Samodzielna Pracownia Modelowania Mezoskalowego

file:///D|/mezo/pliki_mezo/friday/pliki_friday/wstep.html
Samodzielna Pracownia Modelowania Mezoskalowego (1997-2004)
1.Wstęp
Historię wichury nad Polską z dnia 28.03.1997 r. można zacząć obserwując kolejne mapy
synoptyczne, poczynając od 26.03.1997 godz. 12.00. Pole ciśnienia nad Europą i Atlantykiem
zdominowane było przez stary, degradujący się cyklon w masie powietrza polarnego, z centrum
nad Morzem Norweskim. Poza cyklonem przez kontynent europejski i daleko w głąb Atlantyku
rozciągała się główna planetarna strefa frontowa. Na peryferiach zachodnich tego frontu, daleko
nad Atlantykiem, obserwowane było płytkie zafalowanie, manifestujące się jedną zamkniętą
izobarą i ciśnieniem w ośrodku rzędu 1010 hPa .
W ciągu 24 godzin zafalowanie to wędrowało na wschód, w kierunku na Irlandię i Wielką
Brytanię, a jego amplituda ulegała jedynie niewielkim wahaniom. W ciągu następnych 12 godzin
zaburzenie to pogłębia się o 10 hPa i dostając się w strumień sterujący starego ośrodka
norweskiego, przeżywa stadium raptownej cyklogenezy (typu bombowego, której kryterium - za
często cytowanym w literaturze Sandersem i Gyakumem, 1980 - wynosi, w zależności od
szerokości geograficznej około 30 hPa na 15 godzin). Młody, aktywnie pogłębiający się cyklon,
znajdujący się w orbicie niżu norweskiego "ślizga się" teraz po froncie polarnym,
przemieszczając się nad Morzem Północnym ku cieśninom duńskim, by o godz. 6.00 28 marca
1997 r. znaleźć się w rejonie północno-zachodniej Polski. Przechodząc nad Polską, w ciągu
następnych 6 godzin, spowodował katastrofalne zniszczenia i śmierć 11 osób. O godz. 12 GMT
jego centrum znalazło się około 30 km na N-W od radaru Legionowa, tak że przejście wiru
zostało w całości szczęśliwie uchwycone przez radar.
Rys. 02.01 Trajektoria fali i młodego cyklonu w fazie gwałtownej cyklogenezy w kontekście map
górnych wiatru maksymalnego.
Sam epizod gwałtownej cyklogenezy obejmuje okres od 28 Marca 1997 0000 UTC do 28 Marca
1997 1800 UTC. Analizujac pola wiatru maksymalnego z 28 Marca 0000 UTC i 1200 UTC
zdiagnozowano położenie prądów strumieniowych. Zaznaczono "jet streak'i" (maksima na liniach
prądu) z ich prędkością i wysokością. O 0000 UTC maksimum prędkości zlokalizowano w okolicy
Goteborga (Go) - 02527, Łeby (Le) -12120 i Kalinigradu (Ka) - 26063. O 1200 UTC maksymalny
wiatr wiał nad Garmsdorfem (Ga) - 10771.
file:///D|/mezo/pliki_mezo/friday/pliki_friday/wstep.html [04-03-01 18:49:56]
file:///D|/mezo/pliki_mezo/friday/pliki_friday/04.01.02.html
Rys. 02.02a
Obraz satelitarny: charakterystyczny widok wiru jak
przechodzi nad Warszawą.
Rys. 02.02b.
Linie prądu względnego*) ruchu (wiatru) poziomego
na poziomie 2000m odtworzonego (metodą
'gradientu sprzężonego') na podstawie echa
radarowego na tym poziomie w dniu 28.03.1997,
około 1200 UTC. W centrum obszaru zajduje się
Legionowo (blisko Warszawy), gdzie mieści się radar i
stacja aerologiczna, oś x- biegnie z zachodu na
wschód, a oś y- z południa na północ.
*) "względny" oznacza, że poziome komponenty
ruchu zostały zredukowane o ich wartość średnią.
Rys. 02.02c.
Przekrój pionowy z dwoma zestawami lini prądu
zrzutowanymi na centaralną płaszczyznę W-E. Jeden
zestaw obrazuje wiatr w ruchu bezwzględnym a drugi
zestaw reprezentuje ruch względny. Os pionowa
skierowana jest ku górze od 100m do 10km, oś
pozioma przechodzi przez Legionowo na odcinku 400
km. Rysunek wyraźnie obrazuje położenie rdzenia
ruchu maksymalnego z minimum prędkości w
centralnej cześci strumienia. W okolicy tego rdzenia
ruchu maksymalnego ulokowana jest tropopauza
oddzielając stratosferę (powyżej) od tropospfery (poniżej). Na tej to
powierzchni wiatr wieje najsilniej, dochodząc do 50 m/s. Linie prądu strumienia
bezwzględnego łagodnie fluktuują w pobliżu centrum obrazka formując rodzaj
kolanka ( gdzie predkość wiatru bezwzględnego zmniejsza się a linie prądu
zaginają ku dołowi) i gdzie względny ruch zstępujacy ku dołowi (wlew,
intruzja) jest szczególnie silny. Warto odnotować, że w tym samym czasie, tj.
około 12.00 UTC, 28.03.97, niebo nad Warszawą rozchmurzyło się na ten
moment przemieszczania "oka" cyklonu.
file:///D|/mezo/pliki_mezo/friday/pliki_friday/04.01.02.html [04-03-01 18:50:35]
file:///D|/mezo/pliki_mezo/friday/pliki_friday/03.01.html
Rys.01.01.
Jeżeli przyjrzymy się trajektoriom
warstwy granicznej ilustrującym ruch
bezwzględny w warstwie granicznej,
zobaczymy plątaninę linii unoszących
się z zachodu na wschód i z dołu ku
górze z charakterystycz-nymi
fluktuacjami na swojej drodze.
Rysunek ten motywuje do analizy
ruchu względnego (o czym w
synoptyce jest wiadomo od lat 20 XX
w.).
Rysunki dotyczą opływu Gór
Świętokrzyskich.
Sposób realizacji: szukamy powierzchni
3D bliskiej minimalnym wartościom
prądów pionowych (na rysunku
brązowa kolumna po zawietrznej).
Następnie wzdłuż tej kolumny są
generowane trajektorie, które w
efekcie tworzą zafalowaną strukturę
ilustrującą falowy charakter opływu
góry.
W kontekście ten sam ruch falowy
odtworzony różnymi eksperymentami.
/poniżej/
file:///D|/mezo/pliki_mezo/friday/pliki_friday/03.01.html [04-03-01 18:52:53]
file:///D|/mezo/pliki_mezo/friday/pliki_friday/08.01.43.html
file:///D|/mezo/pliki_mezo/friday/pliki_friday/08.01.43.html (1 z 2) [04-03-01 18:53:26]
file:///D|/mezo/pliki_mezo/friday/pliki_friday/08.01.43.html
Rysunki: 01.43, 01.44, 01.45, 01.46
file:///D|/mezo/pliki_mezo/friday/pliki_friday/08.01.43.html (2 z 2) [04-03-01 18:53:26]
file:///D|/mezo/pliki_mezo/friday/pliki_friday/12.01.33.html
TRAJEKTORIE WARSTWY GRANICZNEJ
Szukamy odbicia wlewu stratosferycznego w cienkiej (w porównaniu z troposferą) warstewce 1
km.
Poszukiwania rozpoczynamy od oglądu
pola prądów pionowych na górnej
granicy domeny Legionowo-1 km: rys.
01.38. Na rysunku tym, stanowiącym
kompozycję przekroju poziomego
ruchów pionowych na górnej granicy
domeny i trajektorii, zebranych w
charakterystyczne wiązki, wyróżniamy
na przekroju górnym słabo zaznaczone
w centrum domeny niebieskawa plamę
pola ruchów zstępujących oraz wiązki
trajektorii charakteryzujących: a)
strefę wiatrów zawietrznych, b)
osiadanie w centrum obszaru i c) ruch
wstępujący na prawo od centrum
domeny. (Uwaga same trajektorie
kolorowane są wysokoscią - stąd kolor
niebieski trajekorii oznacza dół domeny
a czerwony górę - niezależnie czy sam
ruch jest ku dołowi czy ku górze).
Wiatry zawietrzne zostały omówione
wcześniej, natomiast w centrum
domeny domniemywać należy śladów
osiadania stratosferycznego.
Rys. 01.41
Rysunek łączy wizualizację wlewu (ruch
zstępujący nie dochodzi do samej
ziemi) z ruchami wstępującymi (i
"zbierającymi") tuż obok.
file:///D|/mezo/pliki_mezo/friday/pliki_friday/12.01.33.html (1 z 6) [04-03-01 18:55:02]
file:///D|/mezo/pliki_mezo/friday/pliki_friday/12.01.33.html
Rys. 01.37
Podobnie- ale w innym ujęciu.
Rys. 01.40
Odmiana rys.(01.38),- łączy trajektorie
wlewu i wymuszonego ruchu
wstępującego z przekrojem poziomym
ruchów pionowych.
file:///D|/mezo/pliki_mezo/friday/pliki_friday/12.01.33.html (2 z 6) [04-03-01 18:55:02]
file:///D|/mezo/pliki_mezo/friday/pliki_friday/12.01.33.html
Rys. 01.33
Zbliżenie od południowego zachodu,
ilustrujące konwergencję (zbieżność) u
podłoża z nie sięgającymi podłoża
trajektoriami wlewu.
Syntezą jest rys.01.s4_12 z "urwanym"
przekrojem poziomym pola ruchów
pionowych na górze.
file:///D|/mezo/pliki_mezo/friday/pliki_friday/12.01.33.html (3 z 6) [04-03-01 18:55:02]
file:///D|/mezo/pliki_mezo/friday/pliki_friday/12.01.33.html
Rys. 01.34
Pesrpektywa z "góry" z południowego
zachodu.
Rys. 01.35
Ślady ruchów falowych, górne partie
warswy granicznej.
file:///D|/mezo/pliki_mezo/friday/pliki_friday/12.01.33.html (4 z 6) [04-03-01 18:55:02]
file:///D|/mezo/pliki_mezo/friday/pliki_friday/12.01.33.html
Rys. 01.36
Przekrój pionowy - widziane od
"wschodu". Opływ gór z ruchem
falowym i zbieżność przyziemna z
kominem wstępującym i śladem wlewu
z warstw wyższych.
Rys. 01.39
Trajektorie przyziemne z
charakterystyczną "łapą wyciagajacą"
w centrum zbieżnosci przy ziemi i
delikatna pajęczyna trajektorii pod
górną granicą 1 km, z widocznym
oddziaływaniem wlewu z warstw
wyższych. Dla kontrastu zaznaczono
"uporzadkowane" (wpływ stratyfikacji
atmosfery) linie prądu w ruchu
poziomym na wysokosci 1km.
file:///D|/mezo/pliki_mezo/friday/pliki_friday/12.01.33.html (5 z 6) [04-03-01 18:55:02]
file:///D|/mezo/pliki_mezo/friday/pliki_friday/12.01.33.html
Rys. 01.42
Prądy pionowe na górnej granicy
warstwy 1km. Niebieskie - zstępujace
(po zawietrznej gór Świetokrzyskich i w
centrum domeny - odbicie wlewu),
oraz czerwone - wstępujące,
dominujące obraz.
file:///D|/mezo/pliki_mezo/friday/pliki_friday/12.01.33.html (6 z 6) [04-03-01 18:55:02]