Динамічна структура атмосферних фронтів на різних стадіях еволюції циклону
Альтернативна назва
Dynamic structure of atmospheric fronts at different stages of cyclone development
Ескіз недоступний
Дата
2025
Науковий керівник
Укладач
Редактор
Назва журналу
ISSN
E-ISSN
Назва тому
Видавець
Одеський національний університет імені І. І. Мечникова
Анотація
Кваліфікаційна робота магістра Коваленко М. О. присвячена дослідженню просторово-часових змін термодинамічної та динамічної структури атмосферних фронтів на різних стадіях еволюції циклону із застосуванням полів фронтального параметра, відносного вихору та дивергенції. Робота спрямована на визначення ступеня загострення фронтальних зон, зміни інтенсивності бароклінності та особливостей вертикальної структури динамічних полів, що визначають характер розвитку та послаблення атмосферних фронтів.
У ході дослідження, на основі даних об’єктивного аналізу NCEP/NCAR (температура, питома вологість, зональна та меридіональна складові вітру на рівнях 1000-500 гПа), були виконані розрахунки фронтального параметра Ψ у шарі 850-500 гПа, а також побудовані поля відносного вихору та дивергенції для виявлення зон фронтогенезу й оцінки ступеня циклонічності та збіжності повітряних течій. Для визначених часових інтервалів побудовано вертикальні розподіли вихору й дивергенції та виконано зіставлення з картою приземного аналізу.
Актуальність роботи полягає в необхідності вдосконалення методів об’єктивного виявлення активних фронтальних зон, що визначають виникнення небезпечних явищ погоди, розвиток конвекції та посилення бароклінної нестійкості. Простеження еволюції фронтів за допомогою параметра Ψ та динамічних характеристик дозволяє підвищити якість прогнозу їх інтенсивності та положення.
Метою дослідження є аналіз термодинамічних та динамічних характеристик атмосферних фронтів у період розвитку циклону та визначення закономірностей фронтогенезу на основі фронтальних параметрів і полів вихору та дивергенції.
Завдання, що вирішувались у рамках дослідження для досягнення мети:
- відбір випадків розвитку циклону з вираженою фронтальною системою та поділ їх на стадії еволюції;
- розрахунок фронтального параметра Ψ за даними об’єктивного аналізу та побудова його полів для виявлення зон найбільшої бароклінності;
- обчислення відносного вихору та дивергенції на рівнях 1000, 850, 700 та 500 гПа;
- побудова вертикальних розподілів вихору та дивергенції у зоні активного атмосферного фронту;
- аналіз отриманих результатів та встановлення закономірностей зміни динамічної структури фронту в різні періоди.
Об’єкт дослідження – атмосферні фронти та їх термодинамічна структура.
Предмет дослідження – просторово-часові зміни фронтального параметра, відносного вихору та дивергенції в зоні дії атмосферних фронтів.
Методи дослідження: об’єктивний аналіз метеорологічних полів, математичне моделювання, графічна інтерпретація, порівняльний аналіз, синтез та індукція.
Наукова новизна роботи полягає у комплексному використанні фронтального параметра Ψ разом із полями вихору та дивергенції для уточнення локалізації та інтенсивності фронтальних зон на різних стадіях розвитку циклону. Показано, що поєднання термодинамічних і динамічних індикаторів дозволяє точніше визначати стадії фронтогенезу, зокрема посилення циклонічності, збіжності потоків та вертикальної
структури бароклінності.
Практичне значення отриманих результатів полягає у можливості застосування описаного підходу в оперативній синоптичній практиці для ідентифікації активних фронтальних зон, раннього виявлення ділянок потенційного розвитку конвекції та покращення короткострокового прогнозу небезпечних явищ погоди, пов’язаних з атмосферними фронтами. Методика може бути використана як для аналізу синоптичних даних, так і у роботі з числовими моделями прогнозу погоди.
The Master’s qualification work by M. O. Kovalenko is devoted to the investigation of the spatiotemporal changes in the thermodynamic and dynamic structure of atmospheric fronts at different stages of cyclone evolution, using fields of the frontal parameter, relative vorticity, and divergence. The study focuses on determining the degree of sharpening of frontal zones, the variability of baroclinic intensity, and the features of the vertical structure of dynamic fields that control the development and weakening of atmospheric fronts. In the course of the research, based on NCEP/NCAR objective analysis data (temperature, specific humidity, zonal and meridional wind components at 1000–500 hPa), calculations of the frontal parameter Ψ in the 850–500 hPa layer were performed. Additionally, fields of relative vorticity and divergence were constructed to identify zones of frontogenesis and to assess the degree of cyclonicity and convergence of airflows. For the selected time intervals, vertical distributions of vorticity and divergence were built and compared with the corresponding surface analysis charts. The relevance of the work lies in the need to improve the methods of objective detection of active frontal zones that determine the occurrence of dangerous weather phenomena, the development of convection and the strengthening of baroque instability. Tracing the evolution of fronts using the parameter Ψ and dynamic characteristics allows to improve the quality of forecasting their intensity and position. The purpose of the work is to analyze the thermodynamic and dynamic characteristics of atmospheric fronts during the development of a cyclone and determine the patterns of frontogenesis based on frontal parameters and fields of vortex and divergence. goal: The tasks that were solved within the framework of the study to achieve the - selection of cases of cyclone development with a pronounced frontal system and their division into stages of evolution; - calculation of the frontal parameter Ψ according to objective analysis and construction of its fields to identify the zones of greatest baroqueliness; - calculation of relative vortex and divergence at levels of 1000, 850, 700 and 500 hPa; - construction of vertical distributions of vortex and divergence in the zone of an active atmospheric front; - analysis of the results obtained and establishment of patterns of changes in the dynamic structure of the front in different periods. The object of research is atmospheric fronts and their thermodynamic structure. The subject of the study is spatio-temporal changes in the frontal parameter, relative vortex and divergence in the zone of atmospheric fronts. Research methods, objective analysis of meteorological fields, mathematical modeling, graphical interpretation, comparative analysis, synthesis and induction. Scientific novelty: the work consists in the complex use of the frontal parameter Ψ together with vortex and divergence fields to clarify the localization and intensity of frontal zones at different stages of cyclone development. It is shown that the combination of thermodynamic and dynamic indicators allows to more accurately determine the stages of frontogenesis, in particular, the increase in cyclonicity, convergence of flows and the vertical structure of baroqueliness. Practical significance of the results obtained. It consists in the possibility of applying the described approach in operational synoptic practice for the identification of active frontal zones, early detection of areas of potential development of convection and improvement of the short-term forecast of hazardous weather phenomena associated with atmospheric fronts. The technique can be used both for the analysis of synoptic data and in working with numerical models of weather forecasting.
The Master’s qualification work by M. O. Kovalenko is devoted to the investigation of the spatiotemporal changes in the thermodynamic and dynamic structure of atmospheric fronts at different stages of cyclone evolution, using fields of the frontal parameter, relative vorticity, and divergence. The study focuses on determining the degree of sharpening of frontal zones, the variability of baroclinic intensity, and the features of the vertical structure of dynamic fields that control the development and weakening of atmospheric fronts. In the course of the research, based on NCEP/NCAR objective analysis data (temperature, specific humidity, zonal and meridional wind components at 1000–500 hPa), calculations of the frontal parameter Ψ in the 850–500 hPa layer were performed. Additionally, fields of relative vorticity and divergence were constructed to identify zones of frontogenesis and to assess the degree of cyclonicity and convergence of airflows. For the selected time intervals, vertical distributions of vorticity and divergence were built and compared with the corresponding surface analysis charts. The relevance of the work lies in the need to improve the methods of objective detection of active frontal zones that determine the occurrence of dangerous weather phenomena, the development of convection and the strengthening of baroque instability. Tracing the evolution of fronts using the parameter Ψ and dynamic characteristics allows to improve the quality of forecasting their intensity and position. The purpose of the work is to analyze the thermodynamic and dynamic characteristics of atmospheric fronts during the development of a cyclone and determine the patterns of frontogenesis based on frontal parameters and fields of vortex and divergence. goal: The tasks that were solved within the framework of the study to achieve the - selection of cases of cyclone development with a pronounced frontal system and their division into stages of evolution; - calculation of the frontal parameter Ψ according to objective analysis and construction of its fields to identify the zones of greatest baroqueliness; - calculation of relative vortex and divergence at levels of 1000, 850, 700 and 500 hPa; - construction of vertical distributions of vortex and divergence in the zone of an active atmospheric front; - analysis of the results obtained and establishment of patterns of changes in the dynamic structure of the front in different periods. The object of research is atmospheric fronts and their thermodynamic structure. The subject of the study is spatio-temporal changes in the frontal parameter, relative vortex and divergence in the zone of atmospheric fronts. Research methods, objective analysis of meteorological fields, mathematical modeling, graphical interpretation, comparative analysis, synthesis and induction. Scientific novelty: the work consists in the complex use of the frontal parameter Ψ together with vortex and divergence fields to clarify the localization and intensity of frontal zones at different stages of cyclone development. It is shown that the combination of thermodynamic and dynamic indicators allows to more accurately determine the stages of frontogenesis, in particular, the increase in cyclonicity, convergence of flows and the vertical structure of baroqueliness. Practical significance of the results obtained. It consists in the possibility of applying the described approach in operational synoptic practice for the identification of active frontal zones, early detection of areas of potential development of convection and improvement of the short-term forecast of hazardous weather phenomena associated with atmospheric fronts. The technique can be used both for the analysis of synoptic data and in working with numerical models of weather forecasting.
Опис
Ключові слова
103 Науки про Землю, Організація метеорологічного та геофізичного забезпечення Збройних Сил України, магістр, атмосферні фронти, фронтальний параметр, бароклінність, вихор, дивергенція, фронтогенез, фронтоліз, циклон, atmospheric fronts, frontal parameter, baroque, vortex, divergence, frontogenesis, frontolysis, cyclon
Бібліографічний опис
Коваленко М. О. Динамічна структура атмосферних фронтів на різних стадіях еволюції циклону = Dynamic structure of atmospheric fronts at different stages of cyclone development : кваліфікаційна робота магістра / М. О. Коваленко. – Одеса, 2025. – 58 с.