7.2.2.4. Мусони

У деяких областях Землі перенос повітря в нижній половині тропосфери зветься мусонами. Мусони  це стійкі сезонні режими повітряних течій з різкою зміною переважного напрямку вітру від зими до літа і від літа до зими. У кожному місці області мусонів, протягом кожного з двох основних сезонів, існує режим вітру з різко вираженою перевагою одного напрямку над іншими. При цьому в іншому сезоні переважний напрямок вітру буде протилежним або близьким до протилежного. Таким чином, у кожній мусонній області є зимовий мусон і літній мусон із взаємно протилежними чи, з різко різними переважними напрямками.

Звичайно, крім вітрів переважного напрямку, у кожнім сезоні спостерігаються вітри й інших напрямків. У перехідні сезони, навесні і восени, коли відбувається зміна мусонів, стійкість режиму вітру порушується.

Стійкість мусонів зв'язана зі стійким розподілом атмосферного тиску протягом кожного сезону, а їхня сезонна зміна  з корінними змінами в розподілі тиску від сезону до сезону. Переважні баричні градієнти різко змінюють напрямок від сезону до сезону, а разом з цим міняється і напрямок вітру.

Стійкість розподілу зовсім не означає, що протягом сезону над даним районом утримується той самий антициклон чи та сама депресія. Наприклад, зимою над Східною Азією послідовно змінюється цілий ряд антициклонів. Але кожний з цих антициклонів зберігається відносно довго, а число днів з антициклонами значно перевищує число днів з циклонами. Північні напрямки вітру, пов'язані зі східними периферіями антициклонів, переважають над всіма іншими напрямками вітру; це і є зимовий південноазіатській мусон. Отже, мусони спостерігаються в тих районах, де циклони й антициклони мають достатню стійкість і різку сезонну перевагу одних над іншими. У тих же областях Землі, де циклони й антициклони швидко змінюють один одного й одні мало переважають над іншими, режим вітру мінливий і не схожий на мусонний. Так це є й у більшій частині Європи.

7.3. Циклони й антициклони

7.3.1. Циклони

Протягом року в нетропічних широтах кожної півкулі виникає багато сотень циклонів. Їх розміри дуже значні. Добре розвинутий циклон може мати в поперечнику 2…3 тис. км. Це значить, що він може одночасно покривати навіть кілька західноєвропейських країн і визначати режим погоди на цій величезній території.

Вертикальне поширення (вертикальна потужність) циклона міняється в міру його розвитку. На початку циклон помітно виражений лише в нижній частині тропосфери. Розподіл температури в першій стадії життя циклона, як правило, асиметричний відносно центра. У передній частині циклона, із припливом повітря з низьких широт, температури підвищені; у тиловий, із припливом повітря з високих широт, навпаки, знижені. Тому з висотою ізобари циклона розминаються: над теплою передньою частиною і на висотах виявляється гребінь підвищеного тиску, а над холодною тиловою - улоговина зниженого тиску. З висотою це хвилеподібне скривлення ізобар або ізогіпс усе більш згладжується.

Але при наступному розвитку циклон стає високим, тобто замкнуті ізобари виявляються в ньому й у верхній половині тропосфери. При цьому температура повітря в циклоні, в загальному, знижується, а температурний контраст між передньою і тиловою частиною більш-менш згладжується: високий циклон є в загальному холодною областю тропосфери. Можливо і проникнення циклона в стратосферу.

Тропопауза над добре розвитим циклоном прогнута вниз у виді лійки. Спочатку це зниження тропопаузи спостерігається над холодною тиловою (західною) частиною циклона, а потім, коли циклон стає холодним у всій своїй області, зниження тропопаузи спостерігається над усім циклоном. Температура нижньої стратосфери над циклоном при цьому підвищена.

Температурні контрасти в області циклона зумовлюються тим, що циклон виникає і розвивається на головному фронті (полярному чи арктичному) між повітряними масами різної температури. У циклонічну циркуляцію втягуються обидві ці маси.

В подальшому розвитку циклона, тепле повітря відтискується у верхню частину тропосфери, над холодним повітрям, і там піддається радіаційному вихолоджуванню. Горизонтальний розподіл температури в циклоні стає більш рівномірним і циклон починає загасати.

Тиск у центрі циклона (глибина циклона) на початку його розвитку, звичайно, не набагато відрізняється від середнього: 1000...1010 мб. Багато циклонів і не поглиблюються більш ніж до 1000…990 мб. Порівняно рідко глибина циклона досягає 970 мб. Однак в особливо глибоких циклонах тиск знижується до 960…950 мб, а в окремих випадках спостерігалося і 930…940 мб (на рівні моря) з мінімумом 925 мб у північній і 923 мб у південній півкулі. Найбільш глибокі циклони спостерігаються у високих широтах.

Разом з поглибленням циклона ростуть займана їм площа, баричні градієнти і швидкості вітру в ньому. Вітри в глибоких циклонах сильні й іноді досягають штормових швидкостей на великих територіях. У циклонах південної півкулі це буває особливо часто. Окремі пориви вітру в циклонах можуть досягати 60 м/сек. Життя циклона продовжується взагалі кілька діб. У першій половині свого існування циклон поглиблюється, у другий  заповнюється і, нарешті, зникає зовсім (загасає).

У деяких випадках, існування циклона виявляється тривалим, особливо якщо він поєднується з іншими циклонами, утворюючи одну загальну глибоку, велику і малорухому область низького тиску, так званий центральний циклон. Центральні циклони в північній півкулі найчастіше утворяться північних частинах Атлантичного і Тихого океанів.

На кліматологічних картах у цих районах відзначаються відомі центри дії - ісландська й алеутська депресії.

Уже заповнившись в нижніх шарах, циклон може ще якийсь час зберігатися в холодному повітрі верхніх шарів тропосфери у вигляді висотного циклона.

Циклони завжди переміщаються. Під переміщенням ми розуміємо переміщення циклона як цілого, незалежно від вітрів, що дують у ньому, які у різних частинах циклона мають різні швидкості і напрямки. Переміщення циклона як єдиної системи характеризується переміщенням його центра.

Циклони переміщаються в напрямку загального переносу повітря в середній і верхній тропосфері (у напрямку ведучого потоку). Такий загальний перенос повітря найчастіше відбувається з заходу на схід. Тому і циклони найчастіше переміщаються від західної половини обрію до східного.

Але буває і так, що високі малорухомі циклони й антициклони, що простираються на всю товщу тропосфери, розташовуються таким чином, що ізобари і течії на висотах відхиляються від зонального напрямку. Тоді і рухливі циклони, прямуючи цьому незональному верхньому переносу, переміщаються з великою складовою до півдня чи до півночі. У рідких випадках напрямок ведучого потоку буває навіть східним. Тоді і циклон переміщається аномально, зі сходу на захід.

В окремих випадках шляхи циклонів виявляються дуже різноманітними. Навіть типові шляхи над тією чи іншою областю являють собою досить складну картину. Але в середньому циклони рухаються з заходу на схід зі складовою, спрямованою до високих широт. Тому найбільш глибокі циклони спостерігаються у субполярних широтах: у північній півкулі  на півночі Атлантичного і Тихого океанів, у південній півкулі  поблизу материка Антарктиди.

Швидкість переміщення циклона на 25...35% менше швидкості ведучого потоку. У середньому вона має 30…40 км/год. В окремих випадках вона може бути до 80 км/год. і більш. У пізній стадії життя циклона, коли він вже заповнюється, швидкість переміщення зменшується, іноді дуже різко.

Хоча швидкості циклонів і невеликі, але за кілька діб свого існування циклон може переміститися на значну відстань, понад декількох тисяч кілометрів, змінюючи по шляху режим погоди.

При проходженні циклона підсилюється вітер і міняється його напрямок. Якщо циклон проходить через дане місце своєю південною частиною, вітер міняється з південного на південно-західний і північно-західний. Якщо циклон проходить своєю північною частиною, вітер міняється з південно-східного на східний, північно-східний і північний. Таким чином, у передній (східної) частині циклона спостерігаються вітри з південною складовою, у тиловій (західній) частині – з північною складовою. З цим зв'язані і коливання температури при проходженні циклона.

Циклонічні області характеризуються збільшеною хмарністю й опадами. У передній частині циклона опади обложні. У тиловій частині опади зливові, з купчасто-дощових хмар. У південній частині циклона іноді спостерігаються мрячні опади.

Наближення циклона часто можна помітити по падінню тиску і по перших хмарах, що з'являються на західному обрії. Це фронтальні перисті хмари, що рухаються рівнобіжними смугами. За ними йдуть перисто-шаруваті хмари, потім більш щільні високошаруваті і, нарешті, шарувато-дощові разом із розірвано-дощовими. Потім, у тилу циклона, тиск росте, а хмарність приймає швидко мінливий характер: купчасті і купчасто-дощові хмари часто змінюються проясненнями.