Синоптические объекты

Основные объекты синоптического анализа – воздуш­ные массы, фронты, циклоны, антициклоны. Они являются «носителями» погоды, а их изучение составляет основу прогнозов погоды.

Воздушные массы. Тропосфера расчленяется на ряд воздушных масс, каждая из которых по своим физическим свойствам относительно однородна в горизонтальных на­правлениях, но может резко отличаться от других соседних масс.

К свойствам массы относятся: температура, влагосодержание, прозрачность, облачность.

Горизонтальная про­тяженность воздушных масс может составлять от несколь­ких сотен до нескольких тысяч километров. Горизонталь­ный градиент температуры воздуха в пределах воздушной массы обычно не превышает 1 ⁰С на 100 км.

Первичные свойства воздушных масс зависят от мест их образования. Различают воздух:

- арктический (АВ);

- умеренный (УВ);

- тропический (ТВ);

- экваториальный (ЭВ).

Каж­дый вид в свою очередь, подразделяется на мор­ской и континентальный.

Формирование воздушных масс, как правило, происхо­дит над однородной подстилающей поверхностью в анти­циклонах.

По термическому состоянию различают воздушные массы:

- теплые: воздушные массы, которые в данном месте охлажда­ются;

- холодные: воздушные массы, которые в данном месте прогреваются;

- местные: воздушные массы, которые находятся в радиационном и термодинамическом равновесии и температура их со временем не меняется.

Превращение пришедшей в данный район массы в местную называется трансформацией воздушной массы. Обычно полная трансформация происходит за 3-7 суток.

Воздушные массы бывают:

- устойчивые: воздушные массы, в которых преоб­ладает устойчивое вертикальное равновесие и не развива­ется термическая конвекция;

- неустойчивые.

Атмосферные фронты. Воздушные массы, обладаю­щие различными свойствами, отделяются друг от друга пе­реходными слоями воздуха – атмосферными фронтами.

Более холодная воздушная масса лежит под переходным слоем, а более теплая – над ним.

Разность температур двух соседних воздушных масс со­ставляет 5-10 ⁰С, иногда больше. При этом горизонтальный температурный градиент в слое фронта составляет от 10 до 100 ⁰С на 100 км.

По характеру движения различают:

- стационарные (не­подвижные);

- перемещающиеся фронты.

По виду смены воздушных масс различают фронты:

- теплые (холодная воздушная масса отступает, а теплая – приходит на ее место);

- холодные (смена теплого воздуха холодным).

Различают фронты:

- главные: арктический (отделяет АВ от УВ) и умеренный или полярный (отделяет УВ от ТВ);

- вторичные: разделяют разновидности воздушных масс одного и того же широтного типа (например, мУВ и кУВ).

Фронты окклюзии. Обычно фронты в системе цикло­нов в умеренных широтах перемещаются с запада на вос­ток. Между впереди идущим теплым и за ним следующим холодным фронтами находится теплый воздух. Скорость смещения холодных фронтов больше, чем теплых, и со временем холодный фронт нагоняет теплый – происходит их смыкание, называемое окклюзией.

Стадии развития циклонов и антициклонов.

Циклоны – это барические образования с минимумом давления в цен­тре и вихреообразной циркуляцией против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой стрелки – в южном.

Антициклоны – барические образования с максимумом давления в центре и циркуляцией воздушных масс по часо­вой стрелке в северном полушарии и против часовой стрел­ки – в южном.

В зависимости от широтной зоны возникновения ♦ цикло­ны делятся на внетропические и тропические, а ♦ антицикло­ны – на внетропические и субтропические.

Циклоны и антициклоны постоянно зарождаются, раз­виваются и исчезают (затухают).

**

В эволюции внетропиче­ских фронтальных циклонов условно выделяют три стадии.

1. Стадия зарождения циклона, или стадия волны. Ци­клоны зарождаются в зоне соприкосновения различных по своим свойствам воздушных масс, обычно на прямолиней­ных участках стационарных фронтов (рис. а). Началь­ным условием зарождения циклона является движение воз­душных масс по обе стороны фронта в противоположном направлении или в одном направлении, но с разными по величине скоростями. При таком движении воздушных масс на некотором участке первоначально прямолинейного фронта происходит искривление линии фронта в виде вол­ны (рис. б). Воздушные потоки в месте зарождения волны образуют завихрение: часть холодного воздуха на­чинает вклиниваться под теплый, а часть теплого воздуха натекать по наклонной поверхности на холодный воздух (рис.). При таком движении воздушных масс на ста­ционарном фронте появляются два подвижных участка: холодный и теплый фронты, постоянно удлиняющиеся.

Появление вихревого движения воздуха сопровождается понижением давления.

Рис. Стадии развития циклона:

а – невозмущенная часть стационарного фронта; б – стадия волны;

в – стадия молодого циклона; г – стадия окклюзирования циклона:

1 – изобара, давление в гПа; 2 – холодный фронт; 3 – теплый фронт;

4 – фронт окклюзии; 5 – холодный воздух; 6 – теплый воздух;

7 – низкое давление; 8 – высокое давление.

2. Стадия молодого циклона (рис. в) характеризу­ется образованием хорошо выраженного теплого сектора циклона, заключенного между холодным и теплым фрон­тами и системой нескольких замкнутых изобар. Так как скорость холодного фронта больше скорости теплого фрон­та, с течением времени происходит сужение теплого секто­ра, сопровождающееся дальнейшим понижением давления в центре циклона (углубление циклона).

3. Стадия окклюзирования циклона (рис. г) – от на­чала окклюзирования до исчезновения замкнутой циклони­ческой циркуляции (затухание циклона). Холодный фронт, перемещаясь быстрее теплого, нагоняет его, смыкается с ним с образованием фронта окклюзии. При этом у земли теплый сектор также смыкается и сохраняется лишь на пе­риферии циклона в виде остаточного теплого сектора.

С поступлением в нижние слои циклона холодного воз­духа, имеющего большую плотность, давление в центре циклона растет, площадь, занятая циклоном уменьшается, происходит заполнение циклона и его затухание. Имевшие­ся в циклоне фронты размываются, а с ними исчезают об­лачные системы, прекращаются осадки.

От зарождения волны до исчезнове­ния циклона проходит от 3 до 7 суток – за это время он мо­жет пройти расстояние в тысячи километров.

При прохождении циклона усиливается ветер и меняется его направление. Циклонические области характеризуются увеличенной облачностью и осадками обложными, ливневыми и т.д.

**

По стадиям развития различают:

1. Молодой антициклон – характеризуется ростом давления в центральной части и увеличением занимаемой им площади.

2. Антициклон (стадия максимального развития) – представляется на карте не­сколькими замкнутыми изобарами;

3. Разрушение анти­циклона – давление уменьшается, сокращаются количество замкнутых изобар и занимаемая им площадь до полного исчезновения (затухания).

Погодные условия в антициклонах в значительной сте­пени противоположны таковым в циклонах.

В отличие от циклонов в области антициклонов циркулируют однород­ные воздушные массы, а в слое трения имеет место расхо­димость воздушных потоков. Поэтому фронты в антици­клонах не образуются.