ЮҚОРИ ФРОНТАЛ ЗОНАЛАР, НАЙСИМОН ТЕЗ ҲАВО ОҚИМЛАРИ
РЕЖА:
1. Таърифлар, атамалар.
2. Юқори фронтал зоналарнинг таснифи.
3. Юқори фронтал зоналардаги ҳарорат ва шамол майдонлари.
ТАЯНЧ СЎЗ ВА ИБОРАЛАР: Таъриф, атама, юқори, фронт, зона,
тасниф, ҳарорат, шамол, майдон, найсимон, тез, ҳаво, оқим, тасниф, параметр,
вертикал, ҳаракат, булутлик, тақсимот, хосса
Юқори фронтал зоналарнинг таърифи ва таснифи
Ўрта ва юқори тропосферада ва стратосферанинг қуйи қисмида планетар
(сайёравий) масштабдаги синоптик объектлар – юқори фронтал зоналар
мавжуд.
Баланд совуқ циклонлар ва баланд илиқ антициклонлар орасидаги ўтиш
зоналар юқори фронтал зоналар (ЮФЗ) деб аталади. Улар ҳақиқатдан ҳам
макромасштабдаги синоптик объектлар бўлиб, атмосферадаги жараёнларда,
айниқса, цикло- ва антициклогенез жараёнларида катта рол ўйнайди. ЮФЗ
нинг ўлчамлари ғоят катта. Асосий оқим бўйлаб горизонтал бўйича уларнинг
чўзилганлиги минглаб км ни, эни юзлаб км ни (1000 км гача), вертикал
қалинлиги бир неча км ни (10 км гача) ташкил қилади.
ЮФЗ лар катта энергия миқдорларини йиғувчи атмосфера соҳаларидир,
чунки уларда ҳарорат ва босимнинг (ва, демак, ҳаво лқими тезликларининг)
катта горизонтал градиентлари кузатилади. ЮФЗ лар кинетик ва ички
энергиянинг йирик заҳираларига эга, уларда энергия бир турдан иккинчисига
айланади.
МТ700, МТ500, МТ300 ва НТ
300
500 хариталарида ЮФЗ лар изогипсаларнинг
нисбатан қуюқлашган соҳаси сифатида акс этади. Бу соҳадаги марказий
изогипса ЮФЗ нинг ўқи деб аталади. ЮФЗ нинг ўқи ва ЮФЗни ҳосил қилувчи
циклоннинг марказий соҳаси орасидаги қисм – ЮФЗ нинг циклон
периферияси (чети), ўқ ва антициклон орасидаги қисм эса – ЮФЗ нинг
антициклон периферияси (чети) деб аталади.
ЮФЗ нинг оқим йўналиши бўйлаб изогипсаларнинг яқинлашиши
кузатиладиган қисми – ЮФЗ нинг кириши, оқим йўналиши бўйлаб
изогипсаларнинг узоқлашиши кузатиладиган қисми эса – ЮФЗ нинг дельтаси
дейилади.
ЮФЗ билан ҳеч бўлмаганда битта юқори тропосфера фронти боғлиқ
бўлади. Агар юқори тропосфера фронтидан тик (вертикал) фазовий кесим
ўтказсак, ўрта ва юқори тропосферада ушбу фронтни ЮФЗ дан ажратиш
қийин. Шунинг учун синоптик амалиётда ўрта ва юқори тропосферада битта
синоптик объект – ЮФЗ билан иш кўрилади.
Айрим ЮФЗ лар бир-бирига қўшилиб янада йирик планетар (сайёравий)
масштабдаги синоптик объектларни – планетар юқори фронтал зоналарни
(ПЮФЗ) ҳосил қилади.
ПЮФЗ лар йирик участкаларда кўпинча кенглик зоналар бўйлаб
жойлашиб, улар меридианол йўналишда катта амплитудали тўлқинларга эга
бўлиши мумкин. Бу тўлқинлар уларни ўрганган олим шарафига Россби узун
тўлқинлари деб аталади. Барик тизимлар – циклон ва антициклонларнинг
вужудга келиши ва ривожланиш жараёнлари, бир томондан ЮФЗ лар билан
узвий боғлиқ бўлса, иккинчи томондан, бу жараёнлар ЮФЗ ларнинг
деформациясига (эгилишига) олиб келади.
ПЮФЗ ларда тўлқинларнинг вужудга келиши, уларнинг тармоқланиши
ва деформацияси цикло- ва антициклогенез жараёнлари билан боғлиқ.
МТ500, МТ300 ва МТ200 кундалик барик топография хариталарида доимо
иккита ПЮФЗ ни ажратиш мумкин. Биринчиси, яримшарни умумий қутбий
ҳавза периферияси бўйича ўраб, арктик ва ўрта кенгликлар ҳаво массаларни
бир-биридан ажратади. У арктик ПЮФЗ деб аталади. Иккинчиси, субтропик
антициклонларнинг шимолий периферияси бўйлаб ўтиб, ўрта кенгликлар ва
тропик ҳаво массаларни бир-биридан ажратади. У субтропик ПЮФЗ деб
аталади.
Йилнинг совуқ даврида бу ПЮФЗ лар орасида учинчисини ҳам ажратиш
мумкин. У ўзининг тўлқинсимон хусусияти туфайли айрим қисмларида арктик
ПЮФЗ, бошқаларида субтропик ПЮФЗ ларга қўшилади. Бу ПЮФЗ ўрта
кенгликлар ПЮФЗ си деб аталади.
ПЮФЗ ларнинг пайдо бўлиши яримшарда радиация баланслари турлича
бўлган кенглик зоналарининг мавжудлиги ва уларда турли географик типдаги
ҳаво массаларининг вужудга келиши билан боғлиқ. Турли радиация балансига
эга бўлган географик зоналарнинг мавжудлиги ПЮФЗ ларнинг ҳосил бўлиши
учун зарурий, бироқ етарли шарт эмас. Бунинг учун, маълум ҳудудларда
фронтогенезга ўхшаш жараёнлар рўй бериши лозим ва бу жараёнлар планетар
масштабга эга бўллиши керак.
ПЮФЗ лар вужудга келишининг бир қанча гипотетик назариялари
мавжуд, лекин улардан энг кенг тарқалгани – бу турли кенглик зоналаридаги
баландликлардаги ботиқлик ва ўркачлар зонал кўчиш тезлигининг турлилиги
билан тушунтириладиган назария ҳисобланади.
Атмосферада узун тўлқинларнинг кўчиш тезлиги учун Россби қуйидаги
формулани келтириб чиқарди:
2
2
4
L
U
C
(6.1)
Бу ерда: С – тўлқин тезлиги, U – зонал оқим тезлиги, L – тўлқин
узунлиги, β – Кориолис параметрнинг кенгликка боғлиқ ўзгариши.
Шимолий ва жанубий яримшарларда тўлқин узунликлари турлича, зонал
кўчиш тезлиги эса бир хил бўлган ҳолда, вақтнинг бошланғич моментида
фазаларнинг мавжуд бўлган мослиги бузилади. Тўлқин узунликлари бир хил,
лекин зонал кўчиш тезлиги турли бўлганда ҳам ўхшаш ҳолат рўй беради.
Шундай қилиб, маълум вақт ўтгач юқори кенгликлардаги ботиқликка
кичик кенгликларда ўркач ҳамроҳ бўлади, яъни катта масштабдаги ҳаво
оқимларининг яқинлашуви вужудга келади. Бу эса босим ва ҳарорат
горизонтал градиентларининг кескинлашувига, шамол тезлигининг ортишига
олиб келади, яъни ЮФЗ лар пайдо бўлади.
Юқори фронтал зоналардаги ҳарорат майдони
Юқори фронтал зоналар совуқ ва илиқ ҳаво массалари чегарасида пайдо
бўлганлиги
туфайли,
уларнинг
асосий
характеристикаларидан
бири
ҳароратнинг катта горизонтал градиенти
n
T
ҳисобланади. Бироқ, бу
катталик ПЮФЗ ларнинг турли типлари учун уларнинг турли қисмларида ҳар
хил қийматларга эга бўлади ва баландлик бўйича ўзгаради.
Арктик ва ўрта кенгликлардаги ПЮФЗ лар учун
n
T
нинг максимал
қийматлари 500 гПа изобарик сирт яқинида кузатилади.
Ҳарорат градиентлари MT500 хариталарининг айрим қисмларида
10°/1000 км ва ундан ортиқ қийматларга эришиши мумкин. Кўрилаётган
изобарик сиртга нисбатан қуйида ва юқорида
n
T
камаяди.
n
T
нинг MT500 сатҳидан пастдаги камайиши шартлидир. Чунки битта
ЮФЗ нинг остида фақат биргина эмас, балки иккита ва ундан ортиқ фронтлар
жойлашиши мумкин. Бундан ташқари 700 гПа изобарик сиртдан қуйи
сатҳларда ЮФЗ тушунчаси маънога эга эмас.
n
T
нинг баландлик бўйича камайишига келсак – бу ҳодиса доимо
кузатилади. Юқори тропосферада тропопауза яқинида
n
T
қиймати деярли
нолга тенг. Бу ерда шамолнинг горизонтал тезлиги максимал қийматга эга
бўлади ва тез оқимнинг ўқи жойлашади.
ЮФЗ ларда тез оқимнинг юқорисида ҳароратнинг горизонтал градиенти
ўз ишорасини ўзгартиради (совуқлик жанубда, илиқлик шимолда), бу эса
шамол тезлигининг баландлик бўйича камайишига олиб келади. ЮФЗ ларнинг
ушбу қисми – ЮФЗ ларнинг негатив (манфий) ёки стратосфера қисми
дейилади. У ЮФЗ ларнинг тропосфера қисми билан узвий боғлиқ.
Ҳарорат горизонтал градиентининг ишораси планетар ПЮФЗ ўқидан
чапда жойлашган тропосферадаги совуқ ҳавонинг устида тропопаузанинг
пасайиши ва ПЮФЗ ўқидан ўнгда жойлашган тропосферадаги илиқ ҳавонинг
устида тропопаузанинг кўтарилиши билан боғлиқ. ПЮФЗ ларда тропопауза
кескин оғади ёки узилади.
n
T
нинг мутлақ қийматлари ПЮФЗ ларнинг стратосфера қисмида
тропосферадагига нисбатан катта бўлади, лекин тез оқим ўқидан пастдаги
мусбат
n
T
ларга нисбатан атмосферанинг нисбатан юпқароқ қатламларида
кузатилади (6.1-расм).
6.1-расм. Вертикал қирқимда тез ҳаво оқим.
Субтропик ПЮФЗ ларда
n
T
нинг максимал қийматлари 7-9 км
баландликларда (МТ400, МТ300 хариталарда) кузатилади, ҳарорат горизонтал
градиентининг айланаши эса 200 гПа изобарик сирт яқинида рўй беради.
ПЮФЗ лардаги ҳарорат майдонининг юзага келишида нафақат ҳаво
массаларининг горизонтал кўчиши (уларнинг яқинлашуви), балки фронтлар,
циклонлар ва антициклонлар ҳамда ЮФЗ лар ўқи яқинида оқимларнинг
ностационарлиги натижасида вужудга келган ҳавонинг вертикал ҳаракатлари
ҳам муҳим аҳамият касб
этади.Агар
МТ200
харитасида
ўрта
кенгликлар
ПЮФЗ
ларида
изотермалар
ўтказилса, илиқ ва совуқ
ёпиқ зоналарни ажратиш
мумкин (6.2-расм). Тез
ҳаво
оқимининг
ўқи
яқинидаги
ҳавонинг
пастга
тушувчи
ва
кўтарилувчи ҳаракатларидан илиқ ва совуқ ёпиқ зоналар вужудга келади. Бу
вертикал ҳаракатлар ЮФЗ ларда оқимларнинг ностационарлиги натижасида
юзага келади: ЮФЗ ларга киришда ҳаво заррачалари тезланиш олади,
дельтасида эса – секинлашади.
Юқори фронтал зоналардаги шамол майдони. Тез ҳаво оқимлари ва
уларнинг таснифи
Эркин
атмосферада
шамолнинг
баландлик
бўйича
ўзгариши
ҳароратнинг горизонтал тақсимотига, ҳарорат горизонтал градиенти
n
T
йўналишига ва қийматига боғлиқ. Геострофик ҳаракатда бу боғланиш Р
тизимида (z вертикал ўқи ўрнига Р босим қўлланилади) ёзилган термик шамол
формуласи билан ифодаланилади:
n
T
lP
R
P
V
,
(6.2)
бу ерда V – геострофик шамол тезлиги, P – босим, R – газ доимийси,
n
T
– ҳароратнинг горизонтал градиенти, l – Кориолис параметри.
6.2-расм. МТ200 харитасида ЮФЗнинг киришида
ва дельтасида илиқ (пастга тушувчи ҳаракат)
ва совуқ (кўтарилувчи ҳаракат) ёпиқ зоналари.
Ҳароратнинг горизонтал градиенти
n
T
қанча катта бўлса, шамол
тезлиги баландлик бўйича шунча тез ўзгаради. Агар
n
T
<0 (оқим
йўналишидан чапда – совуқ, ўнгда – илиқ соҳа жойлашган) бўлса, юқорига
кўтарилган сари шамол тезлиги ортади. Агар
n
T
>0 бўлса, баландлик бўйича
шамол тезлиги камаяди.
ЮФЗ совуқ ҳаво массасидан илиқ ҳаво массасига ўтиш зонаси
бўлганлиги учун
n
T
нинг энг катта қийматлари ЮФЗ да кузатилади.
Натижада ЮФЗ да шамолнинг катта вертикал силжишлари
P
V
ва кучли
шамоллар кузатилади.
Юқори тропосферадаги ЮФЗ билан узвий боғлиқ бўлган кучли
шамоллар тез ҳаво оқимлари деб аталади.
Шамол тезлигининг энг катта қийматларини туташтирувчи чизиқ тез
ҳаво оқимларининг ўқи дейилади. Тез ҳаво оқимларининг ўқи квазигоризонтал
бўлиб, тропопаузанинг кескин қияликка эга бўлган қисми яқинида ўтади. Тез
ҳаво оқимларининг ўқида шамол тезлиги 30 м/с дан катта (6.1-расм).
Тез ҳаво оқимларида шамолнинг горизонтал ва вертикал силжишлари
(тезлик градиентлари) ажратилади.
Шамолнинг вертикал силжишлари ўртача 1 км га 5-10 м/с, горизонтал
силжишлари эса 100 км га 5-10 м/с га тенг бўлади.
Қоидага кўра шамолнинг вертикал бўйича силжиши
P
V
тез ҳаво
оқимлари ўқининг юқорисида қуйидагисига нисбатан катта. Шамолнинг
горизонтал силжиши
n
V
циклоник қисмда (оқимдан чапда) антициклоник
қисмдагидан (оқимдан ўнгда) катта. Бундан ташқари, тез ҳаво оқимларининг
ўқи бўйлаб ҳам шамол силжиши
S
V
мавжуд, буни максимал шамол
харитасидан кўриш мумкин (6.1-расм).
Тез ҳаво оқимлари ПЮФЗ ларда ҳосил бўлиб, унинг таркибий қисми
бўлганлиги учун тез ҳаво оқимлари ҳам худди ПЮФЗ лар каби таснифга эга.
Арктик ПЮФЗ лар тизимида кузатиладиган тез ҳаво оқимлари арктик фронтал
тез ҳаво оқими ёки арктик фронтнинг тез ҳаво оқими деб аталади. Уни
максимал шамол харитаси (МШХ) ҳамкорлигида МТ500 ва МТ400 хариталарида
кўриш мумкин. Арктик фронтал тез ҳаво оқимининг ўқи 65° кенгликдан
шимолроқда 6-8 км баландликда жойлашган. Ўқдаги максимал тезлик кўпинча
60-80 м/с гача етади.
Ўрта кенгликлардаги тез ҳаво оқими ёки ўрта кенгликлар фронтининг
тез ҳаво оқими ўрта кенгликлар ПЮФЗ ларида ҳосил бўлади ва 65° дан 45°
гача шимолий кенгликларда учрайди. У 9-12 км баландликда жойлашган ва
максимал шамол харитаси ҳамкорлигида МТ300 ва МТ200 хариталарида таҳлил
қилинади. Ўрта кенгликлардаги тез ҳаво оқимлари кундалик максимал шамол
хариталарда яхши ифодаланган ва қоидага кўра ўрта кенгликлар фронтларига
боғлиқ. Бу тез оқим ўқида шамолнинг максимал тезлиги 80-100 м/с гача етади.
Шамолнинг энг катта тезликлари Шимолий Американинг ва айниқса Осиёнинг
шарқий соҳаларида йилнинг совуқ мавсумида ўрта кенгликлар фронтларининг
кескинлашуви рўй берадиган жойларда кузатилади.
Субтропик тез ҳаво оқимлари субтропик ПЮФЗ ларда ҳосил бўлади.
Унинг ўқи 12-14 км баландликда жойлашади ва ҳар иккала яримшарда юқори
босимли субтропик соҳанинг шимолий перифериясидаги энг кучли, ер шарини
узлуксиз ўраб олган ғарбий шамол кўринишида МТ200 ва максимал шамол
хариталарда кузатилади.
Субтропик тез ҳаво оқими ўқининг жойланиши мавсумий ўзгаришларга
эга. У қишда 30° кенглик доираси бўйлаб ўтса, ёзда 10°-15° шимолга кўчади.
Субтропик тез ҳаво оқимларининг ўқи бўйлаб тезликнинг катта
тебранишлари (ўзгаришлари) рўй беради. Шамолнинг энг катта тезликлари
Осиёнинг шарқий соҳилларида, Япониянинг жанубида ва АҚШнинг шарқий
соҳилида кузатилади. Япония устида тез ҳаво оқимларидаги шамол тезлиги
баъзида 180-200 м/с гача етади.
Атлантика океанининг ва қисман Тинч океанининг ғарбий қисмларида
шимолдан қаттиқ совишлар киришидан сўнг субтропик тез ҳаво оқимларини
ўрта кенгликлар тез ҳаво оқимларидан фарқлаш қийин бўлиб қолади.