антициклоническая кривизна которых вдоль потока уменьшается. При такой структуре изогипс условия для дальнейшего усиления антициклона наиболее благоприятны.

Сходимость изогипс над передней частью антициклона благоприятствует динамическому росту давления. Здесь также наблюдается адвекция холода, что также благоприятствует адвективному росту давления.

Втыловой части антициклона наблюдается адвекция тепла. Антициклон является термически асимметричным барическим образованием. Термический гребень несколько отстает от барического гребня. Линии нулевого адвективного и динамического изменений давления в этой стадии начинают сближаться.

У поверхности Земли отмечается усиление антициклона – он имеет несколько замкнутых изобар. С высотой антициклон быстро исчезает. Обычно во второй стадии развития замкнутый центр выше поверхности АТ700 не прослеживается.

Стадия молодого антициклона завершается переходом его в стадию максимального развития.

Стадия максимального развития антициклона

Антициклон является мощным барическим образованием с высоким давлением в приземном центре и расходящейся системой приземных ветров. По мере его развития вихревая структура распространяется всё выше и выше. На высотах над приземным центром ещё существует густая система сходящихся изогипс с сильными ветрами и значительными градиентами температуры.

Внижних слоях тропосферы антициклон по-прежнему, располагается в массах холодного воздуха. Однако, по мере заполнения антициклона однородным тёплым воздухом на высотах появляется замкнутый центр высокого давления. Линии нулевого адвективного и динамического изменений давления проходят через центральную часть антициклона. Это указывает на то, что динамический рост давления в центре антициклона прекратился, а область наибольшего роста давления перешла на его периферию. С этого момента начинается ослабление антициклона.

15.40Какие особенности ветра в циклонах и антициклонах?

Прямым эффектом от циклонов на суше являются штормовые ветры, способные уничтожать автомобили, здания, мосты и другие искусственные сооружения. Время, в течение которого определенное место остается под действием циклона, зависит как от размеров циклона, так и от скорости его движения, обычно это время составляет несколько часов. Сильнейшие постоянные ветры в пределах циклона обычно локализованы в центре его передней части и для сильных циклонов превышают 70 м/с. За время прохождения циклона могут быть повреждены или разрушены даже хорошо построенные капитальные здания. Минимальная скорость ветра, при которой циклон считается ураганом, составляет около 28 м/с, ветер такой силы создаёт давление на вертикальную стену в 718 Па, а более типичные для ураганов ветры скоростью 55 м/с — давление в 3734 Па. Таким образом, здания с большой площадью стен испытывают во время прохождения циклона действие огромной силы, особенно если их стены крупнейшей площади ориентированы перпендикулярно ветру.

Кроме сильных постоянных ветров, в момент выхода на сушу для циклонов также характерны особенно сильные локализованные ветры и порывы ветра. Хотя трение о поверхность земли уменьшает скорость ветра, оно значительно увеличивает турбулентность движения воздуха, часто приводя к спуску наиболее быстрых высотных воздушных потоков до уровня поверхности. Другой механизм возникновения порывов в пределах циклона подобен механизму микропорывов, характерных для нециклонных гроз. Ветер в пределах таких порывов часто направлен против направления ветра на близлежащих участках, но в случае совпадения направлений обоих, его скорость может достигать около 100 м/с.

186

Антициклоны в отличие от циклонов характеризуются низкой скоростью ветра.

15.41. Как развиваются циклонические процессы в различных широтах Земного шара?

Различают два основных вида циклонов — внетропические и тропические. Первые образуются в умеренных или полярных широтах и имеют диаметр от тысячи километров в начале развития, и до нескольких тысяч в случае так называемого центрального циклона. Среди внетропических циклонов выделяют южные циклоны, образующиеся на южной границе умеренных широт (средиземноморские, балканские, черноморские, южнокаспийские и т. д.) и смещающиеся на север и северо-восток. Южные циклоны обладают колоссальными запасами энергии; именно с южными циклонами в средней полосе России и СНГ связаны наиболее сильные осадки, ветры, грозы, шквалы и другие

Рисунок Схема распространения внетропического циклона

явления погоды.

Тропические циклоны образуются в тропических широтах и имеют меньшие размеры (сотни, редко — более тысячи километров), но бо́льшиебарические градиенты и скорости ветра, доходящие до штормовых. Для таких циклонов характерен также т. н. «глаз бури»

— центральная область диаметром 20—30 км с относительно ясной и безветренной погодой. Тропические циклоны могут в процессе своего развития превращаться во внетропические. Ниже 8—10° северной и южной широты циклоны возникают очень редко, а в непосредственной близости от экватора — не возникают вовсе.

Вертикальное распространение (вертикальная мощность) циклона меняется по мере его развития. В первое время циклон заметно выражен лишь в нижней части тропосферы. Распределение температуры в первой стадии жизни циклона, как правило, асимметрично относительно центра. В передней части циклона, с притоком воздуха из низких широт, температуры повышены; в тыловой, с притоком воздуха из высоких широт, напротив, понижены. Поэтому с высотой изобары циклона размыкаются: над тёплой передней частью на высотах обнаруживается гребень повышенного давления, а над холодной тыловой — ложбина пониженного давления. С высотой это волнообразование искривление изобар или изогипс всё более сглаживается.

Но при последующем развитии циклон становится высоким, то есть замкнутые изобары обнаруживаются в нём и в верхней половине тропосферы. При этом температура воздуха в циклоне в общем понижается, а температурный контраст между передней и

187

тыловой частью более или менее сглаживается: высокий циклон является в общем холодной областью тропосферы. Возможно и проникновение циклона в стратосферу.

Тропопауза над хорошо развитым циклоном прогнута вниз в виде воронки; сначала это понижение тропопаузы наблюдается над холодной тыловой (западной) частью циклона, а потом, когда циклон становится холодным во всей своей области, снижение тропопаузы наблюдается над всем циклоном. Температура нижней стратосферы над циклоном при этом повышена. Таким образом, в хорошо развитом высоком циклоне наблюдается над холодной тропосферой низко начинающаяся тёплая стратосфера.

Температурные контрасты в области циклона объясняются тем, что циклон возникает и развивается на главном фронте (полярном и арктическом) между воздушными массами разной температуры. В циклоническую циркуляцию втягиваются обе эти массы.

В дальнейшем развитии циклона тёплый воздух оттесняется в верхнюю часть тропосферы, над холодным воздухом, и сам подвергается там радиационному выхолаживанию. Горизонтальное распределение температуры в циклоне становится более

Рисунок 3 Карта пути всех тропических циклонов за период 1985—2005 годов

равномерным, и циклон начинает затухать.

Тропический циклон — тип циклона, или погодной системы низкого давления, что возникает над теплой морской поверхностью и сопровождается мощными грозами, выпадением ливневых осадков и ветрами штормовой силы. Тропические циклоны получают энергию от поднятия влажного воздуха вверх, конденсации водяных паров в виде дождей и опускания более сухого воздуха, что получается в этом процессе, вниз. Этот механизм принципиально отличается от механизма внетропических и полярных циклонов, в отличие от которых тропические циклоны классифицируются как «циклоны с теплым ядром».

Термин «тропический» означает как географический район, где в подавляющем большинстве случаев возникают подобные циклоны, то есть тропические широты, так и формирование этих циклонов в тропических воздушных массах.

На Дальнем Востоке и в Юго-Восточной Азии тропические циклоны называются тайфунами, а в Северной и Южной Америке — ураганами (исп. huracán, англ. hurricane), по имени майянского бога ветра Хуракана. Принято считать, согласно шкале Бофорта, что шторм переходит в ураган при скорости ветра более 117 км/ч.

Тропические циклоны способны вызвать не только чрезвычайной силы ливни, но и большие волны на поверхности моря, штормовые приливы и смерчи. Тропические циклоны могут возникать и поддерживать свою силу только над поверхностью крупных водоемов, тогда как над сушей они быстро теряют силу. Именно поэтому прибрежные районы и острова в наибольшей степени страдают от вызванных ими разрушений, тогда

188

как районы в глубине материков находятся в относительной безопасности. Однако вызванные тропическими циклонами ливневые дожди могут вызвать наводнения значительных масштабов несколько дальше от побережья, на расстоянии до 40 км. Хотя эффект тропических циклонов на человека часто бывает очень негативным, значительные количества воды могут прекращать засухи. Тропические циклоны переносят большое количество энергии от тропических широт в направлении умеренных, что делает их важной составляющей глобальных процессов циркуляции атмосферы. Благодаря им разница в температуре на различных участках поверхности Земли уменьшается, что позволяет существование более умеренного климата на всей поверхности планеты.

Рисунок 4 Бассейны образования тропических циклонов

Много тропических циклонов образуются при благоприятных условиях из слабых атмосферных волнений, на возникновение которых влияют такие эффекты, как осцилляция Маддена-Джулиана, Эль-Ниньо и североатлантическая осцилляция. Другие циклоны, в частности субтропические, способны обретать характеристики тропических циклонов по мере развития. После момента образования, тропические циклоны движутся под действием преобладающих ветров; если условия остаются благоприятными, циклон набирает силу и образует характерную вихревую структуру с глазом в центре. Если же условия неблагоприятны или если циклон смещается на сушу, он довольно быстро рассеивается.

15.42. Какие известны последствия циклонических процессов?

За последние два века тропические циклоны привели к гибели 1,9 млн человек в мире вследствие своего прямого эффекта. Кроме прямого эффекта на жилые дома и экономические объекты, тропические циклоны разрушают объекты инфраструктуры, включая дороги, мосты, линии электропередач, чем наносят огромный экономический ущерб пораженным районам. Определенный негативный эффект от тропических циклонов проявляется уже в море, поскольку они вызывают сильные волны, прекращают мореходство и иногда приводят к кораблекрушениям.

Ветер

Прямым эффектом от тропических циклонов на суше являются штормовые ветры, способные уничтожать автомобили, здания, мосты и другие искусственные сооружения. Время, в течение которого определенное место остается под действием циклона, зависит как от размеров циклона, так и от скорости его движения, обычно это время составляет несколько часов. Сильнейшие постоянные ветры в пределах циклона обычно локализованы в центре его передней части и для сильных тропических циклонов превышают 70 м/с. За время прохождения тропического циклона могут быть повреждены или разрушены даже хорошо построенные капитальные здания. Минимальная скорость

189

ветра, при которой тропический циклон считается ураганом, составляет около 28 м/с, ветер такой силы создаёт давление на вертикальную стену в 718 Па, а более типичные для ураганов ветры скоростью 55 м/с — давление в 3734 Па. Таким образом, здания с большой площадью стен испытывают во время прохождения тропического циклона действие огромной силы, особенно если их стены крупнейшей площади ориентированы перпендикулярно ветру.

Кроме сильных постоянных ветров, в момент выхода на сушу для тропических циклонов также характерны особенно сильные локализованные ветры и порывы ветра. Хотя трение о поверхность земли уменьшает скорость ветра, оно значительно увеличивает турбулентность движения воздуха, часто приводя к спуску наиболее быстрых высотных воздушных потоков до уровня поверхности. Другой механизм возникновения порывов в пределах тропического циклона подобен механизму микропорывов, характерных для нециклонных гроз. Ветер в пределах таких порывов часто направлен против направления ветра на близлежащих участках, но в случае совпадения направлений обоих, его скорость может достигать около 100 м/с.

прилив вызывается в первую очередь трением воздуха о поверхность воды и может достигать свыше 6 м, иногда затапливая большие прибрежные территории. Этот механизм нагона воды особенно эффективен в мелких заливах и устьях рек. Например, крупнейший по числу жертв в истории циклон Бхола в 1970 году привел к гибели 300—500 тыс. человек в Восточном Пакистане из-за 9-метрового штормового прилива и затопления островов мелкой дельты Ганга. У циклонов Северного полушария максимальный штормовой прилив случается в переднем правом секторе циклона, у циклонов Южного — в переднем левом. К трению ветра также прилагается увеличение уровня воды под действием низкого атмосферного давления циклона, что поднимает его уровень ещё примерно на 1 м. Если же циклон выходит на сушу во время прилива, эти эффекты накладываются друг на друга, приводя к наиболее разрушительным последствия.

Смерчи

Широкая вихревая картина тропического циклона и возникновение сильного вертикального градиента ветра вследствие трения о поверхность земли вызывает смерчи. Смерчи также могут возникать вследствие мезовихрей стены глаза, структур тропического циклона относительно небольшого масштаба, образующихся после его выхода на сушу.

190

Ливни

Тропические циклоны всегда ассоциируются со значительными количествами атмосферных осадков, в первую очередь в районе стены глаза и дождевых полос циклона. Обычно количество осадков составляет несколько сантиметров в час, со вспышками значительно большего уровня. Общие количества осадков за время прохождения циклона в 500—1000 мм дождя не являются необычными. Такие количества осадков очень легко переполняют дождевую канализацию и приводят к наводнениям. Вызванные дождями наводнения особенно опасны в горных районах, как из-за увеличения количества осадков вследствие поднятия воздуха, так и, особенно, из-за концентрации дождевых потоков вдоль оврагов и устьев рек, как это случилось во время прохождения ураганом Митч территории Гондураса в 1998 году.

Другим источником ливневых дождей, не связанным со стеной глаза, является выпадение воды из облаков высотного покрова циклона, что случается в случае попадания этих облаков в зону низкого давления более высоких широт. Например, в результате такого эффекта,

остаткам

восточнотихоокеанского урагана Октав удалось проникнуть в пустынные районы Аризоны, где количество осадков за три дня составило более 200 мм, почти годовую норму осадков для этих районов.

Значительные ливни и штормовые приливы также часто приводят к

возникновению участков стоячей воды, что при условиях тропического климата легко приводит как к распространению инфекций из-а контактов с водой, так и к увеличению количества комаров, которые также разносят болезни. Болезни распространяются также в перенаселенных лагерях для беженцев, потерявших жилье в результате ураганов.

Поддержание теплового и гидрологического баланса

Хотя тропические циклоны приводят к значительным жертвам и разрушениям, они являются важными факторами в режиме осадков тех районов, где они существуют, поскольку они приносят осадки в районы, которые в противном случае оставались бы засушливыми. Также тропические циклоны помогают поддерживать тепловой баланс, изменяя градиент в температуре и влажности между тропическими и субтропическими районами Земли. Штормовые приливы и перемешивание океанской воды тропическими циклонами также важны для поддержки морской флоры и фауны. Даже разрушение искусственных сооружений часто оказывается полезным, поскольку вызывает восстановление и улучшение районов, многие из которых экономически очень неблагополучны.

191