Современная динамика кинетической энергии в тропосфере Причерноморья

ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

2013. Вып. 3
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ

УДК 551.5

Т.Е. Данова

СОВРЕМЕННАЯ ДИНАМИКА КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ 
В ТРОПОСФЕРЕ ПРИЧЕРНОМОРЬЯ

Оценены запасы кинетической энергии в тропосфере Причерноморского региона в теплый период года. Максимальные значения кинетической энергии характерны для апреля, наибольшие запасы кинетической энергии 
наблюдаются в тропосфере над Харьковом. Представлен анализ изменчивости кинетической энергии в атмосфере Причерноморского региона за последние сорок лет. Показано значительное и устойчивое уменьшение 
запасов кинетической энергии в теплый период года. Выявлено перемещение на север динамических условий 
образования мощной конвекции.

Ключевые слова: кинетическая энергия, Причерноморье, динамика.

Окружающая нас атмосфера всегда находится в движении, основным источником, способст
вующим циркуляции атмосферы, является солнечная энергия. В атмосфере в целом заключено огромное количество энергии в различных видах. В атмосфере образование кинетической энергии происходит и в больших и в малых масштабах. Большая часть кинетической энергии атмосферы создается в тропиках в результате перемещения больших масс воздуха. Малые местные возмущения генерируют мало кинетической энергии [1; 2]. Наибольшую роль в атмосфере играет конвекция, с ней связано образование кучево-дождевых облаков. Конвективные процессы в атмосфере можно рассматривать как результат перехода энергии неустойчивости в кинетическую энергию воздушной массы. Поскольку с кучево-дождевой облачностью в умеренных широтах связана реализация таких опасных 
явлений, как грозы, град, торнадо – изучение баланса кинетической энергии в период современных 
климатических изменений является актуальным вопросом.

Материалы и методика исследований

Для расчета кинетической энергии в качестве исходного материала использовались данные о 

скорости ветра на изобарических поверхностях в слое тропосферы 1000-300 гПа. Обработаны материалы радиозондирования атмосферы за теплый период года, с апреля по сентябрь 1973–2012 гг. за 
срок 00 часов по Гринвичу, полученные из базы данных Вайомингского университета (США) [3]. Радиозондирование проводилось на 10 станциях, расположенных на территории стран, входящих в 
Причерноморский регион: Россия (Ростов-на-Дону, Туапсе, Дивное); Украина (Одесса, Киев, Харьков, Львов); Турция (Стамбул, Анкара); Румыния (Бухарест). Все станции находятся на территории 
стран, граничащих с Черным морем, или находящихся на пути перемещения воздушных потоков к 
Черному морю. Для определения динамики кинетической энергии в тропосфере Причерноморского 
региона выделим район, ограниченный сторонами квадрата 38°–50°с.ш. и 25°–45°в.д. с площадью 
около 3 млн км2 (рис. 1).

Для анализа динамики кинетической энергии тропосферы представляет интерес исследование 

пространственно-временного изменения кинетической энергии в слое между изобарическими поверхностями 
1p  и 
2p [4-6] (1):

1

2

2
1
2

p

p

K
c dp
g


,
(1)

где 
1p  и
2p – давление воздуха на нижней и верхней границах слоя.

Расчет кинетической энергии производился по полю давления и ветра с учетом рекомендаций, 

приведенных в [4-6]. Количественная оценка кинетической энергии проводилась по значению фактического ветра, согласно выражению (1), приведенному к удобному для расчетов виду (2):