Войти
Когда теплый воздух впереди надвигающейся штормовой системы перекрывает холодный воздух, захваченный к востоку от горного хребта, может возникнуть облачность и осадки. длительные периоды времени засорение холодным воздухом, или CAD, - это метеорологическое явление, которое связано с системой высокого давления (антициклон ), ускоряющийся к экватору к востоку от горного хребта, ориентированного с севера на юг, из-за образования барьерной струи позади холодного фронта, связанного с направленной к полюсу частью разделенного верхнего уровня впадина. Первоначально система высокого давления перемещается к полюсу горного хребта с севера на юг. Как только он плещется по направлению к полюсу и к востоку от хребта, поток вокруг высоких берегов устремляется к горам, образуя барьерную струю, которая направляет охлаждающий воздух вниз по участку земли к востоку от гор. Чем выше горная цепь, тем глубже холодная воздушная масса оказывается к востоку от нее, и чем больше препятствий она находится в пределах схемы течения, тем более устойчивой она становится к вторжению более мягкого воздуха.
Когда экваториальная часть системы приближается к клину холодного воздуха, постоянная низкая облачность, такая как слоистая, и осадки, такие как моросящий дождь развиваются, которые могут сохраняться на длительное время; аж десять дней. Само по себе осаждение может создавать или усиливать подпорку, если направленный к полюсу максимум относительно слабый. Если такие события ускоряются через горные перевалы, это может привести к опасно ускоренному ветру горной пропасти, например, Теуантепесер и ветру Санта-Ана. Эти события обычно наблюдаются в северном полушарии в центральной и восточной частях Северной Америки, к югу от Альп в Италии и возле Тайваня и Кореи в Азии. События в южном полушарии были отмечены в Южной Америке к востоку от Анд.
Этот TRMM метеорологический спутник показывает ветровое воздействие Теуантепечер от 16 декабря 2000 года в 1315 UTC. Затвор холодного воздуха обычно происходит в средних широтах, поскольку этот регион находится в Вестерлисе, районе, где происходят фронтальные вторжения. общий. Когда арктическое колебание отрицательно, а давление над полюсами выше, поток становится более меридиональным, дует от направления полюса к экватору, что приносит холодный воздух в средние широты. Запруды холодного воздуха наблюдаются в южном полушарии к востоку от Анд, при этом вторжения прохладного воздуха наблюдаются далеко к экватору до 10-й параллели к югу. В северном полушарии обычные ситуации возникают вдоль восточной стороны хребтов в системе Скалистых гор над западными частями Великих равнин, а также на различных других горных хребтах (например, Каскады ) вдоль западного побережья США. Первоначальное возникновение вызвано направленной к полюсу частью расколотого желоба верхнего уровня, при этом создание плотины предшествует прибытию более экваториальной части.
Некоторые из событий, связанных с запруживанием холодного воздуха, которые происходят к востоку от Скалистых гор, продолжаются к югу до к востоку от Сьерра-Мадре Ориенталь через прибрежную равнину Мексики через перешеек Теуантепек. Дальнейшее проникновение холодного воздуха происходит внутри перешейка, что может приводить к ураганным ветрам и ураганной силе, именуемым Tehuantepecer. Другие частые случаи засорения холодным воздухом имеют место на прибрежной равнине в восточно-центральной части Северной Америки, между Аппалачскими горами и Атлантическим океаном. В Европе районы к югу от Альп могут быть подвержены запруживанию холодным воздухом. В Азии засорение холодным воздухом было зарегистрировано около Тайваня и Корейского полуострова.
. Приливы холода на восточных склонах Скалистых гор, Исландии, Новой Зеландии и Восточной Азии отличаются от холодный воздух запруден к востоку от Аппалачей из-за более широких горных хребтов, наклонной местности и отсутствия восточного водоема с теплой водой.
Обычное развитие CAD - это когда прохладная область высокого давления клинья на востоке от горной цепи, ориентированной с севера на юг. По мере приближения системы с запада, постоянный слой облаков с соответствующими осадками формируется и сохраняется в регионе в течение длительных периодов времени. Разница температур между более теплым побережьем и внутренними частями к востоку от местности может превышать 36 градусов по Фаренгейту (20 градусов по Цельсию), с дождем у побережья и замороженными осадками, такими как снег, мокрый снег и ледяной дождь, падающие вглубь суши в холодное время года. год. В Северном полушарии две трети таких событий происходят в период с октября по апрель, причем летним событиям предшествует прохождение черного хода холодного фронта. В Южном полушарии они были зарегистрированы в период с июня по ноябрь. События, связанные с перекрытием холодного воздуха, которые происходят, когда система высокого давления на материнской поверхности относительно слабая, с центральным давлением ниже 1028,0 мбар (30,36 дюйма рт.. Облака и осадки увеличивают давление на уровне моря в этом районе на 1,5–2,0 мбар (0,04–0,06 дюйма рт. Ст.). Когда поверхность поднимается в сторону от берега, сами осадки могут вызвать событие CAD.
Карта метеостанций с метками на юго-востоке США, которые подходят для использования в алгоритм обнаружения CAD 
Этот алгоритм используется для определения конкретного типа событий CAD основан на гребне поверхностного давления, связанном с ним холодном куполе и агеострофическом северо-восточном потоке, который течет под значительным углом к изобарической структуре. Эти значения рассчитываются с использованием почасовых данных из наблюдений за погодой на поверхности. Лапласиан давления на уровне моря или потенциальная температура в нормальном горном направлении - перпендикулярном горной цепи - направлении обеспечивает количественную меру интенсивности гребня давления или связанного с ним холодного купола. Алгоритм обнаружения основан на лапласианах (
В небе во время событий запруды холодного воздуха преобладают слоистые облака в холодное время года Когда происходит запруживание холодного воздуха, это позволяет холодному воздуху подниматься к экватору в пораженной области. В спокойных, не штормовых ситуациях холодный воздух будет беспрепятственно продвигаться вперед до тех пор, пока зона высокого давления не перестанет оказывать какое-либо влияние из-за недостатка размера или выхода из зоны. Эффекты заслонки холодным воздухом становятся более заметными (а также более сложными), когда штормовая система взаимодействует с распространяющимся холодным воздухом.
Эффекты запруживания холодного воздуха к востоку от Каскадов в Вашингтоне усиливаются чашеобразной или бассейновой топографией Восточного Вашингтона. Холодный арктический воздух, текущий на юг из Британской Колумбии через долину реки Оканоган, заполняет бассейн, заблокированный с юга Голубыми горами. Запруды холодного воздуха заставляют холодный воздух подниматься вверх вдоль восточных склонов Каскада, особенно в нижние проходы, такие как перевал Сноквалми и перевал Стивенса. Более мягкий воздух под влиянием Тихого океана, движущийся на восток по Каскадам, часто поднимается вверх из-за холодного воздуха в проходах, удерживаемого на месте холодным воздухом, запруженным к востоку от Каскадов. В результате на перевалы часто выпадает больше снега, чем на более высоких участках Каскадов, что позволяет кататься на лыжах на перевалах Сноквалми и Стивенс.
A зона высокого давления с центром над Большим бассейном дает начало Ветер Санта-Ана, когда воздушная масса течет через перевалы и каньоны южной Калифорнии, проявляясь в виде сухого северо-восточного ветра. Ситуация во время ветровых явлений Теуантепесерс и Санта-Ана более сложна, поскольку они происходят, когда воздух устремляется на юг из-за запруды холодного воздуха к востоку от Сьерра-Мадре-Ориенталь и Сьерра-Невада соответственно, ускоряются, когда он движется через промежутки в местности. Санта-Ана еще более осложняется нисходящим уклоном или ветрами, высыханием и нагреванием с подветренной стороны Сьерра-Невады и прибрежных хребтов, что приводит к опасным лесным пожарам. ситуация.
Эффект, известный как «клин», является наиболее широко известным примером перекрытия холодного воздуха. В этом сценарии штормовая система, расположенная ближе к экватору, принесет более теплый воздух с собой над поверхностью (на высоте около 1500 метров (4900 футов)). Этот более теплый воздух будет проходить через более холодный воздух на поверхности, который удерживается на месте системой высокого давления, направленной к полюсу. Этот температурный профиль, известный как температурная инверсия, приведет к развитию мороси, дождя, ледяного дождя, мокрого снега или снега. Когда температура на поверхности выше нуля, может возникнуть изморось или дождь. Мокрый снег или ледяные шарики образуются, когда существует слой воздуха выше точки замерзания с воздухом ниже точки замерзания как над ним, так и под ним. Это приводит к частичному или полному таянию любых снежинок, выпадающих из теплого слоя. Когда они снова падают в слой ниже замерзания, ближе к поверхности, они снова замерзают в ледяные шарики. Однако, если слой ниже замерзшего слоя под теплым слоем слишком мал, осадки не успеют повторно замерзнуть, и в результате на поверхности появится ледяной дождь. Более толстый или более сильный холодный слой, где теплый слой наверху не сильно нагревается выше точки плавления, приведет к снегу.
Блокировка происходит, когда хорошо зарекомендовавшая себя система высокого давления, направленная к полюсу, находится рядом или в пределах пути надвигающейся штормовой системы. Чем толще холодная воздушная масса, тем эффективнее она может блокировать вторгающуюся более мягкую воздушную массу. Глубина массы холодного воздуха обычно меньше, чем горный барьер, создавший CAD. Некоторые события на Межгорном Западе могут длиться до десяти дней. Загрязняющие вещества и дым могут оставаться взвешенными в стабильной воздушной массе плотины холодного воздуха.
Дым, поднимающийся в Лохкаррон, Шотландия, останавливается температурная инверсия и связанный с ней верхний слой более теплого воздуха Часто бывает труднее спрогнозировать эрозию события CAD, чем его развитие. Численные модели склонны недооценивать продолжительность события. объемное число Ричардсона, Ri, вычисляет вертикальный сдвиг ветра, чтобы помочь прогнозировать эрозию. Числитель соответствует силе инверсионного слоя, отделяющего холодный купол CAD от непосредственной атмосферы над ним. Знаменатель выражает квадрат вертикального сдвига ветра через инверсионный слой. Малые значения числа Ричардсона приводят к турбулентному перемешиванию, которое может ослабить инверсионный слой и способствовать разрушению холодного купола, что приведет к окончанию CAD-события.
![Ri = {\ frac {g \ Delta \ theta _ {{v}} / \ theta _ {{v}}} {[(\ Delta U) ^ {2} + (\ Delta V) ^ { {2}}] / \ Delta Z}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a9c50928c5cd1bb1c603f95bad1a7e226688d12d)
Одним из наиболее эффективных механизмов эрозии является импорт более холодного воздуха, также известного как холодный воздух адвекция - вверху. При максимальной адвекции холода над инверсионным слоем охлаждение наверху может ослабевать в инверсионном слое, что позволяет смешивать и прекращать CAD. Число Ричардсона уменьшается за счет ослабления инверсионного слоя. Холодная адвекция способствует оседанию и высыханию, что поддерживает солнечный нагрев ниже инверсии.
Солнечное отопление имеет способность разрушать событие CAD, нагревая поверхность при отсутствии толстой облачности. Однако даже неглубокий пласт в холодное время года может сделать солнечное отопление неэффективным. Во время пасмурной погоды в теплое время года поглощение солнечной радиации на поверхности нагревает холодный купол, снова понижая число Ричардсона и способствуя перемешиванию.
В Соединенных Штатах, когда система высокого давления движется на восток к Атлантике, северные ветры вдоль юго-восточного побережья уменьшаются. Если северо-восточные ветры сохраняются в южном районе плотины, подразумевается чистое расхождение. Приповерхностное расхождение уменьшает глубину холодного купола, а также способствует опусканию воздуха, что может уменьшить облачность. Уменьшение облачности позволяет солнечному нагреву эффективно нагревать холодный купол с поверхности.
Сильная статическая стабильность инверсионного слоя CAD обычно препятствует турбулентному перемешиванию даже при наличии вертикального сдвига ветра. Однако, если сдвиг усиливается в дополнение к ослаблению инверсии, холодный купол становится уязвимым для перемешивания, вызванного сдвигом. В отличие от солнечного отопления, эта эрозия САПР происходит сверху вниз. Перемешивание происходит, когда глубина северо-восточного потока становится все более мелкой и сильный южный поток движется вниз, что приводит к высокому сдвигу.
Эрозия холодного купола обычно сначала происходит около бахрома, где слой относительно неглубокий. По мере перемешивания и размывания холодного купола граница холодного воздуха - часто обозначаемая как прибрежный или теплый фронт - будет перемещаться вглубь суши, уменьшая ширину холодного купола.
Это показывает спектр CAD с точки зрения интенсивности и относительного вклада диабатических процессов в воздействие синоптического масштаба. (а) - исходная схема, (б) - пересмотренная схема. Была разработана объективная схема для классификации определенных типов событий САПР на юго-востоке США. Каждая схема основана на прочности и расположении исходной системы высокого давления.
Классические события CAD характеризуются сухим синоптическим воздействием, частичным диабатическим вкладом и сильным исходным антициклоном (система высокого давления) расположен к северу от региона Аппалачей. Сильная система высокого давления обычно определяется как имеющая центральное давление более 1030,0 мбар (30,42 дюйма рт. Ст.). Северо-восток Соединенных Штатов - наиболее благоприятное место для системы высокого давления в классических событиях САПР.
Для классических событий с диабетическим усилением, за 24 часа до начала ИБС, с юго-запада на северо-восток через восточную часть Северной Америки простирается заметная струя 250 мб . Общая площадь прогиба присутствует на уровнях 500 и 250 мб к западу от струи. Исходная система высокого давления сосредоточена в верхней части Среднего Запада под зоной входа струи 250 мб, создавая условия для CAD к востоку от Скалистых гор.
Для классических явлений с сухим началом, 250 мб jet слабее и центрирован дальше на восток по сравнению с диабетически усиленными классическими событиями. Струя также не простирается так далеко на юго-запад по сравнению с диабетически усиленными классическими событиями CAD. Центр системы высокого давления находится дальше на восток, поэтому гребень простирается на юг в юго-центральную часть востока Соединенных Штатов. Хотя оба типа классических событий начинаются по-разному, их результаты очень похожи.
Когда родительский антициклон слабее или не идеально расположен, диабатический процесс должен начать вносить свой вклад, чтобы развиваться CAD. В сценариях, где существует равный вклад сухого синоптического воздействия и диабатических процессов, это считается гибридным событием завала. Джет 250 мб слабее и немного южнее по сравнению с классическим композитом за 24 часа до начала CAD. Поскольку материнская поверхность находится высоко дальше на запад, она выстраивается на восток в северные районы Великих равнин и западных Великих озер, расположенные ниже области сливающихся потоков от струи 250 мбар.
События на месте - самые слабые и часто самые недолговечные из всех типов событий САПР. Эти события происходят в отсутствие идеальных синоптических условий, когда положение антициклона крайне неблагоприятно, так как он находится далеко от берега. В некоторых случаях на месте градиент барьерного давления в значительной степени обусловлен циклоном на юго-западе, а не антициклоном на северо-востоке. Диабатические процессы приводят к стабилизации воздушной массы, приближающейся к Аппалачам. Диабатические процессы необходимы для событий на месте. Эти события часто приводят к слабым узким плотинам.
Отображение типичных географических мест для развития каждого типа событий CAD. Области разделены тем, где находится родительский антициклон для начала CAD. Прогнозы погоды во время событий CAD особенно подвержены неточностям. Особенно трудно предсказать тип осадков и суточные высокие температуры. Численные модели погоды, как правило, более точны при прогнозировании развития событий САПР и менее точны при прогнозировании их эрозии. Ручное прогнозирование может дать более точные прогнозы. Опытный предсказатель-человек будет использовать числовые модели в качестве руководства, но учтет неточности и недостатки модели.
Событие CAD в Аппалачах в октябре 2002 года иллюстрирует некоторые недостатки краткосрочных погодных моделей для прогнозирования события CAD. Это событие характеризовалось стабильным насыщенным слоем холодного воздуха с поверхности до уровня давления 700 мбар над штатами Вирджиния, Северная Каролина и Южная Каролина. Эта масса холодного воздуха была заблокирована Аппалачами и не рассеялась, даже когда прибрежный циклон на востоке усилился. Во время этого события краткосрочные погодные модели предсказали эту холодную массовую очистку, что приведет к более справедливым погодным условиям для региона, таким как более теплые условия и отсутствие слоя слоистых облаков. Однако модель работала плохо, так как не учитывала чрезмерное пропускание солнечного излучения через облачные слои и неглубокое перемешивание, которому способствовала схема конвективной параметризации модели. Хотя эти ошибки были исправлены в обновленных моделях, они привели к неточному прогнозу.
