Блокирующие антициклоны.
Основные понятия

30-07-2018, 02:35 мск
Автор: Игорь Кибальчич

Довольно часто в атмосфере умеренных и высоких широт складываются условия, когда нарушается привычная циркуляция воздушных масс (в Северном полушарии, например, западный перенос). В этом случае устанавливается блокирующий тип циркуляции, при котором на одной территории наблюдается сухая и жаркая погода (летом), а в других районах идут интенсивные дожди. При этом, нормальное межширотное перераспределение тепла и влаги нарушается.

Чаще всего в качестве блокирующего барического образования выступает высокий антициклон, который может устанавливаться до высоты примерно в 16 км по всей толще тропосферы, тем самым перекрывая пути западному переносу и атлантическим циклонам (в Северной Америке блокируется чаще всего циклоничность с Тихого океана).

Нормальный срок существования блокирующего антициклона – от 4 до 7 дней – по наблюдениям некоторых климатологов. Примерно в 1% случаев время его существования составляет 15 дней и более (как летом 2010 года). Существование блокирующего антициклона 50 дней и более – единичные случаи.

В летний период в случае блокирования, антициклон становится со временем термически однородным, а воздушная масса, которая в нём циркулирует по кругу постепенно прогревается и трансформируется. В результате этого, над определённой территорией устанавливается аномально жаркая погода, иногда перекрываются суточные и месячные рекорды по Т_макс. Зимой обычно наблюдаются сильные морозы с большой суточной амплитудой температуры. Также возможно установление абсолютных минимумов температуры. Характерно и то, что практически всегда блокирующий антициклон формируется над континентом и очень редко над морями и океанами.

Механизмы формирования

Майкл Блэкберн высказал мнение о том, что в формировании блокирующего антициклона принимают участие волны Россби. Согласно данному механизму, во время разрушения и затухания этих волн барическое поле преобразуется в дипольную структуру, в которой северным полюсом выступает антициклон, а южным – циклон или малоподвижная термически однородная депрессия.

В этом случае такой диполь располагается в квазимеридиональном направлении, а высотная фронтальная зона разветвляется таким образом, что эти два барических образования остаются практически неподвижны друг относительно друга. Такой тип блокирования называется Рекс-блокинг (Rex block). Типичный пример такого блокирования наблюдался 17 – 20 января 1970 года, а также совсем недавно – 16 – 27 июля 2018 года (см. две карты ниже).

Другой распространённый тип блокирования состоит в том, что формируется устойчивый обширный антициклон, а по обе стороны от него наблюдаются центры пониженного давления, которые практически никуда не смещаются за счёт того, что струйное течение верхних и средних уровней тропосферы деформируется и совершает изгиб с большой амплитудой таким образом, что ведущий поток в тропосфере практически отсутствует.

В результате формируется блокирование по типу «Омега», напоминая по форме греческую букву.

Наконец, третий тип блокирования состоит в том, что в средней и верхней тропосфере происходит отсечение («cut off») центра высокого или низкого геопотенциала струйным течением (например, отделение части гребня Азорского антициклона и последующего его существования как частного малоподвижного ядра). Данный тип блокирования имеет особенность – здесь блокирующей системой может выступать как антициклон, так и циклон. В первом случае погодные условия будут отличаться аномально высокими температурами и дефицитом осадков (летом), а при отсечении высотного циклона наоборот – аномально холодная и дождливая погода, иногда возможны исторические наводнения (как, например, в Оклахоме и Техасе в конце весны 2007 года).

В целом же, механизмом образования любого типа блокирующей циркуляции является нелинейная неустойчивость энергетических атмосферных волн Россби, ведущая к их опрокидыванию. Она развивается при наличии подходящего исходного возмущения. Нелинейность неустойчивости означает, что большую роль играет нелинейный обмен энергией как с волнами сравнимых длин, так и с синоптическими вихрями, которые могут питать блокинг своей энергией, а могут и ослаблять его.

Исследование и прогнозирование

К слову говоря, имеются результаты исследований, указывающие на связь интенсивности и локализации блокирующих процессов с солнечной активностью и некоторыми режимами изменчивости системы Океан-Атмосфера (к примеру, Эль-Ниньо). Отмечена повышенная повторяемость блокингов в годы Ла-Нинья (холодная фаза южной осцилляции) в Северном полушарии. Как раз эпизод аномальной жары летом 2010 года это подтверждает – весной того года завершилась фаза Эль-Ниньо и произошёл необычно ранний переход к Ла-Нинья.

Значительный интерес представляют также исследования, в которых особенности блокирующих процессов рассматриваются в связи с полем общего содержания озона (ОСО). Очевидно, что в блокирующих антициклонах ОСО понижено, прежде всего, ввиду адвекции тропического воздуха с более высокой тропопаузой. Озоновые мини-дыры примерно в 25% случаев связаны с блокированием. Районы, наиболее чувствительные к понижению ОСО – Скандинавия и Аляска.

Для прогнозирования подобных процессов сейчас используется ряд индексов блокирования, которые основаны на отклонениях высоты изобарической поверхности 500 гПа (иногда другие уровни) от нормы в определённых узлах координатной сетки.

Например, индекс VLH определяется как отрезок временного ряда в течение которого положительные значения VLH превышают определённое пороговое значение, сохраняясь не менее 7 дней.