Численное моделирование вторжения холодного воздуха в Крымский регион 22–24 января 2010 года

В. В. Ефимов✉, Д. А. Яровая

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: vefim38@mail.ru

Аннотация

Цель. Цель настоящей работы – численное исследование реакции приповерхностных морских и атмосферных полей в Крымском регионе на вторжение холодного воздуха 22–24 января 2010 г.

Методы и результаты. Использовалась совместная мезомасштабная модель море – атмосфера NOW (NEMO-OASIS-WRF) с разрешением 1 км. Воспроизведено взаимодействие набегающего воздушного потока с Крымскими горами во время холодного вторжения, а также рассмотрены основные изменения приповерхностных атмосферных и морских полей, которые произошли в районе Южного берега Крыма за время вторжения холодного воздуха. Показано, что холодное вторжение характеризовалось северо-восточным ветром во всем регионе с максимальными скоростями над сушей до 10 м/с и над морем до 20 м/с. Температура поверхности моря в рассматриваемом регионе понизилась в основном на ~ –0,5 °С. К югу от полуострова, в области Основного Черноморского течения, локальное понижение температуры поверхности моря составило ~ –1,5 … –1 °С. Отличительной особенностью рассмотренного случая была малая толщина (меньше 1 км) набегающего на Крымские горы холодного воздушного потока. На атмосферных профилях над сушей в предгорной области четко выделяется относительно тонкий холодный приземный слой с повышенной скоростью ветра и большими значениями частоты устойчивости на его верхней границе.

Выводы. Несмотря на свою кратковременность, зимние вторжения холодного воздуха через северную границу Черноморского региона вызывают значительные региональные возмущения в атмосферных и морских полях. Реакция моря на вторжение холодного воздуха заключалась в понижении температуры поверхности моря, которое объясняется сильными потоками явного и скрытого тепла от поверхности моря, а также процессами вовлечения на нижней границе верхнего квазиоднородного слоя. К югу от Крымского п-ова действовал дополнительный фактор понижения температуры – перенос более холодной воды из открытой части моря к берегу, который развился как реакция на усиление вдольберегового северо-восточного ветра над морем. В атмосфере на нижних уровнях произошло блокирование набегающего холодного потока прибрежными Крымскими горами. Как следствие, над подветренным склоном гор возникли нисходящие компенсационные потоки, что привело к повышению температуры приповерхностного воздуха на Южном берегу Крыма. Другим следствием блокирования стало то, что холодное гравитационное течение на подветренном склоне Крымских гор не развилось, в отличие от других случаев вторжения холодного воздуха, например, в декабре 2013 г., когда возникла ялтинская бора.

Ключевые слова

мезомасштабное совместное моделирование, вторжение холодного воздуха, Крымский регион, приповерхностные поля скорости течения в море, приповерхностные поля температуры в море, Черное море

Благодарности

Работа выполнена в рамках темы государственного задания ФГБУН ФИЦ МГИ FNNN-2024-0014.

Для цитирования

Ефимов В. В., Яровая Д. А. Численное моделирование вторжения холодного воздуха в Крымский регион 22–24 января 2010 года // Морской гидрофизический журнал. 2025. Т. 41, № 4. С. 501–514. EDN QWYSDU.

Efimov, V.V. and Iarovaia, D.A., 2025. Numerical Modeling of Cold Air Intrusion in the Crimean Region on January 22–24, 2010. Physical Oceanography, 2025. Т. 41, № 4. С. 524-536.

Список литературы

  1. Ефимов В. В., Яровая Д. А. Численное моделирование конвекции в атмосфере при вторжении холодного воздуха над Черным морем // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2014. Т. 50, № 6. С. 692–703. EDN SYYYLX. https://doi.org/10.7868/S0002351514060078
  2. Ефимов В. В., Савченко А. О., Анисимов А. Е. Особенности теплообмена Черного моря с атмосферой в осенне-зимний период // Морской гидрофизический журнал. 2014. № 6. С. 71−81. EDN TECBAN.
  3. Ефимов В. В., Комаровская О. И., Баянкина Т. М. Временные характеристики и синоптические условия образования экстремальной Новороссийской боры // Морской гидрофизический журнал. 2019. Т. 35, № 5. С. 409–422. EDN XAHKNF. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2019-5-409-422
  4. Ефимов В. В., Яровая Д. А., Комаровская О. И. Глубокое проникающее охлаждение в Черном море как реакция на вторжения холодного воздуха в зимний период // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2024. Т. 60, № 5. С. 667–679. EDN HXUCPE. https://doi.org/10.31857/S0002351524050081
  5. Оценка влияния зимнего атмосферного форсинга на изменчивость термохалинных характеристик деятельного слоя Черного моря / В. Б. Пиотух [и др.] // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2009. Вып. 6, т. 1. С. 442–450.
  6. Баянкина Т. М., Сизов А. А., Юровский А. В. О роли холодных вторжений в формировании аномалии зимней поверхностной температуры Черного моря // Процессы в геосредах. 2017. № 3. С. 565–572. EDN ZMQSHL.
  7. Сизов А. А., Баянкина Т. М. Особенность формирования температуры верхнего слоя Черного моря во время холодного вторжения // Доклады академии наук. 2019. Т. 487, № 4. С. 443–447. EDN RQYGBS. https://doi.org/10.31857/S0869-56524874443-447
  8. Гавриков А. В., Иванов А. Ю. Аномально сильная бора на Черном море: наблюдение из космоса и численное моделирование // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2015. Т. 51, № 5. С. 615–626. EDN UIMEYB. https://doi.org/10.7868/S0002351515050053
  9. Иванов А. Ю. Новороссийская бора: взгляд из космоса // Исследование Земли из космоса. 2008. № 2. С. 68–83. EDN IJUSSB.
  10. Ефимов В. В., Комаровская О. И. Пространственно-временная структура ялтинской боры // Морской гидрофизический журнал. 2015. № 3. С. 3–14. EDN VDUWCV. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2015-3-3-14
  11. Ефимов В. В., Комаровская О. И. Возмущения, вносимые Крымскими горами в поля скорости ветра // Морской гидрофизический журнал. 2019. Т. 35, № 2. С. 134–146. EDN WEALEB. https://doi.org/10.22449/1573-160X-2019-2-123-134
  12. The NOW regional coupled model: Application to the tropical Indian Ocean climate and tropical cyclone activity / G. Samson [et al.] // Journal of Advances in Modeling Earth Systems. 2014. Vol. 6, iss. 3. P. 700–722. https://doi.org/10.1002/2014ms000324
  13. Umlauf L., Burchard H. A generic length-scale equation for geophysical turbulence models // Journal of Marine Research. 2003. Vol. 61, iss. 2. P. 235–265. https://doi.org/10.1357/002224003322005087
  14. Melfi S. H., Palm S. P. Estimating the Orientation and Spacing of Midlatitude Linear Convective Boundary Layer Features: Cloud Streets // Journal of the Atmospheric Sciences. 2012. Vol. 69, iss. 1. P. 352–364. https://doi.org/10.1175/jas-d-11-070.1
  15. Иванов В. А., Белокопытов В. Н. Океанография Черного моря. Севастополь : Морской гидрофизический институт, 2011. 212 с. EDN XPERZR.
  16. Формирование прибрежного течения в Черном море из-за пространственно-неоднородного ветрового воздействия на верхний квазиоднородный слой / А. Г. Зацепин [и др.] // Океанология. 2008. Т. 48, № 2. С. 176–192. EDN IJKJEJ.
  17. Гилл А. Динамика атмосферы и океана. В 2-х т. Т. 1. Перевод с английского. Москва : Мир, 1986. 396 с.
  18. Lin Y.-L. Mesoscale Dynamics. Cambridge : Cambridge University Press, 2007. 630 p. https://doi.org/10.1017/CBO9780511619649

Скачать статью в PDF-формате

Мы используем Яндекс Метрику. Подробнее.