Условия и характеристики продолжительной мезоциклонической деятельности над Японским морем

Полярные мезоциклоны (ПМЦ) возникают в холодном воздухе над морями высоких и умеренных широт в тылу глубоких циклонов синоптического масштаба. Они вызывают резкое и внезапное ухудшение погоды, которое трудно прогнозировать из-за взрывного характера их формирования и развития. Дальневосточные моря являются одним из регионов активного мезомасштабного циклогенеза в холодное время года. Мезоциклоническая деятельность над Японским морем ввиду его более южного географического положения вызывает особый интерес. Исследования гидрометеорологических характеристик ПМЦ и условий, приводящих к интенсификации мезомасштабного циклогенеза, проводились на основе комплексного анализа мультисенсорных спутниковых измерений, данных реанализов высокого разрешения, синоптических карт приземного анализа и барической топографии. Для идентификации ПМЦ использовались видимые и инфракрасные (ИК) изображения спектрорадиометра MODIS со спутников Terra и Aqua, для более надежной идентификации и оценки продолжительности их жизненного цикла привлекались ИК изображения с геостационарного спутника COMS (сайт Корейской метеорологической администрации) с почасовым шагом. Количественные характеристики на разных стадиях развития ПМЦ были получены посредством обработки измерений радиометра AMSR2 (спутник GCOM-W1) с применением алгоритмов (Митник и др., 2013; Zabolotskikh et al., 2015). Для оценки интенсивности ПМЦ дополнительно использовались поля приводного ветра по данным скаттерометров ASCAT на спутниках MetOp-A/B и модели CFSv2 из оперативного анализа системы прогноза климата Climate Forecast System, Version 2 прогностического центра National Centers for Environmental Prediction (NCEP) в узлах регулярной сетки 0.205°х0.204°. Анализ видимых и ИК изображений MODIS за 15 холодных сезонов (октябрь-апрель 2003-2018 гг.) показал, что за сезон над Японским морем в среднем возникает 36 ПМЦ со скоростью ветра ≥ 12 м/с и преобладающими горизонтальными размерами 100-600 км. Пик мезоциклогенеза приходится на зимние месяцы. Межгодовая изменчивость мезоциклонической деятельности носит колебательный характер. Выявлена значимая корреляция между интенсивностью мезомасштабного циклогенеза (количеством ПМЦ) и продолжительностью холодных вторжений (коэффициент корреляции R = 0.79). Карта распределения повторяемости ПМЦ в начальной стадии развития на сетке 1х1 град. демонстрирует два основных района мезомасштабного циклогенеза. Максимальная плотность распределения ПМЦ фиксируется над юго-западной частью моря − от 25 до 38 ПМЦ/градусный квадрат. В этом районе ПМЦ возникают в основном в зоне конвергенции полярных воздушных масс (the Japan Sea polar air mass convergence zone – JPCZ) и с подветренной стороны г. Чанбайшань (Tsuboki, Asai, 2004). Второй очаг высокой плотности распределения ПМЦ находится над северо-восточной частью моря, вблизи юго-западного побережья Сахалина и северо-западного побережья о-ва Хоккайдо – от 18 до 20 ПМЦ/градусный квадрат. В 60% траекторий ПМЦ доминирует южная составляющая. Над южной частью моря ПМЦ перемещаются на восток-юго-восток вследствие зонального переноса умеренных широт; над его северной частью − на юг, юго-восток под северным воздушным потоком в нижней тропосфере, который усиливается в тыловой (западной) части циклонов синоптического масштаба. Полученные по спутниковым данным статистические характеристики согласуются с результатами японского реанализа JRA-55 (Yanase et al., 2016) и мезомасштабной модели Японского метеорологического агентства JMA 2013 (Watanabe et al., 2018). Региональной особенностью Японского моря является продолжительная мезоциклоническая деятельность, обусловленная аномальной структурой термобарического поля тропосферы. В работе представлен анализ двух случаев мезомасштабного циклогенеза в январе и феврале 2018 г.: при типичном зимнем положении алеутской депрессии с центром над Алеутскими о-вами и при аномальном блокирующем гребне высокого давления над северной частью Тихого океана. ПМЦ развивались в тылу внетропических (южных) циклонов, которые возникают над восточным побережьем Китая, Восточно-Китайским или Желтым морями и перемещаются на северо-восток с океанической стороны Японии (Гурвич и др., 2017). Как правило, при такой синоптической ситуации над Японским морем возникает мезо-α-циклон (Orlanski, 1975), который первоначально перемещается на северо-восток, повторяя траекторию южного циклона, и недостаточно отчетливо выражен в поле облачности. Над северной частью моря ПМЦ развивается по типу быстрого окклюдирования и меняет направление перемещения на юго-запад, а затем на юго-восток. При этом его траектория делает петлю. В тот же временной период над южной частью моря, в зоне конвергенции (JPCZ), формируется серия короткоживущих вихрей мезо-β-масштаба, которые перемещаются с северо-запада на юго-восток. В первом представленном случае, когда центр алеутской депрессии находился над Алеутскими о-вами, а южный циклон перемещался на северо-восток к Берингову морю, мезоциклоническая деятельность над Японским морем продолжалась 5 сут. При этом возникло 2 мезо-α- и 3 мезо-β-циклона с жизненным циклом от нескольких ч до 2 сут каждый. При стационировании аномального высотного гребня над северной частью Тихого океана и связанным с ним продолжительном холодном вторжении мезоциклоническая деятельность продолжалась 17 сут с перерывами на 1-3 сут. За этот время возникло 2 мезо-α- и 8 мезо-β-циклонов с жизненным циклом от нескольких ч до 2 сут, а также один мезо-α-циклон с аномально продолжительным жизненным циклом около 7 сут, что сопоставимо с жизненным циклом циклона синоптического масштаба.


Работа выполнена при частичной поддержке гранта ДВО РАН 15-I-1-009_о.