О возможности различить две стадии эволюции тропических циклонов - зарождение и усиление - с помощью анализа спиральных характеристик поля скорости

В сообщении предлагается новый подход к проблеме интерпретации и диагностики начальных стадий эволюции тропических циклонов – зарождения и усиления. Подход основан на количественном анализе спиральности поля скорости и использует американские данные облачно-разрешающего численного моделирования тропических циклонов [6], выполненного с помощью региональной модели атмосферы RAMS – Regional Atmospheric Modeling System.

Тропические циклоны возникают над нагретой до температуры не менее 26–27 градусов Цельсия поверхностью тропических морей или океанов, поток тепла от которых служит для них главным источником энергии. В основу шкалы интенсивности тропических циклонов положена максимальная скорость ветра, определяемая на высоте 10 м и осредненная по 10 мин интервалу времени (в США – по 1 мин интервалу) [2]. Согласно принятой классификации [2], тропические циклоны со скоростью ветра меньше 17 м/с называются тропическими депрессиями; когда скорость ветра находится в интервале 18–32 м/с – тропическими штормами; при достижении скорости 33 м/с и выше – ураганами, тайфунами или сильными тропическими циклонами (в зависимости от географического региона их возникновения).

К настоящему времени существует значительное число публикаций, посвященных изучению стадий зарождения и усиления тропических циклонов. Получить представление об истории исследований данного направления и современном взгляде на эти проблемы позволяют работы ведущих ученых мира [2,3,7]. Совсем недавно авторами [1,4,5] предложен и развивается облачно-разрешающий численный подход, позволяющий диагностировать начало тропического циклогенеза – момент времени, когда зарождающийся тропический циклон становится энергетически самоподдерживающимся и возникшая крупномасштабная вихревая неустойчивость далее приводит к образованию тропической депрессии. Формирование тропической депрессии обычно рассматривается как факт состоявшегося зарождения тропического циклона и служит сигналом для метеослужб региона по тщательному отслеживанию его эволюции и перемещения. Однако, как следует из работ [2,3,7], до сих пор не было предложено каких-либо критериев, позволяющих различить стадии зарождения и усиления с тем, чтобы диагностировать начинающийся процесс интенсификации тропической депрессии.

В настоящей работе показано, что на разных стадиях эволюции тропического циклона вклад основных физических механизмов (влажной атмосферной конвекции и вертикального сдвига горизонтального ветра), ответственных за генерацию спиральности поля скорости, оказывается существенно различным. Основываясь на этом, предлагается считать началом стадии усиления (реализующейся в виде перехода от тропической депрессии к тропическому шторму), момент времени, в который величина спиральности, генерируемой за счет сдвига скорости вблизи поверхности, становится определяющей. С этого момента величина спиральности на нижнем уровне начинает значительно превышать ее величину в средней тропосфере, и наблюдаемый эффект продолжает устойчиво нарастать с течением времени.

Работа выполнена при поддержке РФФИ по проекту № 16-05-00551-а.