Climate
advertisement
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
