Типы воздушных масс. Циклоны и антициклоны
Ещё некоторое время назад, до появления метеорологических спутников, учёные и подумать не могли, что в атмосфере Земли ежегодно образовывается около ста пятидесяти циклонов и шестидесяти антициклонов. Ранее многие циклоны были неведомы, поскольку возникали в местах, где не было метеорологических станций, которые смогли бы зафиксировать их появление.
В тропосфере, самом нижнем слое атмосферы Земли, беспрестанно появляются, развиваются и исчезают вихри. Одни из них настолько малы и незаметны, что проходят мимо нашего внимания, другие до того масштабны и настолько сильно влияют на климат Земли, что не считаться с ними нельзя (прежде всего это относится к циклонам и антициклонам).
Циклоны – это области низкого давления в атмосфере Земли, в центре которого давление значительно ниже, чем на периферии. Антициклон, наоборот, являет собою область высокого давления, которое достигает в центре своих наивысших показателей. Пребывая над северным полушарием, циклоны движутся против часовой стрелки и, подчиняясь силе Кориолиса, пытаются уйти вправо. Тогда как антициклон двигается в атмосфере по часовой стрелке и уклоняется в левую сторону (в Южном полушарии Земли всё происходит наоборот).
Несмотря на то, что циклоны и антициклоны – абсолютно противоположные по своей сути вихри, они прочно взаимосвязаны друг с другом: когда в одном регионе Земли давление уменьшается, в другом обязательно фиксируется его возрастание. Также для циклонов и антициклонов является общим механизм, который заставляет двигаться воздушные потоки: неоднородное нагревание разных участков поверхности и обороты нашей планеты вокруг своей оси.
Циклоны характеризует облачная, дождливая погода с сильными порывами ветра, возникающими из-за разницы давления атмосферы между центром циклона и его краями. Антициклон, наоборот, в летнюю пору характеризуется жаркой, безветренной, малооблачной погодой с очень немногочисленными осадками, тогда как зимой благодаря ему устанавливается ясная, но очень холодная погода.
Кольцо змеи
Циклоны (гр. «кольцо змеи») являют собой огромных размеров вихри, диаметр которых нередко может достигать нескольких тысяч километров. Формируются они в умеренных и полярных широтах, когда тёплые воздушные массы с экватора сталкиваются с движущимися навстречу сухими, холодными потоками с Арктики (Антарктиды) и образовывают между собой границу, которая называется атмосферным фронтом.
Холодный воздух, пытаясь преодолеть оставшийся внизу тёплый воздушный поток, на каком-то участке оттесняет часть его слоя назад – и тот приходит в столкновение с массами, следующими за ним. В результате столкновения давление между ними повышается и часть повернувшего назад тёплого воздуха, уступая напору, отклоняется в сторону, начиная эллипсоидное вращение.
Этот вихрь начинает захватывать прилегающие к нему слои воздуха, втягивает их во вращение и начинает передвигаться на скорости от 30 до 50 км/ч, при этом центр циклона движется с меньшей скоростью, чем его периферия. В результате через некоторое время диаметр циклона составляет от 1 до 3 тыс. км, а высота – от 2 до 20 км.
Там, где он движется, резко меняется погода, поскольку центр циклона имеет низкое давление, внутри него наблюдается недостаток воздуха, и чтобы его восполнить, начинают поступать холодные воздушные массы. Они вытесняют тёплый воздух вверх, где он остывает, а находящиеся в нём капли воды конденсируются и образуют облака, из которых выпадают осадки.
Продолжительность жизни вихря обычно составляет от нескольких дней до недель, но в некоторых регионах может просуществовать около года: обычно это области пониженного давления (например, Исландский или Алеутский циклоны).
Стоит заметить, что для экваториальной зоны подобные вихри не характерны, поскольку здесь не действует отклоняющая сила вращения планеты, необходимая для вихреобразного движения воздушных масс.
Самый южный, тропический циклон, формируется к экватору не ближе, чем в пяти градусах и характеризуется меньшим размером в диаметре, но более высокой скоростью ветра, нередко преобразовывающейся в ураган. По своему происхождению существуют такие типы циклонов, как вихрь умеренных широт и тропический циклон, порождающий смертоносные ураганы.
Вихри тропических широт
В семидесятых годах прошлого века тропический циклон Bhola обрушился на Бангладеш. Хотя скорость ветра, и сила была невелика и ему была присвоена лишь третья (из пяти) категория урагана, из-за огромного количества обрушившихся на землю осадков, вышедшая из берегов река Ганг затопила почти все острова, смыв все поселения с лица земли.
Последствия оказались катастрофичны: во время разгула стихии погибло от трёхсот до пятисот тысяч человек.
Тропический циклон гораздо опаснее вихря из умеренных широт: образуется он там, где температура океанической поверхности не ниже 26°, а разница между температурными показателями воздуха превышает два градуса, в результате чего усиливается испарение, влажность воздуха увеличивается, что способствует вертикальному поднятию воздушных масс.
Таким образом, появляется очень сильная тяга, захватывающая собой новые объёмы воздуха, которые нагрелись и набрали влажности над океанической поверхностью. Вращение нашей планеты вокруг своей оси придаёт подъёму воздуха вихреобразное движение циклона, который начинает вращаться на огромной скорости, нередко преобразовываясь в ураганы ужасающей силы.
Формируется тропический циклон лишь над океанической поверхностью между 5-20 градусами северной и южной широт, и оказавшись на суше, довольно быстро затухает. Размеры его обычно невелики: диаметр редко превышает 250 км, но вот давление центр циклона имеет чрезвычайно низкое (чем ниже, тем быстрее движется ветер, поэтому движение циклонов составляет обычно от 10 до 30 м/с, а порывы ветра превышают 100 м/с). Естественно, далеко не каждый тропический циклон несёт с собой гибель.
Существует четыре типа этого вихря:
- Возмущение – движется со скоростью, не превышающей 17м/с;
- Депрессия – движение циклона составляет от 17 до 20 м/с;
- Шторм – центр циклона движется на скорости до 38м/с;
- Ураган – движется тропический циклон на скорости, превышающей 39 м/с.
Центр циклона этого типа характеризуется таким явлением, как «глаз бури» – областью тихой погоды. Диаметр его обычно составляет около 30 км, но если тропический циклон разрушительной силы, может доходить и до семидесяти. Внутри глаза бури, воздушные массы имеют более тёплую температуру и меньшую влажность, чем в остальной части вихря.
Здесь нередко царит штиль, на границе осадки резко прекращаются, небо проясняется, ветер ослабевает, обманывая этим людей, которые решив, что опасность миновала, расслабляются и забывают о мерах предосторожности. Поскольку тропический циклон всегда движется с океана, он гонит перед собой огромные волны, которые, обрушившись на побережье, сметают всё с пути.
Учёные всё чаще фиксируют тот факт, что каждым годом тропический циклон становится опаснее и его активность постоянно возрастает (связано это с глобальным потеплением). Поэтому эти циклоны встречаются не только в тропических широтах, но и доходят до Европы в нетипичное для них время года: обычно они формируются в конце лета/начале осени и никогда не бывают весной.
Так, в декабре 1999 года на Францию, Швейцарию, Германию, и Великобританию набросился ураган «Лотар», мощный настолько, что метеорологи даже не смогли предсказать его появление из-за того, что датчики или зашкалили, или не сработали. «Лотар» оказался причиной гибели более семидесяти человек (в основном они стали жертвами дорожных аварий и падением деревьев), а лишь в одной Германии за несколько минут было уничтожено около 40 тыс. гектаров леса.
Антициклоны
Антициклоном называется вихрь, в центре которого высокое давление, на периферии – пониженное. Образовывается он в нижних слоях атмосферы Земли, когда холодные воздушные массы вторгаются в более тёплые. Возникает антициклон в субтропических и приполярных широтах, а скорость его передвижения составляет около 30 км/ч.
Антициклон является противоположностью циклона: воздух в нём не поднимается, а спускается. Для него характерно отсутствие влажности. Антициклон характеризуется сухой, ясной, и безветренной погодой, летом – жаркой, морозной – зимой. Также характерны значительные колебания температуры в течение суток (особенно сильна разница на континентах: например, в Сибири она составляет около 25 градусов). Объясняется это отсутствием осадков, которые обычно делают температурную разницу менее заметной.
Наименования вихрей
В середине прошлого столетия, антициклонам и циклонам начали давать имена: это оказалось намного удобней при обмене информацией об ураганах и движениях циклонов в атмосфере, поскольку давало возможность избегать путаницы, и уменьшить количество ошибок. За каждым именем циклона и антициклона скрывались данные о вихре, вплоть до его координат в нижнем слое атмосферы.
Прежде чем принять окончательное решение о том, как называется тот или иной циклон и антициклон, было рассмотрено достаточное число предложений: их предлагали обозначать цифрами, буквами алфавитов, названиями птиц, животных и т. д. Это оказалось настолько удобно и эффективно, что через некоторое время все циклоны и антициклоны получили имена (вначале они были женскими, а в конце семидесятых тропические вихри начали называть и мужскими наименованиями).
С 2002 года появилась услуга, предлагающая любому желающему назвать циклон или антициклон своим именем. Удовольствие — это не из дешёвых: стандартная цена на то, чтобы имя заказчика получил циклон, стоит 199 евро, а антициклон – 299 евро, так как антициклон возникает реже.
Воздушные массы - это крупные массы воздуха тропосферы и нижней стратосферы, которые формируются над определенной территорией суши или океана и обладают относительно однородными свойствами - температурой, влажностью, прозрачностью. Они движутся как одно целое и в одном направлении в системе общей циркуляции атмосферы.
Воздушные массы занимают площадь в тысячи квадратных километров, их мощность (толщина) достигает до 20-25 км. Перемещаясь над поверхностью с иными свойствами, они нагреваются или охлаждаются, увлажняются или становятся суше. Теплой или холодной называют воздушную массу, которая теплее (холоднее) окружающей ее среды. Различают четыре зональных типа воздушных масс в зависимости от районов формирования: экваториальные, тропические, умеренные, арктические (антарктические) воздушные массы (рис. 13). Они отличаются, прежде всего, температурой и влажностью. Все типы воздушных масс, кроме экваториальных, делятся на морские и континентальные в зависимости от характера поверхности, над которой они сформировались.
Экваториальная воздушная масса формируется в экваториальных широтах, поясе пониженного давления. Обладает достаточно высокими температурами и влажностью, близкой к максимальной, и над сушей, и над морем. Континентальная тропическая воздушная масса формируется в центральной части материков в тропических широтах. Она обладает высокой температурой, низкой влажностью, сильной запыленностью. Морская тропическая воздушная масса образуется над океанами в тропических широтах, где преобладают довольно высокие температуры воздуха и отмечается высокая влажность.
Континентальная умеренная воздушная масса формируется над материками в умеренных широтах, господствует в Северном полушарии. Ее свойства изменяются по сезонам. Летом довольно высокая температура и влажность, характерны осадки. Зимой низкие и крайне низкие температуры и невысокая влажность. Морская умеренная воздушная масса формируется над океанами с теплыми течениями в умеренных широтах. Летом она прохладнее, зимой - теплее, отличается значительной влажностью.
Континентальная арктическая (антарктическая) воздушная масса формируется над льдами Арктики и Антарктиды, обладает крайне низкими температурами и небольшой влажностью, высокой прозрачностью. Морская арктическая (антарктическая) воздушная масса образуется над периодически замерзающими морями и океанами, ее температура несколько выше, влажность больше.
Воздушные массы находятся в постоянном движении, при их встрече образуются переходные зоны, или фронты. Атмосферный фронт - пограничная зона между двумя воздушными массами, обладающими разными свойствами. Ширина атмосферного фронта достигает десятков километров. Атмосферные фронты могут быть теплыми и холодными в зависимости от того, какой воздух надвигается на территорию и какой вытесняется (рис. 14). Чаще всего атмосферные фронты возникают в умеренных широтах, где встречаются холодный воздух из полярных широт и теплый из тропических широт.
Прохождение фронта сопровождается изменениями в погоде. Теплый фронт перемещается в сторону холодного воздуха. С ним связаны потепление, слоисто-дождевые облака, приносящие моросящие осадки. Холодный фронт перемещается в сторону теплого воздуха. Он приносит обильные кратковременные ливневые осадки, часто со шквалистыми ветрами и грозами, и похолодание.
Циклоны и антициклоны
В атмосфере при встрече двух воздушных масс возникают крупные атмосферные вихри - циклоны и антициклоны. Они представляют плоские вихри воздуха, охватывающие тысячи квадратных километров при высоте всего 15-20 км.
Циклон - атмосферный вихрь огромного (от сотен до нескольких тысяч километров) диаметра с пониженным давлением воздуха в центре, с системой ветров от периферии к центру против часовой стрелки в Северном полушарии. В центре циклона наблюдаются восходящие потоки воздуха (рис. 15). В результате восходящих потоков воздуха в центре циклонов формируются мощные облака и выпадают атмосферные осадки.
Летом во время прохождения циклонов температура воздуха снижается, а зимой повышается, начинается оттепель. Приближение циклона вызывает пасмурную погоду и изменение направления ветра.
В тропических широтах от 5 до 25° обоих полушарий возникают тропические циклоны. В отличие от циклонов умеренных широт они занимают меньшую площадь. Тропические циклоны возникают над теплой морской поверхностью в конце лета - начале осени и сопровождаются мощными грозами, выпадением ливневых осадков и ветрами штормовой силы, обладают огромной разрушительной силой.
В Тихом океане тропические циклоны называют тайфунами, в Атлантическом - ураганами, у берегов Австралии - вилли-вилли. Тропические циклоны переносят большое количество энергии от тропических широт в направлении умеренных, что делает их важной составляющей глобальных процессов циркуляции атмосферы. За свою непредсказуемость тропическим циклонам дают женские имена (например, «Катрин», «Джульетта» и др.).
Антициклон - атмосферный вихрь огромного диаметра (от сотен до нескольких тысяч километров) с областью повышенного давления у земной поверхности, с системой ветров от центра к периферии по часовой стрелке в Северном полушарии. В антициклоне наблюдаются нисходящие потоки воздуха.
Как зимой, так и летом для антициклона характерны безоблачное небо и безветрие. Во время прохождения антициклонов погода солнечная, летом жарко, а зимой очень холодно. Антициклоны образуются над ледовыми покровами Антарктиды, над Гренландией, Арктикой, над океанами в тропических широтах.
Свойства воздушных масс определяются районами их формирования. При их перемещении из мест своего формирования в другие они постепенно меняют свои свойства (температуру и влажность). Благодаря циклонам и антициклонам между широтами осуществляется обмен теплом и влагой. Смена циклонов и антициклонов в умеренных широтах приводит к резким изменениям погоды.
Циклон (от греч. kyklon - кружащийся, крутящийся) - это атмосферный вихрь большого (от сотен до нескольких тыщ км) поперечника с пониженным давлением воздуха в центре.
Циклон - не просто противоположность антициклону, у их различается механизм появления. Циклоны повсевременно и естественным образом возникают из-за вращения Земли, благодаря силе Кориолиса. Следствием аксиомы Брауэра о недвижной точке является наличие в атмосфере как минимум 1-го циклона либо антициклона.
Воздух в циклоне циркулирует против часовой стрелки в Северном полушарии и по часовой стрелке в Южном. Не считая того, в воздушных слоях на высоте от земной поверхности до нескольких сот метров, ветер имеет слагаемое, направленное к центру циклона, по барическому градиенту (в сторону убывания давления). Величина слагаемого миниатюризируется с высотой.
Различают два главных вида циклонов - внетропические и тропические (владеют особенными качествами и появляются еще пореже).
Внетропические циклоны образуются в умеренных либо полярных широтах и имеют поперечник от тыщи км сначала развития, и до нескольких тыщ в случае так именуемого центрального циклона. Посреди внетропических циклонов выделяют южные циклоны, образующиеся на южной границе умеренных широт (средиземноморские, балканские, черноморские, южнокаспийские и т.д.) и смещающиеся на север и северо-восток. Южные циклоны владеют колоссальными припасами энергии; конкретно с южными циклонами в средней полосе Рф и СНГ связаны более сильные осадки, ветры, грозы, шквалы и другие явления погоды.
Тропические циклоны образуются в тропических широтах и имеют наименьшие размеры (сотки, изредка - более тыщи км), однако огромные барические градиенты и скорости ветра, доходящие до штормовых. Для подобных циклонов характерен также так именуемый «глаз бури» - центральная область поперечником 20-30 км с относительно ясной и штилевой погодой. Тропические циклоны могут в процессе собственного развития преобразовываться во внетропические. Ниже 8-10° северной и южной широты циклоны появляются очень изредка, а в конкретной близости от экватора - не появляются совсем.
Малое атмосферное давление в циклоне приходится на центр циклона; к периферии оно вырастает, т.е. горизонтальные барические градиенты ориентированы снаружи циклона вовнутрь. В отлично развитом циклоне давление в центре на уровне моря может снижаться до 950-960 мбар (1 бар = 105 н/м2), а в отдельных случаях до 930-920 мбар (при среднем давлении на уровне моря около 1012 мбар).
Замкнутые изобары (полосы равного давления) неверной, однако в общем округлой формы ограничивают область пониженного давления (барическую депрессию) поперечником от нескольких сотен км до 2-3 тыщ км. В этой области воздух находится в вихревом движении. В свободной атмосфере, выше пограничного слоя атмосферы (около 1000 м) он движется примерно по изобарам, отклоняясь от барического градиента на угол, близкий к прямому, на право в Северном полушарии и на лево в Южном (вследствие воздействия отклоняющей силы Кориолиса и центробежной силы, возникающей при движении по криволинейным траекториям).
В пограничном слое ветер вследствие силы трения более либо наименее существенно (зависимо от высоты) отклоняется от изобар в сторону барического градиента. У земной поверхности ветер образует с барическим градиентом угол порядка 60°, т.е. к вращательному движению воздуха присоединяется направление воздуха внутрь циклона. Полосы тока принимают форму спиралей, сходящихся к центру циклона. Скорости ветра в циклоне посильнее, чем в смежных областях атмосферы; время от времени они добиваются более 20 м/с (шторм) и даже более 30 м/с (ураган).
В связи с восходящими составляющими движения воздуха, отдельно поблизости фронтов атмосферных, в циклоне преобладает пасмурная погода. Основная часть осадков во внетропических широтах выпадает конкретно в циклоне. Вследствие вихревого движения воздуха в область циклона втягиваются разные по температуре воздушные массы из различных широт Земли. С этим связана температурная асимметрия циклона: в различных его секторах температуры воздуха различны. Это относится в особенности к подвижным циклонам, возникающим на основных фронтах тропосферы (арктических, антарктических, полярных). Наблюдаются, но, слабенькие («размытые») циклоны над теплыми участками земной поверхности (пустыни, внутренние моря) - так именуемые тепловые депрессии - неподвижные, с довольно равномерным рассредотачиванием температуры.
С высотой изобары циклона равномерно теряют замкнутую форму. Это происходит по-разному, зависимо от стадии развития циклона и от рассредотачивания температуры в нем. В исходной стадии развития подвижный (передний) циклон обхватывает только нижнюю часть тропосферы. В стадии большего развития циклон может распространяться на всю высоту тропосферы и даже простираться в нижнюю стратосферу. Тепловые депрессии всегда ограничиваются нижней тропосферой.
Подвижные циклоны передвигаются в атмосфере в общем с запада на восток. В каждом отдельно взятом случае направление перемещения определяется направлением общего переноса воздуха в верхней тропосфере. Обратные перемещения редки. Средние скорости перемещения циклона порядка 30-45 км/ч, однако встречаются циклоны, которые движутся резвее (до 100 км/ч), отдельно в исходных стадиях развития; в заключительной стадии циклоны могут длительно не поменять положения.
Перемещение циклона через какой-нибудь район вызывает резкие и значимые местные (локальные) конфигурации не только лишь атмосферного давления и ветра, однако также температуры и влажности воздуха, облачности, осадков.
Подвижные циклоны развиваются обычно на ранее появившихся основных фронтах тропосферы, как волновые возмущения при переносе воздуха по обе стороны фронта. Неуравновешенные передние волны вырастают и преобразуются в циклонические вихри. Перемещаясь повдоль фронта (обычно вытянутого по широте), циклон, в свою очередь, деформирует его, создавая меридиональные составляющие ветра и тем содействуя переносу теплого воздуха в фронтальной (восточной) части циклона к высочайшим широтам и прохладного воздуха в тыловой (западной) части циклона - к низким широтам. В южной части циклона в нижних слоях создается так именуемый теплый сектор, ограниченный теплым и прохладным фронтами (стадия юного циклона). В следующем, при смыкании прохладного и теплого фронтов (окклюзия циклона), теплый воздух оттесняется прохладным воздухом от земной поверхности в высочайшие слои, теплый сектор ликвидируется, и в циклоне устанавливается более равномерное рассредотачивание температуры (стадия окклюдированного циклона). Припас энергии, способной перевоплотиться в кинетическую, в циклоне иссякает; циклон затухает либо соединяется воединыжды с другим циклон.
На главном фронте обычно развивается серия (семейство) циклонов, состоящая из нескольких циклонов, перемещающихся один за одним. В конце развития серии отдельные еще не затухшие циклоны, объединяясь, образуют широкий, неподвижный, глубочайший и высочайший центральный циклон, состоящий из прохладного воздуха во всей собственной толще. Равномерно и он затухает. Вместе с этим с образованием циклона появляются меж ними промежные антициклоны с высочайшим давлением в центре. Весь процесс эволюции отдельного циклона занимает некоторое количество дней; серия циклонов и центральный циклон могут существовать одну-две недели. В каждом полушарии в каждый момент есть возможность найти немного основных фронтов и связанных с ними серий циклонов; общее число циклонов за год составляет много сотен над каждым полушарием.
Есть определенные широты и области, в каких образование основных фронтов и передних возмущении происходит относительно постоянно. В итоге есть определенные географические закономерности в повторяемости появления и перемещения циклонов и антициклонов и их серий, т.е. в так именуемой циклонической деятельности. Но воздействия суши и моря, топографии, орографии и др. географических причин на образование и перемещение циклонов и антициклонов и их взаимодействие делают общую картину циклонической деятельности очень сложной и стремительно меняющейся. Циклоническая деятельность приводит к междуширотному обмену воздухом, количеством движения, тепла, воды, что делает ее важным фактором в общей циркуляции атмосферы.
Циклоны появляются не только лишь в атмосфере Земли, да и в атмосферах других планет. К примеру, в атмосфере Юпитера уже многие годы наблюдается так называемое Огромное красноватое пятно, которое является, по всей видимости, долгоживущим антициклоном.
Первоисточники:
Дополнительно на сайт:
Воздушная масса, двигающаяся над более теплой подстилающей поверхностью, называется холодной; двигающаяся над более холодной подстилающей поверхностью - теплой; находящаяся в тепловом равновесии с окружающей средой - местной.
Воздушная масса, формирующаяся в Арктике, называется арктическим воздухом, который сильно охлажден по всей толще, обладает малой абсолютной и большой относительной влажностью, несущий с собой туманы и дымки. В умеренных широтах формируется полярный воздух. Зимой массы такого воздуха близки по своим свойствам к арктическому; летом полярный воздух сильно запылен и отличается пониженной видимостью. Формирующийся в субтропиках и тропиках тропический воздух сильно прогрет, запылен, отличается большой абсолютной влажностью, нередко вызывающий явления опалесценции (красноватое солнце и далекие предметы в голубой дымке). Континентальный тропический воздух днем неустойчив (конвекция, пыльные вихри и бури, смерчи). Видимость понижена.
Экваториальный воздух имеет в общем те же свойства, что и тропический, но некоторые из них выражены еще в большей степени.
Фронты. Место соприкосновения двух воздушных масс, обладающих различными физическими свойствами, называется поверхностью раздела (фронтом). Линия пересечения такой поверхности с подстилающей поверхностью (моря или земли) называется линией фронта. Фронты разделяются на подвижные и стационарные.
Главный арктический фронт отделяет арктический воздух от полярного; главный полярный фронт - полярный воздух от тропического; главный тропический фронт - тропический воздух от экваториального.
Теплый фронт возникает при наползании теплой воздушной массы на холодную. Давление перед таким фронтом падает. Предвестником теплого фронта служат также перистые облака в виде «коготков». Перед теплым фронтом наблюдаются предфронтовые туманы. Пересекая зону теплого фронта, судно попадает в широкую полосу обложного дождя или снега с пониженной видимостью.
Холодный фронт возникает когда холодные воздушные массы вклиниваются под теплые. Он наступает «стеной» ливневых облаков. Давление перед фронтом значительно падает. При встрече с холодным фронтом судно попадает в зону ливней, гроз, шквалов и сильного волнения. Однако если клин холодного воздуха «подсекает» теплые массы медленно, то за линией такого холодного фронта судно попадает в зону обложных осадков.
Фронт окклюзии возникает при взаимодействии двух масс воздуха - теплого и холодного. Если догоняющая масса имеет температуру ниже впереди идущей, то фронт называют фронтом холодной окклюзии; если догоняющая масса имеет температуру выше впереди идущей - фронт теплой окклюзии. Проходя фронты окклюзии, судно может попасть в условия пониженной видимости, осадков, сильного ветра, сопровождаемого волнением.
Циклоны. Циклон зарождается как область пониженного давления на границе двух масс воздуха разной температуры. Обычно это волновое возмущение на фронтальной поверхности. При длине более 1000 км волна становится неустойчивой и говорят, что циклон «углубляется»: между холодным и теплым фронтами образуется сектор теплого воздуха языкообразной формы. При дальнейшем развитии холодный фронт, движущийся быстрее теплого, нагоняет его; смыкание теплого и холодного фронтов ликвидирует теплый сектор, образуя фронт окклюзии.
Диаметр циклона колеблется от нескольких сот до 5000 км; средняя скорость перемещения 30-60 км/ч. Внимательные наблюдения за облачностью, ветром, изменениями атмосферного давления и температуры воздуха позволяют делать важные для мореплавания выводы:
Если отдельные небольшие кучевые облака движутся в том же направлении, как и ветер внизу, наблюдатель находится в задней стороне циклона и можно ожидать улучшения погоды;
Если направление движения облаков не совпадает с направлением ветра внизу, наблюдатель находится в передней части циклона и через один-два дня следует ожидать продолжительных осадков и изменения температуры (понижение ее летом и повышение зимой);
Если ветер усиливается и направление его изменяется по солнцу, наблюдатель северного полушария (южного полушария) находится в правой (левой) половине циклона; если, направление усиливающегося ветра изменяется против солнца, следует сделать обратное заключение;
Если направление ветра не меняется, наблюдатель находится на пути центра циклона и следует ожидать временного затишья, а затем усиления ветра с противоположной стороны.
Тропические циклоны. В отличие от зарождающихся в умеренных широтах циклонов, циклонические возмущения, возникающие между тропиками, называются тропическими циклонами. В Вест- Индии они называются ураганами; к востоку от Азии - тайфунами; в Индийском океане -циклонами; в южной части Индийского океана - арканами. Тропические циклоны обычно менее 100-300 миль в поперечнике с диаметром центральной части 20-30 миль. Барический градиент в тропическом циклоне порой превышает 40 мб, а скорость ветра достигает 100 км/час, причем эти показатели, в отличие от циклонов умеренных широт, сохраняются практически во всей области урагана (тайфуна и т. Д.).
Рис. 114.
Одним из признаков приближения тайфуна является появление зыби, идущей не от того направления, от которого дует или дул ранее ветер. Развиваемая ветром зыбь может быть обнаружена уже на расстоянии 400-600 миль от центра тайфуна. По направлению зыби можно судить о положении центра тайфуна, а по изменению этого направления - о направлении его движения.
При приближении центра тайфуна атмосферное давление резко падает, перистые облака сменяются нагромождением ливневых облаков; наступает предгрозовое затишье с удушливой жарой. Затем температура воздуха быстро падает, начинается дождь, переходящий в тропический ливень.
Упрощенная схема тропического циклона для северного полушария приведена на рис. 114. Как видно из рисунка, ветры в области тайфуна отклонены от направления на его центр вправо в среднем на 60°. Следовательно, для наблюдателя, стоящего спиной к ветру, центр тайфуна будет находиться впереди, приблизительно на 60° влево от направления ветра. При приближении к центру тайфуна угол отклонения ветра от радиуса увеличивается и достигает 90° в непосредственной близости к центру. В центре тайфуна наблюдаются слабые ветры и даже штиль при бурном море. После прохождения центра тайфуна («глаз бури») ветер очень быстро усиливается до ураганного. Сила ветра 12 баллов сохраняется на расстоянии 30-35 миль от центра и более. За- тем она постепенно слабеет. Так, на расстоянии от центра тайфуна в 50-75 миль сила ветра равна 10 баллам; на расстоянии 100- 150 миль - 8-9 баллам. И только на расстоянии 200-250 миль сила ветра снижается до 6-7 баллов. Пользуясь макетом тропического циклона (см. рис. 114), нетрудно установить положение судна относительно пути движения центра тропического циклона: если направление ветра меняется по часовой стрелке, то через судно проходит правая половина циклона; если направление ветра меняется против часовой стрелки - левая половина; если направление ветра не меняется - центр циклона. Таким образом,
Рис. 115.
для выбора правильного курса при встрече тропического цикло на необходимо руководствоваться следующими правилами:
1) при плавании в северном полушарии (рис 115, а) : при прохождении правой половины тропического циклона нужно лечь в байдевинд правого галса (ветер привести в правую скулу) и сохранять этот курс, пока барометр не начнет подниматься;
При прохождении левой половины тропического циклона нужно лечь в бакштаг правого галса (привести ветер в корму справа) и держать этот курс до выхода из зоны тропического циклона; находясь на пути центра тропического циклона, также ложатся в бакштаг правого галса (рис. 115, а) и держатся, как указано ранее;
2) при плавании в южном полушарии (рис. 115,б):
При прохождении левой половины тропического циклона лечь в бейдевинд левого галса, сохраняя курс до начала подъема барометра;
При прохождении правой половины тропического циклона лечь в бакштаг левого галса и держать, как указано ранее; при нахождении на пути урагана также привести ветер в бакштаг левого галса и так править до выхода из зоны урагана.
Антициклоны - области повышенного атмосферного давления бывают, как и циклоны, стационарными и подвижными.
Антициклон, проникший с севера, в холодное время года приносит понижение температуры, ясную погоду и хорошую видимость; в теплое время года -грозы, Антициклон, приходящий с юга, в холодное время года несет длительную пасмурную погоду; в теплое - дожди с грозами, а по ночам - росу и поземные туманы. Явным признаком антициклонической погоды является резкий суточный ход температуры воздуха, влажности и других метеоэлементов.
Вперед
Оглавление
Назад
В курсе географии 8 класса изучается ряд тем, посвященных различным процессам в атмосфере. Их необходимо изучить и понять, так как в них раскрываются причины и способы формирования и изменения погоды, ее предсказания, что имеет практическую ценность для каждого человека.
Что такое циклоны и антициклоны
Одним из наиболее интересных механизмов являются своеобразные «воздушные насосы» - атмосферные вихри огромных размеров, основной ролью которых является формирование погоды на больших площадях земной поверхности.
Высота их составляет до 20 км., а диаметр может достигать 4-5 тыс. км.
Рис. 1. Гигантский атмосферный вихрь.
Циклон при этом представляет собой воздушный вихрь, собирающий и выбрасывающий воздух вверх из собственного центра. Антициклон, наоборот, втягивает воздух из верхних слоев атмосферы и распределяет его у поверхности.
Это происходит потому, что циклон представляет собой область низкого давления, воздух устремляется туда, где давление наиболее низкое, то есть в центр циклона. Там формируются восходящие потоки воздуха.
ТОП-1 статья которые читают вместе с этой
Антициклон является атмосферным вихрем, характеризующимся высоким давлением. Он наоборот, «разгоняет» воздушные массы от собственного центра, втягивая их из более высоких слоев атмосферы. В его центре формируются нисходящие потоки, которые спирально от центра распределяются по земной поверхности.
Образуются атмосферные вихри часто в областях атмосферных фронтов, основной причиной их формирования является вращение Земли.
Рис. 2. Схема структуры циклона и антициклона.
Подобные явления наблюдаются и в атмосфере других планет. Внеземным долгоживущим циклоном является Малое Темное Пятно в атмосфере Нептуна, а антициклоном – Большое Красное Пятно на Юпитере.
Сравнение особенностей атмосферных вихрей
Циклоны и антициклоны обладают чертами различия и сходства. Сходство их состоит в:
- вихревой структуре;
- важной роли в формировании погоды над большими по площади регионами.
На появление антициклона оказывает влияние формирование циклонов поблизости - избыточный воздух, выбрасываемый вихрем с низким давлением, накапливается и провоцирует развитие области повышенного давления, антициклонов.
Черты различия атмосферных вихрей представлены в таблице сравнительных характеристик:
|
Циклон |
Антициклон |
|
|
Место формирования |
Чаще над океанами, может образовываться везде, кроме экваториальной области, где не действует сила Кориолиса, связанная с вращением Земли |
В тропиках, над океанами и над ледовыми полями |
|
Размер (диаметр) |
||
|
Передвижение |
Постоянное, скорость 30-60 км\ч, тропические штормовые тайфуны намного быстрее |
Малоподвижен или имеет скорость в 20-40 км\ч |
|
Давление |
В центре — низкое, на периферии повышается |
В центре — высокое, на периферии понижается |
|
Направление вращения |
В Северном полушарии вращаются против часовой стрелки, в Южном - наоборот |
В Северном полушарии вращение по часовой стрелке, и наоборот - в Южном |
|
Приносит погоду |
Ветер, облака, осадки |
Ясно или малооблачно, безветренно, без осадков |
На синоптических картах для обозначения циклонов и антициклонов используются буквы: Н - означает область низкого давления, В - область высокого давления.
Рис. 3. Синоптическая карта.
Виды циклонов и антициклонов
Существует несколько типов циклонов, называемых по месту формирования:
- арктические;
- умеренных широт;
- южные внетропические;
- тропические.
Большинство циклонов, проходящих по территории России формируются над Атлантикой, двигаются с запада на восток и относятся к арктическим или умеренным. Это большие по площади атмосферные вихри.
Тропические циклоны являются самыми опасными - они характеризуются сравнительно небольшими размерами всего в сотни километров, аномально низким давлением в центре, а следовательно - очень большими скоростями ветров, доходящими до буревых. Именно такие циклоны причиняют наибольшие разрушения в прибрежных странах Азии и Северной Америки. Они возникают только над морем и быстро затухают при переходе на сушу.
Антициклоны и циклоны имеют в среднем срок жизни в 3-10 дней, пока не выровняется атмосферное давление. Однако, существуют и постоянные, существующие годами, например: Исландский и Алеутский циклоны, Индийский и Сибирский антициклоны.
Что мы узнали?
Образование атмосферных вихрей зависит от распределения давления воздуха в атмосфере и сил Кориолиса, возникающих при вращении Земли. При некотором сходстве они много чем отличаются друг от друга: вращаются в разные стороны, обеспечивают разную погоду, возникают в различных условиях.
Тест по теме
Оценка доклада
Средняя оценка: 4.1 . Всего получено оценок: 270.
