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.
Тот, кто ежедневно имеет дело с синоптическими картами, может заметить, что давление воздуха непрерывно изменяется как во времени, так и в пространстве, а связанные с ним барические системы (циклоны и антициклоны) непрерывно перемещаются, изменяют свои размеры и интенсивность, возникают заново и исчезают. С циклонами и антициклонами связаны определенные системы воздушных течений, распределение температуры, облачности, осадков и т. д., т.е. им принадлежит основная роль в формировании погоды над обширными районами океанов. Учитывая это, нам необходимо познакомиться с самыми общими сведениями о циклонах и антициклонах.
2.9.1. Циклоны
Воздушные вихри с вращательным движением воздуха в северном полушарии против часовой стрелки, в южном - по часовой стрелке называются циклонами. Размеры циклонов изменяются в очень широких пределах - от 100 до 1700 м.миль, над океанами их размеры бывают и больше. Обычно средний диаметр циклона 600 м. миль. Наиболее обширные и глубокие циклоны над океанами наблюдаются на севере Атлантического океана, в районе Девисова пролива, Исландии и на севере Великобритании, а на севере Тихого океана - в районе Камчатка - Аляска. В южном полушарии циклоны наблюдаются вокруг Антарктиды в зоне 55 и 65° ю. ш.Давление в центре циклона (глубина циклона) зависит от стадии его развития и изменяется от 1010 до 970 мбар, более низкое давление во внетропических циклонах встречается редко.
Ветер в циклоне у поверхности океана дует в направлении против движения часовой стрелки (в южном полушарии, по часовой стрелке), отклоняясь от изобары в сторону низкого давления в среднем на 10-15°.
Градиент давления от центра циклона к его периферии сначала возрастает, а затем начинает убывать. Наибольшие барические градиенты чаще наблюдаются в передней и тыловой частях циклона, обычно в южном и западном квадрантах. В соответствии с этим скорость ветра в циклоне меняется в широких пределах. В самом центре циклона ветер слабый, нередко здесь наблюдается штиль. Во внутренней части циклона, особенно в южной и западной четвертях, ветер наиболее сильный. К периферии скорость его ослабевает.
Температура воздуха в циклоне зависит от стадии его развития: в начальной стадии температура воздуха в северной половине циклона ниже, чем в южной, так как через централь- ную его часть в этой стадии развития проходит фронт, разделяющий холодную массу воздуха от теплой.
По мере развития циклона холодный воздух вытесняет теплый из южной половины циклона, и в конце своего развития в стадии окклюдирования холодный воздух занимает всю область циклона. Обычно с циклоном связана пасмурная, дождливая погода.
Перемещение циклонов чаще всего, особенно над океанами, происходит с юго-запада и запада на северо-восток и восток. Перемещение циклонов с севера на юг и с юга на север над океанами наблюдается значительно реже. Аномальное движение циклонов с востока на запад встречается очень редко. Повторяемость циклонов зависит от времени года и географического района. В среднем над океанами повторяемость циклонов зимой больше, чем летом, но эти сезонные различия невелики. На рис. 21 показаны основные пути циклонов.
Рис. 21. Основные траектории движения циклонов.
Скорость перемещения циклонов меняется в очень широких пределах. Средняя скорость перемещения циклонов составляет 20 уз, иногда достигает 50 уз, но нередки случаи, когда в течение нескольких суток циклоны остаются в пределах одного и того же района, т. е. являются малоподвижными.
2.9.2. Антициклон
На карте погоды антициклоны выглядят как более или менее округлые области повышенного давления с вращательным движением воздуха в северном полушарии по часовой, а в южном против часовой стрелки.Антициклоны занимают огромные площади материка или океана. Особенно больших размеров достигают антициклоны в зимние месяцы на материках, а в летние - в субтропических районах Тихого и Атлантического океанов.
Давление в центре антициклона в большинстве случаев составляет 1020-1030 мбар. Лишь в отдельных случаях давление в центре антициклона над океаном превышает 1040 мбар.
Градиенты давления небольшие, особенно в центральной части антициклона. К периферии они возрастают и иногда достигают значительных величин. В соответствии с этим ветры в центральной части антициклона слабые, часто наблюдается штиль; на периферии ветры заметно сильнее. Ветер дует по направлению часовой стрелки (в южном полушарии - против часовой стрелки), отклоняясь от изобары в сторону низкого давления в среднем на 15-20°. Наибольшие скорости ветра чаще всего наблюдаются в передней, обычно северо-восточной, части антициклона, наименьшие - в тыловой, обычно западной части.
Из-за указанного распределения воздушных течений температура воздуха в восточной части антициклона ниже, чем в западной. Разница в среднем составляет 3°С. В центральной части антициклона наблюдается безоблачная или малооблачная сухая погода.
Основные пути перемещения антициклонов проходят с запада на восток с небольшой южной составляющей (рис. 22). Повторяемость антициклонов в теплую половину года над океанами больше, чем в холодную.
Скорость перемещения антициклонов немного меньше, чем циклонов (в среднем 17-18 уз), но в отдельных случаях достигает 45 уз. По мере развития антициклона скорость его перемещения постепенно уменьшается, и он становится малоподвижным.
2.9.3. Тропические циклоны
Это сравнительно небольшие по размерам интенсивные атмосферные вихри с низким давлением в центре и ветрами ураганной силы, возникающие и развивающиеся в тропических широтах океана.Тропические циклоны по сравнению с циклонами умеренных широт имеют небольшие размеры и характеризуются симметричным облачным массивом относительно своего центра.
Диаметр облачного массива колеблется от 80 до 800 км, иногда достигает 1000 км. При приближении тропического циклона вначале на расстоянии около 1000 км появляются тонкие просвечивающие перистые облака, как бы расходящиеся из одной точки. Постепенно перистые облака затягивают все небо и сменяются более низкими плотными облаками слоистых и кучевых форм, за которыми следуют мощные кучево-дождевые облака, переходящие в темную стену грозовых облаков. Интересной особенностью тропического циклона является наличие в его центре зоны тихой и почти безоблачной погоды, называемой «глазом бури». Диаметр «глаза бури» в среднем не превышает 30 км. От взаимодействия приходящих в эту зону циклона волн образуется толчея и взбросы воды, иногда достигающие высоты 20 м.
Рис. 22. Основные траектории движения антициклонов.
Отличительной чертой тропических циклонов, кроме ураганных ветров, является выпадение огромного количества осадков (200-400 мм/сут), причем наибольшее количество выпадает из мощных кучево-дождевых облаков, кольцом окружающих «глаз бури». Максимальное их количество выпало в течение суток на Филиппинских островах (в Маниле 1168 мм), что в два-три раза превышает среднее годовое количество осадков в большинстве районов умеренных широт (в Москве 587 мм).
Глубина тропического циклона, т. е. давление в его центре изменяется в широких пределах - от 900 до 1005 мбар, в отдельных случаях до 885 мбар. При небольших размерах тропического циклона и очень низком давлении в его центре отмечаются большие градиенты давления, вызывающие ветры ураганной силы. В среднем скорость ветра составляет 40-60 м/с, но нередко достигает 80 м/с. Наибольшая скорость ветра (113 м/с, т.е. 226 уз) была зарегистрирована в тайфуне Ида (сентябрь 1958 г.).
На поверхности океана при прохождении тропического циклона из-за ураганной силы ветра и значительных изменений атмосферного давления развиваются гигантские ветровые волны (высота их 14-16 м). Одновременно с ветровыми волнами образуются волны зыби, распространяющиеся во всех направлениях от центра тропического циклона.
Таблица 3
С момента возникновения тропический циклон перемещается, как правило, с востока на запад (реже на северо-запад) в северном полушарии и на юго-запад - в южном полушарии. Скорость перемещения при этом невелика (5-10 уз). Когда циклон достигает широты 20-30°, направление смещения резко меняется на северное или чаще на северо-восточное (в южном полушарии на юго-восточное), а скорость быстро возрастает, в среднем до 20 уз, иногда достигает 50 уз.
Тропические циклоны возникают в определенных районах Мирового океана и в зависимости от района носят местные названия (табл. 3).
Тропическим циклонам, кроме местных названий, присваивают имена. Использование имен при передаче сведений о тропических циклонах более удобно и исключает путаницу в тех случаях, когда одновременно наблюдаются в одном районе два или несколько тропических циклонов. Тайфунам, помимо имен, присваивается номер. Первые две цифры номера обозначают год, а последние две цифры - порядковый номер тайфуна в этом году. Так, номер 7615 означает, что тайфун наблюдался в 1976 г. и является 15-м с начала года.
Тропические циклоны в своем развитии имеют несколько стадий. Согласно классификации Всемирной метеорологической организации (ВМО), каждая стадия развития тропического циклона характеризуется определенной градацией скорости ветра и имеет свое название (табл. 4).
Таблица 4
Наиболее часто тропические циклоны возникают в теплое время года - с июля по октябрь. Продолжительность жизни тропического циклона от момента зарождения до выхода на сушу или в умеренные широты в среднем около шести суток. В течение года за период с 1956 по 1965 г. над северным полушарием в среднем возникло 52, а над южным- 18 тропических циклонов. Пути тропических циклонов показаны на рис. 23.
Рис. 23. Основные районы возникновения и пути движения тропических
циклонов.
2.9.3.1. Признаки приближения тропического циклона
Если по каким-либо причинам на судно не принято предупреждение от ближайшего (или ближайших) метеорологического центра о тропическом циклоне, то его приближение к району плавания можно определить по следующим признакам:1. По падению атмосферного давления более чем на 3 мбар в сутки.
2. По подходу крупной зыби. При медленном движении тропического циклона, волны зыби могут наблюдаться за один- два дня до его прихода. Если направление распространения волн зыби остается постоянным, то тропический циклон смещается непосредственно на район местонахождения судна. Если направление распространения волн зыби изменяется против часовой стрелки, то центр тропического циклона пройдет справа налево, если же по часовой стрелке, то он пройдет слева направо.
3. По появлению перистых облаков, вытянутых u-образны- ми полосами, причем, они не исчезают после захода и восхода солнца и бывают эффектно окрашены. Если направление полос перистых облаков не меняется с течением времени и суточный ход атмосферного давления нарушен, то тропический циклон движется на район нахождения судна. Если точка сходимости полос перистых облаков перемещается и атмосферное давление незначительно падает, не нарушая суточного хода, то тропический циклон пройдет мимо.
4. По установлению очень знойной и душной погоды с безоблачным небом и отличной видимостью.
2.9.3.2. Правила расхождения с тропическим циклоном
В каком бы положении по отношению к тропическому циклону судно не находилось, важно избежать попадания в его центральную часть (50 миль от центра). Лучше всего следовать по периферии тропического циклона, на расстоянии 500 миль от его центра. Для этого рекомендуется применять маневр «отворачивай навстречу» (рис. 24), что позволит пройти на безопасном расстоянии от центральной части тропического циклона.
Вперед
Оглавление
Назад
Журнал "Химия и жизнь" №11-12 2000 год.
Материалы предоставила кандидат географических наук А.А.АЛЕКСЕЕВА, Гидрометцентр России
Помощь в подготовке статьи оказал доктор географических наук, профессор А.А.ВАСИЛЬЕВ, Гидрометцентр России
Причина циклона – возмущение на атмосферном фронте. Оно возникает из-за большой разницы температур воздушных масс по разные стороны фронта. Смысл существования циклона – убрать эту разницу.
Воздух над Землей разделен резкими границами на три зоны. Из-за вращения Земли вокруг своей оси эти зоны тянутся вдоль параллели... (см. рисунок "А")
А из-за разницы температур, воздух стремится перемещаться вдоль меридиана. В результате на фронтальных зонах возникают изгибы (см. рисунок "В")
Для нас, живущих на поверхности планеты Земля, погода – это постоянное чередование дождливого или снежного ненастья и ясного голубого неба. В промежутках между этими состояниями небо либо покрывается облаками, либо очищается от их толстой пелены. Главные персонажи постоянно разыгрывающегося над нашими головами действа – атмосферные вихри, циклоны и антициклоны. Для того чтобы понимать смену погоды, нужно понимать именно их. Начнем с циклона.
Как идет циклон
При приближении циклона появляются перистые, а затем слоистые облака. Давление падает медленно, но неуклонно, облака становятся ниже и толще. На расстоянии 300 км от приближающегося теплого фронта должен начаться дождь, сначала слабый и прерывистый. Затем дождь усилится и станет непрерывным. Осенью и весной бывает туман: часть дождя испаряется с теплой поверхности Земли и конденсируется в небольшом слое холодного воздуха под фронтом. Когда над местностью пройдет теплый фронт, ветер переменится на юго-западный, температура поднимется, а туман, облака и осадки исчезнут. Все это продолжается примерно сутки.
За теплым фронтом следует холодный. При этом атмосферное давление падает более стремительно. Появившиеся перистые облака могут быть пред вестниками линии кучевых или кучево-дождевых (ливневых) облаков. Холодный фронт принесет резкую смену ветра на северо-западный, быстрое понижение температуры, рост давления, грозы и обильные дожди, интенсивные, но менее продолжительные, чем при приближении теплого фронта.
Теплый фронт движется медленнее, чем наступает холодный. В конце концов фронты у поверхности Земли сомкнутся и весь теплый воздух поднимется вверх. После этого дальнейшее усиление циклона невозможно: контраст температур, поддерживавший его жизнь, начинает уменьшаться. Движение циклона замедляется, и он может остановиться. Запасов теплого воздуха хватает на 4 – 8 суток. Потом холодный центр низкого давления распадется окончательно.
В целом циклоны двигаются на восток. Но траектория их сложна, потому что глобальная фронтальная зона, отделяющая полярный воздух от воздуха умеренных широт, извилиста. Следуя ее изгибам, циклоны перемещаются и на север, и на юг, а изредка – даже на запад. Средняя скорость около 35 км/ч.
Согласно теории, холодная и теплая воздушные массы не плавно переходят друг в друга. Между ними пролегает резкая граница, фронтальная зона. Она направлена под некоторым углом к поверхности Земли; пересекаясь с ней, эта граница дает линию фронта на карте погоды. В действительности фронт - узкая зона шириной в несколько сотен километров. Фронт называется холодным
, если при его движении вблизи поверхности Земли на место теплого воздуха приходит холодный. В противном случае фронт - теплый
.
Зимой или летом температура поверхности суши и моря различается сильнее всего. В результате контраст температур на побережьях усиливается, и именно там зарождаются циклоны, А например, ранней осенью суша и море нагреваются более равномерно - наступает бабье лето.
Циклоны, которые делают погоду в Западной Европе, облюбовали Средиземное море к западу от Италии.
Зимой в северном полушарии циклоны возникают преимущественно у восточных берегов Северной Америки и Азии, в зоне с наибольшим контрастом температур. Оттуда они следуют в сторону Исландии и Алеутских островов. Дойдя до них, циклоны направляются дальше на восток или северо-восток. В Восточной Европе и особенно в Западной Сибири в это же время чаще возникают антициклоны.
Летом над Сибирью преобладают циклоны. Они возникают там, где большая разница температур, в бассейне Оби и Енисея, и перемещаются на востоко-северо-восток, достигая наибольшего развития над Восточной Сибирью и Дальним Востоком.
За двадцать лет к северу от 20° с.ш. каждый год возникало 620 подвижных и 1222 местных, то есть распадающихся там, где и образовались, циклонов. На них приходилось 331 подвижных и 744 местных антициклонов. Местных циклонов было в 1,97 раза больше подвижных, а антициклонов – в 2,25 раза. Значит, циклоны в среднем подвижнее антициклонов, а возникают они в 1,71 раза чаще. При этом над водой чаще образуются подвижные циклоны, а над сушей – местные циклоны и антициклоны.
Чаще всего подвижные циклоны появляются в полосе между 30 – 60° с.ш. Это справедливо как для воды, так и для суши. Местные циклоны выбрали высокие широты: 60 – 80° с.ш. Для антициклонов тоже есть две зоны: одна из них расположена между 70 – 80° с.ш., а вторая между 40 – 50° с.ш. При этом в высоких широтах антициклонов больше, чем в низких.
Судьба антициклона
Подвижные антициклоны, как и подвижные циклоны, в средних широтах двигаются с запада на восток. Часто антициклоны проявляют себя как вялые системы, которые заполняют пространство между гораздо более активными циклонами. Скорость перемещения подвижных антициклонов 30 – 40 км/ч.
Со временем подвижный антициклон с холодной передней (восточной) частью и теплой тыловой (западной) частью, прогреваясь и усиливаясь, превращается в теплый, высокий и малоподвижный. Высокие стабилизировавшиеся антициклоны называют блокирующими: они нарушают общий западный перенос воздуха в средних широтах.
В областях высокого давления погода совсем иная, чем в циклоне: чистое небо и легкий ветерок. Ночью или в холодное время года воздух у поверхности Земли охлаждается, и в нем возникают низкие слоистые облака и туманы. Летним днем над сушей из-за испарения влаги образуются кучевые облака и погода стоит приятная, теплая или, наоборот, жаркая и засушливая. В среднем антициклоны над территорией Европы на 7°С теплее, чем циклоны.
А вот зимой дела обстоят по-другому. В это время года антициклоны приходят к нам из Арктики, и заполнены они очень холодным воздухом. За короткий зимний день воздух не успевает нагреться, зато в ясную безоблачную ночь поверхность Земли еще больше остывает. Тогда-то и случается ясный зимний день с трескучим рождественским или крещенским морозцем.
Погода на территории нашей страны неустойчива. Особенно это проявляется в европейской части России. Это происходит из-за того, что встречаются разные воздушные массы: теплые и холодные. Воздушные массы отличаются по свойствам: температуре, влажности, запыленности, давлению. Атмосферная циркуляция позволяет воздушным массам перемещаться из одной части в другую. Там, где соприкасаются разные по свойствам воздушные массы, формируются атмосферные фронты .
Атмосферные фронты наклонены к поверхности Земли, их ширина достигает от 500 до 900 км, а в длину они простираются на 2000-3000 км. Во фронтальных зонах возникает поверхность раздела двух типов воздуха: холодного и теплого. Такая поверхность называется фронтальной . Как правило, эта поверхность наклонена в сторону холодного воздуха - он как более тяжелый располагается под ней. А теплый воздух, более легкий, располагается над фронтальной поверхностью (см. рис. 1).
Рис. 1. Атмосферные фронты
Линия пересечения фронтальной поверхности с поверхностью Земли образует линию фронта , которую кратко также называют фронтом .
Атмосферный фронт - переходная зона между двумя разнородными воздушными массами.
Теплый воздух, как более легкий, поднимается вверх. Поднимаясь, он охлаждается, насыщается водяными парами. В нем образуются облака и выпадают осадки. Поэтому прохождение атмосферного фронта всегда сопровождается выпадением осадков.
В зависимости от направления перемещения, движущиеся атмосферные фронты подразделяются на теплые и холодные. Теплый фронт образуется при натекании теплого воздуха на холодный. Линия фронта при этом перемещается в сторону холодного воздуха. После прохождения теплого фронта наступает потепление. Теплый фронт образует сплошную полосу облаков длиной в сотни километров. Идут затяжные моросящие дожди, и наступает потепление. Подъем воздуха при наступлении теплого фронта происходит более медленно по сравнению с холодным фронтом. Предвестником приближающегося теплого фронта служат образующиеся высоко в небе перистые и перисто-слоистые облака (см. рис. 2).
Рис. 2. Теплый атмосферный фронт ()
Образуется при подтекании холодного воздуха под теплый, при этом линия фронта перемещается в сторону теплого воздуха, который вытесняется наверх. Как правило, движется холодный фронт очень быстро. Это вызывает сильные ветры, обильные, часто ливневые осадки с грозами, а зимой метели. После прохождения холодного фронта наступает похолодание (см. рис. 3).
Рис. 3. Холодный фронт ()
Атмосферные фронты бывают стационарными и движущимися. Если воздушные потоки не перемещаются ни в сторону холодного, ни в сторону теплого воздуха вдоль линии фронта, такие фронты называются стационарными . Если воздушные потоки имеют скорость перемещения, перпендикулярную линии фронта, и перемещаются либо в сторону холодного, либо в сторону теплого воздуха, такие атмосферные фронты называются движущимися . Атмосферные фронты возникают, движутся и разрушаются примерно за несколько дней. Роль фронтальной деятельности в формировании климата более ярко выражена в умеренных широтах, поэтому для большей части России характерна неустойчивая погода. Самые мощные фронты возникают при соприкосновении основных типов воздушных масс: арктических, умеренных, тропических (см. рис. 4).
Рис. 4. Образование атмосферных фронтов на территории России
Зоны, отражающие их многолетние положения, называют климатическими фронтами . На границе между арктическим и умеренным воздухом, над северными районами России, формируется арктический фронт. Воздушные массы умеренных широт и тропическиеразделяет полярный умеренный фронт, который расположен преимущественно южнее границ России. Главные климатические фронты не образуют сплошных полос линий, а разбиты на отрезки. Многолетние наблюдения показали, что арктический и полярный фронты смещаются зимой к югу, а летом к северу. На востоке страны арктический фронт зимой достигает побережья Охотского моря. К северо-востоку от него господствует очень холодный и сухой арктический воздух. В европейской России арктический фронт перемещается не столь далеко. Здесь сказывается отепляющее воздействие Северо-Атлантического течения. Ветви полярного климатического фронта протягиваются над южными территориями нашей страны только летом, зимой они пролегают над Средиземным морем и Ираном и изредка захватывают Черное море.
Во взаимодействии воздушных масс принимают участие циклоны и антициклоны - крупные движущиеся атмосферные вихри, переносящие атмосферные массы.
Область низкого атмосферного давления с определенной системой ветров, дующих от краев к центру и отклоняющихся против часовой стрелки.
Область высокого атмосферного давления с определенной системой ветров, дующих от центра к краям и отклоняющихся по часовой стрелке.
Циклоны имеют внушительные размеры, простираются в тропосферу на высоту до 10 км, а в ширину до 3000 км. В циклонах давление увеличивается, а в антициклонах - понижается. В северном полушарии дующие к центру циклонов ветры отклоняются под воздействием силы осевого вращения земли вправо (воздух закручивается против часовой стрелки), а в центральной части воздух поднимается вверх. В антициклонах направленные к окраинам ветры отклоняются тоже вправо (воздух закручивается по часовой стрелке), а в центральной части воздух опускается из верхних слоев атмосферы вниз (см. рис. 5, рис. 6).
Рис. 5. Циклон
Рис. 6. Антициклон
Фронты, на которых зарождаются циклоны и антициклоны, почти никогда не бывают прямолинейными, для них характерны волнообразные изгибы (см. рис. 7).
Рис. 7. Атмосферные фронты (синоптическая карта)
В образовавшихся заливах теплого и холодного воздуха образуются вращающиеся волчки атмосферных вихрей (см. рис. 8).
Рис. 8. Образование атмосферного вихря
Постепенно они обособляются от фронта и начинают перемещаться и переносить воздух самостоятельно со скоростью 30-40 км/ч.
Атмосферные вихри живут до разрушения 5-10 дней. А интенсивность их образования зависит от свойств подстилающей поверхности (температуры, влажности). Ежедневно в тропосфере формируется несколько циклонов и антициклонов. В течение года их образуются сотни. Ежедневно наша страна находится под воздействием какого-либо атмосферного вихря. Поскольку в циклонах воздух поднимается вверх, с их приходом всегда связана пасмурная погода с осадками и ветрами, прохладная летом и теплая зимой. В течение всего времени пребывания антициклона господствует безоблачная сухая погода, жаркая летом и морозная зимой. Этому способствует медленное опускание воздуха вниз из более высоких слоев тропосферы. Опускающийся воздух нагревается и становится менее насыщенным влагой. В антициклонах ветры слабые, а во внутренних их частях наблюдается полное безветрие - штиль (см. рис. 9).
Рис. 9. Движение воздуха в антициклоне
В России циклоны и антициклоны приурочены к основным климатическим фронтам: полярному и арктическому. А также формируются на границе между морскими и континентальными воздушными массами умеренных широт. На западе России циклоны и антициклоны возникают и перемещаются в направлении общего переноса воздуха с запада на восток. На Дальнем Востоке в соответствии с направлением муссонов. При движении с западным переносом на востоке циклоны отклоняются к северу, а антициклоны - к югу (см. рис. 10). Поэтому пути прохождения циклонов в России чаще всего проходят по северным районам России, а антициклонов - по южным. В связи с этим атмосферное давление на севере России ниже, много дней подряд может быть ненастная погода, на юге больше солнечных дней, сухое лето и малоснежная зима.
Рис. 10. Отклонение циклонов и антициклонов при движении с запада
Районы прохождения интенсивных зимних циклонов: Баренцево, Карское, Охотское моря и северо-запад Русской равнины. Летом циклоны наиболее часты на дальнем Востоке и на западе Русской равнины. Антициклональные погоды преобладают весь год на юге Русской равнины, на юге Западной Сибири, а зимой над всей Восточной Сибирью, где устанавливается азиатский максимум давления.
Движение и взаимодействие воздушных масс, атмосферные фронты, циклоны и антициклоны изменяют погоду, влияют на нее. Данные об изменениях погоды наносятся на специальные синоптические карты для дальнейшего анализа погодных условий на территории нашей страны.
Движение атмосферных вихрей приводит к изменению погоды. Её состояние на каждый день фиксируется на специальных картах - синоптических (см. рис. 11).
Рис. 11. Синоптическая карта
Наблюдения за погодой осуществляются обширной сетью метеорологических станций. Затем результаты наблюдений передаются в центры гидрометеорологических данных. Здесь они обрабатываются, и информация о погоде наносится на синоптические карты. На картах показывают атмосферное давление, фронты, температуру воздуха, направление и скорость ветра, облачность и осадки. Распределение атмосферного давления свидетельствует о положении циклонов и антициклонов. Изучив закономерности протекания атмосферных процессов можно прогнозировать погоду. Точный прогноз погоды - исключительно сложное дело, поскольку трудно учесть весь комплекс взаимодействующих факторов в их постоянном развитии. Поэтому даже краткосрочные прогнозы гидрометцентра не всегда оправдываются.
Источник).).
Домашнее задание
- Почему в зоне атмосферного фронта выпадают осадки?
- В чем главное отличие циклона от антициклона?
Циклоны всегда перемещаются. Под перемещением мы подразумеваем перемещение циклона как целого, независимо от дующих в нем ветров, которые в разных частях циклона имеют разные скорости и направления. Перемещение циклона как единой системы характеризуется перемещением его центра.
Циклоны перемещаются в направлении общего переноса воздуха в средней и верхней тропосфере (говорят еще: в направлении ведущего потока). Такой общий перенос воздуха чаще всего происходит с запада на восток. Поэтому и циклоны чаще всего перемещаются от западной половины горизонта к восточной.
Но бывает и так, что высокие малоподвижные циклоны и антициклоны, простирающиеся на всю толщу тропосферы, располагаются таким образом, что изобары и течения на высотах отклоняются от зонального направления. Тогда и подвижные циклоны, следуя этому незональному верхнему переносу, перемещаются с большой составляющей к югу или к северу. В редких случаях направление ведущего потока бывает даже восточным; тогда и циклон перемещается аномально, с востока на запад.
В отдельных случаях пути циклонов оказываются очень разнообразными и даже типовые пути над той или иной областью представляют собой довольно сложную картину. Но в среднем циклоны движутся с запада на восток с составляющей, направленной к высоким широтам. Поэтому наиболее глубокие циклоны наблюдаются, как сказано выше, в субполярных широтах: в северном полушарии - на севере Атлантического и Тихого океанов, в южном полушарии - вблизи материка Антарктиды.
Скорость перемещения циклона на 25-35% меньше скорости ведущего потока. В среднем она имеет порядок величины 30-40 км/час. В отдельных случаях она может быть до 80 км/час и более. В поздней стадии жизни циклона, когда он уже заполняется, скорость перемещения уменьшается, иногда очень резко.
Хотя скорости циклонов и невелики, но за несколько суток своего существования циклон может переместиться на значительное расстояние, порядка нескольких тысяч километров, меняя по пути режим погоды.
При прохождении циклона усиливается ветер и меняется его направление. Если циклон проходит через данное место своей южной частью, ветер меняется с южного на юго-западный и северо-западный. Если циклон проходит своей северной частью, ветер меняется с юго-восточного на восточный, северо-восточный и северный. Таким образом, в передней (восточной) части циклона наблюдаются ветры с южной составляющей, в тыловой (западной) части - с северной составляющей. С этим связаны и колебания температуры при прохождении циклона.
Наконец, циклонические области характеризуются увеличенной облачностью и осадками. В передней части циклона осадки обложные, восходящего скольжения, выпадающие из облаков теплого фронта или фронта окклюзии. В тыловой части осадки ливневые, из кучево-дождевых облаков, свойственные холодному фронту, но главным образом холодным воздушным массам, текущим в тылу циклона к низким широтам. В южной части циклона иногда наблюдаются моросящие осадки теплой воздушной массы.
Приближение циклона часто можно заметить по падению давления и по первым облакам, появляющимся на западном горизонте. Это фронтальные перистые облака, движущиеся параллельными полосами. На взгляд, вследствие перспективы эти полосы кажутся расходящимися от горизонта. За ними идут перисто-слоистые облака, затем более плотные высоко-слоистые и, наконец, слоисто-дождевые с сопровождающими их разорванно-дождевыми. Потом, в тылу циклона, давление растет, а облачность принимает быстро меняющийся характер: кучевые и кучево-дождевые облака часто сменяются прояснениями.
