Бифуркация полярного фронта в весенний период
Исследуется процесс бифуркации полярного фронта с целью прогноза перестройки переходного сезона к летнему периоду. Предлагается схема прогноза движения фронтальных разделов. Досліджується процес біфуркації полярного фронту з метою прогнозу перебудови перехідного сезону до літнього періоду. Пропонуєт...
Saved in:
| Published in: | Культура народов Причерноморья |
|---|---|
| Date: | 2005 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Кримський науковий центр НАН України і МОН України
2005
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/35321 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Бифуркация полярного фронта в весенний период / Г.П. Ивус, Е.Н. Нажмудииова // Культура народов Причерноморья. — 2005. — № 61. — С. 10-15. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859624831934267392 |
|---|---|
| author | Ивус, Г.П. Нажмудииова, Е.Н. |
| author_facet | Ивус, Г.П. Нажмудииова, Е.Н. |
| citation_txt | Бифуркация полярного фронта в весенний период / Г.П. Ивус, Е.Н. Нажмудииова // Культура народов Причерноморья. — 2005. — № 61. — С. 10-15. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Культура народов Причерноморья |
| description | Исследуется процесс бифуркации полярного фронта с целью прогноза перестройки переходного сезона к летнему периоду. Предлагается схема прогноза движения фронтальных разделов.
Досліджується процес біфуркації полярного фронту з метою прогнозу перебудови перехідного сезону до літнього періоду. Пропонується схема прогнозу руху фронтальних розділів.
The polar front bifurcation process is being investigated predict a transient season transformation info summer period. The predicting model of a front divide movement is suggested.
|
| first_indexed | 2025-11-29T10:01:21Z |
| format | Article |
| fulltext |
Евстафьев И.Л., Пышкин В.Б., Евстафьев А.И., Товпинец Н.Н.
ЭЛЕКТРОННЫЕ БАЗЫ ДАННЫХ И ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ЭКОЛОГИЧЕСКИХ
И МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
10
важных инструментов медико-географического прогнозирования является прямая экстраполяция того или
иного рода процессов в будущее. Поэтому, для проведения мониторинга (временного и пространственно-
го) за природно-очаговыми биоценозами и составления эпизоотологических прогнозов, очень важно опре-
делить эталонные территории-аналоги, которые позволят экстраполировать полученную на них информа-
цию на базовый регион. Предварительные данные, полученные благодаря применению ГИС-технологий,
позволяют обосновано определить Евпаторийско-Сакский и Черноморский очаги, как наиболее подходя-
щие в качестве эталонных участков для изучения природной очаговости марсельской лихорадки и созда-
ния ее структурно-функциональной модели.
Рис.5. Ареал марсельской лихорадки в Крыму.
Эталонные участки служат основой для моделирования процессов природной очаговости, т. е. выяв-
ления эмпирических и теоретических зависимостей с помощью математических методов. В значительной
степени ГИС-технологии со всем их арсеналом программного обеспечения и мощных средств анализа, по-
зволяют в определенной мере соединить идеи математического и картографического моделирования, пре-
доставляя экологам, эпизоотологам и медико-географам ценную информацию для дальнейших исследова-
ний. Моделированию и прогнозированию в эколого-эпизоотологических исследованиях должно принад-
лежать ведущее место, однако следует констатировать, что на сегодня еще не реализованы многие идеи
картографического и математико-картографического моделирования применительно к экологии и эпизо-
отологии – это дело ближайшего будущего.
Таким образом, использование ГИС-технологий, как нового и дополнительного метода, применяемого
в зоологических исследованиях, открывает новые возможности аналитической интерпретации получае-
мых результатов. Назрела острая необходимость создания карт, отражающих современную экологическую
и эпизоотологическую ситуацию, которые должны войти в пакет карт комплексной экологической и ме-
дико-географической оценки территории, включающих в себя карты-слои по распространению и числен-
ным показателям иксодовых клещей, как основных хранителей и переносчиков зоонозых инфекций; карты
градиентов тех компонентов внешней среды, которые оказывают влияние на состояние природно-
очаговых биоценозов и влияющие на тесноту контакта населения с основными участниками эпизоотоло-
гического процесса и др.
Бесспорно, что на сегодняшний день, от степени компьютеризации зависит прогресс всего общества.
Использованием ГИС-технологий перед экологами и эпизоотологами открывает огромные возможности,
которые предоставляет компьютерное картографирование. Однако для повышения эффективности работы
в этой области необходим координирующий центр, специализирующегося по работе с ГИС-технологиями,
что позволит сделать значительный прорыв в широком применении современных ГИС-технологий в эко-
логических исследованиях и практической медицине.
Источники и литература
1. Богатырева Л.М., Захарова Т.Ф., Евстратов Ю.В.// К вопросу клещевого риккетсиоза (марсельской
лихорадки) в Крыму // Санохр. тер-рии Украины и проф-ка ООИ: Мат. н.-п. конф., посв. 60-лет.
УГПЧС. – Одесса, 1997. – С. 18–19.
2. Евстафьев И.Л., Товпинец Н.Н.// Rhipicephalus sanguineus (Ixodidae) в Крыму: экологические и эпизо-
отологические аспекты // Вестн. зоол. – 2002. – № 4. – С. 85–91.
3. Малый К.Д., Товпинец Н.Н., Евстафьев И.Л., Альянаки Л.Н., Андрухив И.Ю., Кириченко В.Е., Гафа-
рова М.Т., Гашко Е.Л., Леженцев Б.Н., Пеньковская Н.А. // Масельская лихорадка в Крыму: изучение
зараженности возбудителем клещей Rh.sanguineus // Материалы VIII съезда Всероссийского об-ва
эпидемиологов, микробиологов и паразитологов. – М.-2002. – С. 358–359.
Ивус Г.П., Нажмудинова Е.Н.
БИФУРКАЦИЯ ПОЛЯРНОГО ФРОНТА В ВЕСЕННИЙ ПЕРИОД
На территориях, где морские или океанические акватории пересекают либо соприкасаются с конти-
нентами, чаще всего, особенно в переходные сезоны, возникают две разнесенные друг от друга ветви по-
лярного фронта. В весенний период северная ветвь фронта обычно отделяет воздух умеренных широт, вы-
Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ
11
холоженный за зимний сезон, от относительно теплых воздушных масс, располагающихся над еще теп-
лыми акваториями, а в осенний сезон эта ветвь полярного фронта разделяет начавшиеся выхолаживаться
воздушные массы умеренных широт от масс, до которых процесс предзимнего выхолаживания еще не
дошел. Южная ветвь полярного фронта в весенний период разграничивает воздушные массы, сформиро-
вавшиеся за зимний период над холодными акваториями от воздушных масс субтропического пояса, а
осенью - относительно холодные морские субтропические массы от теплых тропических.
За период с 1994 по 2003 гг. исследовались случаи бифуркации полярного фронта над территорией
Европы, в том числе и над Украиной. Ниже (рис.1–4) представлена наиболее характерная синоптическая
ситуация весеннего периода 2000г., на которой четко прослеживается рассматриваемый процесс.
На всех рисунках ветви полярного фронта отображены диполями и их координаты приведены в виде
квадратов. Положительные значения функции тока, отмечены знаком + находятся слева от направления
потока. Центры вихрей отмечены кружками.
0° в. д. 60° в.д.
55° с. ш. 55° с.ш.
30° с.ш. 30° с.ш
0° в. д. 60° в.д.
Рис.1. Функция тока на поверхности 1000 гПа ситуации
за 30.03.2000г.
0° в. д. 60° в.д.
55° с. ш. 55° с. ш.
30° с.ш. 30° с.ш
0 ° в. д. 60 ° в.д.
Рис. 2. Функция тока на поверхности 1000 гПа ситуации за 01.04.2000г.
По картам, приведенным на рис. 1-4, бифуркация основной ветви полярного фронта четко прослежи-
вается над Западной Европой и территорией Украины. Как видно из анализа синоптического процесса,
сближение упомянутых ветвей полярного фронта наблюдается с 10.04 2000г. и далее, к началу мая, обе
ветви фронта сближаются настолько, что практически их можно принимать за одну. Это означает оконча-
ние переходного сезона и установление летнего процесса с комплексом, так называемых, теплых погод.
Поэтому можно сделать вывод, что расчет движения ветвей полярного фронта равноценен сезонному про-
гнозу состояния синоптического процесса.
Ивус Г.П., Нажмудинова Е.Н.
БИФУРКАЦИЯ ПОЛЯРНОГО ФРОНТА В ВЕСЕННИЙ ПЕРИОД
12
55 ° с.ш. 55° с.ш
0 ° в. д. 60 ° в.д.
30 ° с.ш. 30° с.ш
0 ° в. д. 60 ° в.д.
Рис.3. Функция тока на поверхности 1000 гПа ситуации за 16.04.2000 г.
55° с.ш. 55° с.ш
0 ° в. д. 60 ° в.д.
30 ° с.ш. 30° с.ш
0 ° в. д. 60 ° в.д.
Рис. 4. Функция тока на поверхности 1000 гПа ситуации за 02.05.2000 г.
Рассмотрим подробнее механизм движения ветвей полярного фронта. Как известно [1,2],
причиной меридионального смещения ветвей полярного фронта являются динамические напряжения соз-
даваемые атмосферой, которые воздействуют на фронтальный раздел как на вихревой компонент, объеди-
няющий жесткой связью свои вихревые составляющие в единую линию фронтального раздела. Согласно
теории Элиассена-Пальма [5], вихревые структуры стремятся вливаться в больший вихрь. Подобными
вихрями в синоптическом процессе являются вращения на облачных элементах фронтов, т.к., если:
y
V
x
V
Vrot xy
z ∂
∂
−
∂
∂
=
r
- есть горизонтальная проекция вихря, отображающая барические структуры синоптического процес-
са типа циклонов, антициклонов, гребней, ложбин и т.п., то такой же вихрь отражает вращение, происхо-
дящее внутри конвективного облака, но идущее с гораздо большей угловой скоростью. Заметим, что:
Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ
13
z
V
y
VVrot yz
x ∂
∂
−
∂
∂
=
r
x
V
z
VVrot zx
y ∂
∂
−
∂
∂
=
r
- это вертикальные проекции вихря, одновременно имеющие, в отличии от барических структур си-
ноптического процесса, большой вес в вихревом поле общей структуры вихревых составляющих конвек-
тивных облаков фронтального раздела. Опуская подробные математические преобразования [3], запишем,
что:
xxxxVrot ωωω 2=+=
r
Аналогично: zzzzVrot ωωω 2=+=
r
, где ω – угловая скорость вращения вихря.
Тогда наиболее интенсивные горизонтальные вихри облачных систем фронтальных разделов будут
представлять собой массоисточники в виде конвективных подъемов воздуха в облаках и соответствующих
опусканий переохлажденных воздушных масс на их периферии. Естественно, что вертикальные проекции
вихря в барических системах удерживаются на более интенсивных фронтальных вихрях, т.е. фронты как
бы «затягивают» за собой вихри циклонического вращения и, соответственно, противовихри антицикло-
нов и гребней, поддерживающих вихревой баланс. Однако, само перемещение фронтов в пространстве
обусловливается не только термическими контрастами, но и динамическим влиянием полей вертикальных
вихрей на вихревую систему фронта. При этом вихри барических систем создают боковое гидродинами-
ческое давление и крутящий момент, воздействующий на вихревую систему фронта.
Одним из явлений, часто сопровождающих системы фронтов, является струйное течение нижних
уровней (СТНУ), интенсивность которого можно рассчитать по уравнению Бернулли [4]. По характери-
стикам СТНУ (скорости, горизонтальной протяженности, продолжительности существования и др.) мож-
но ориентировочно судить о ситуации в зоне фронта.
В теоретическом представлении динамики фронтогенеза широко используются формулы Блазиуса-
Чаплыгина.
Первое соотношение (1) позволяет проводить расчет силы сопротивления перемещению фронтальных
разделов и основания вихревой трубки:
∫
=−= .
2
1 2
dz
dz
dwiiYXR ρ
(1)
Здесь: ρ – плотность, z – комплексная координата, dz =dx+jdy, w – комплексный потенциал скорости,
w=φ+ψ, где φ – потенциал скорости, а ψ – функция тока.
Комплексное давление помимо сдвиговых воздействий создает и крутящие эффекты, когда поток
влаги на длительный срок не покидает ограниченную территорию. Особенно это проявляется на конечных
участках переноса. С целью расчета таких напряжений следует вычислить главный момент сил гидроди-
намических давлений по формуле:
.
2
1Re
2
−= ∫ zdz
dz
dwL ρ
(2)
(Обозначения составляющих аналогично (1)).
Естественно, что смещение линий фронтов полностью не определяется учётом влиянием одних дина-
мических воздействий на их жесткую вихревую структуру. При любых смещениях фронтов одновременно
происходит перестройка распределения тепловых запасов воздушных масс, которые разделены линиями
фронтов и изменение температурного режима подстилающей поверхности. Тем не менее, первичной при-
чиной (импульсом) смещения фронтальных разделов в пространстве служат динамические воздействия, а
тепловые процессы затем способствуют возникновению новых вихре и массоисточников.
На рис.5 приведен расчет бокового гидродинамического давления для ситуации сложившейся между
01.04.2000 г. и 16.04.2000 г., и конфигураций вызванных им течений.
Ивус Г.П., Нажмудинова Е.Н.
БИФУРКАЦИЯ ПОЛЯРНОГО ФРОНТА В ВЕСЕННИЙ ПЕРИОД
14
Рис. 5. Изолинии бокового гидродинамического давления R и вызванного им течения
(показанного изолиниями функции тока).
Эти течения приводят к перемещению нижней ветви полярного фронта в меридиональном направле-
нии к северу.
На рис.6 изображена функция крутящего момента L, способствующая смещению обеих ветвей по-
лярного фронта к востоку.
Рис.6. Изолинии функции тока, создающей крутящий момент между ситуациями 16.04.2000 г. и
02.05.2000 г.
Поле функции тока процесса рассчитанного для момента 02.05.2000 г., по воздействию бокового гид-
родинамического давления и крутящего момента на фронтальные разделы, сложившиеся после 16.04.2000
г. представлено на рис.7.
Рис.7. Расчетное поле функции тока и фронтальные разделы на 02.05.2000 г.
Полученная картина в основном согласуется с полем, приведенным на рис.4, некоторые отличия мож-
но объяснить тем, что при расчётах не учтена попутно происходящая тепловая трансформация воздушных
масс и подстилающей поверхности, вызывающая образование новых вихре – и массоисточников.
Подводя итог проведенному выше анализу, можем сделать следующие выводы:
Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ
15
1. Предварительный прогноз смещения фронтальных разделов возможен с помощью вычисления бо-
кового гидродинамического давления и крутящего момента, действующего на вихревые цепочки фронтов.
2. Для более точного прогноза смещения фронтальных разделов необходим учет тепловой трансфор-
мации воздушных масс и подстилающей поверхности.
3. Полное устранение бифуркации полярного фронта может произойти при практическом слиянии
двух его ветвей.
4. Формирование одной ветви полярного фронта означает начало процесса перестройки переходного
сезона к летнему периоду.
Источники и литература
1. Ефимов В.А., Конкин В.В. Аналитическое представление струй штормового ветра и его применение в
морских прогнозах// Метеорология, климатология и гидрология. – 1998. – Вып.35. – С.20–26.
2. Ефимов В.А., Петерсон В.Б. Объективный анализ фронтогенеза на основе гидродинамической модели
вихревых полей в зоне фронта. Науково-технiчний збiрник. – Одесса - ОІСВ, 1997. – Т.3. – Ч.1. –
С.97–102.
3. Ефимов В.А., Петерсон О.В. Аналитическое продолжение линий атмосферных фронтов на неосвя-
щённую территорию и алгоритм прогноза перемещения атмосферного фронта // Метеорология, кли-
матология и гидрология. – 2002. – Вып. 46. – С.69 – 76.
4. Кочин Н.Е., Кибель И.А., Розе Н.В. Теоретическая гидромеханика. – Т.1. – М., ГИТТЛ, 1948. – 487 с.
5. Edmon H.J., Hoskins B.J., McInryer M.T. Eliassen-Palm cross-sections for the troposphere. J. Atmos. Sci.,1980, 37,
p.2606 – 2616.
Ляшенко Г.В.
АГРОКЛИМАТИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ УКРАИНЫ ПО УСЛОВИЯМ
ЗАМОРОЗКООПАСНОСТИ С УЧЕТОМ МЕЗО- И МИКРОКЛИМАТА
Постановка проблемы и связь с важнейшими научными и практическими заданиями. Оценка
условий заморозкоопасности, как одного из лимитирующих агроклиматических факторов, является со-
ставной частью комплексного агроклиматического районирования территорий с целью обоснования раз-
мещения сельскохозяйственных культур. Это связано с тем, что заморозки, наблюдаясь в начале и конце
вегетационного периода сельскохозяйственных культур и, особенно, их теплолюбивой группы, часто вы-
зывают значительное повреждение, а, иногда, и полную гибель. Следует отметить, что максимальный
ущерб наносят заморозки адвективно-радиационного и радиационного типа, которые наблюдаются позд-
ней весной и ранней осенью.
В результате проведения многолетних экспедиционных наблюдений в разных природных зонах быв-
шего СССР выявлена значительная пространственная изменчивость условий заморозкоопасности под
влиянием неоднородностей подстилающей поверхности. Установлено, что максимальная изменчивость
показателей также характерна заморозкам радиационного и адвективно-радиационного типов. Учитывая
наличие значительной неоднородности подстилающей поверхности на Украине актуальность исследова-
ний в этом направлении очевидна. Особенно возрастает значение комплексных исследований условий за-
морозкоопасности, включая оценку их мезо- и микроклиматической изменчивости, для различных групп
сельскохозяйственных культур.
Анализ исследований и публикаций по данной проблеме. Заморозки представляют значительный
интерес для различных потребителей. Поэтому их изучению издавна уделялось большое значение. Было
выполнено ряд работ, посвященных исследованию заморозков в синоптическом, климатическом и агроме-
теорологическом аспектах. В агроклиматическом аспекте наиболее детальные исследования принадлежат
И.А.Гольцберг [4]. Ею проведены фундаментальные исследования по особенностям формирования режи-
ма весенних и осенних заморозков в воздухе, на поверхности почвы и растительного покрова. Был выпол-
нен цикл работ по изменчивости показателей заморозкоопасности под влиянием неоднородной подсти-
лающих поверхностей в разных природных зонах, результатом которых стала универсальная схема их ме-
зо- и микроклиматической изменчивости. В дальнейшем исследования в этом направлении были продол-
жены для различных территорий с целью уточнения и детализации полученных параметров мезо- и мик-
роклиматической изменчивости показателей заморозкоопасности [7–12].
Обсуждение проблемы и анализ результатов исследований. Исследования особенностей формиро-
вания режима заморозков на Украине проводились в 40–60 годы прошлого века [6–7]. В опубликованных
работах и справочниках [1,3, 5] представлены карты пространственного распределения отдельно каждого
из показателей режима заморозков – дат весенних и осенних заморозков в воздухе и на поверхности поч-
вы, продолжительности беззаморозкового периода. В данной работе ставилась задача комплексного рай-
онирования Украины по условиям заморозкоопасности, основными показателями которых являются даты
последних весенних (Двв) и первых осенних заморозков (Дов) в воздухе и на поверхности почвы (Двп,
Доп), продолжительность беззаморозкового периода (Ν б/п). Методика такого метода комплексного рай-
онирования изложена в работах З.А. Мищенко и Г.В.Ляшенко [11].
Продолжительность беззаморозкового периода, которая принята за основной показатель заморозко-
опасности, изменяется от 150–155 и менее дней в северо-западных и северо-восточных районах до 195 –
200 дней и более в южных районах (Южный берег Крыма), т..е. диапазон изменчивости составляет более
50 дней. Шагом выделения макрорайонов принято значение Νб/п, равное 10 дней. На рис.1 представлена
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-35321 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-0808 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-29T10:01:21Z |
| publishDate | 2005 |
| publisher | Кримський науковий центр НАН України і МОН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Ивус, Г.П. Нажмудииова, Е.Н. 2012-06-25T19:34:22Z 2012-06-25T19:34:22Z 2005 Бифуркация полярного фронта в весенний период / Г.П. Ивус, Е.Н. Нажмудииова // Культура народов Причерноморья. — 2005. — № 61. — С. 10-15. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1562-0808 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/35321 Исследуется процесс бифуркации полярного фронта с целью прогноза перестройки переходного сезона к летнему периоду. Предлагается схема прогноза движения фронтальных разделов. Досліджується процес біфуркації полярного фронту з метою прогнозу перебудови перехідного сезону до літнього періоду. Пропонується схема прогнозу руху фронтальних розділів. The polar front bifurcation process is being investigated predict a transient season transformation info summer period. The predicting model of a front divide movement is suggested. ru Кримський науковий центр НАН України і МОН України Культура народов Причерноморья Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ Бифуркация полярного фронта в весенний период Article published earlier |
| spellingShingle | Бифуркация полярного фронта в весенний период Ивус, Г.П. Нажмудииова, Е.Н. Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ |
| title | Бифуркация полярного фронта в весенний период |
| title_full | Бифуркация полярного фронта в весенний период |
| title_fullStr | Бифуркация полярного фронта в весенний период |
| title_full_unstemmed | Бифуркация полярного фронта в весенний период |
| title_short | Бифуркация полярного фронта в весенний период |
| title_sort | бифуркация полярного фронта в весенний период |
| topic | Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ |
| topic_facet | Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/35321 |
| work_keys_str_mv | AT ivusgp bifurkaciâpolârnogofrontavvesenniiperiod AT nažmudiiovaen bifurkaciâpolârnogofrontavvesenniiperiod |