Climate

реклама
Климат (Atms 4600)
Энтони Р. Lupo
кафедра почвоведения, экологии и наук об атмосфере
Университет Миссури США
302 E ABNR
Колумбия, MO 65211
ATMS 4600 Climates
• Весна В США
ATMS 4600 Climates
• Гидрологический цикл
• Описывает движение воды и процессы с помощью системы
Земля-атмосфера
ATMS 4600 Climates
Общая схема цикла
атмосферной влаги
ATMS 4600 Climates
• Водные ресурсы: Где все это находится?
• 97% в океанах
• Криосфера составляет около 1,5% от всей массы воды
(замороженная вода)
• Пресная вода: 0,09%
ATMS 4600 Climate
• Вода испаряется, образует облака, из облаков выпадают
осадки над землей и водой. На поверхности суши мы получаем
сток, возвращающий воду к источникам и начинается все
сначала.
• Не могу игнорировать транспирацию (растения, животные),
гидрологические процессы, движение подземных вод, и т.д.
• Время пребывания паров воды в атмосфере ~ 8 дней.
ATMS 4600 Climates
• В атмосфере: 0,001%
• Небольшое количество, но очень важно
• Где мы находим этот небольшой процент в атмосфере?
ATMS 4600 Climates
• Водяной пар
• Распределение водяного пара по вертикали
• При понижении температуры с высотой (температурный
градиент 6,5° С км-1)
ATMS 4600 Climates
• Поэтому содержание водяного пара падает с высотой
• Oтношение смеси падает более резко, с высотой, чем
температура
• Выше 850 мб (гПа) поверхности содержание воды быстро
падает
• Максимум водяного пара находится между 1000-850 мб
ATMS 4600 Climates
• Yesterday
Belgorod
Mărășești, Vrancea, Romania
ATMS 4600 Climates
• Водные ресурсы: Где все это находится?
• http://web.Missouri.edu/Atms-8400-Supplement.html
ATMS 4600 Climates
• Формирование облаков
• Пример: турецкий стул на 3-х ножках
• 3 вещи, чтобы получить облако
• Влажность
• Восходящие вертикальные движения
• Облако ядер конденсации (CCN)
ATMS 4600 Climates
• Природные ядра конденсации (CCN)
• Морская соль, песок / почва, насекомые,
пыльца.
• Антропогенные ядра конденсации CCN
ATMS 4600 Climates
• Источники загрязнения окружающей среды
Atms 4600 Climates
• типы облаков
• Облачность влияет на температуру - в
облачную ночь теплее, чем в ясную погоду,
например,
• Высокие облака
• Перистообразные облака, состоящие из
кристаллов льда
ATMS 4600 Climates
• фотографии
ATMS 4600
• Nice!
Not Nice….
ATMS 4600
• Вулкан Кальбуко в Чили
ATMS 4600 Climates
• Облака среднего яруса
• "Alto" означает высокий. Они состоят из
кристаллов льда и переохлажденных капель
ATMS 4600 Climates
• Облака нижнего яруса
• Основные производители осадков: слоисто-дождевые и кучеводождевые облака
ATMS 4600 Climates
• Облака, из которых выпадают осадки
• В северном полушарии -> слоисто-дождевая облачность
доминирует в зимний период, кучево-дождевые преобладают
в теплое время года
• Слоисто-дождевая облачность связана с большой площадью
слабых вертикальных движений. Обычно это теплый
фронтальный раздел с обложными осадками.
• Kучево-дождевые облака могут вырасти до более чем 20000+
метров С ними связаны сильные грозы, мощные
конвективные осадки (ливни, град) Они имеют высокое
альбедо, только у снега выше.
ATMS 4600 Climates
• Засуха
• Места, которые обычно влажные, но могут стать
сухими в течение длительного периода. В США засуха
наблюдалась в 2003, 2005-2007 г.г., недавняя засуха в
штате Миссури.
• В России, жара и засуха 2010г. была экстремальной.
(Mokhov, 2011, Mokhov et al. 2012, Lupo et al. 2012,
2014)
• В 1980, 1988 и 2012г.г. была широко распространена
засуха в США
Lupo et al (2007, 2008, 2012)
• Засуха "порождает« засуху - речь в Национальном
пресс-клубе в Вашингтоне, округ Колумбия
ATMS 4600 Climates
• Различные типы засухи
• Метеорологическая  осадков гораздо меньше, чем
испарение
• Сельскохозяйственная  стресс для растений
• Гидрологическая  уровень рек и озер снижается
ATMS 4600
• Засуха
• Основное уравнение засухи: осадки (О) за
вычетом испарения (И)
• Если испарение превышает осадков в течение
длительного времени, в результате
формируется засуха
• Метеорологическая засуха: различие (О - И)
дает возможность климатологам для
сравнительных характеристик
ATMS 4600
• Список Палмера
• Индикаторы для засухи
• Это долгосрочный индекс (комбинированный, с
заблаговременностью 5-6 месяцев). Однако, Вы
не можете утверждать, что следующий месяц
будет засушливым только на основании того, что
предыдущий месяц был дождливым
ATMS 4600 Climates
• Очень сильная засуха в штате Калифорния (2012 - 2015)
• "Blob” (Теплые океанские воды)
• (Кинофильм, США, 1958, 1988)
ATMS 4600
• Рисунки (январь и февраль 2014) – Jensen (2015)
ATMS 4600 Climates
• Для получения более подробной информации
• http://www.drought.noaa.gov/palmer.html
• Также смотрите информацию Центра по
смягчению последствий засухи  Университет
штата Небраска-Линкольна
• Http://www.drought.unl.edu/whatis/indicies.htm
• Для прогноза на летний сезон смотрите:
информацию Группы по изучению Глобального
Изменения Климата (MU)
• http://weather.missouri.edu/gcc
ATMS 4600
• Общая циркуляция атмосферы и климат
• Два понятия, которые тесно связаны между собой
• Общая циркуляция: особенности общей циркуляции и ее
статистические характеристики. Они выводятся из
долгосрочного статистического анализа атмосферной
циркуляции (без определенного масштаба времени)
ATMS 4600
• схемы
ATMS 4600 Climates
• Общая циркуляция атмосферы имеет определенный временной и
пространственный масштаб в отличие от климата, который
определяется только с помощью времени
• Общая циркуляция: большой промежуток времени и большое
пространство (в глобальном масштабе)
• Время: от двух недель до десяти лет
• Площадь: больше, чем 7000 км
ATMS 4600 Climates
• Масштабы времени
• Часто вы не видите закономерности общей циркуляции на карте
погоды
• Долгосрочный прогноз для общей циркуляции чаще всего относится
к:
• Ежемесячным прогнозам
• Сезонным прогнозам
• Прогнозам на год
• Эти средние характеристики показательны для относительно
короткого периода, примерно 15 дней
ATMS 4600 Climates
• Три вопроса для ответа об общей циркуляции
• Вопрос: Что порождает общую циркуляцию?
• Вопрос: Почему существует западные ветры в средних широтах,
но восточные в тропиках?
• Ответ: Распределение температуры и импульса переноса
ATMS 4600 Climates
• Вопрос: Почему важны распределение температуры и импульс
переноса?
• Мы получим ответ на этот вопрос в ближайшие две лекции
ATMS 4600
• Другие планеты
• Можно увидеть на спутниковых фотографиях полосатую структуру на Земле
• Эта структура не является столь очевидной на Земле, как на Юпитере
• Модели показывают, что если мы в два раза увеличим скорость вращения
Земли, мы будем иметь девять полос
• Скорость вращения Юпитера вдвое больше Земли, следовательно, Юпитер
имеет девять полос (ячеек)
ATMS 4600 Climates
• спутниковое фото:
ATMS 4600 Climates
• Юпитер
Сатурн
ATMS 4600 Climates
• Венера
Плутон
ATMS 4600 Climates
• Особенности общей циркуляции
• Определяющие характеристики
• Особенности межсезонной изменчивости
• Мы начнем с экватора и перейдем к более высоким широтам
ATMS 4600 Climates
• Зона внутритропической конвергенции (ITCZ)
• Район низкого давления
• Восходящие вертикальные движения
ATMS 4600 Climates
ATMS 4600 Climates
• Это район, где горизонтальные ветры слабые (Долдрумы)
• Восходящие движения приводят к сильной конвекции (грозы)
• Можно видеть это на спутниковых изображениях в виде полос
конвективных облаков вблизи экватора
ATMS 4600 Climates
• Исходная точка для аккумуляции энергии (температуры, импульса движения
и водяного пара) и формирования переноса воздушных масс к северу
• ITCZ перемещается далеко к северу в летнее время (Индия и Флорида) в
средние широты
• Не перемещается зимой слишком далеко к югу от экватора в связи с
большим количеством океанов (слабые температурные градиенты)
• Высота тропопаузы здесь большая (16-17km)
ATMS 4600 Climates
• изменение климата новости
ATMS 4600 Climates
• изменение климата новости
ATMS 4600 Climates
• Субтропический пояс высокого давления
• Расположен около 30° с.ш. / ю.ш.
• Высокое давление сильнее над океанами
• Связан с антициклонической циркуляцией и нисходящими
движениями
ATMS 4600 Climates
ATMS 4600 Climates
• Связан с большинством пустынь в мире (Большой Бассейн,
Сахара, на Ближнем Востоке, Калахари, и т.д.)
• Циркуляция формирует пассаты (северо-восточные ветры в
с.ш., юго-восточные ветры в ю.ш.)
• Названия : Бермудский и Азорский антициклон (Атлантика),
антициклон в Юго-Восточной части Тихого океана
ATMS 4600 Climates
• Струйное течение и полярный фронт
• Были предсказаны в 1910-х годах до инструментальных измерений на
высотах; все они основаны на математике.
• Струйное течение было обнаружено в ходе Второй мировой войны
над Тихим океаном и Атлантикой во время полетов
бомбардировщиков
• Это элементы общей циркуляции (большое осреднение во времени и
пространственных масштабов)
ATMS 4600 Climates
• Средние широты: 30 ° с.ш. / ю.ш. - 60 ° с.ш. / ю.ш.
• Зона битвы воздушных масс
• Ветры обычно западные в верхних слоях атмосферы и у поверхности земли
• Баланс между градиентом давления и силой Кориолиса
• Мы находим струйные течения в этом регионе
ATMS 4600 Climates
• Струйное течение находится выше поверхности полярного
фронта
• Полярный фронт - это граница между холодными
температурами арктического воздуха и температурами
континентального воздуха умеренных широт
ATMS 4600 Climates
• схема
ATMS 4600 Climates
• Струйное течение и полярный фронт не везде одинаковой
силы. Струйный поток поток сильнее вблизи Азиатского
континента (320 км/час в зимнее время).
• Зимой струйное течение сильнее.
ATMS 4600 Climates
• Струйное течение и полярный фронт представляют тот путь, по
которому перемещаются циклоны .
• Гребень в струйном течении будет означать более высокие
температуры.
• Ложбина в струйном течении означает более низкие
температуры.
ATMS 4600 Climates
• Норвежская модель жизненного цикла циклонов
• Этап 1
Этап 2
• Этап 4
Этап 5
Этап 3
Этап 6
ATMS 4600 Climates
• Приполярные районы
• Существуют две области низкого давления, расположенные около
широты 60 ° с.ш.
• Куда циклоны перемещаются:
• Алеутская депрессия
• Исландский минимум
ATMS 4600 Climates
Важные моменты
Сухие регионы субтропических антициклонов
ITCZ и полярный фронт связаны с влагой.
Струйное течение достигает широты 40-60 градусов с.ш.. Это западный
перенос, потому что сила градиента давления равна силе Кориолиса.
В потоке струйного течения наблюдаются волны (3 - 4 в Северном
полушарии, 1 - 2 в Южном полушарии)
ATMS 4600 Climates
• Рис.
ATMS 4600 Climates
• Схема - Февраль 2015
– высота 500 гПа
ATMS 4600 Climates
Скачать