ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 4. С. 249-264

Условия и механизмы мезомасштабного циклогенеза над Чукотским морем

И.А. Гурвич 1 , Е.В. Заболотских 2 , М.К. Пичугин 1 
1 Тихоокеанский океанологический институт им В.И. Ильичева ДВО РАН, Владивосток, Россия
2 Российский государственный гидрометеорологический университет, Санкт-Петербург, Россия
Одобрена к печати: 07.06.2018
DOI: 10.21046/2070-7401-2018-15-4-249-264
Работа посвящена районированию и типизации условий и механизмов мезомасштабного циклогенеза над Чукотским морем. Исследование базировалось на комплексном использовании данных мультисенсорных спутниковых измерений и модели CFSv2 из оперативного анализа системы прогноза климата Climate Forecast System, Version 2 прогностического центра National Centers for Environmental Prediction (NCEP), дополненных синоптическими картами приземного анализа и барической топографии. Для идентификации полярных мезоциклонов (ПМЦ) по форме облачной системы использовались спутниковые видимые и инфракрасные изображения, полученные спектрорадиометром MODIS (спутники Aqua и Terra) и радиометром VIIRS (спутник Suomi NPP). По данным радиометра AMSR2 (спутник GCOM-W1) восстанавливались поля паросодержания атмосферы, водозапаса облаков и скорости приводного ветра, для чего применялись алгоритмы, основанные на физическом моделировании радиояркостных температур уходящего излучения системы «океан – атмосфера» с последующим восстановлением геофизических параметров при помощи нейронных сетей. Проводился совместный анализ полей вектора приводного ветра по данным CFSv2 и скаттерометра ASCAT (спутники MetOp-A/B) за период сентябрь – декабрь 2016 г. Были выявлены четыре основных механизма мезомасштабного циклогенеза над Чукотским морем и прилегающей к нему с севера акваторией Северного Ледовитого океана: I ― циклонический сдвиг ветра на оси барической ложбины; II ― реверсивно-сдвиговые ПМЦ в зоне конвергенции воздушных потоков; III ― подветренные ПМЦ под влиянием орографии п-ова Лисберн при северо-восточном направлении натекающего потока; IV ― облачные запятые за холодным фронтом в тылу циклонов синоптического масштаба (вторичные вихри). Установлено, что орографический эффект проявляется при пересечении ПМЦ восточной оконечности о. Врангеля. Основным условием для возникновения и развития ПМЦ является наличие холодных высотных депрессий и мелких бароклинных зон в пограничном слое атмосферы, которые формируются в результате больших температурных контрастов вдоль кромок льда. Несмотря на низкое содержание водяного пара в облачности ПМЦ (4–8 кг/м2), они отчётливо выделяются в полях паросодержания атмосферы, что можно использовать для их идентификации наряду с полями приводного ветра и спутниковыми изображениями облачности.
Ключевые слова: полярные мезоциклоны, Чукотское море, спутники, мультисенсорные измерения, паросодержание атмосферы, водозапас облаков, приводный ветер, ледяной покров
Полный текст

Список литературы:

  1. Гурвич И. А., Пичугин М. К. Исследование характеристик интенсивных мезомасштабных циклонов над дальневосточными морями на основе спутникового мультисенсорного зондирования // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. Т. 10. № 1. С. 51–59.
  2. Гурвич И. А., Заболотских Е. В. Мезомасштабные полярные циклоны над восточным сектором Арктики по данным мультисенсорного спутникового зондирования // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 3. С. 101–112.
  3. Гурвич И. А., Митник Л. М., Митник М. Л. Мезомасштабный циклогенез над дальневосточными морями: исследование на основе спутниковых микроволновых радиометрических и радиолокационных измерений // Исследование Земли из космоса. 2008. № 5. С. 58–73.
  4. Гурвич И. А., Заболотских Е. В., Пичугин М. К. Особенности мезомасштабного циклогенеза над восточным сектором Евразийской Арктики // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 5. С. 227–237.
  5. Заболотских Е. В., Гурвич И. А., Шапрон Б. Новые районы распространения полярных циклонов в Арктике как результат сокращения площади ледового покрова // Исследование Земли из космоса. 2015. № 2. С. 64–77.
  6. Зимич П. И. Атмосферные процессы и погода Восточной Арктики. Владивосток: Дальнаука, 1998. 236 с.
  7. Blechschmidt A. M. A 2-year climatology of polar low events over the Nordic Seas from satellite remote sensing // Geophysical Research Lett. 2008. V. 35. No. 9. L09815. DOI: 10.1029/2008GL033706.
  8. Bobylev L. P., Zabolotskikh E. V., Mitnik L. M., Mitnik M. L. Arctic polar low detection and monitoring using atmospheric water vapor retrievals from satellite passive microwave data // IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing. 2011. V. 49. No. 9. P. 3302–3310.
  9. Chen F., von Storch H. Trends and Variability of North Pacific Polar Lows // Advances in Meteorology. 2013. V. 2013, Article ID 170387. 11 p. URL: http://dx.doi.org/10.1155/2013/170387.
  10. Condron A., Renfrew I. A. The impact of polar mesoscale storms on northeast Atlantic Ocean circulation // Nature Geoscience. 2012. V. 6. No. 1. P. 34–37.
  11. Fu G. Polar lows: Intense cyclones in winter. China Meteorological Press, 2000. 206 p.
  12. Gurvich I. A., Zabolotskikh E. V., Pichugin M. K. Mesoscale cyclones and cold air outbreaks over the eastern part of the Eurasian Arctic using the satellite multisensor measurements and reanalysis // 13th European Polar Lows Working Group (EPLWG) Workshop. 25–26 April 2016, Paris, France. URL: https://www.uni-trier.de/index.php?id=57240.
  13. Kolstad E. W. A new climatology of favourable conditions for reverse-shear polar lows // Tellus. 2006. V. 58A. P. 344–354.
  14. Kristjansson J. E., Thorsteinsson S., Kolstad E. W., Blechschmidt A.-M. Orographic influence of east Greenland on a polar low over the Denmark Strait // Quarterly J. Royal Meteorological Society. 2011. V. 137A. P. 1773–1789.
  15. Martin R., Moore G. W. K. Transition of a synoptic system to a polar low via interaction with the orography of Greenland // Tellus. 2006. V. 58A. P. 236–253.
  16. Mitnik L. M., Gurvich I. A. Satellite sensing of intense winter mesocyclones forming to the east of Korea // Current Development in Oceanography. 2011. V. 2. No. 2. P. 115–123.
  17. Ninomiya K. Polar/comma-cloud lows over the Japan Sea and the northwestern Pacific in winter // J. Meteorological Society of Japan. 1989. V. 67. P. 83–97.
  18. Ninomiya K., Wakahara K., Ohkubo H. Meso-a-scale low development over the northeastern Japan Sea under the influence of a parent large-scale low and a cold vortex aloft // J. Meteorological Society of Japan. 1993. V. 71. P. 73–91.
  19. Ninomiya K., Nishimura T., Susuki T., Matsumura S., Ohfuchi W. Polar low genesis over the east coast of the Asian continent simulated in an AGCM // J. Meteorological Society of Japan. 2003. V. 81. No. 4. P. 697–712.
  20. Orlanski I. A rational subdivision of scales for atmospheric processes // Bull. American Meteorological Society. 1975. V. 56. P. 527–530.
  21. Rasmussen E. A., Turner J. Polar lows: mesoscale weather systems in the Polar Regions. Cambridge: Cambr. Univ. Press, 2003. 612 p.
  22. Rojo M., Claud C., Mallet P.-E., Noer R. G., Carleton A. M., Vicomte M. Polar low tracks over the Nordic Seas: a 14-winter climatic analysis // Tellus A: Dynamic Meteorology and Oceanography. 2015. V. 67. 24660. URL: http://dx.doi.org/10.3402/tellusa.v67.24660.
  23. Sergeev D. E., Renfrew I. A., Spengler T., Dorling S. R. Structure of a shear-line polar low // Quarterly J. Royal Meteorological Society. 2017. V. 143. P. 12–26.
  24. Shimada U., Wada A., Yamazaki K., Kitabatake N. Roles of an upper-level cold vortex and low-level baroclinicity in the development of polar lows over the Sea of Japan // Tellus A: Dynamic Meteorology and Oceanography. 2014. V. 66(1). 24694. URL: http://dx.doi.org/10.3402/tellusa.v66.24694.
  25. Terpstra A., Spengler T., Moore R. W. Idealised simulations of polar low development in an Arctic moist-baroclinic environment //Quarterly J. Royal Meteorological Society. 2015. V. 141. Iss. 691. P. 1987–1996.
  26. Tsuboki K., Asai T. The multi-scale structure and development mechanism of mesoscale cyclones over the Sea of Japan in winter // J. Meteorological Society of Japan. 2004. V. 82. P. 597–621.
  27. Watanabe Shun-ichi I., Niino H., Yanase W. Climatology of polar mesocyclones over the Sea of Japan using a new objective tracking method // Monthly Weather Review. 2016. V. 144. No. 7. P. 2503–515.
  28. Yanase W., Niino H., Watanabe Shun-ichi I., Hodges K., Zahn M., Spengler T., Gurvich I. Climatology of polar lows over the Sea of Japan using the JRA-55 reanalysis // J. Climate. 2016. V. 29. No. 2. P. 419–437.
  29. Zabolotskikh E. V., Mitnik L. M., Chapron B. New approach for severe marine weather study using satellite passive microwave sensing // Geophysical Research Lett. 2013. V. 40. No. 13. P. 3347–3350.
  30. Zabolotskikh E. V., Gurvich I. A., Chapron B. (2016a) Polar lows over the eastern part of the Eurasian Arctic: The sea-ice retreat consequence // Geoscience and Remote Sensing Lett. 2016. V. 13. No. 10. P. 1492–1496.
  31. Zabolotskikh E., Gurvich I., Myasoedov A., Chapron B. (2016b) Detection and study of the polar lows over the arctic sea ice edge // Proc. 2016 IEEE Intern. Geoscience and Remote Sensing Symp. (IGARSS). 10–15 July 2016, Beijing, China. 2016. P. 7705–7707.
  32. Zabolotskikh E. V., Gurvich I. A., Chapron B. Detectability of the arctic polar lows over the Barents Sea ice edge using multi-sensor approach // Proc. Progress in Electromagnetics Research Symp. ― Fall (PIERS ― FALL). 2017. P. 2380–2384.