Всплеск влажности в Калифорнийском заливе

Метеорологическое явление

Влажный прилив в Калифорнийском заливе , или просто прилив в заливе , представляет собой метеорологическое явление, при котором импульс воздуха с высокой влажностью выталкивается вверх по Калифорнийскому заливу . Влажные приливы в заливе приносят влагу в южную Аризону во время североамериканского муссона . До 1970-х годов метеорологи были единодушны в том, что влага, подпитывающая муссон в центральной и южной Аризоне, является результатом перемещения Бермудского максимума в более южное и западное положение, которое, в свою очередь, переносило водяной пар в регион из Мексиканского залива . Однако оперативные метеорологи в 1970-х годах описали эпизодические приливы влаги, которые проникали в область, которая, как считалось, берет свое начало в Калифорнийском заливе. Было отмечено, что эти эпизоды, вероятно, были связаны с конвективной системой вблизи оконечности полуострова Баха, такой как тропический циклон или восточная волна .

североамериканский муссон

Североамериканский муссон ощущается как сезонное изменение направления преобладающих ветров, которое обычно сопровождается увеличением количества осадков. Начало обычно приходится на начало июля, когда ветры начинают меняться из-за интенсивного солнечного нагрева юго-запада США . В зимние месяцы погодные условия на юго-западе США характеризуются полупостоянной системой высокого давления с квазиеженедельными погодными системами, перемещающимися через этот район; холодный фронт будет перемещаться через этот район, за которым последует постепенное формирование хребта. В муссонные месяцы субтропический хребет перемещается на север из-за развития термического минимума из-за интенсивного солнечного излучения. Минимум развивается над Мексиканским плато и постепенно перемещается на север в сторону региона четырех углов . Дожди от муссонов обычно начинаются в мае или июне вдоль западного склона Сьерра -Мадре-Оксиденталь и перемещаются на север, достигая южной Аризоны где-то в июле. Североамериканский муссон не такой сильный и постоянный, как его индийский аналог, в основном потому, что Мексиканское нагорье не такое высокое и большое, как Тибетское нагорье в Азии.

Динамика

Было предложено несколько механизмов развития нагонов в заливе, включая гравитационные течения , агеострофические потоки, волны Кельвина или волны Россби . ^[1] Однако из-за отсутствия наблюдений в этом районе точная причина не определена. Лучшие имеющиеся в настоящее время данные, указывающие на поступление влаги из залива, получены с радара NEXRAD в Юме, штат Аризона . Этот прибор способен измерять скорость и направление ветра на нескольких высотах в атмосфере в так называемом вертикальном профиле ветра. Первым признаком нагона в заливе является изменение направления поверхностного ветра в Юме, штат Аризона, при этом ветры меняются с западного на юго-восточный. Этот поток имеет тенденцию становиться шире и глубже по мере развития нагона. Во время муссона существует разница давления между тепловым минимумом , который присутствует над юго-западом Соединенных Штатов, и относительно высоким давлением над северной частью залива. Ветры будут дуть с юга из-за силы градиента давления . Обычно во время традиционного нагона большая мезомасштабная конвективная система располагается у южной оконечности полуострова Баха. Поток вокруг такой системы низкого давления является циклоническим , что соответствует движению против часовой стрелки. Часть этой циркуляции попадет в залив и будет направлена на север в сторону юго-запада Соединенных Штатов, как волновод . По мере того, как этот влажный воздух движется на север, он сталкивается с уже существующими южными ветрами и выталкивается в южную Аризону. Область высокого давления над северным заливом имеет тенденцию выталкивать влажный нагон на восток в сторону района Тусона . ^[2]

Влажные нагоны в Калифорнийском заливе были впервые научно задокументированы в начале 1970-х годов. Джон Хейлз, ранее работавший в офисе Национальной метеорологической службы Финикса, написал в апрельском выпуске Monthly Weather Review за 1972 год , что нагоны в заливе связаны с большими областями облачных масс, которые переносятся на север вверх по Калифорнийскому заливу и проникают в южную Аризону. Он писал, что нагон напоминает большой морской бриз . ^[3] Айра Бреннер продолжил изучать нагоны в заливе в 1974 году и, как и Хейлз, обнаружил, что они напоминают большой морской бриз с теплым влажным воздухом, переносимым на север в самых нижних 10 000 футов (3,0 км) атмосферы. Бреннер был первым, кто предположил, что восточные волны могут играть важную роль в возникновении нагона в заливе. ^[4]

В середине 1990-х годов интерес к североамериканской муссонной системе возродился. Используя данные, собранные во время полевой кампании SWAMP–90, Майкл Дуглас обнаружил, что всплеск влажности был связан с струйным течением на низком уровне . Струя была сильнее всего на высоте от 300 метров (980 футов) до 600 метров (2000 футов) над поверхностью. Она также показала суточные колебания, при этом воздух перемещался вниз по склону к Калифорнийскому заливу по утрам и вверх по склону вечером. Во время полевой кампании было обнаружено, что струя была постоянной особенностью при сильно меняющихся синоптических условиях; она присутствовала в Юме 75% изучаемых дней. ^[5] Кроме того, запуск прибора GOES 9 в 1995 году позволил ученым определить количество водяного пара в столбе атмосферы. Рассматривая временную эволюцию контуров осаждаемой воды , ученые могут отслеживать прогрессирование влажности вверх по заливу и в Аризону. Исследование моделирования 1997 года предполагает, что среднеширотное западное возмущение за несколько дней до тропического восточного возмущения необходимо для развития сильного нагона в заливе. Западное возмущение увеличивает величину оседания , которое происходит над заливом, что уменьшает глубину планетарного пограничного слоя . Отток из глубокой конвекции, связанный с восточной волной, затем ограничивается мелководным пограничным слоем. Они отмечают, что слабые нагоны могут происходить без среднеширотного западного, но для сильных нагонов требуются оба компонента. ^[6] В статье Monthly Weather Review 2000 года Фуллер и Стенсруд показывают, что за 14 лет изучения восточные волны постоянно вызывают нагоны в заливе в течение трех дней после прохождения ложбины над оконечностью Нижней Калифорнии. Они подчеркивают, что корреляция не позволяет определить причинно-следственную связь, но что она согласуется с концептуальной моделью, предложенной Стенсрудом и др . в 1997 году. ^[7]

Североамериканский эксперимент по муссонам был полевым экспериментом, который добавил много наблюдений к типичной системе наблюдений в Калифорнийском заливе, такой как радиозонды , дождемеры и радары летом 2004 года. Несколько нагонов имели место в этот период, связанный с прохождением тропического циклона вблизи оконечности полуострова Баха. Многие характеристики нагонов были замечены во время этих событий, такие как низкий уровень тепла над регионом Четырех углов в Соединенных Штатах и увеличение восточного потока от Сьерра-Мадре Оксидентал, что привело к конвективным нисходящим потокам. ^[8]

Эффекты

Поскольку одной из основных характеристик нагона является перенос воды, измерения осаждаемой воды и точки росы также могут увеличиться. Увеличение количества водяного пара увеличивает количество конвективной доступной потенциальной энергии (CAPE), что может привести к топографически вынужденной конвекции. Влажность залива обычно ограничивается центральной и южной Аризоной топографией хребта Моголлон . Умеренный направляющий поток от нагона отталкивает конвекцию от гор, что приносит осадки в пустынные долины.

Осадки от нагонов в заливе могут вызывать сильные локальные ливни, которые приводят к внезапным наводнениям . В августе 2003 года такое событие произошло в Лас-Вегасе, штат Невада , где в некоторых районах за полчаса выпало более 3 дюймов (7,6 см) осадков. ^[9]

Подводя итоги работы Хейлза ^[3] и Бреннера ^[4] , Фуллер и Стенсруд описывают эффекты, которые обычно связаны с нагонами в заливе. Во время начала нагона температура поверхности упадет, точка росы повысится, а давление на уровне моря уменьшится. Ветры будут колебаться с северо-западного на южный. Эти изменения приводят к снижению видимости и низкой облачности. Это приводит к увеличению охлаждения на низком уровне, которое сильнее всего на поверхности и уменьшается с высотой. Когда нагон достигает северной оконечности залива, нагон распространяется на южные пустынные районы Аризоны и юго-восточной Калифорнии, и охлаждение рассеивается. Увеличение количества водяного пара приводит к увеличению количества гроз на юго-западе США.

Смотрите также

Ссылки

^ Zehnder, JA (2004). "Динамические механизмы нагонов в заливе". J. Geophys. Res . 109 (D10): D10107. Bibcode :2004JGRD..10910107Z. doi : 10.1029/2004JD004616 .
↑ Эрин Джордан (23 июня 2008 г.). "Gulf Surge". KOLD News . Получено 17 октября 2010 г.
^ ab Hales, John E. (1972). «Потоки морского тропического воздуха на север над Калифорнийским заливом». Mon. Wea. Rev. 100 ( 4): 298– 306. Bibcode :1972MWRv..100..298H. doi : 10.1175/1520-0493(1972)100<0298:SOMTAN>2.3.CO;2 .
^ ab Brenner, IS (1974). «Выброс морского тропического воздуха – Калифорнийский залив на юго-западе США» Mon. Wea. Rev. 102 ( 5): 375– 389. Bibcode :1974MWRv..102..375B. doi : 10.1175/1520-0493(1974)102<0375:ASOMTA>2.0.CO;2 .
^ Дуглас, М. В. (1995). «Летняя струя низкого уровня над Калифорнийским заливом». Mon. Wea. Rev. 123 ( 8): 2334– 2347. Bibcode :1995MWRv..123.2334D. doi : 10.1175/1520-0493(1995)123<2334:TSLLJO>2.0.CO;2 .
^ Стенсруд, DJ; Галл, RL; Нордквист, MK (1997). «Нагоны над Калифорнийским заливом во время мексиканского муссона». Mon. Wea. Rev. 125 ( 4): 417– 437. Bibcode :1997MWRv..125..417S. doi : 10.1175/1520-0493(1997)125<0417:SOTGOC>2.0.CO;2 .
^ Фуллер, РД; Стенсруд, ДЖ (2000). «Связь между тропическими восточными волнами и нагонами над Калифорнийским заливом во время североамериканского муссона». Mon. Wea. Rev. 128 ( 8): 2983– 2989. Bibcode :2000MWRv..128.2983F. doi : 10.1175/1520-0493(2000)128<2983:TRBTEW>2.0.CO;2 .
^ Хиггинс, Р. В.; Ши, В. (2005). «Связь между приливами влаги в Калифорнийском заливе и тропическими циклонами в восточной части Тихого океана». J. Climate . 18 (22): 4601– 4620. Bibcode : 2005JCli...18.4601H. doi : 10.1175/JCLI3551.1 .
↑ Барри Пирс (24 мая 2007 г.). «Оценка нагонов в заливе: 19 августа 2003 г.». Национальная метеорологическая служба, Лас-Вегас, Невада . Получено 15 октября 2010 г.

[Zehnder2004-1] Zehnder, JA (2004). "Динамические механизмы нагонов в заливе". J. Geophys. Res . 109 (D10): D10107. Bibcode :2004JGRD..10910107Z. doi : 10.1029/2004JD004616 .

[kold-2] Эрин Джордан (23 июня 2008 г.). "Gulf Surge". KOLD News . Получено 17 октября 2010 г.

[hales1972-3] Hales, John E. (1972). «Потоки морского тропического воздуха на север над Калифорнийским заливом». Mon. Wea. Rev. 100 ( 4): 298– 306. Bibcode :1972MWRv..100..298H. doi : 10.1175/1520-0493(1972)100<0298:SOMTAN>2.3.CO;2 .

[brenner1974-4] Brenner, IS (1974). «Выброс морского тропического воздуха – Калифорнийский залив на юго-западе США» Mon. Wea. Rev. 102 ( 5): 375– 389. Bibcode :1974MWRv..102..375B. doi : 10.1175/1520-0493(1974)102<0375:ASOMTA>2.0.CO;2 .

[douglas1995-5] Дуглас, М. В. (1995). «Летняя струя низкого уровня над Калифорнийским заливом». Mon. Wea. Rev. 123 ( 8): 2334– 2347. Bibcode :1995MWRv..123.2334D. doi : 10.1175/1520-0493(1995)123<2334:TSLLJO>2.0.CO;2 .

[stensrud1997-6] Стенсруд, DJ; Галл, RL; Нордквист, MK (1997). «Нагоны над Калифорнийским заливом во время мексиканского муссона». Mon. Wea. Rev. 125 ( 4): 417– 437. Bibcode :1997MWRv..125..417S. doi : 10.1175/1520-0493(1997)125<0417:SOTGOC>2.0.CO;2 .

[fuller2000-7] Фуллер, РД; Стенсруд, ДЖ (2000). «Связь между тропическими восточными волнами и нагонами над Калифорнийским заливом во время североамериканского муссона». Mon. Wea. Rev. 128 ( 8): 2983– 2989. Bibcode :2000MWRv..128.2983F. doi : 10.1175/1520-0493(2000)128<2983:TRBTEW>2.0.CO;2 .

[higgens2005-8] Хиггинс, Р. В.; Ши, В. (2005). «Связь между приливами влаги в Калифорнийском заливе и тропическими циклонами в восточной части Тихого океана». J. Climate . 18 (22): 4601– 4620. Bibcode : 2005JCli...18.4601H. doi : 10.1175/JCLI3551.1 .

[nws1993-9] Барри Пирс (24 мая 2007 г.). «Оценка нагонов в заливе: 19 августа 2003 г.». Национальная метеорологическая служба, Лас-Вегас, Невада . Получено 15 октября 2010 г.