Глава 1 механизм возникновения и географическое распостранение циклонов 8
1.1 Физические основы возникновения 8
1.2 Строение циклонов 13
Глава 2 погода в тропических циклонах 17
Глава 3 роль циклонов в перераспределении тепла и влаги в гографической оболочке 21
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 27
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 28
Введение
Работа посвящена наиболее актуальному вопросу синоптической метеорологии - атмосферной циркуляции (система крупномасштабных воздушных течений на Земле). Основными элементами общей циркуляции атмосферы являются циклоны, т.е. волны и вихри размером в несколько тысяч километров, постоянно возникающие и разрушающиеся в атмосфере. Эти вихри обладают большой энергией и являются существенными погодообразующими факторами.
В работе так же раскрывается структура циклонов (глаз бури, облачная стена, ливневые полосы), природа их возникновения и движения, а также указаны районы наиболее частого их возникновения. В ней описываются погодные условия, связанные с прохождением циклонов. Рассматривается возможность прогнозирования их возникновения и траектории движения, а, следовательно, и возможность улучшения краткосрочных прогнозов погоды.
Целью данной работы является подробное изучение тропических циклонов.
Исходя из поставленной цели курсовой работы, были поставлены следующие задачи:
Закрепить, углубить и систематизировать теоретические знания о циклонах;
Проанализировать роль тропических циклонов на изменение погодных условий.
При написании курсовой работы были проанализированы материалы исследований последних лет, а так же достижения в прогнозировании ТЦ.
Наибольший интерес представляло влияние, которое оказывает ТЦ не только на Северное полушарие, где оно больше всего проявляет себя, а так же и на Южное, его влияние на погоду.
В курсовой работе, изложены последние сведения о том, что же на самом деле представляет собой данное явление.
Работа выполнена в основном на основании литературных источников, основными из которых являются:
Хромов, М.А Петросянц.-М.: Изд-во Моск. ун-та: Наука, 2006.-582с.
Метеорология и климатология: учеб. пособие/ Г.И. Пиловец.- Минск: Новое знание; М. ИНФРА-М,2013.- 399с.:ил.- (Высшее образование).
Глава 1 механизм возникновения и географическое распостранение циклонов
Физические основы возникновения
Атмосферные возмущения возникают внутри тропиков. По большей части это слабые тропические депрессии, часто даже без замкнутых изобар, возникающие как волновые возмущения во внутритропической зоне конвергенции, а также внутри пассатного течения. Перемещаются тропические депрессии медленно, преимущественно с востока на запад, в общем направлении переноса воздуха внутри тропиков[10].
Тропические циклоны возникают над теплой (не ниже 270С) поверхностью океанов, чаще всего между 5—200 с. и ю. ш. , и движутся в пассатном потоке. Наблюдения, проводимые с помощью спутников, показывают, что эти вихри могут развиваться и из слабых депрессий, возникающих в большом количестве на тропическом и пассатном фронтах и вне фронтов. Для развития циклона из слабой депрессии требуется неустойчивость стратификации и близость воздуха с выделением огромного количества тепла конденсации. В тропические циклоны превращаются лишь немногие из таких депрессий (примерно одна из десяти) в том случае, когда скорость ветра в них превышает 17 м/с. В 13 % случаев могут возникнуть в более высоких широтах.
Тропический циклон — мощный атмосферный вихрь с пониженным атмосферным давлением в центре, развивающийся во внутритропической зоне конвергенции, т. е. на тропическом и пассатном фронтах (рисунок 1.1).
В формировании атмосферных вихрей большая роль принадлежит силе Кориолиса, поэтому в экваториальных широтах(50 с. ш. и 50 ю. ш.) они почти не образуются, так как отклоняющая сила вращения Земли здесь слишком мала, чтобы могла развиться сильная циклоническая циркуляция: возникающие здесь разности давления должны быстро выравниваться. В тропических широтах возникают и циклонические и антициклонические вихри, но антициклонические вихри — явление редкое и малозаметное.
Согласно классификации тропических циклонов по скорости ветра различают: тропическое возмущение (<17 м/с), тропическую депрессию (17-20 м/с), тропические штормы (20-38 м/с), тайфун (ураган) (>39 м/с). В процессе развития один и тот же циклон может менять интенсивность от тропического возмущения до урагана. Вместе с тем не все циклоны достигают ураганной силы, причем значительная часть их не выходит за пределы тропического возмущения [5].
Рисунок 1.1 Тропический циклон на синоптической карте[10]
В указанных широтных зонах (между 5—200 с. и ю. ш.) тропические циклоны развиваются только над морем. Над сушей они никогда не образуются, а если уже возникший тропический циклон попадает на сушу, он быстро заполняется в связи с увеличенным трением и соответствующим увеличением притока сухого континентального воздуха внутрь циклона в нижних слоях. По новейшим данным, полученным с помощью спутников, тропические циклоны Северной Атлантики могут возникать из слабых депрессий, образовавшихся над Африкой, но ветер в них усиливается до шторма или урагана уже над океаном.
Максимум повторяемости тропических циклонов приходится на лето и осень данного полушария, когда внутритропическая зона конвергенции находится за пределами 5° от экватора, а поверхность океана особенно нагрета— не менее чем до +27°С. Только в северном Индийском океане среди лета наблюдается вторичный минимум, так как в это время здесь господствует юго-западный муссон, а муссонная ВЗК (Внутритропическая зона конвергенции) находится над Южной Азией. Поэтому тропические циклоны развиваются здесь весной и осенью, а в муссонной ВЗК летом образуются муссонные депрессии, никогда не достигающие силы тропического циклона.
Указанные условия — удаленность зоны конвергенции от экватора при высокой температуре воды (более27°С)— отсутствуют в южном Атлантическом океане и на востоке южного Тихого океана; тропические циклоны здесь никогда не возникают [10].
Для развития циклона из первоначальной слабой депрессии нужна большая энергия неустойчивости воздушных масс и близость воздуха к насыщению. Именно неустойчивость стратификации и связанный с нею подъем насыщенного воздуха с выделением огромного количества тепла конденсации определяют кинетическую энергию циклона. Мощный подъем нагретого и влажного воздуха над большой площадью океана в возникшем возмущении является главной причиной развития сильного тропического циклона. Для такого подъема воздуха необходимо еще, чтобы в верхней тропосфере над развивающимся циклоном существовала хорошо выраженная расходимость линий тока. Воздух в циклоне конвергирует и поднимается вверх, а в высоких слоях вытекает из циклона, что поддерживает в нем длительно существующий дефицит давления[7].
Тропические циклоны в основном возникают в следующих районах: (рисунок 1.2).
Северное полушарие.
1.В районе Желтого моря, Филиппинских островов; к востоку от них до 170° в.д. над Тихим океаном наблюдается наибольшее количество тропических циклонов: в среднем за год 27, из них около половины с ураганной силой ветра больше 33 м/с. В отдельные годы их бывает до 50. Тропические циклоны этого района носят местное название тайфунов. Тайфуны движутся вначале на запад и северо-запад. Проходя над Филиппинами, они вызывают опустошительные разрушения и наводнения. Если они достигают берегов Китая, то быстро затухают над сушей. Но чаще, не достигнув материка, они поворачивают к северо-востоку и нередко (в 15% случаев) проходят через южные Японские острова или вблизи них. Изредка они могут достигать даже района Камчатки.
2.В районе Тихого океана к западу от Мексики в среднем за год возникает 15 тропических циклонов со штормовыми и, сравнительно редко, с ураганными ветрами.
3.В тропиках северного Атлантического океана на западе (в Карибском море, районе Малых Антильских островов и Мексиканском заливе) и на востоке (у островов Зеленого Мыса) в среднем за год возникает 9 тропических циклонов. Местное их название — ураганы.
Циклоны западной части океана нередко проходят над Большими Антильскими островами. Сильнейший ураган «Флора» проходил над Кубой в октябре 1963 г. Иногда циклоны попадают на материк в районе Флориды и других юго-восточных штатов США. Иногда циклоны, поворачивая к северо-востоку над океаном, могут проходить вблизи Атлантического побережья США.
(ТЦ): 1 — основные направления перемещения ТЦ, 2 — среднее годовое число ТЦ в пятиградусных квадратах, 3 — граница возникновения ТЦ.
Несмотря на сравнительную редкость, ураганы причиняют хозяйству США большие убытки и не обходятся без человеческих жертв. Примером может служить ураган «Хьюго» в сентябре 1989 г., нанесший огромный материальный ущерб и приведший к многочисленным жертвам среди населения.
4.Над Бенгальским заливом в среднем за год возникает четыре циклона. Попадая на сушу в Индии или в Бангладеш, они часто производят сильные опустошения; особенно страшны связанные с ними нагоны воды на плоские берега. Так, штормовой волной тропического циклона 12—13 ноября 1970 г., обрушившегося на Бангладеш, было потоплено 300 000 человек.
5.В Аравийском море в среднем за год возникает меньше двух циклонов, как и в Бенгальском заливе, обычно весной и осенью.
Южное полушарие.
1.Повторяемость циклонов в Тихом океане к востоку от Новой Гвинеи и северной Австралии (Квинсленда) до островов Самоа, а может быть и дальше, 14 в год; циклоны ураганной силы редки.
2.В Индийском океане между Мадагаскаром и Маскаренскими островами отмечается в среднем восемь циклонов в год.
3.В Индийском океане между северо-западным побережьем Австралии и Кокосовыми островами циклоны очень редки — в среднем два в год. Местное название — вилли-вилли. Несмотря на редкость, в декабре 1974 г. ураган «Трэйси» стер с лица земли город Дарвин[9].
Из этого следует, что в южном полушарии ТЦ не перемещаются южнее 300 ш., в то время как в северном полушарии они могут проникать севернее 400 ш. Причиной этого является большая меридиональность потоков в северном полушарии по сравнению с южным.
Также в южном Атлантическом океане тропические циклоны штормовой и ураганной силы не возникают.
Всего на земном шаре возникает за год в среднем около 80 тропических циклонов со штормовыми и ураганными ветрами. Максимум их приходится на лето и осень данного полушария, когда внутритропическая зона конвергенции наиболее далеко смещена от экватора. Зимой их почти не бывает [6].
В 2013 году на планете возникло 89 тропических циклонов (ТЦ), что примерно на 7% больше нормы (83,2). В северном полушарии образовалось 67 ТЦ, что превышает норму на 17%. В южном полушарии количество тропических циклонов было ниже нормы на 16%: здесь сформировалось 22 ТЦ при норме 26,1.
В большинстве районов Мирового океана активность тропического циклогенеза была высокой или близкой к норме. И только в южной части Тихого океана его интенсивность отставала от нормы: здесь образовалось лишь 5 ТЦ, что составляет 57% от среднего многолетнего количества.
Сезон 2013 года в северном полушарии был весьма активным и продолжался 10 месяцев: уже в январе и феврале в Южно-Китайском море существовало по одному ТЦ, причём январский циклон был довольно интенсивным. После затишья в марте и апреле началось нарастание активности в мае. Количество тропических циклонов примерно соответствовало норме в мае, июле, августе и декабре. В сентябре, октябре и ноябре ТЦ было больше нормы на 15%, 48% и 36% соответственно. Самым же необычным по активности тропического циклогенеза оказался июнь, когда вместо обычных 4,8 образовалось 8 ТЦ, что превысило норму на 67%[15].
Также была отмечена связь между возникновением тайфунов и восточным струйным течением и высказано предположение об аналогичной роли струйных течений как в циклогенезе внетропических широт, так и в возникновении тайфунов. Фактор, обуславливающий возникновение восточного струйного течения, является тайфун. Анализ показал, что любой тайфун сопровождается возникновением струйного течения в северо- западной части тропической зоны Тихого океана. После исчезновения тайфуна уменьшается и скорость восточного потока. Кроме того, такое взаимодействие восточных потоков в верхней тропосфере отчасти управляет движением ТЦ[2].