Что такое циклон и антициклон определение кратко. Явление циклона и антициклона. Что такое циклон и антициклон

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.

Что этот вопрос лидирует среди вопросов, которые задают синоптикам. Давно собирался написать пост про это.

Помню, в детской повести про 38 попугаев была глава о том, что кто-то испортил погоду, а вот кто - там не объясняется, и четверо друзей-животных спихивают вину друг на друга. Так как же ответить, если ребёнок спрашивает, кто испортил погоду? Своим детям я отвечаю так: "Погоду испортил циклон. А починил - антициклон". Наверное, у многих знания о том, что означают эти слова, на этом и заканиваются. Да я и сам совсем недавно разобрался, почему именно они влияют на погоду именно так. И ещё, почему в атмосфере существуют именно такие образования.

Если сильно не усложнять, то картинка, которая многое объясняет, может выглядеть примерно так:

Обычно при описании циклона упор делают на то, что вращение воздуха в нём происходит против часовой стрелки (если в северном полушарии посмотреть на него сверху). На мой взгляд, гораздо интереснее посмотреть на него сбоку, как изображено на рисунке. В нижнем слое атмосферы воздух в циклон как бы втягивается, затем он поднимается вверх, а наверху - растекается. В этом смысле грозовое облако - это уменьшенная модель циклона, так как движение воздуха в вертикальной плоскости происходит в нём так же. И даже растекание воздуха наверху можно проследить по "наковальне". Антициклон называется так не зря, потому что он действительно является абсолютным антиподом циклона. В нём наверху воздух движется к центру, в центральной части опускается, и потом у земли растекается в стороны.

Так вот, то, что воздух в циклоне поднимается вверх, а в антициклоне опускается вниз - и есть то главное, что делает погоду. Восходящие движения воздуха приводят к тому, что он охлаждается, его влажность увеличивается, и далее образуются облака, и из них начинают выпадать осадки. А нисходящие движения, наоборот, приводят к тому, что воздух прогревается, становится суше, и облака расходятся. Вот такое нехитрое объяснение. Но после него остаётся ещё несколько вопросов.

1. Причём здесь атмосферное давление, и почему в циклоне оно понижено, а в антициклоне - повышено?

На этот простой вопрос я долго не мог ответить, но недавно пришёл к выводу, что давление - это просто побочный фактор, следствие вертикальных движений. Включите пылесос и направьте его на стену. Очевидно, поток воздуха будет создать избыточное давление. Точно так же происходит в антициклоне. Воздух движется к земле и давит на неё. А в циклоне - наоборот.

2. Что заставляет воздух двигаться в вертикальной плоскости?

Когда циклон или антициклон существуют уже давно, воздух движется так, потому что на него давит с боков другой воздух, и надо куда-то деваться. Но в момент зарождения циклона пусковым механизмом является то, что воздух внизу оказывается теплее и, следовательно, легче, чем воздух наверху. Точнее, он должен быть теплее не по абсолютным значениям, а температура с высотой должна падать быстрее, чем в неком равновесном (адиабатическом) распределении. Тогда возникает сила, поднимающая воздух вверх, как в воздушном шарике. А дальше на его место приходит воздух сбоку, и процесс пошёл. Самые хорошие условия для возникновения циклона возникают на атмосферных фронтах: там как раз соприкасаются разные по температуре воздушные массы. Стоит одному фрагменту фронта в силу каких-то причин "поехать" в одну сторону, а соседнему - в другую, как образуется "волна", которая потом превращается в молодой циклон.

3. Какую роль тут играет вращение Земли?

Вращение Земли влияет на вращение воздуха в горизонтальной плоскости. Если бы Земля не вращалась, циклоны и антициклоны не смогли бы устойчиво существовать, так как возникшие перепады давления быстро бы выровнялись, и всё. Но, так как Земля вращается, на воздух действует сила Кориолиса, направленная перпендикулярно направлению его движения. Она равна нулю на экваторе, поэтому там циклонов и не бывает. Сила Кориолиса заставляет воздух в циклонах закручиваться, и это поддерживает и его движение в вертикальной плоскости.

4. Почему таких образований только два? Почему не может быть, кроме циклонов и антициклонов, ещё чего-то третьего?

Потому что существуют только два варианта: в вертикальной плоскости либо восходящие движения, либо нисходящие, а в горизонтальной - либо движение по часовой стрелке, либо против часовой. Третьего не дано.

5. Чего на Земле больше: циклонов или антициклонов?

В каждый момент всё по-разному, в среднем циклонов больше, но зато они в среднем меньше по площади.

6. Почему циклоны и антициклоны любят образовываться в одних и тех же местах?

На Земле есть места, особо благоприятные для развития барических образований того или иного типа. Например, северная Атлантика - характернейшее место образования циклонов. Там есть всё для этого: с одной стороны - тёплое течение, а с другой - ледники Гренландии. А в более южных широтах в Атлантике почти всегда находится антициклон: его поддерживают и циклоны на севере, и холодное течение.

7. Почему зимой циклоны приносят тёплую погоду, а антициклоны - холодную, а летом - наоборот?

За ответ на этот вопрос я получил 5+/5+ по географии в школе:) Главный фактор тут - это облачность. Зимой облачность сама по себе ограничивает мороз, не даёт земле остыть за долгую ночь. А летом, наоборот, облачность не даёт солнцу нагреть землю. Плюс к этому, конкретно у нас ещё и воздух в циклонах зимой приходит чаще всего с океана, и он более тёплый.

8. Почему иногда бывает всё наоборот: прекрасная погода в циклоне, и мрак в антициклоне?

Потому что природа устроена гораздо сложнее, чем та схема, которую я нарисовал. Например, зимой в антициклоне может быть инверсия, когда воздух внизу холоднее, чем наверху, и образуется сплошная облачность, из которой могут даже выпадать моросящие осадки. А в каких-то частях циклона, например, за холодным фронтом, воздух может не подниматься, а опускаться. Разные циклоны так же не похожи друг на друга, как разные девушки:) Погода никогда не повторяется, и потому за ней так интересно наблюдать.

Что такое циклон? Практически каждый человек интересуется погодой - смотрит прогнозы, сводки. При этом он нередко слышит про циклоны и антициклоны. Большинству людей известно, что эти атмосферные явления имеют непосредственное отношение к погоде за окном. В данной статье мы постараемся разобраться, что они собой представляют.

Циклон - это зона низкого давления, охваченная системой круговых ветров. Проще говоря, он представляет собой грандиозный плоский атмосферный вихрь. Причем воздух в нем движется по спирали вокруг эпицентра, постепенно приближаясь к нему. Причиной этого явления считается пониженное давление в центральной части. Поэтому теплые влажные несутся вверх, вращаясь вокруг центра циклона (глаза). Это становится причиной накопления туч высокой плотности. В этой зоне свирепствуют сильные ветры, скорость которых может достигать 270 км/час. В вращение воздуха осуществляется против часовой стрелки с некоторым завихрением к центру. В антициклонах, наоборот, воздух закручивается по часовой стрелке. Тропический циклон в Южном полушарии работает практически так же. Однако направления меняются на противоположные. Циклоны могут достигать разных размеров. Диаметр их может быть очень большим - до нескольких тысяч километров. Например, большой циклон способен охватить полностью Европейский континент. Как правило, данные атмосферные явления формируются в определенных географических точках. Например, южный циклон приходит на территорию Европы с Балкан; районов Средиземного, Черного и Каспийского морей.

Механизм образования циклонов - первая фаза

Что такое циклон и как он образуется? На фронтах, то есть в зонах соприкосновения теплых и холодных воздушных масс, возникают и развиваются циклоны. Образуется это природное явление тогда, когда масса холодного полярного воздуха встречает массу теплого влажного. При этом теплые врываются в массив холодных, образуя в них нечто наподобие языка. Это и является началом зарождения циклона. Скользя относительно друг друга, эти потоки с различными температурами и создают волну на фронтальной поверхности, а следовательно, и на самой линии фронта. Получается образование, напоминающее дугу, обращенную вогнутостью в сторону теплых воздушных масс. Её отрезок, расположенный в передней восточной части циклона, является теплым фронтом. Западная же часть, которая находится с тыла атмосферного явления, является холодным фронтом. В промежутке между ними в циклоне нередко встречаются зоны хорошей погоды, которая, обычно, длится всего несколько часов. Такой прогиб линии фронта сопровождается уменьшением давления у вершины волны.

Эволюция циклона: вторая фаза

Атмосферный циклон продолжает эволюционировать дальше. Образованная волна, перемещаясь, как правило, на восток, северо-восток или юго-восток, постепенно деформируется. Язык теплого воздуха проникает дальше на север, образуя хорошо выраженный теплый сектор циклона. В его передней части теплые воздушные массы наплывают на более холодные и плотные. При подъеме происходит конденсация пара и образование мощной кучевой дождевой облачности, что приводит к выпадению осадков (дождя или снега), которые длятся долго. Ширина зоны таких фронтальных осадков бывает в летнее время около 300, а зимой - 400 км. На расстоянии нескольких сотен километров перед теплым фронтом у земной поверхности воздуха достигает высоты 10 км и более, на которой происходит конденсация влаги с образованием ледяных кристаллов. Из них образуются белые Поэтому именно по ним можно прогнозировать приближение теплого фронта циклона.

Третья фаза формирования атмосферного явления

Дальнейшая характеристика циклона. Влажный теплый воздух теплого сектора, проходя над более холодной поверхностью Земли, образует низкую слоистую облачность, туманы, изморось. После прохождения теплого фронта наступает теплая облачная погода с южными ветрами. Признаками этого нередко является появление дымки и легкого тумана. Затем приближается холодный фронт. Холодный воздух, проходя вдоль него, подплывает под теплый и вытесняет его наверх. Это приводит к образованию кучево-дождевых облаков. Они являются причиной ливней, гроз, которые сопровождаются сильным ветром. Ширина зоны осадков холодного фронта составляет около 70 км. Со временем на смену приходит тыльная часть циклона. Она приносит сильные ветра, кучевую облачность и прохладную погоду. Со временем холодный воздух оттесняет теплый на восток. После этого устанавливается ясная погода.

Как формируются циклоны: четвертая фаза

По мере проникновения языка теплого воздуха в массу прохладного, он оказывается все больше окруженным холодными воздушными массами, а сам вытесняется вверх. Это создает в центре циклона зону пониженного давления, куда устремляются окружающие воздушные массы. В Северном полушарии под влиянием вращения Земли они оборачиваются против часовой стрелки. Как уже упоминалось выше, южные циклоны имеют противоположные направления вращения воздушных масс. Именно благодаря тому что Земля оборачивается вокруг своей оси, ветры направлены не к центру атмосферного явления, а идут по касательной к окружности вокруг него. В процессе развития циклона они усиливаются.

Пятая фаза эволюции циклона

Прохладный воздух в атмосферном явлении движется с большей скоростью, чем тёплый. Поэтому холодный фронт циклона постепенно сливается с теплым, образуя так называемый фронт окклюзии. У поверхности Земли уже больше нет теплой зоны. Там остаются лишь холодные воздушные массы.

Теплый воздух поднимается вверх, где постепенно охлаждается и освобождается от запасов влаги, которые выпадают на землю в форме дождя или снега. Разница между температурой холодного и теплого воздуха постепенно нивелируется. При этом циклон начинает угасать. Однако полной однородности в этих воздушных массах нет. Вслед за данным циклоном около фронта на гребне новой волны возникает второй. Эти атмосферные явления всегда идут сериями, причем каждое следующее несколько южнее предыдущего. Высота вихря циклона часто достигает стратосферы, то есть поднимается до высоты 9-12 км. Особенно большие можно обнаружить на высотах 20-25 км.

Скорость циклонов

Циклоны почти всегда в движении. Скорость их перемещения может быть очень разной. Однако она уменьшается по мере старения атмосферного явления. Чаще всего они двигаются со скоростью около 30-40 км/ч, проходя за 24 часа расстояние 1000-1500 км и более. Иногда они двигаются со скоростью 70-80 км в час и даже больше, проходя за сутки 1800-2000 км. При таком темпе циклон, который сегодня неистовствовал в районе Англии, через 24 часа может быть уже в районе Ленинграда или Беларуси, спровоцировав резкое изменение погоды. По мере приближения центра атмосферного явления давление падает. Существуют различные названия циклонов и ураганов. Одним из самых известных является «Катрина», который нанес серьезный ущерб территории США.

Атмосферные фронты

Что такое циклоны, мы уже разобрались. Далее пойдет речь об их структурных составляющих - атмосферных фронтах. Что заставляет огромные массы влажного воздуха в циклоне подниматься высоко вверх? Чтобы получить ответ на данный вопрос, нам нужно сначала разобраться, что собой представляют так называемые атмосферные фронты. Мы уже говорили о том, что теплый тропический воздух движется от экватора к полюсам и на своем пути встречает холодные воздушные массы умеренных широт. Так как свойства теплого и прохладного воздуха резко отличаются, то естественно, что их массивы не могут сразу смешаться. В месте встречи воздушных масс разных температур возникает четко выраженная полоса - переходная зона между фронтами воздуха с различными физическими свойствами, которую в метеорологии называют фронтальной поверхностью. Зона, разделяющая массы воздуха умеренных и тропических широт, называется полярным фронтом. А фронтальная поверхность между умеренными и арктическими широтами называется арктическим. Так как плотность у теплых воздушных масс меньше, чем у холодных, то фронт представляет собой наклонную плоскость, которая всегда склоняется в сторону холодного массива под крайне малым углом к ​​поверхности. Прохладный воздух, как более густой, при встрече с теплым поднимает последний вверх. Представляя себе фронт между воздушными массами, необходимо всегда иметь в виду, что это - мнимая поверхность, наклоненная над землей. Линия которая образуется при пересечении этой поверхности с земной, отмечается на картах погоды.

Тайфун

Интересно, есть ли в природе что-нибудь красивее такого явления, как тайфун? Ясное спокойное небо над колодцем из созданных безумным вихрем, пронизанных зигзагами молний, стенок высотой в два Эвереста? Однако большие неприятности грозят любому, кто окажется на дне этого колодца...

Зарождаясь в экваториальных широтах, тайфуны направляются на запад, а затем (в Северном полушарии) поворачивают на северо-запад, север или же северо-восток. Хотя каждый из них не повторяет в точности путь движения другого, большинство из них движется по кривой, которая имеет форму параболы. Скорость тайфунов увеличивается по мере движения в северном направлении. Если вблизи экватора и в направлении на запад они перемещаются со скоростью всего 17-20 км/ч, то после поворота на северо-восток их скорость может достигать и 100 км/час. Однако бывают случаи, когда, неожиданно обманывая все прогнозы и расчеты, тайфуны то совсем останавливаются, то безумно бросаются вперед.

Глаз урагана

Глаз представляет собой чашу с выпуклыми стенками из облаков, в которой наблюдается относительно слабый ветер или же полный штиль. Небо ясное или частично покрытое облаками. Давление равно 0,9 от обычной величины. Глаз тайфуна может иметь размер от 5 до 200 км в диаметре, в зависимости от стадии его развития. У молодого урагана размер ока составляет 35-55 км, а у развитого он уменьшается до 18-З0 км. В стадии затухания тайфуна глаз снова растет. Чем четче он очерчен, тем мощнее тайфун. В таких ураганах ветры сильнее у центра. Замыкая все потоки вокруг глаза, ветры кружатся со скоростью до 425 км/ч, постепенно замедляясь по мере удаления от центра.

Антициклон

Антициклон - область повышенного атмосферного давления с замкнутыми концентрическими изобарами на уровне моря и с соответствующим распределением ветра. В низком антициклоне - холодном, изобары остаются замкнутыми только в самых нижних слоях тропосферы (до 1,5 км), а в средней тропосфере повышенное давление вообще не обнаруживается; возможно также наличие над таким антициклоном высотного циклона.

Высокий антициклон - теплый и сохраняет замкнутые изобары с антициклонической циркуляцией даже и в верхней тропосфере. Иногда антициклон бывает многоцентровым. Воздух в антициклоне в северном полушарии движется, огибая центр по часовой стрелке (то есть отклоняясь от барического градиента вправо), в южном полушарии - против часовой стрелки. Для антициклона характерно преобладание ясной или малооблачной погоды. Вследствие охлаждения воздуха от земной поверхности в холодное время года и ночью в антициклоне возможно образование приземных инверсий и низких слоистых облаков (St) и туманов. Летом над сушей возможна умеренная дневная конвекция с образованием кучевых облаков. Конвекция с образованием кучевых облаков наблюдается и в пассатах на обращенной к экватору периферии субтропических антициклонов. При стабилизации антициклона в низких широтах возникают мощные, высокие и теплые субтропические антициклоны. Стабилизация антициклонов происходит также в средних и в полярных широтах. Высокие малоподвижные антициклоны, нарушающие общий западный перенос средних широт, называются блокирующими.

Синонимы: область высокого давления, область повышенного давления, барический максимум.

Антициклоны достигают размера несколько тысяч километров в поперечнике. В центре антициклона давление обычно 1020-1030 мбар, но может достигать 1070-1080 мбар. Как и циклоны, антициклоны перемещаются в направлении общего переноса воздуха в тропосфере, то есть с запада на восток, отклоняясь при этом к низким широтам. Средняя скорость перемещения антициклона составляет около 30 км/ч в Северном полушарии и около 40 км/ч в Южном, но нередко антициклон надолго принимает малоподвижное состояние.

Признаки антициклона:

• Ясная или малооблачная погода
• Отсутствие ветра
• Отсутствие осадков
• Устойчивый характер погоды (заметно не меняется во времени, пока существует антициклон)

В летний период антициклон приносит жаркую малооблачную погоду. В зимний период антициклон приносит сильные морозы, иногда также возможен морозный туман.

Интересным примером резких изменений в формировании различных воздушных масс служит Евразия . В летнее время над её центральными районами формируется область низкого давления, куда засасывается воздух с соседних океанов. Особенно сильно это проявляется в Южной и Восточной Азии : бесконечная вереница циклонов несет влажный тёплый воздух вглубь материка. Зимой ситуация резко меняется: над центром Евразии формируется область высокого давления - Азиатский максимум , холодные и сухие ветры из центра которого (Монголия , Тыва , Юг Сибири), расходящиеся по часовой стрелке, разносят холод вплоть до восточных окраин материка и вызывают ясную, морозную, практически бесснежную погоду на Дальнем Востоке , в Северном Китае . В западном направлении антициклоны влияют менее интенсивно. Резкие снижения температуры возможны только, если центр антициклона переместится к западу от точки наблюдения, потому что ветер меняет направление с южного на северный. Подобные процессы часто наблюдаются на Восточно-Европейской равнине .

Стадии развития антициклонов

В жизни антициклона, так же, как и циклона, выделяют несколько стадий развития:

1. Начальная стадия (стадия возникновения), 2. Стадия молодого антициклона, 3. Стадия максимального развития антициклона, 4. Стадия разрушения антициклона.

Наиболее благоприятные условия для развития антициклона складываются, когда его приземный центр располагается под тыловой частью высотной барической ложбины на АТ500, в зоне значительных горизонтальных градиентов геопотенциала (высотная фронтальная зона). Усиливающим эффектом является сходимость изогипс при их циклонической кривизне изогипс, которая по потоку увеличивается. Здесь происходит накопление воздушных масс, что обусловливает динамический рост давления.

Давление у Земли повышается при понижении температуры в вышележащем слое атмосферы (адвекция холода). Наибольшая адвекция холода наблюдается за холодным фронтом в тылу циклона или в передней части усиливающихся антициклонов, где происходит адвективное повышение давления и где формируется область нисходящих движений воздуха.

Обычно стадии возникновения антициклона и молодого антициклона объединяют в одну из-за небольших отличий в структуре термобарического поля.

В начале своего развития антициклон имеет обычно вид отрога, возникшего в тылу циклона. На высотах антициклонические вихри в начальной стадии не прослеживаются. Стадия максимального развития антициклона характеризуется наибольшим давлением в центре. В последней стадии антициклон разрушается. У поверхности Земли в центре антициклона давление понижается.

Начальная стадия развития антициклона

В начальной стадии развития приземный антициклон располагается под тыловой частью высотной барической ложбины, а барический гребень на высотах сдвинут в тыловую часть относительно приземного барического центра. Над приземным центром антициклона в средней тропосфере располагается густая система сходящихся изогипс. (рис. 12.7). Скорости ветра над приземным центром антициклона и несколько правее в средней тропосфере достигают 70-80 км/ч. Термобарическое поле благоприятствует дальнейшему развитию антициклона.

Согласно анализу уравнения тенденции вихря скорости ∂∂κκHtgmHHHHnsnnsnns=++l(), здесь ∂∂Ht>0 (∂Ω∂t<0): при наличии значительных горизонтальных градиентов геопотенциала (>0), имеют место сходимость изогипс (H>0) при их циклонической кривизне (>0), которая увеличивается по потоку (Hnnsκκs>0).

При таких скоростях в области сходимости воздушных течений происходит значительное отклонение ветра от градиентного (т.е. движение становится нестационарным). Развиваются нисходящие движения воздуха, давление растет, в результате чего антициклон усиливается.

На приземной карте погоды антициклон очерчивается одной изобарой. Разность давления между центром и периферией антициклона составляет 5-10 мб. На высоте 1-2 км антициклонический вихрь не выявляется. Область динамического роста давления, обусловленная сходимостью изогипс, распространяется на всё пространство, занятое приземным антициклоном.

Приземный центр антициклона располагается практически под термической ложбиной. Изотермы средней температуры слоя в передней части относительно приземного центра антициклона отклоняются от изогипс влево, что соответствует адвекции холода в нижней тропосфере. В тыловой части относительно приземного центра располагается термический гребень, и наблюдается адвекция тепла

Адвективный (термический) рост давления у земной поверхности охватывает переднюю часть антициклона, где адвекция холода особенно заметна. В тылу антициклона, где имеет место адвекция тепла, наблюдается адвективное падение давления. Линия нулевой адвекции, проходящая через гребень, делит область входа ВФЗ на две части: переднюю, где имеет место адвекция холода (адвективное повышение давления), и тыловую, где имеет место адвекция тепла (адвективное падение давления).

Таким образом, суммарно, область роста давления охватывает центральную и переднюю части антициклона. Наибольший рост давления у поверхности Земли (где совпадают области адвективного и динамического роста давления) отмечается в передней части антициклона. В тыловой части, где динамический рост накладывается на адвективное падение (адвекция тепла) суммарный рост у поверхности Земли будет ослаблен. Однако, до тех пор, пока область значительного динамического роста давления занимает центральную часть приземного антициклона, где адвективное изменение давления равно нулю, будет иметь место усиление возникшего антициклона.

Итак, в результате усиливающего динамического роста давления в передней части входа ВФЗ происходит деформация термобарического поля, приводящая к образованию высотного гребня. Под этим гребнем у Земли и оформляется самостоятельный центр антициклона. На высотах, где повышение температуры вызывает рост давления, область роста давления смещается в тыловую часть антициклона, в сторону области повышения температуры.

Стадия молодого антициклона

Термобарическое поле молодого антициклона в общих чертах соответствует структуре предыдущей стадии: барический гребень на высотах по отношению к приземному центру антициклона заметно сдвинут в тыловую часть антициклона, а над его передней частью располагается барическая ложбина.

Центр антициклона у поверхности Земли располагается под передней частью барического гребня в зоне наибольшего сгущения сходящихся по потоку изогипс, антициклоническая кривизна которых вдоль потока уменьшается. При такой структуре изогипс условия для дальнейшего усиления антициклона наиболее благоприятны.

Сходимость изогипс над передней частью антициклона благоприятствует динамическому росту давления. Здесь также наблюдается адвекция холода, что также благоприятствует адвективному росту давления.

В тыловой части антициклона наблюдается адвекция тепла. Антициклон является термически асимметричным барическим образованием. Термический гребень несколько отстает от барического гребня. Линии нулевого адвективного и динамического изменений давления в этой стадии начинают сближаться.

У поверхности Земли отмечается усиление антициклона – он имеет несколько замкнутых изобар. С высотой антициклон быстро исчезает. Обычно во второй стадии развития замкнутый центр выше поверхности АТ700 не прослеживается.

Стадия молодого антициклона завершается переходом его в стадию максимального развития.

Стадия максимального развития антициклона

Антициклон является мощным барическим образованием с высоким давлением в приземном центре и расходящейся системой приземных ветров. По мере его развития вихревая структура распространяется всё выше и выше (рис. 12.8). На высотах над приземным центром ещё существует густая система сходящихся изогипс с сильными ветрами и значительными градиентами температуры.

В нижних слоях тропосферы антициклон по-прежнему, располагается в массах холодного воздуха. Однако, по мере заполнения антициклона однородным тёплым воздухом на высотах появляется замкнутый центр высокого давления. Линии нулевого адвективного и динамического изменений давления проходят через центральную часть антициклона. Это указывает на то, что динамический рост давления в центре антициклона прекратился, а область наибольшего роста давления перешла на его периферию. С этого момента начинается ослабление антициклона.

Стадия разрушения антициклона

В четвертой стадии развития антициклон является высоким барическим образованием с квазивертикальной осью. Замкнутые центры высокого давления прослеживаются на всех уровнях тропосферы, координаты высотного центра практически совпадают с координатами центра у Земли (рис. 12.9).

С момента усиления антициклона температура воздуха на высотах повышается. В системе антициклона происходит опускание воздуха, и, следовательно, его сжатие и нагревание. В тыловой части антициклона происходит поступление тёплого воздуха (адвекция тепла) в его систему. В результате продолжающейся адвекции тепла и адиабатического нагревания воздуха антициклон заполняется однородным тёплым воздухом, а область наибольших горизонтальных контрастов температуры перемещается на периферию. На над приземным центром располагается очаг тепла.

Антициклон становится термически симметричным барическим образованием. Соответственно уменьшению горизонтальных градиентов термобарического поля тропосферы, адвективные и динамические изменения давления в области антициклона значительно ослабевают.

Из-за расходимости воздушных течений в приземном слое атмосферы давление в системе антициклона понижается, и он постепенно разрушается, что на начальном этапе разрушения более заметно у земной поверхности.

Некоторые особенности развития антициклонов

Эволюция циклонов и антициклонов существенно различается с точки зрения деформации термобарического поля. Возникновение и развитие циклона сопровождается возникновением и развитием термической ложбины, антициклона – возникновением и развитием термического гребня.

Для последних стадий развития барических образований характерно совмещение барических и термических центров, изогипсы и становятся практически параллельными, замкнутый центр прослеживается на высотах, причём, координаты высотного и приземного центров практически совпадают совмещаются (говорят о квазивертикальности высотной оси барического образования). Деформационные различия термобарического поля при формировании и развитии циклона и антициклона приводят к тому, что циклон постепенно заполняется холодным воздухом, антициклон – тёплым воздухом.

Не все возникающие циклоны и антициклоны проходят четыре стадии развития. В каждом отдельном случае могут встретиться те или другие отклонения от классической картины развития. Нередко, возникающие у поверхности Земли барические образования не имеют условий для дальнейшего развития и могут исчезнуть уже в начале своего существования. С другой стороны, имеют место ситуации, когда старое затухающее барическое образование возрождается и активизируется. Такой процесс называют регенерацией барических образований.

Но если у различных циклонов наблюдается более определённое сходство в этапах развития, то антициклоны, по сравнению с циклонами, имеют гораздо большие отличия в развитии и форме. Нередко антициклоны проявляются как вялые и пассивные системы, которые заполняют пространство между гораздо более активными циклоническими системами. Иногда антициклон может достичь значительной интенсивности, но такое развитие в большинстве связано с циклоническим развитием в соседних областях.

Рассматривая структуру и общее поведение антициклонов, можно разделить их на следующие классы. (по Хромову С.П.).

• Промежуточные антициклоны – это быстро движущиеся области повышенного давления между отдельными циклонами одной и той же серии, возникающих на одном и том же главном фронте – по большей части имеют вид гребней без замкнутых изобар, либо с замкнутыми изобарами по горизонтальным размерам того же порядка, что и движущиеся циклоны. Развиваются внутри холодного воздуха.
• Заключительные антициклоны – заключающие развитие серии циклонов, возникающих на одном и том же главном фронте. Они также развиваются внутри холодного воздуха, но обычно имеют несколько замкнутых изобар и могут иметь значительные горизонтальные размеры. Имеют тенденцию по мере развития к приобретению малоподвижного состояния.
• Стационарные антициклоны умеренных широт, т.е. длительно существующие малоподвижные антициклоны в арктическом или полярном воздухе, горизонтальные размеры которых сравнимы иногда со значительной частью материка. Обычно это зимние антициклоны над материками и являются, главным образом, результатом развития антициклонов второго тира (реже – первого).
• Субтропические антициклоны – длительно существующие малоподвижные антициклоны, наблюдающиеся над океаническими поверхностями. Эти антициклоны периодически усиливаются вторжениями из умеренных широт полярного воздуха с подвижными заключительными антициклонами. В тёплый сезон субтропические антициклоны хорошо выражены на средних месячных картах только над океанами (над континентами располагаются размытые области пониженного давления). В холодный сезон субтропические антициклоны имеют тенденцию сливаться с холодными антициклонами над континентами.
• Арктические антициклоны – более или менее устойчивые области повышенного давления в арктическом бассейне. Являются холодными, поэтому вертикальная мощность их ограничивается нижней тропосферой. В верхней части тропосферы они сменяются полярной депрессией. В возникновении арктических антициклонов большую роль играет охлаждение от подстилающей поверхности, т.е. они являются местными антициклонами.

Высота, до которой простирается антициклон, зависит от температурных условий в тропосфере. Подвижные и заключительные антициклоны обладают низкими температурами в нижних слоях атмосферы и температурной асимметрией в вышележащих. Они относятся к средним или низким барическим образованиям.

Высота стационарных антициклонов умеренных широт растет по мере их стабилизации, сопровождающейся потеплением атмосферы. Чаще всего это высокие антициклоны, с замкнутыми изогипсами в верхней тропосфере. Зимние антициклоны над сильно выхоложенной сушей, например, над Сибирью, могут быть низкими или средними, поскольку нижние слои тропосферы здесь очень выхоложены.

Субтропические антициклоны являются высокими – тропосфера в них тёплая.

Арктические антициклоны, являющиеся, в основном, термическими, – низкие.

Нередко высокие тёплые и малоподвижные антициклоны, развивающиеся в средних широтах, на длительное время (порядка недели и более) создают макромасштабные нарушения зонального переноса и отклоняет траектории подвижных циклонов и антициклонов от западно-восточного направления. Такие антициклоны носят название блокирующих антициклонов. Центральные циклоны вместе с блокирующими антициклонами определяют направление основных течений общей циркуляции в тропосфере.

Высокие и тёплые антициклоны и холодные циклоны являются, соответственно, очагами тепла и холода в тропосфере. В районах между этими очагами создаются новые фронтальные зоны, усиливаются контрасты температуры и снова возникают атмосферные вихри, которые проходят тот же цикл жизни.

География постоянных антициклонов

• Антарктический антициклон
• Бермудский антициклон
• Гавайский антициклон
• Гренландский антициклон
• Северотихоокеанский антициклон
• Южно-Атлантический антициклон
• Южно-Индийский антициклон
• Южно-Тихоокеанский антициклон

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.

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.

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