Введение 4
1 Особенности формирования полярных мезовихрей и характеристика региона
исследования 7
1.1 Особенности формирования полярных мезовихрей 7
1.1.1 Классификация полярных циклонов 11
1.1.2 Условия формирования полярных мезовихрей 16
1.1.3 Стадии развития полярных мезовихрей 18
1.1.4 Методы прогнозирования полярных мезоциклонов 21
1.2 Описание региона исследования 22
1.2.1 Физико-географическая характеристика моря Лаптевых 23
1.2.2 Синоптическая ситуация при формировании циркумполярного
вихря 25
2 Спутниковые методы исследования полярных циклонов 27
2.1 Исследование полярных циклонов с использованием
спектрорадиометра MODIS/Aqua, Terra 28
2.1.1 Дешифровочные признаки обнаружения полярных мезовихрей на спутниковых изображениях 30
2.2 Составление архива спутниковых снимков полярных мезовихрей в
море Лаптевых 31
3 Использование мультиспектральной спутниковой съёмки при анализе активности полярных мезовихрей в море Лаптевых
3.1 Анализ условий формирования полярных мезовихрей на основе данных спутниковой съёмки и карт реанализа 35
3.1.1 Полярный мезовихрь 17.09.2015 35
3.1.2 Полярный мезовихрь 28.08.2017 42
3.1.3 Полярный мезовихрь 25.09.2015 49
3.1.4 Полярный мезовихрь 17.08.2018 56
3.2 Анализ межгодовой и внутригодовой изменчивости повторяемости
полярных мезовихрей в море Лаптевых 63
Заключение 69
Список литературы 71
Приложение А 73
Изучение механизмов формирования и, основанных на них способов прогнозирования полярных мезоциклонов, представляет большой интерес, поскольку, учитывая пространственный и временной масштаб данного явления, а также редкость и неоднородность сети метеорологических станций, нерегулярность судовых наблюдений в районах его возникновения, создаются определённые трудности при его прогнозировании. Таким образом, использование спутниковых данных позволяет наиболее точно отследить стадии формирования и развития полярного циклона. Поскольку формирование полярных циклонов сопряжено с неблагоприятными погодными условиями, а именно: штормовым ветром, волнением, ухудшением видимости и осадками, они представляют опасность для судоходства, в том числе по Северному Морскому пути - одной из важных транспортных связей для районов Крайнего Севера, и ведения другой хозяйственной деятельности, особенно на шельфе, что становится острой проблемой в свете активного освоения Арктического региона в последние годы.
Формирование полярных циклонов в зимний и переходный период осложняет их обнаружение с помощью снимков в видимом диапазоне, так как на широтах севернее 60° с. ш. в это время происходит наступление полярной ночи. Таким образом, использование мультиспектральной съёмки в дальнем инфракрасном диапазоне является необходимым условием при исследовании данного явления.
Целью данной работы является систематизация и описание полярных циклонов, формирующихся над Морем Лаптевых. Для этого необходимо сформировать архив случаев на основании ежедневных данных спутниковой съёмки, а также карт реанализа. Поскольку в последнее время, в связи с наблюдаемым глобальным потеплением, предполагается возможным усиление циклогенеза в акватории Моря Лаптевых, данная тема заслуживает внимания и исследования в этом направлении могут считаться перспективными. Особенность полярных регионов, а именно невысокая степень покрытия данными срочных наблюдений вследствие сравнительно редкой сети станций, нерегулярности судовых наблюдений накладывает определённые ограничения на изучение атмосферных процессов, и применение спутниковых технологий значительно расширяет возможности для исследований.
Работа состоит из введения, трёх глав, заключения, списка литературы и приложений.
Первая глава посвящена теоретическим сведениям о полярных циклонах, таким как их классификация, условия формирования и синоптические закономерности, способствующие их возникновению, а также описанию региона исследования - акватории моря Лаптевых.
Во второй главе описываются методы исследования полярных мезовихрей с помощью снимков, полученных с искусственных спутников Земли. Приведены способы дешифрирования по характерной для полярных мезовихрей структуре облачности, дана информация об использовании различных спектров: видимого, инфракрасного, каналов водяного пара. Кроме того, во второй главе представлен полученный в ходе выполнения работы архив спутниковых снимков полярных циклонов, возникших в акватории моря Лаптевых.
В третьей главе анализируется накопленная информация о повторяемости возникновения полярных мезоциклонов и их интенсивности, внутригодовой изменчивости частоте их формирования, а также анализируются и приводятся в качестве иллюстраций спутниковые изображения полярных мезоциклонов, анализируются синоптические условия формирования полярных циклонов.
В заключении обобщается полученная в ходе исследования информация, приводятся выводы о формировании мезовихрей в акватории моря Лаптевых...
В ходе исследования было проанализировано 48 случаев возникновения мезомасштабных вихрей в акватории моря Лаптевых, 5 из них были приведены в работе в качестве иллюстраций происходящих процессов и метода их анализа. Было установлено, что мезоциклогенез в море Лаптевых относительно соседних морей, а именно расположенных к западу Карского, Баренцева относительно невелик [9], однако имеет тенденцию к усилению, или, по крайней мере, сохранению интенсивности в ближайшие годы.
Были обнаружены следующие особенности возникновения полярных мезовихрей: формирование в поле повышенного давления и в малоградиентном поле, преимущественно в переходный и летний период, когда возможно прохождение воздушной массы над свободной ото льда водной поверхностью и возникновение бароклинности, отсутствие видимых признаков на картах реанализа MERRA-2. Также, возникновение полярных мезоциклонов отмечалось и в поле пониженного давления, в тылу циклона синоптического масштаба (3 сентября 2015).
Другой отмеченной особенностью стало обнаружение области низких значений концентрации водяного пара в средней тропосфере над областью возникновения полярного мезовихря. Использование канала водяного пара 6.7 мкм позволяет оценить завихренность в тропосфере и более полно
проанализировать структуру полярного мезоциклона.
В период прогноза текущей погоды на срок до 12 часов можно
использовать различные спутниковые инструменты для прогнозирования развития и движения мезоциклонов над океанами и сушей.
Необходимость дальнейших исследований полярных мезовихрей в российском секторе Арктики, а особенно в восточной его части очевидна в свете всё более активного освоения данного региона и интенсификации народохозяйственной деятельности в совокупности с отмечаемым изменением 69
климата, а именно росту температуры и таянием морского льда в Арктике. Работы в направлении сбора данных о возникновении полярных мезовихрей в пространстве и времени, их систематизации и анализа, изучения условий, благоприятных для их формирования должны быть продолжены. Применение новых методов исследования, использование спутниковых данных имеют явный практический потенциал.
