30. Циркуляция внетропических широт. Циклоны и антициклоны, их возникновение, эволюция, перемещение. Погода в циклонах и антициклонах.

во внетропических широтах преобладает западный перенос воздуха, особенно хорошо выраженный в верхней тропосфере. Однако воздушные течения меняются в этих широтах часто и быстро в связи с циклонической деятельностью, и преобладающий западный перенос представляет собой только статистический результат совокупного действия возникающих атмосферных возмущений.Основной особенностью атмосферной циркуляции во внетропической зоне, и особенно в средних широтах, является интенсивная циклоническая деятельность. Циклонической деятельностью называют постоянное возникновение, развитие и перемещение в атмосфере внетропических широт крупномасштабных атмосферных возмущений с пониженным и повышенным давлением - циклонов и антициклонов.Все воздушные течения крупного масштаба связаны во внетропических широтах с этими атмосферными возмущениями.

Преобладающий западный воздушный перенос воздуха, о котором говорилось выше, во внетропической зоне является скорее результатом совокупного действия возникающих атмосферных возмущений. Это связано с теми, что под влиянием циклонической деятельности направление воздушных течений в этих широтах часто и быстро меняют свои направления.

В течение года во внетропической зоне каждого полушария возникают многие сотни циклонов. Размеры внетропических циклоноввесьма значительны, хорошо развитый циклон имеет в поперечнике 2-3 тыс. км. Вертикальная мощность циклона меняется по мере его развития. В первое время циклон заметно выражен лишь в нижней части тропосферы. Распределение температуры в нем асимметрично относительно центра: в передней части циклона, с притоком воздуха из низких широт, температуры повышены, в тыловой части, с притоком воздуха из высоких широт, напротив, понижены. При последующем развитии циклон становится высоким, при этом температура воздуха в нем понижается, а температурный контраст между передней и тыловой частью сглаживается.Давление в центре циклона (глубина циклона) в начале его развития немного отличается от среднего и составляет 1000-1010 мб. Многие циклоны и не углубляются более, чем до 1000-990 мб, однако в наиболее глубоких циклонах давление падает до 960-950 мб. Вместе с углублением циклона растут и скорости ветра в нем. Ветры в глубоких циклонах сильные и иногда достигают штормовых скоростей. Особенно часто это бывает в циклонах южного полушария.Жизнь циклона продолжается несколько суток, в первой половине своего существования циклон углубляется, во второй - заполняется и затем исчезает вовсе. В некоторых случаях существование циклона оказывается более длительным, особенно когда он объединяется с другими, образуя одну общую и малоподвижную область - центральный циклон. Центральные циклоны чаще всего образуются в северных частях Атлантического и Тихого океанов, в районах исландской и алеутской депрессий.

Циклоны всегда перемещаются: под перемещением циклона подразумевают перемещение циклона как единой системы, независимо от направления дующих в нем ветров. Как правило, циклоны перемещаются в направлении общего переноса воздуха в средней и верхней тропосфере (в направлении ведущего потока). Такой общий перенос воздуха чаще всего происходит с запада на восток, поэтому и циклоны чаще перемещаются с запада на восток. Но бывает и так, что высокие циклоны и антициклоны, простирающиеся на всю толщу тропосферы, отклоняются от зонального направления и перемещаются с большей составляющей к югу или северу. Скорость перемещения циклона на 20-30 % меньше скорости ведущего потока и составляет 30-40 км/час, достигая в отдельных случаях величин 80 км/час. В поздней стадии жизни циклона скорость его перемещения резко уменьшается.

Перемещение циклона приводит к изменениям погоды. При прохождении циклона усиливается ветер, меняется его направление. Если циклон проходит через данное место своей южной частью, ветер меняется с южного на юго-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 изменения температуры при прохождении циклона. Циклонические области характеризуются увеличенной облачностью и осадками. В передней части циклона осадки обложные, восходящего скольжения, выпадающие из облаков теплого фронта. В тыловой части осадки ливневые, из кучево-дождевых облаков, свойственных холодному фронту. В южной части циклона иногда наблюдаются моросящие осадки теплой воздушной массы.Приближение циклона можно заметить по падению давления и по первым облакам, появляющимся на западном горизонте. Это фронтальные перистые облака, движущиеся параллельными полосами. За ними идут перисто-слоистые, затем более плотные высокослоистые и слоисто-дождевые. Потом, в тылу циклона, давление растет, и облачность принимает быстро меняющийся характер: кучевые и кучево-дождевые облака часто сменяются прояснениями.Между циклонами возникают и развиваются подвижные антициклоны. Их размеры и скорости движения примерно такие же, как и у циклонов, но в поздней стадии развития антициклоны часто принимают малоподвижное состояние. Направление движения определяется направлением ведущего потока, но в перемещении антициклонов преобладает составляющая к низким широтам. Поэтому происходит накопление антициклонов в субтропических и тропических широтах (субтропическая зона высокого давления). Зимой также происходит преимущественное развитие, накопление и усиление антициклонов над охлажденными материками умеренных широт, особенно над Азией.В антициклонах существует общая тенденция к нисходящему движению воздуха, и по мере развития антициклона мощные слои воздуха в нем медленно оседают, что приводит к их динамическому нагреванию и возникновению инверсии температуры. В связи с этим воздух удаляется от насыщения и погода в антициклонах преобладает малооблачная и сухая. Только в нижних слоях в холодное время суток и года возможно образование туманов и низких слоистых облаков, связанных с охлаждением от земной поверхности. Возможно также образование волнистых облаков в более высоких слоях, под инверсией. Но мощных облачных толщ с выпадением обложных осадков в антициклонах не бывает. С течением времени температура воздуха в антициклоне становится выше, исключением являются нижние слои антициклона зимой над сушей. При ясной погоде в антициклоне земная поверхность будет сильно выхолаживаться излучением, и от нее сильно будут сильно выхолаживаться и прилегающие слои воздуха. Барические градиенты и ветры во внутренних частях антициклонов слабы, у земной поверхности нередки штили, но на периферии антициклона ветры могут быть достаточно сильными.Внетропические муссоны. Над материками внетропических широт зимний режим повышенного давления сменяется летним режимом пониженного давления. Это приводит к тому, что в некоторых районах преобладающие барические градиенты резко меняют свое направление от зимы к лету. Это приводит к сходным изменениям в режиме ветра. В одном сезоне преобладают ветры одного направления, в противоположном сезоне преобладающее направление ветра сменится на противоположное или близкое к противоположному. Такой режим ветра называется внетропическим муссоном. Муссонный режим ветра во внетропических широтах, как и тропические муссоны, охватывают значительную толщу тропосферы. Выше господствует западный перенос. Внетропические муссоны особенно хорошо выражены на восточном побережье Тихого океана. Зимой над Восточной Азией держатся устойчивые антициклоны, над морем возникают серии циклонов. Воздушные течения над восточной окраиной Азии имеют в это время преимущественно направление с севера или северо-запада. Это зимний муссон. В ряде районов он создает вынос воздуха через береговую линию с суши на море. Летом над Азией преобладает пониженное давление, а над прилегающими морями давление повышено. Устанавливается преобладание южных и юго-восточных ветров - летний муссон. Если зимний муссон имеет составляющую с суши на море, он связан с холодной и сухой погодой. Если летний муссон направлен с моря на сушу (что тоже строго не обязательно), он связан с понижением температуры и значительными осадками в муссонном районе.

Следует помнить, что и в случае с внетропическими муссонами речь идет о преобладающем направлении ветров, что не исключает наличие барических систем, определяющих возникновение ветров других направлений.

31. Муссоны. Тропические и внетропические муссоны. Муссонная циркуляция тропосферы – важная часть общей атмосферной циркуляции. Муссоны - воздушные течения, меняющиеся 2 раза в год (от зимы к лету и от лета к зиме) направление почти на противоположное. Летом и зимой очень устойчивы, в переходных сезонах устойчивость муссонов нарушается. Возникновение муссонов связано с различиями в нагревании и охлаждении материков и океанов. Со сменой направления муссонов происходит изменение погоды: зимой устанавливается сухая малооблачная, летом - влажная дождливая. Возникают муссоны в пограничной полосе между материками и океанами, там, где контрасты давления особенно велики. Зимой давление над материками значительно выше, чем над океанами, и зимний муссон движется в соответствии с направлением барического градиента с суши на океан. Летом при очень низком давлении над материком направление летнего муссона обратное – с океана на сушу. В Китае и Индии муссоном называют только летнее перемещение воздуха на материк. Муссоны умеренных широт. Прослеживается очевидная связь муссонов с циклонической и антициклонической деятельностью в атмосфере. Муссоны наблюдаются там, где циклоны и антициклоны обладают устойчивостью и устанавливается сезонное преобладание одних над другими. Из-за того, что зимние устойчивые антициклоны и летние циклоны устанавливаются в умеренных широтах над восточными частями материков, муссоны развиты на восточных окраинах материков. Внетропические муссоны особенно хорошо выражены на востоке Евразии и прилегающих морях (Дальний Восток России, северо-восток Китая). Муссоны охватывают лишь нижний однокилометровый слой тропосферы, воздушного противотечения (антимуссонов) над ними нет. Зимой, когда муссон дует с суши, он совпадает с западным переносом воздуха, летом муссон нарушает внизу западный перенос воздуха, господствующий над ним в тропосфере. Муссоны тропических широт. Муссоны хорошо выражены и в тропических широтах. Причина возникновения тропических муссонов – различное нагревание полушарий, материков и океанов по сезонам года, а также связанные с этим сезонные смещения экваториальной депрессии и субтропических антициклонов, усиленные влиянием расположенных над сушей в умеренных широтах мощных зимних антициклонов и летних циклонов. На направление и скорость муссонов оказывают влияние сила Кориолиса, очертания материков, их орография и характер подстилающей поверхности. Над океаном, вне влияния суши, сезонные смещения экваториальной депрессии и субтропических областей высокого давления малозаметны. Изменения давления в течении года над сушей значительно увеличивают масштабы этих смещений, и в результате область распространения тропических муссонов охватывает большие пространства. Устойчивые муссоны в ТШ наиболее выражены там, где соседствуют широтно простирающиеся материки и океаны. Особенно сильно проявляется влияние Евразии и Африки на смещении областей высокого давления в бассейне Индийского океана. Тропические муссоны выражены как над всей его северной акваторией (Индостан, Индокитай, Индонезия, южный Китай), так и над низкими широтами южной акватории – от Экваториальной Африки и Мадагаскара до Северной Австралии. Классический пример тропического муссона в бассейне Индийского океана – Индийский муссон. Область тропических (экваториальных) муссонов – область смены преобладающих зимой северо-восточных ветров на преобладающие летом юго-западные. Она наблюдается в нижней части тропосферы на высоте до 4-5 км. Выше, в верхней тропосфере, зимой господствуют западные воздушные течения, а летом над течениями летнего муссона – восточные воздушные течения верхней тропосферы. Там, где встречаются пассаты и противоположные им ветры, дующие от экватора, располагается тропический фронт, непрерывно перемещающийся то к северу, то к югу(в зависимости от сезона). Летний муссон, дующий от экватора, приносит дождливую погоду. Зимний муссон – пассат соответствующего полушария – сухой, так как приносит очень мало осадков.

32. Местные ветры: бризы, горно-долинные, фен, бора, ледниковые, стоковые. На фоне общей циркуляции атмосферы возникают циркуляции небольшого масштаба – местные ветры, которые характерны только для определенных географических районов. К местным ветрам относятся: бризы, горно-долинные ветры, фён, бора. Они могут быть проявлением местных циркуляций (бризы, горно-долинные ветры), изменений ( возмущений) течений общей циркуляции атмосферы, главным образом, под влиянием орографии (фён, бора) или являться течениями общей циркуляции атмосферы, обладающими особыми свойствами, или очень сильными( сирокко, самум, хамсин, афганец). Бризы возникают на берегах морей, больших озер (Ладожское, Онежское, Иссык-Куль) и некоторых крупных широких полноводных рек. Они характеризуются резкой сменой направления ветра в течение суток. Иногда их можно наблюдать на окраинах болот, на опушке лесе, но здесь они выражены слабо. В среднем скорость ветра при бризах 3-5 м/с. Так как днем контрасты t между сушей и водой большое, чем ночью, морские бризы выражены сильнее береговых. Бризы захватывают слой приземной атмосферы около 1-2 км, причем дневной бриз более мощный, чем ночной. Бризы имеют 24-часовую периодичность. Бризы чаще развиваются там, где велики суточные колебания t. Особенно хорошо бризовая циркуляция выражена в условиях ясной погоды, а так же когда общий перенос воздуха слабый. На озерах и реках бризы имеют меньшую скорость, незначительную мощность и более узкую полосу распространения, чем на побережьях морей. В тропических широтах бризы наблюдаются весь год и характеризуются большей мощностью и скоростью, в умеренных и высоких широтах – только летом, особенно при ясной погоде. Горно-долинные ветры, как и бризы, имеют 24-часовую периодичность. Это местная циркуляция, состоящая из 2-х взаимосвязанных частей: ветров склонов и собственно горно-долинных ветров. Ветры склонов - результат различного нагревания и охлаждения воздуха на одном и том же уровне у поверхности склона и в свободной атмосфере. Горно-долинные ветры вызваны тем, что воздух в горной долине нагревается и охлаждается сильнее, чем воздух на той же высоте над соседней равниной (поэтому днем он поднимается вверх по дну долины (долинный ветер),ночью стекает вниз(горный ветер)).Вместе ветры склонов и собственно горно-долинные ветры образуют сложную систему местной циркуляции. К ветрам склонов присоединяется перенос воздуха в более крупном масштабе над всей горной системой. Бора и фён - непериодические ветры, возникающие под влиянием рельефа на воздушные течения. Бора – холодный сильный ветер, дующий с невысоких (до 1000м) прибрежных гор в сторону сравнительно теплого моря. Холодный воздух постепенно скапливается перед хребтом и , перевалив через него, с большой скоростью скатывается вниз, к морю. Опускаясь, воздух адиабатически нагревается, но разность t холодного и теплого воздуха все равно остается большой. В результате t на побережье резко понижается. Бора наблюдается на Адриатическом побережье Балканского полуострова, на зап. Берегу озера Байкал (сарма), Новой Земле (горная). Сарма - местное название боры на озере Байкал. Бизе – холодный и сухой северный или северо-восточный ветер в горных районах Франции и Швейцарии, сходен с мистралем. Фён - теплый, сухой и порывистый ветер с гор, часто покрытых снегом и ледниками, в долины. Возникает при большом различии атмосферного давления по разные стороны горного хребта. Фён часто дует зимой и весной. При большом дефиците влажности воздуха он вызывает быстрое таяние и испарение снега, повышение уровня и разлив горных рек, сход снежных лавин. Продолжительность фёна – от нескольких часов до нескольких суток. Широко распространен в Северных Альпах. Фён может возникнуть в любой горной системе, если воздушное течение общей циркуляции пересекает хребет достаточной высоты. Ледниковый ветер – ветер, дующий вниз по леднику в горах. Не имеет суточной периодичности. Стоковые ветры(чаще юго-восточные) характерны для Антарктического ледяного плато, где холодный воздух под собственной тяжестью скатывается вниз в сторону океана. На побережье ветер становится порывистым.