Исследование сравнительных характеристик типичных мезомасштабных циклонов над дальневосточными морями на основе спутникового мультисенсорного зондирования

Дальневосточные моря являются регионом интенсивного мезомасштабного циклогенеза в холодное полугодие. Мезоциклоны (МЦ) с облачной системой в виде запятой или спирали размерами 100-600 км формируются над морской поверхностью в результате интенсификации взаимодействия океана и атмосферы. Исследование структуры и гидрометеорологических параметров МЦ, районов зарождения и условий развития, влияния климатических изменений на их повторяемость, траектории и эволюцию актуально для судоходства и прибрежных районов. Температурный режим и географическое положение Японского, Охотского и Берингова морей при общих условиях зарождения МЦ способствуют их разнообразию в каждом районе локализации. Из-за небольших размеров, быстрого формирования и короткого жизненного цикла основным подходом при изучении МЦ является спутниковое мультисенсорное зондирование. Из лабораторного архива данных по МЦ за 2003-2011 гг. были отобраны МЦ за 11 февраля 2011 г. над Японским морем и за 16 февраля 2010 г. над Охотским морем, для которых имелись данные спутникового микроволнового радиометрического и радиолокационного зондирования. По измерениям микроволнового радиометра AMSR-E (спутник Aqua) были восстанавлены поля полного содержания водяного пара V, капельной влаги Q и приводного ветра W, а также рассчитаны поля разности яркостных температур на вертикальной и горизонтальной поляризации на частоте 36 ГГц ΔТя(36) = Тяв(36) – Тяг(36). Поля W сравнивались с близкими по времени измерениями скаттерометра ASCAT (спутник MetOp). С полями Q и V сопоставлялись поля яркостных температур по данным микроволнового радиометра МТВЗА-ГЯ (спутник Метеор-М №1). Для оценки турбулентных потоков тепла между океаном и атмосферой, на фоне которых развивались МЦ, использовались данные с сайта http://oaflux.whoi.edu/index.html. Эволюция, траектории и жизненный цикл МЦ определялись по видимым и ИК-изображениям спектрорадиометра MODIS (спутники Terra и Aqua), а также по полям V, Q и W. Яркостная температура на частоте 52,8 ГГц по данным микроволнового радиометра AMSU-A (спутник MetOp), которая характеризует среднюю температуру нижней тропосферы, использовалась для индикации тепловой аномалии в области МЦ. В охотоморском МЦ был зарегистрирован очаг тепла в центре, обусловленный, возможно, теплым ядром. Вертикальная структура облачной системы МЦ исследовалась по данным ориентированного в надир радиолокатора, работающего на частоте 94 ГГц (спутник CloudSat). По профилю радиолокационной отражаемости определялись вертикальная структура облачной системы МЦ, высота верхней границы облачности, размер и структура глаза, оценивались формы облачности. Для этого данные CloudSat сопоставлялись с температурой верхней границы облаков, с видимыми и ИК-изображениями MODIS (спутник Aqua) и со стандартными метеонаблюдениями (карты погоды). Анализ профиля отражаемости выявил различия в вертикальной структуре облачных систем МЦ над Японским и Охотским морями, что обусловлено региональными особенностями мезомасштабного циклогенеза. По полям Q и ΔТя(36) и профилям радиолокационной отражаемости оценивались характер и распределение зон осадков и вероятность их выпадения. Интенсивность осадков в южной части япономорского МЦ, рассчитанная по данным CloudSat, была меньше 1 мм/ч, что сопоставимо с оценками по измерениям AMSR-E (сайт Remote Sensing System).
Работа выполнена при поддержке гранта 09-05-13569-офи_ц, ФЦП “Мировой океан”, договора 1-9/1 с Научно-технологическим центром «Космонит» ОАО «Российские космические системы». Авторы благодарят Японское аэрокосмическое исследовательское агентство за предоставление данных AMSR-E.