

Для долгосрочного прогноза числа тайфунов, выходящих или оказывающих внимание на Приморский край, о. Сахалин и Курильские о-ва получены уравнения регрессии, где в качестве предсказателей использовались коэффициенты разложения полей числа тайфунов за год и чисел Вольфа по естественным ортогональным составляющим.

Ряды наблюдений среднегодовых чисел Вольфа (цюрихский ряд) и числа тайфунов за год разбивались на последовательные шестилетние промежутки времени. Даже совокупность из ш рядов, каждая из которых задана п=6 дискретными значениями, разлагалась по собственным векторам корреляционной матрицы.

Оправдываемость числа тайфунов с допуском ± 1 тайфун для отдельных месяцев составила 100%, а для годовой суммы тайфунов - 82,6-91,3%. Оправдываемость прогнозов числа тайфунов с нулевым доступом для отдельных месяцев колебалась от 43,5 до 95,8% (Приморский край) от 65,4 до 95,8%) (о. Сахалин), от 47,8 до 100% (Курильские острова).

Для прогнозов числа тайфунов, зарождающихся в северозападной части Тихого океана и выходящих или оказывающих влияние на Приморский край использовался также метод аналогов. Оправдываемость методических прогнозов превысила оправдываемость климатологических прогнозов для тайфунов северо-западной части Тихого океана на 28,7% (предыстория 1 год) и для тайфунов, оказывающих влияние на Приморский край для августа и сентября на 32-39% (предыстория 3 года).

Для прогноза среднегодовых чисел Вольфа (цюрихский ряд) использовался метод разложения временных рядов по естественным ортогональным составляющим. Ряд наблюдений чисел Вольфа за период 1900-1990 гг. разбивался на последовательные семилетние промежутки времени. Далее совокупность из ш рядов, каждый из которых задан п=7 дискретными значениями чисел Вольфа разлагался по

собственным векторам корреляционной матрицы.

В уравнении регрессии для прогноза чисел Вольфа на 1-5 лет в качестве предсказателей использовались первые коэффициенты разложения, рассчитываемые по исходным значениям чисел Вольфа за предшествующие прогнозу семь лет.

Показано, что при взаимодействии волн, обусловленных солнечной активностью, и долгопериодным лунным приливом с периодами 11 лет и 18,6 года, возникают частотно-модулированные колебания с периодами 26,9 и 6,6 года. С увеличением периода солнечной активности, соответственно, увеличивается и период частотно-модулированных колебаний. Цикличность с периодом около 27 лет обнаружена в колебаниях числа тайфунов за год в северо-западной части Тихого океана. Период, равный 27 годам, хорошо прослеживается и на интегральной кривой отклонения от нормы числа тайфунов, оказывающих влияние на погоду Приморского края. 27-летняя цикличность использовалась для сверхдолгосрочного прогноза числа тайфунов за год со скоростью ветра 32 м/с и более. При допуске ошибки прогноза ± 2 тайфуна (15% амплитуды многолетних колебаний числа тайфунов за год) оправдываемость прогнозов составила 78% и была значительно выше климатических и инерционных прогнозов. Точность инерционных прогнозов (прогноз числа тайфунов на данный год есть число тайфунов предыдущего года) была равна 55,6%. При использовании для целей прогноза только 11-летней цикличности успешность прогноза составила всего 14,3%.

В колебаниях разрушительной силы тайфунов обнаружены циклы, кратные основному солнечному циклу, т.е. 3-4 и 5-6 лет.

"Предсказательная" способность различных циклов для сверхдолгосрочного прогноза числа тайфунов (скорость ветра 32 м/с и более) за год является неодинаковой для различных циклов. Так при допустимой ошибке ± 3 тайфуна в год наиболее эффективным оказался двухлетний и четырехлетние циклы (Р=80%). Для циклов 9, И, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 лет оправдываемость прогнозов была крайне низкой и составила всего 10-20%). В эти "неэффективные" циклы попали и "фундаментальные" циклы, т.е. 11-летние и 18-19 летние циклы.

Обнаружено, что в колебаниях числа супер-тайфунов за год в 80%) случаев отмечается 2-4 летняя цикличность. В колебаниях катастрофических наводнений чаще всего отмечаются трех- и пятилетние циклы. В среднем катастрофические наводнения в Приморском крае наблюдаются через 5 лет, а наводнения,

включающие слабые и умеренные наводнения, отмечаются в среднем через два года.

Показано, что для сверхдолгосрочного прогноза числа тайфунов за год можно использовать компонентно-гармонический метод, впервые разработанный И.В. Максимовым, Н.П. Смирновым, Э.И. Саруханяном, В.Н. Воробьевым.

В основе компонентно-гармонического метода лежит идея сохранения инерции полигармонических колебаний. Изменение во времени какого-либо явления или процесса можно представить в виде суммы периодически составляющих. Временные ряды не являются рядами Фурье, т.к. периоды не являются кратными одному основному периоду. В качестве периодически составляющих (предсказателей) необходимо использовать наряду с "фундаментальными" и "вторичные" циклы. Так для прогноза числа тайфунов, оказывающих влияние на Приморский край, в качестве предсказателей необходимо использовать циклы продолжительностью 2, 3, 4, 5 лет. Короткие временные выборки для тайфунов не позволяют использовать в статистических схемах более длинные периодические составляющие как 27 лет, 22 года (двойной солнечный цикл), Бриккнеров цикл (33-35 лет).

Атмосферу и океан можно рассматривать как резонансные автоколебательные системы. В качестве "вынуждающей" силы, поддерживающей эти колебания, могут являться солнечная активность, 18,6 летняя приливообразуюшая сила Луны, нутационные колебания земной оси с периодом 14,3 месяца, озонные колебания с периодом 12 месяцев. Резонансное взаимодействие основных физически обусловленных циклов порождает множество "вторичных" циклов различной продолжительности. Таким образом, все наблюдаемые циклы в природных явлениях можно объяснить резонансом в климатической системе. "Предсказательная" способность "вторичных" циклов выше, нежели основных "фундаментальных" циклов.

Показано, что уменьшение температурного градиента полюс-экватор в связи с гораздо большим антропогенным потеплением в высоких широтах нежели в низких широтах, и уменьшение интенсивности зональной циркуляции приведут к уменьшению числа тайфунов, оказывающих влияние на российский Дальний Восток.

При ослаблении зонального переноса уменьшится число тайфунов за год, зарождающихся в северо-западной части океана. Это следует из прямой зависимости между зональным индексом Блиновой, а также индексом А10 (коэффициент разложения Н500 по

смешанным полиномам) и числом тайфунов за год. Эта связь характеризует зависимость частоты зарождения тайфунов от интенсивности зональной циркуляции. Наиболее тесную прямую связь с индексом циркуляции А10 имеют тайфуны, смещающиеся с юга на север и по параболическим траекториям. Это означает, что при антропогенном потеплении климата частота выхода тайфунов на Дальний Восток уменьшится.

При антропогенном потеплении климата интенсивность тайфунов, выходящих на российский Дальний Восток, возрастет к 2050 году на 50%. При этом максимальная скорость ветра в тайфуне при выходе их на районы Приморья и Сахалина возрастет до 65 м/с без учета орографического эффекта.

При увеличении температуры поверхности океана до 35 градусов С интенсивность осадков, связанных с тайфунами, увеличится согласно расчетов на 84%. Суммы выпавших осадков в Приморском крае за период действия тайфуна к 2035 г. возрастут до 570 мм. На юге Сахалина количество выпавших осадков составит 420 мм. При этом максимальные полусуточные суммы осадков в Приморье составят 330 мм и 245 мм на Сахалине.

Показано, что при выходе тайфунов на Приморье вертикальная ось тайфуна отклоняется влево и максимальная интенсивность осадков отмечается с левой, а не с правой стороны тайфуна, как это следует из теоретических представлений.

Наиболее интенсивные дожди обусловлены обострением . полярного фронта в период выхода тайфуна на Приморский край. Дожди интенсивностью до 320 мм/сут отмечаются вдоль холодного и теплого участков полярного фронта. Зона интенсивных дождей на восточных и юго-восточных склонах Сихотэ-Алиня вызвана совместным действием подъема теплого и влажного тропического воздуха вдоль склона гор и восходящими движениями в системе тайфуна. Сумма выпавших осадков тесно связана с интенсивностью теплого ядра в тайфуне.

Экстремальные осадки в Приморском крае, как правило, связаны с регенерацией тайфунов на полярном фронте. Локализация полярного фронта над Дальним Востоком и северозападной частью Тихого океана в период июль-октябрь отмечается уменьшением повторяемости нахождения полярного фронта над Приморским краем от 11-12 дней в июле до 7-8 дней в сентябре и в октябре (рис. 3).

Величина ущерба от воздействия тайфуна зависит от интенсивности осадков, площади, охваченной осадками, продолжительности их действия:

где I - средняя интенсивность осадков в мм/сут, Б - площадь территории, охваченной интенсивными осадками (более 50 мм/12 ч), Т - продолжительность воздействия тайфуна в сутках, а = 7,5 доллар мм"1 км-2.

Предупреждение о выходе тайфуна на рассматриваемую территорию с заблаговременностью до 1-3 суток позволяет снизить ущерб на 5%, т.е. К4 = 0,05. При оптимальном использовании долгосрочного прогноза катастрофического наводнения ущерб можно снизить на 10-15%, т.е. Кз = 0,1-0,15. Остальные 80-85% ущерба можно избежать только при инженерной защите от наводнений и проведении активных воздействий на тайфуны и полярный фронт.

Долгосрочный прогноз возникновения катастрофического наводнения позволит с заблаговременностью год и более оптимально планировать сельскохозяйственное производство и принимать своевременные меры по эвакуации из опасных зон населения, животных, имущества и оборудования, спасение урожая и заготовленного сена. Эти меры позволят обеспечить более устойчивое функционирование экономики края в условиях чрезвычайной ситуации.

В Заключении сформулированы основные результаты:

1. Получены климатические характеристики зарождения, эволюции и перемещения тайфунов. Впервые построены карты локализации тайфунов различной интенсивности, карты типовых траекторий супер-тайфунов, карты углубления и заполнения тайфунов.

2. На основе экспериментальных и теоретических исследований построены схемы крупномасштабного взаимодействия океана и атмосферы при зарождении и развитии тайфунов.

3. На основе композиционного анализа и лабораторных экспериментов получены новые количественные критерии генезиса тайфунов от стадии начального тропического возмущения до стадий тайфуна и супер-тайфуна, получена лабораторная модель двойной вихревой системы типа тайфун - верхнсуровенный

(15)

антициклон.

4. Разработаны модели взаимодействия бинарных тайфунов и тайфунов, перемещающихся по сложным траекториям (трохоидальным, петлеобразным).

5. Разработаны схемы краткосрочного синоптико-статистического прогноза зарождения, эволюции и перемещения тайфунов с использованием синоптических и динамических факторов.

6. Получены схемы долгосрочного статистического прогноза числа тайфунов за год на акватории Северо-западной части Тихого океана, а также числа тайфунов за месяц и сезон, оказывающих влияние на российский Дальний Восток.

7. Проведен анализ краткосрочных колебаний климата, включая тайфуны и наводнения. Показана роль внешних факторов (солнечная активность, долгопериодные приливообразующие силы Луны) в возникновении полициклических колебаний.

8. Показана возможность влияния глобального антропогенного потепления климата Земли на интенсивность тайфунов и наводнений в Приморском крае.

Приложение I

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих

работах:

1. Павлов Н.И., Шнпунова Г.Н. О циркуляции в тропосфере над вторым естественным синоптическим районом.// Метеорология и гидрология. - 1985. - № 10. - с. 14 - 20.

2. Павлов Н.И. К вопросу об изменении периода квазидвухлетней цикличности ветра в экваториальной стратосфере.// Труды ДВНИГМИ. - 1985. - Вып. 118. - с. 3 -12.

3. Павлов Н.И., Евдокимова Л.И. О связи между зарождением тайфунов и формами циркуляции, типами синоптических процессов над Восточной Азией.// Труды ДВНИГМИ. - 1985. -Вып. 118.-с. 13-24.

4. Павлов Н.И., Кузин B.C. О влиянии верхнетропосферных ложбин на зарождение тропических циклонов с начальным холодным ядром над северо-западной частью Тихого океана.// Труды Второго Международного симпозиума по тропической метеорологии. - 1985. - с. 15-20.

5. Павлов Н.И. Физико-статистический способ долгосрочного прогноза повторяемости тайфунов.// Труды ДВНИГМИ. - 1985. -Вып. 123.-с. 10-18.

6. Павлов Н.И. Локализация тайфунов различной интенсивности и климатология супер-тайфунов.// Труды ДВНИГМИ. - 1985. -Вып. 115.-с. 15-27.

7. Бобр В.А., Гармизе Л.Х., Калилец В.И., Павлов Н.И. н др. Лабораторная модель атмосферного вихря.// Труды ДВНИГМИ. - 1985. - Вып. 115. - с. 3 -15.

8. Павлов Н.И., Горчакова В.В., Евдокимова Л.И. О циркуляции воздуха и горизонтальном переносе влаги в западной части Тихого океана в период декабрь 1979 0 январь 1980 гг.// Труды ДВНИГМИ. - 1985. - Вып. 115. - с. 86 - 89.

9. Павлов Н.И. Особенности перемещения тайфунов на советский Дальний Восток.// Труды Второго Международного симпозиума по тропической метеорологии. - 1985. - с. 80 - 86.

10. Павлов Н.И. О вертикальной структуре периферии тайфунов по данным экспедиции КИСЗ-80.// Труды ДВНИГМИ. - 1985. -Вып. 118.-с. 46-61.

11. Павлов Н.И., Синякова О. Д., Стефановская С.П. Турбулентные потоки в циклонах умеренных широт и зонах

атмосферных фронтов.//Труды ДВНИГМИ. - 1985 .- Вып . 118. - с. 73 - 80.

12. Павлов Н.И. О длинных волнах над северным полушарием.// Труды ДВНИГМИ. - 1985. - Вып. 118. - с. 85 - 93.

13. Павлов Н.И., Шилунова Г.Н. О колебаниях интенсивности зональной циркуляции атмосферы.// Труды ДВНИГМИ. - Вып. 123.-1985.-с. 16-19.

14. Павлов Н.И., Синякова О.Д. О распределении турбулентных потоков тепла в тайфунах.// Труды ДВНИГМИ. - 1985. -Вып. 123. - с. 25-31.

15. Павлов Н.И. К вопросу о зарождении и развитии тайфунов. -В кн.: Энергоперенос в вихревых и циркуляционных течениях. -Минск. - 1986. - с. 90- 105.

16. Павлов Н.И. О влиянии солнечной активности и долгопериодных приливообразующих сил Луны на зарождение тайфунов.// В кн.: Моделирование и прогнозирование геофизических процессов. - Новосибирск. - 1986. - с. 157 - 164.

17. Кузнп B.C., Евдокимова Л.И., Павлов Н.И. О влиянии тайфунов на выпадение осадков В Приморском крае.// Материалы научной Конференции по проблемам гидрологии рек зоны БАМ и Дальнего Востока. - Владивосток. - 1986. - с. 36 - 42.

18. Павлов Н.И., Чернышева В.М. Зарождение тропических циклонов, современное состояние, вопросы и проблемы.// Обзорная информация. - Сер. 37.21. - Метеорология. - 1986. -Вып. 4. - 41 С.

19. Павлов Н.И. Об аппроксимации пространственно-временных полей геопотенциала четырехмерными полиномами Чебышева.// Метеорология и гидрология. - 1986. - № 8. - с. 25 -28.

20. Павлов Н.И., Федорей В.Г., Мартынеико О.Г. и др.

Визуализация структур в лабораторной модели атмосферного вихря.// Известия АН БССР. - 1986. - ,№ 2. - с. 31 - 34.

21. Бакушкип А.Н., Вельская H.H., Веселое Е.П., Павлов Н.И. Некоторые результаты радиолокационных наблюдений ( и анализа облачности и осадков в зоне тайфунов.// Труды ГМЦ СССР. - Вып. 199. - 1987. - с. 38 -41.

22. Гармнзе Л.Х., Калилец В.И., Павлов Н.И. и др. Способ возбуждения вихрей. A.C. № 1377643. - 1987. - 2 С.

23. Павлов Н.И., Марченко И.А. К вопросу о зарождении тайфунов.// Труды Третьего Международного симпозиума по тропической метеорологии. - 1987. - с. 28 - 36.

24. Павлов Н.И. Климатология и перспективы исследований тайфунов.// Труды ДВНИГМИ. - 1987. - Вып. 133. - с. 106 - 113.

25. Аииснмова Е.П., Иванов В.Н., Павлов Н.И. и др. Состояние и перспективы исследований по физическому моделированию тропических циклонов.// Труды Третьего Международного симпозиума по тропической метеорологии. - 1987. - с. 76 - 87.

26. Павлов Н.И., Пашкова Е.Д., Сннякова О.Д. Об экстремальных турбулентных потоках тепла и влаги в северо-западной части Тихого океана.// Метеорология и гидрология. - 1989. - № 5. - с. 60 - 66.

27. Павлов Н.И., Пашкова Е.Д., Шипуиова Г.Н. О волновых колебаниях в тропической атмосфере и зарождении тайфунов.// Труды ДВНИГМИ. - 1989. - Вып. 143. - с. 117 -124.

28. Мартыненко О.Г., Соловьев А. А., Павлов Н.И. Некоторые результаты лабораторных экспериментов применительно к задачам тропической метеорологии.// Труды ДВНИГМИ. -1989.-Вып. 143.-с. 14-20.

29. Павлов Н.И. Способ прогноза перемещения тайфунов на 1-3 суток.11 Труды ДВНИГМИ. -1989. - Вып. 143. - с. 110 -116.

30. Волощук В.М., Ингель Л.Х., Павлов Н.И. и др. Тропические циклоны. Результаты исследований советских ученых. Л.: Гидрометеоиздат. - 1989. - 35 С.

31. Павлов Н.И. К вопросу о неустойчивости квазисемилетних колебаний в атмосфере и океане // Материалы научной конференции по проблемам водных ресурсов Дальневосточного экономического района. -1991. - с. 141-147.

32. Короткое В.И., Павлов Н.И., Зозуля Ю.М. и др. Использование компьютерной графики в экологии и безопасности жизнедеятельности.// Материалы Международной конференции по экологии и безопасности жизнедеятельности. -Владивосток. - 1994. - с. 55 - 56.

33. Короткое В.И., Павлов Н.И., Рспсшков Г.Д. Экологические аспекты освоения шельфовой зоны.// Материалы Международной конференции по экологии и безопасности жизнедеятельности. - Владивосток. - 1994. - с. 39 - 40.

34. Короткое В.И., Павлов Н.И., Глубокое В.Н. и др. Тайфуны, наводнения и обеспечение безопасности жизнедеятельности в Приморском крае.// Материалы международной конференции по экологии и безопасности жизнедеятельности. Владивосток,- 1994. - с. 24 - 27.

35. Павлов Н.И., Соловьев A.A., Нефедова Л.В. Выбор местоположения искусственных зон инверсионного

распределения температуры моря при выходе тайфуна на материк.// Материалы Международной конференции по экологии и безопасности жизнедеятельности. - Владивосток. -1994.-с. 69-70.

36. Павлов Н.И., Лишавский С.С., Суханов C.B. Моделирование процесса интенсификации тропического циклона.// Материалы Международной конференции по экологии и безопасности жизнедеятельности. - Владивосток. - 1994. - с. 65.

37. Павлов Н.И., Лишавский С.С. Моделирование перехода единичного вынужденного вихря в двойную вихревую систему типа циклон - верхнетропосферный антициклон.// Материалы Международной конференции по экологии и безопасности жизнедеятельности. - Владивосток. - 1994. - с.29 - 30.

38. Павлов Н.И. Статистический метод прогноза максимальной скорости ветра в тайфуне./' Материалы Международной конференции но экологии и безопасности жизнедеятельности. -Владивосток. - 1994. - с. 52 - 53.

39. Лукьянов Г.В., Соловьев A.A., Павлов Н.И. и др. Барогропная неустойчивость струйных течений океана.// Материалы Второй Международной конференции по экологии и безопасности жизнедеятельности. - Владивосток. - 1995. - с. 10 -11.

40. Павлов Н.И., Суханов C.B. Исследование эволюции тропического циклона с использованием результатов моделирования. // Труды ДВГТУ. - 1995. - Вып. 115. - Сер. 5. - с. 38 -40.

41. Бачнпскнй B.C., Тарасов Д.Е., Павлов Н.И. и др.

Взаимодействие сдвиговый возмущении вихря с возмущениями, вращающимися на подстилающей поверхности // Труды ДВГТУ. - 1995. - Вып. 115. - Сер. 5. - с. 41 - 43.

42. Павлов Н.И. О расчете максимальной скорости ветра в тайфуне. //Труды ДВГТУ. - 1995. - Вып. 115. -Сер. 5. - с. 43 - 46.

43. Барапов П.А., Зозуля Ю.М., Павлов Н.И. Лабораторное моделирование множественной структуры центральной зоны вихревого образования.// XXXVII научно-техническая конференция ДВГТУ. Естественные науки. - 1996. - с. 17-18.

44. Павлов Н.И. О прогнозировании короткопериодных колебаний климата.// Материалы Второй Международной Конференции по экологии и безопасности жизнедеятельности. -Владивосток. - 1996. - с. 12 -14.

45. Павлов Н.И., Соловьев A.A., Зыкин A.A. Определение радиуса максимального ветра и максимальной скорости ветра в тропическом циклоне.// XXXVII научно-техническая

конференция ДВГТУ. Горные и геологические науки. Экология и безопасность жизнедеятельности. - Владивосток. - 1997. - с. 100-101.

46. Павлов Н.И., Елисеева O.A. Экологический мониторинг и проблемы его развития.// XXXVII научно-техническая конференция ДВГТУ. Горные и геологические науки. Экология и безопасность жизнедеятельности. - Владивосток. - 1997. - с. 102- 103.

Текст научной работыДиссертация по географии, доктора географических наук, Павлов, Николай Иванович, Владивосток

ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Павлов Николай Иванович

Тайфуны Северо-западной части Тихого океана

Специальность: 11.00.08 - океанология 11.00.09 - метеорология, климатология, агрометеорология

;/ 7 ..

¿у

Диссерпщия на ученой счснсни сР£)

докIора1сш р

С'1

ких наук

-г

Владивосток - 1998 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 5

Глава 1. Климатология тайфунов и супертайфунов. 27

1.1. Районы и частота зарождения тайфунов. 27

1.2. Перемещение тайфунов и супертайфунов над океанам. 30

1.3. Эволюция тайфунов и супертайфунов. 32

1.4. Влагосодержание, турбулентные потоки тепла и влаги, 55 вертикальная структура атмосферы в зонах деятельности тайфунов.

Глава 2. Крупномасштабная циркуляция атмосферы в 75

тропической зоне Северо-западной части Тихого океана и роль океана в зарождении тайфунов.

2.1. Критерии эволюции облачных скоплений во внутри 75 тропической зоне конвергенции (ВЗК) и роль

океана в зарождении тайфунов.

2.2. Воздухообмен между полушариями экваториальной 85 тропосфере и зарождение тайфунов.

2.3. Квазидвухлетняя цикличность ветра в 93 экваториальной страпосфере, явление Эль-ниньо, интенсивность циркуляции атмосферы и зарождение тайфунов.

2.4. Волновые процессы в тропической сфере и частота 111 зарождения тайфунов.

Глава 3. Крупномасштабный механизм интенсификации 120

тайфунов и роль океана в их эволюции.

3.1. Критерии генезиса тайфунов и роль океана в их 120

эволюции.

3.2. Лабораторное моделирование влияние температуры 124 поверхности океана на эволюции тайфунов.

3.3. Лабораторное моделирование когерентной вертикальной структуры вихря типа тайфун - верхнетропосферный антициклон.

3.4. Лабораторное моделирование структуры центральной зоны тайфуна.

Глава 4. Перемещение тайфунов над океаном и роль Северотихоокеанского антициклона в выходе тайфунов в умеренные широты.

4.1. Роль океанических центров действия атмосферы 150 (ЦДА) и полярной ложбины в формировании

"ведущего" потока и выходе тайфунов в умеренные широты.

4.2. Сложные траектории тайфунов и их моделирование. 153

4.3. Взаимодействие бинарных тайфунов над океаном. 160

Глава 5. Краткосрочный синоптико-статистический прогноз 164

зарождения, перемещения и эволюции тайфунов.

5.1. Прогноз зарождения тайфунов с заблаговременностью 164 24 часа.

5.2. Прогноз перемещения тайфунов с заблаговременностью 170 1-3 суток.

5.3. Прогноз эволюции тайфунов с заблаговременностью 185 24 часа

Глава 6. Влияние космических факторов и океана на 191

колебания повторяемости и интенсивности тайфунов и долгосрочный прогноз тайфунов.

6.1. Связь солнечной активности с числом тайфунов за год. 191

6.2. Совместное влияние 11 летнего солнечного цикла и 199

139

144

150

18,6 летнего лунного цикла на колебания повторяемости тайфунов. 6.3. Взаимодействие 14,3 месячных колебаний земной

оси с квазигодовыми колебаниями океанских ЦДА.

6.4. Статистический способ долгосрочного прогноза числа 209 тайфунов в северо-западной части Тихого океана.

6.5. Статистический способ долгосрочного прогноза числа 215 тайфунов за год и месяц, оказывающих влияние на российский Дальний Восток.

6.6. Возможное изменение интенсивности тайфунов и 223 катастрофичности наводнений в Приморском крае при сценарии глобального потепления климата и повышения температуры поверхности океана.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

255

256

ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ

Область наиболее интенсивного зарождения тропических циклонов (ТЦ) находится в северо-западной части Тихого океана. Здесь возникает около 30 % тропических циклонов, зарождающихся на тропической зоне Мирового океана. Каждая из шести остальных областей Мирового океана «продуцирует» ТЦ в среднем в три раза меньше. Мощность тропических циклонов, зарождающихся в северо-западной части Тихого океана, значительно больше, чем в любой другой области зарождения ТЦ. Тайфуны, зарождающиеся в северо-западной части Тихого океана, в среднем около двух раз в год оказывают влияние на Приморье, Сахалин, Курильские острова. Иногда тайфуны выходят на Хабаровский край и юг Камчатки. Значительно чаще тайфуны выходят на Японское море и северную часть Тихого океана, где пролегают пути наших морских судов.

Северо-западная часть Тихого океана, включая Южно-Китайское море - один из районов наиболее активной деятельности тропических циклонов, влияние которых на безопасность мореплавания велико. Значительная часть тайфунов этого региона смещается на Китай, Вьетнам, Филиппины, Тайвань, Южную Корею, Японию, российский Дальний Восток.

Тайфун - это сложная система, которая находится в окружении крупномасштабных структур синоптического масштаба и подвержена воздействию окружающей среды на Земле, включая влияние космического пространства. Взаимодействие процессов синоптического масштаба, процессов непосредственно в тайфуне, включая отдельные конвективные облака является специфической особенностью тропических циклонов. В динамике тайфунов следует отметить очень тесную связь эволюции и перемещения ТЦ с физическими процессами в пограничном слое атмосферы, включая взаимодействие ТЦ с океаном и поверхностью материков и островов.

Так как ТЦ представляет собой сложную систему взаимодействия физических процессов и крупномасштабной циркуляции, то полное описание ТЦ должно охватывать все аспекты метеорологии от физики облаков и конвекции до крупномасштабных атмосферных процессов в тропической зоне, а также от взаимодействия тропической атмосферы с океаном и до влияния космических факторов. -

Среди ученых, который впервые обратил внимание на проблему изучения тропических циклонов был ученый. Герберт Риль. Его классическая монография «Тропическая метеорология» (1954 г.). которая была переработана в 1980 г., и его многочисленные статьи стали основным стимулом к исследованию ТЦ для многих ученых.

Один из наиболее трудных и спорных вопросов тропической метеорологии заключается в выявлении причин и механизма образования тропических циклонов. Среди исследователей нет единого мнения о том, как крупномасштабные циркуляционные факторы и физические механизмы приводят к образованию ТЦ. Янаи (1964) впервые сделал попытку обобщить некоторые взгляды, гипотезы и проблемы по данному вопросу.

Грей (1975) впервые предложил метод, позволяющий связать районы и частоту возникновения ТЦ с шестью параметрами. Характеризующими потенциал зарождения тропических циклонов.

В критериальной функции, предложенной Греем, частота зарождения ТЦ пропорциональна параметру Кориолиса. Проведенный анализ (Иванов В.Н., Хайн А.П., 1983, 1985, 1987) показал, что при больших значениях параметра Кориолиса развитие ТЦ подавляется. Для зарождения ТЦ значения параметра Кориолиса должны быть оптимальными и соответствующими значениям для широты 10-20°. Вместо относительной влажности в критериальной функции Грея авторы (Иванов В.Н., Хайн А.П., 1983) предлагают использовать «приведенную» относительную влажность воздуха. За величину «приведенной» относительной влажности принимается относительная влажность при температуре поверхности моря,

равной 29 °С. В работах [31-33] приводится более детальный анализ роли вертикального сдвига ветра в тропическом циклогенезе. К числу параметров, определяющих циклогенез, следует отнести и горизонтальный сдвиг ветра, характеризующий конвергенцию потока в пограничном слое атмосферы.

В работе С.С. Моисеева, Р.З. Сагдеева и др. (1983) рассматривается физический механизм усиления вихревых возмущений в атмосфере. Основная идея данной работы заключается в том, что если средняя спиральность не равна нулю, то в трехмерном потоке возможно накопление завихренности.

Р.З. Сагдеев, С.С. Моисеев и др. (1983) рассматривают возможный механизм возбуждения крупномасштабных вихрей в атмосфере. Авторы получили усредненные уравнения, описывающие динамику крупномасштабных возмущений, которые при определенных условиях приводят к генерации крупномасштабных вихрей с зацепленными линиями тока, качественно описывающих тропический циклогенез.

Е.М. Шарков (1995) рассматривает кинетико-диффузионный подход к описанию процессов глобального тропического циклогенеза. На основе обработки экспериментальных данных получены результаты, указывающие на возможность описания глобального тропического циклогенеза как кинетико-диффузионного стохастического процесса, развивающегося в слабо неравновесной среде системы океан-атмосфера. Кинетико-диффузионный подход для описания неравновесных систем в гидродинамике и химической кинетике по мнению Е.М. Шаркова (1995) вполне можно использовать для описания зарождения и исчезновения ТЦ, а также случайного «блуждания» длительности жизни единичных ТЦ. Показано, что исследуемая система находится в условиях слабой неравновесности и возникающие в процессе циклогенеза элементы неравновесности - динамически самоорганизованные спиральные структуры - практически не влияют на глобальные кинематику и

термодинамику системы океан-атмосфера. В случае же образования индивидуальных вихревых структур нарушение неравновесности системы океан-атмосфера может быть весьма значительным. Процесс глобального тропического циклогенеза подобен прохождению «белого» шума через фильтр низких частот.

По мнению Е.М. Шаркова (1995), более совершенным описанием эволюции глобального тропического циклогенеза может служить модель релаксационных возбудимых автоволновых сред с двумя переменными. Под быстрыми переменными в данном случае следует понимать гидродинамические процессы мезо- и микромасштабов, а под медленными -слабые вариации глобальной циркуляции атмосферы и океана. Крайне важным является также описание с позиций самоорганизации в неравновесных системах процессов генерации супертайфунов, а также процессов быстрого («взрывного») углубления ТЦ.

Диагностические исследования исходят либо из индивидуального или композиционного подходов. Большой вклад в композиционный метод исследования ТЦ внесли Грей (1968, 1975, 1979), Макбрайд (1979, 1981), Франк (1977). Их исследования значительно прояснили структуру и эволюцию тропических циклонов. Критерии существования и эволюции ТЦ, предложенные Пальменом в 1948 г., были значительно улучшены на основе экспериментальных данных. Грей (1968) и Макбрайд (1979) впервые обратили внимание на важность разности завихренности между нижней и верхней тропосферой при установлении различия между тропическими системами, которые переходят в тайфуны и ураганы, и системами, которые не достигают их силы.

Риль (1963, 1984) в своих исследованиях всегда подчеркивал, что

^ о ^ т^т т

самой важной характеристикой ТЦ, является теплое ядро, и утверждал, что мы должны правильно понимать процессы, которые поддерживают эту особенность, если мы хотим понять, почему существуют ураганы и тайфуны.

Структура тайфунов и ураганов исследовалась многими авторами на основе данных авиационной разведки, спутниковых и аэрологических наблюдений.

Результаты численного моделирования позволили описать многие аспекты структуры зрелого тайфуна. Накопление данных наблюдений способствовало получению детальной структуры внутреннего ядра тайфуна, где наблюдается максимальная скорость ветра. В большинстве случаев при теоретическом подходе внимание направлено не на подробную структуру внутреннего ядра, а на область, его окружающую.

Структура и механизм возникновения и развития восточных волн, являющихся одной из причин зарождения ТЦ, изучались многими исследователями. Здесь особо следует выделить работы Е.М. Добрышмана (1980, 1981), А.И. Фальковича (1979), М.А. Петросянца (1985), Э. Берни (1972, 1982), Р.Рида (1971, 1977), Т. Кришнамурти (1971, 1979), Г. Риля (1984), Т. Нитта и Н. Такаябу (1986), А.Ф. Кивганова и Х.Д. Пабона (1986, 1987), Буй Минь Танга (1988).

Согласно Куо (1949) и Чарни (1962) условием неустойчивости потока является обращение в нуль меридионального градиента абсолютной завихренности или меридионального градиента потенциального вихря.

Модель облачных башен как энергетических трубок, по которым поднимается воздух, позволяет объяснить, каким образом функционируют тропические ...оптические системы, поддерживая сами себя и общую циркуляцию в тропической зоне [Риль, 1984]. Наиболее эффективной является тропическая система с теплым ядром на верхних уровнях, антициклонической циркуляцией и оттоком воздуха в верхней атмосфере.

Теплое ядро в верхней тропосфере будет разрушаться, если приток водяного пара в пограничном слое ТЦ уменьшится или возникнет очень сильный вертикальный сдвиг ветра, в результате чего «горячие» облачные башни будут иметь сильный наклон и разрушаться.

Симпсон (1970), Садлер (1967, 1978), Чен и Грей (1974), Чен (1984) рассматривали механизм оттока в верхней части ТЦ в качестве причины углубления ТЦ. Экспериментальные исследования в период первого глобального эксперимента погоды (ПГЭП) показали, что в периоды интенсивного углубления ТЦ каналы оттока в верхней тропосфере наблюдались в 80-85 % случаев. Интенсификация ТЦ происходит тогда, когда в верхней тропосфере развиваются один или два концентрированных канала оттока, обращенных в сторону полюса и экватора. Интенсивность верхнеуровенных потоков, направленных по спирали наружу, тесно связана с величиной конвекции в центральной части ТЦ радиусом примерно 100 км (Арнольд, 1976).

Курихара и Тулея (1974), Розенталь (1978) показали, что максимальные вертикальные скорости, т.е. максимальная конвекция опережают максимальные скорости ветра в ТЦ на 1-3 суток, что является важным для прогнозирования эволюции ТЦ.

Франк (1978) отмечал, что увеличение конвекции в движущихся на запад облачных скоплениях происходит к востоку от оси тропической верхнетропосферной ложбины (TBTJI), где наблюдается верхнеуровенный отток воздуха. Размер центральной сплошной перистой облачности и степень, с которой спиральные полосы конвективных облаков окружают центр ТЦ, являются важными факторами изменения интенсивности ТЦ (Дворак, 1975). Конвективные башни иногда «пробивают» тропопаузу и проникают в нижнюю стратосферу, продуцируя очень холодные облачные вершины, что является показателем углубления ТЦ.

Интерес, проявляемый российскими учеными с тропическим циклонам, связан не только с потребностями улучшения гидрометеорологического обслуживания народного хозяйства Дальнего Востока РФ, но и с необходимостью совершенствования глобальных моделей циркуляции атмосферы и океана, развития методов прогноза

погоды различной заблаговременности, создания моделей короткопериодных колебаний климата.

Исследования по тайфунам уже длительное время ведутся в РФ. Среди первых отечественных исследований тайфунов следует отметить работы [Стремоусов, 1935; Хромов, 1940; Барабашкина и Лескова, 1958].

В дальнейшем структура возникновения особенности формирования, эволюции и перемещения тайфунов вызвали широкий и возрастающий интерес отечественных исследователей.

Минина Л.С. (1970) заложила основы изучения тропических циклонов с использованием спутниковой информации об облачности. Шулейкин В.В. (1978) разработал теорию расчета движения и затухания тропических циклонов и главных волн, создаваемых ураганами. Первая в РФ теоретическая модель тропического циклона была построена Игнаевым В.И. (1964).

Первые исследования тайфунов научно-исследовательскими судами погоды ДВНИГМИ были начаты в 1970г. (Павлов Н.И., 1975). Одиночными судами проводились широкие исследования условий зарождения, трансформации и вертикальной структуры тайфунов, зарождающихся в северо-западной части Тихого океана, расположенной Восточнее Филиппин (15°с.ш., 135° в.д.), стали проводиться регулярные гидрометеорологические наблюдения. В период активной тайфунной деятельности и активизации внутритропической зоны конвергенции (ВЗК) суда удалялись от точки погоды, входили в ВЗК, тропические депрессии и тыловую часть углубляющихся тайфунов проводили там широкий комплекс наблюдений.

Мощным импульсом, стимулирующим развитие в РФ работ по изучению тропических циклонов и процессов в тропической зоне, послужили комплексные экспедиции Тропэкс-72 и Тропэкс-74 под руководством доктора географических наук, профессора Петросянца М. А.

Результаты этих экспедиций показали, что водяной пар является одним из существенных элементов в действии "атмосферных тепловых машин" различного масштаба, включая и масштаб тропического циклона. В гидрологическом циклоне испарение - осадки - испарение ключевую роль играет Мировой океан как основной источник поступления водяного пара в атмосферу. Как ВЗК так и тропические циклоны в результате механизма конвергенции "собирают" влагу из атмосферы над океаном на площади превышающей площади ВЗК и ТЦ в несколько и даже десятки раз больше.

Программа исследований процессов синоптического масштаба была центральной в Атлантическом тропическом эксп�