Циклоны и антициклоны

Нижние слои атмосферы исключительно подвижны. В них по­стоянно перемещаются отдельные массы воздуха. Форма движе­ния их чаще вихревая: от небольших вихрей, наблюдающихся Перед грозой, до огромных, захватывающих пространства в сот-11п тысяч, а иногда и миллионы квадратных километров. Эти рнхри называются циклонами и антициклонами.

Под циклоном понимают огромный вихрь в нижнем слое ат-

исферы, имеющий в центре пониженное атмосферное давление.

вихре происходит постоянное изменение направления ветра:

северном полушарии — против часовой стрелки, в южном — но

«совой. - •

Такие вихри образуются в местах встречи теплой и холодной пес воздуха, на так называемых климатологических фронтах. ля умеренного пояса — на арктическом фронте и фронте уме рнпых широт; для тропического — на тропическом фронте. Циклоны внетропических широт. Изучение циклопоц по.шолп выявить ряд их особенностей.

1. Циклон представляет собой огромный воздушный вихрь с небольшой осью наклона (1—2°), занимающий пространство вы­сотой 8—9 км при поперечнике от 1 до 3 тыс. км. Небольшой на­клон оси вихря отличает циклон от мелких вихрей, имеющих больший угол наклона и формирующихся в результате неравно­мерного нагревания поверхности Земли.

2. Вихрь образуется в результате встречи двух воздушных масс с разными температурами и воздействия отклоняющей силы: вращения Земли на направление их при движении.

3. В вихре происходят поднятие и растекание воздуха в сто­роны, поэтому в центре вихря образуется область пониженного атмосферного давления.

4. Поднятию и растеканию воздуха с циклона способствуют струйные течения', которые выносят воздух далеко за пределы наземного циклона.

5. Восходящие потоки воздуха в циклоне обеспечивают обра­зование облаков и выпадение осадков.

6. В циклоне хорошо выражены два фронта: теплый и холод­ный, при прохождении которых наблюдается резкая смена по­годы. Обычно циклоны приносят ненастную погоду: зимой — сне­гопады и метели, летом — дожди и грозы.

Возникновение и развитие циклонов. Теорий, объясняющих образование циклонов, много. Познакомимся с волновой теорией, как самой распространенной. Теплый и холодный воздух, име различную плотность, движутся в противоположных направле ниях вдоль поверхности Земли и образуют волны на поверхност раздела.

При волновом искривлении фронтальной поверхности и лини фронта воздушные потоки с обеих сторон фронта соответственп искривляются. Отклонение потоков от их первоначального па правления приводит к уплотнению и разрежению воздуха вблн зи различных участков фронта. Там, где теплый воздух вторгает ся в холодный (гребень волны), наблюдается понижение давло ния, что приводит к образованию циклонических центров. В тс частях волн, где холодный воздух отклоняется в сторону теплин (основание волны), наблюдаются уплотнение воздуха и повьпы¹ ние давления, в результате чего в промежутках между цикли нами образуются отроги вырокого давления, а иногда даже сами стоятельные антициклоны. Понижению давления на гребнях bo.hi способствуют вторжения теплого воздуха в область холодном воздуха, и, наоборот, повышению давления в основании в<ип способствуют холодные вторжения в "область теплой воздушно массы.

Фронтальные волны перемещаются в направлении движспи

¹ Струйные течения — это зоны больших скоростей ветра на высоте 7

12 км, возникающие на фронтальных разделах между областями высокого низкого давления. к'плого воздуха, на них формируются циклоны. Можно выделить четыре стадии развития циклона.

Первая стадия — возникновение волны и центра пониженного дннления (рис. 23). Если вершиной фронтальной волны считать Ту ее часть, в которой теплый воздух заходит в область холодно­го, то при движении волн вдоль фронта в передней части каждой нершины волны перемещается теплый воздух, а в тыловой ее ча­ги — холодный.

Вторая стадия — нарушение устойчивости волны. Если волна пшобретает большой размах и теплому воздуху приходится про­никать далеко в область холодного, а холодному далеко вторгать-гн в область теплого, то на форме волны начинают сказываться отличительные особенности теплого и холодного фронтов. Холод­ным фронт движется быстрее теплого и начинает догонять его. Участок холодного фронта теряет равновесие. Вершина волны в центре циклона вместо округленной формы приобретает заост­ренную; участки холодного и теплого фронтов сходятся теперь в центре циклона под углом. В этой стадии теплый воздух, огра­ниченный теплым и холодным фронтами, занимает один сектор и клона, причем угол этого сектора совпадает с геометрическим еитром циклона. После перехода во вторую стадию циклон уже г может вернуться в стадию волны или исчезнуть, он должен |>опти третью и четвертую стадии.

Третья стадия — окклюзия, или смыкание фронтов. Теплый рктор становится все более узким, воздух этого сектора вытес-Нется вверх. Над поверхностью Земли распространяется холоде 1.1 и воздух. Четвертая стадия — окончательная окклюзия. Поднявшийся мй воздух охлаждается, его температура уравнивается с хо-I.IM, формируется однородная масса воздуха, циклон как 1. перестает существовать. Продолжительность жизни каж-1м - циклона — 5—7 дней.

Строение молодого циклона и погода в нем. В процессе эво-

ции циклона — от момента зарождения до полного исчезнове-

- строение его непрерывно изменяется. В начальной стадии

лоп асимметричен. Он состоит из двух разнородных масс воз-

В, разделенных фронтом: теплый воздух в виде языка вкли- нив'ается в область холодного. После окклюзии циклон является уже симметричным вихрем в однородной массе холодного воз­духа.

Рассмотрим более подробно строение молодого циклона с теплым сектором (рис. 24).

Наиболее характерная особенность циклона — облачная по­года с обильными осадками. Мощная облачная система на теп­лом фронте занимает почти всю переднюю половину циклона. Вдоль теплого фронта наблюдается широкая полоса с обложны­ми осадками, а вдоль холодного фронта прослеживается менее широкая полоса облаков с ливнями и шквалистыми ветрами.

За этой облачной системой в неустойчивом воздухе в теплое время года получает сильное развитие тепловая конвекция, спо­собствующая возникновению мощных облаков — кучевых (Си) и кучево-дождевых (СЬ). Из кучево-дождевых облаков выпа-i.iinт дожди ливневого характера. В перерывах между ними на-■ i v 11 ает прояснение и светит солнце.

13 теплом секторе циклона безоблачную или малооблачную

погоду можно наблюдать лишь на его окраине. С приближением

и нершине теплого сектора увеличивается облачность слоистых

'юрм, свойственных теплым массам воздуха, движущимся над

олее холодной подстилающей поверхностью. Нередко наблю-

шотся туманы и моросящие осадки. В теплом секторе перед хо-

одным фронтом, примерно на расстоянии 100—200_лкм от него,.

сишляется передняя часть облачной системы холодного фронта.

Циклоны занимают обширные площади. Их поперечник, счи-

т/юмый по изобаре 1013 гПа (760 мм), иногда достигает 2500--

:|)()0 км. Изобары большей частью бывают вытянуты в виде

'.плипсов. Давление в центре бывает в пределах 980—1010 гПа,

i и единичных случаях — до 935 гПа. Наиболее сильные ветры

наблюдаются в южных и юго-западных частях циклона.

Прохождение циклона через пункт наблюдений сопровож­ден значительными и резкими изменениями погоды. Последо-iтельную смену погоды можно представить себе, если двигать-: вдоль линии А я В (рис. 24). Если циклон захватывает дан-■ii'i пункт своей правой (южной) стороной на линии А и В,'та блюдается следующая картина смены погоды: появляются пе-стые облака (Ci) — первые вестники приближающегося цик­ла, быстро несущиеся с западной части горизонта (для евре­йской части страны). Они появляются за 1—1,5 суток до про­ведения средней части циклона.

Вслед за перистыми облаками идут перисто-слоистые (Cs)„ тепенно уплотняющиеся и затягивающие небо. Далее следуют окослоистые (As) и слоисто-дождевые (Ns) с обложными дками. Одновременно с увеличением облачности наблюдается рерывное падение давления и усиление ветра. Температура ышается. Наступает временное прояснение, так как фрон-ьная облачность уступает место слоистым внутримассовым лкам с моросящими осадками и туманами. За время прохож­ая теплого сектора через пункт наблюдения давление в цик-¹ мало изменяется, лишь слегка понижается. За несколько ча-(4—6) перед наступлением холодного фронта появляются era (вестники — облака: перисто-кучевые (Сс), кучевые (Си) и жослоистые (As).

1рохождение холодного фронта летом сопровождается лив-I, быстрым похолоданием, повышением давления и резким онием ветра, который приобретает шквалистый характер. ||'п этом наблюдается дальнейший резкий поворот ветра вправо ни часовой стрелке). Обычно южные, юго-западные ветры сме­шится северо-западными и северными. Осадки холодного фрон-ii продолжаются сравнительно недолго и вскоре прекращаются. и кие облака заменяются облаками среднего яруса (As), затем появляются просветы голубого неба, и наконец фронтальная облачная система исчезает. Зимой наблюдаются сильные ветры,

вызывающие метели.

В тылу циклона погода бывает безоблачной обычно только зимой или в ночные часы. Летом нередко развиваются конвек-, тивпые облака, приносящие кратковременные ливни.

Иное течение погоды наблюдается в тех районах, которые оказываются в левой (северной) половине циклона. Здесь не наблюдается смены воздушных масс и фронтов, поэтому и не бывает резкой смены погоды. Постепенно, по мере падения дав­ления, увеличивается облачность, переходя от Ci и Cs к As и Ns, из которых выпадают осадки. Когда пункт окажется в тыловом части циклона, понижение давления сменится повышением его. Фронтальные осадки прекратятся, и постепенно исчезнет сплош­ной облачный покров.

Циклоны перемещаются со средней скоростью 30—50 км в час.

На фронте возникает большей частью не один, а несколько циклонов (обычно четыре), составляющих серию циклонов.

В процессе развития циклона поток холодного воздуха в ег<> тыловой части все более распространяется в сторону теплы, воздушных масс, оттесняя их. Линия фронта постепенно отодви гается к югу. При этом на ней обычно возникает новый волнооб разный изгиб, дающий начало второму циклону того же напрап ления. Подобным же образом возникает третий циклон и вс< остальные. В дальнейшем холодный воздух настолько нагревае тся, что фронт исчезает (размывается), так как разница межд) холодным и теплым воздухом становится незначительной.

В течение года в Европе проходит в среднем 65 серий ци клонов.

Тропические циклоны. Особую разновидность представляю! собой циклоны тропической зоны. Они отличаются от циклоном умеренных широт меньшими размерами и исключительно бур­ной погодой. Они зарождаются в низких широтах на тропичес ких фронтах. Диаметр тропических циклонов обычно 200 500 км. Давление в центре опускается до 960—970 гПа. Бариче­ские- градиенты в центральных частях тропических циклонов до ходят до 15—20 гПа (на 110 км). Им сопутствуют ураганные ветры до 50 м/с. Ширина штормовой зоны 200—250 км. При та ких ветрах на морях поднимаются штормы. В тропических цик лонах образуются мощные облака и выпадают обильные осадки, доходящие до 300—400 мм в сутки. Характерная особенное и. тропических циклонов — наличие в центре небольшой, с пот-речником около 20 км, области затишья с ясной погодой.

Тропические циклоны чаще всего зарождаются в следуют m областях:

2. 1) над Карибским морем и Мексиканским заливом (ураганы, торнадо); над Южно-Китайским морем и около Филиппинских опровов (тайфуны);

3. над Аравийским морем и Бенгальским заливом (цикло­ны);

4. над южной частью Индийского океана, восточнее Мадагас-кнра (орканы).

Антициклоны. Области высокого давления, или антициклоны, нирактеризуются циркуляцией воздуха в направлении часовой • грелки в северном полушарии и против — в южном, а также нисходящими движениями воздушных масс.

Возникновение и развитие антициклонов в основном тоже i пязаро с атмосферными фронтами. Так, области повышенного давления обычно разделяют циклоны одной и той же циклони­ческой серии, а в тылу всей циклонической серии возникают еще более мощные антициклоны. Однако фронты в антицикло-нплыщх областях выражены слабо и располагаются в верхних елоях атмосферы. Приземные же слои представляют собой одно­родную массу воздуха. Это обусловливает однородную и устой-миную погоду. Характер погоды здесь определяется влиянием Нисходящих воздушных течений, свойственных антициклону. Ти­пичная особенность — отсутствие фронтальных облачных систем. Нередко в антициклонах господствует совершенно безоблачная, жаркая, сухая погода летом и морозная зимой.

Температура в западной части антициклона, где господствуют Южные ветры, обычно выше, чем в восточной, с северными вет­рам и. Суточный ход метеорологических элементов характери­зуется большими амплитудами.

Иногда в антициклоне наблюдаются облака небольшой вер­тикальной мощности, образующиеся в устойчивых воздушных Массах вследствие охлаждения и инверсии воздуха от подстила­ющей поверхности. При большой влажности нижних слоев воз-"уха в антициклоне выпадают моросящие осадки. Ввиду малых барических градиентов в антициклоне ветры слабые, а в цент­ральной его части наблюдается полный штиль.

При движении антициклоны занимают обширные области с Диаметром до 3000 км. Циклоны и антициклоны способствуют >пло- и влагообмену между отдельными широтами, и в этом их |нжнейшее значение.

Большая часть осадков связана с циклонами. Антициклоны " ©обусловливают зимой морозную погоду, а летом — ясную, за­сушливую. Повторяемость циклонов и антициклонов для опре-еленного места — важнейший признак климата.