Лекция 5. Циклоны и Антициклоны
Учебные вопросы:
-
Определения и классификация.
-
Образование и развитие циклона.
-
Источник энергии циклона
-
Погода в циклонах.
-
Особенности антициклонов
-
Определения классификация.
-
Циклоны.
Циклоном называется термобарическая неоднородность, в которой наблюдается вихреобразное движение воздуха вокруг центра против часовой стрелки (в северном полушарии) либо по часовой стрелке (в южном полушарии).
Вертикальная протяженность циклона изменяется от 1-2 км на начальной стадии его развития до 10 км на стадии максимального развития. Максимальные вертикальные размеры имеют такие циклоны как ураганы. Ураган Эндрю обрушившийся на Атлантическое побережье США в конце 90-х годов имел высоту до 18 км (т.е. охватывал нижние слои стратосферы).
Горизонтальные размеры циклона в процессе его развития изменяются от десятков км на начальной стадии его развития до единиц тысяч км на зрелой стадии.
Продолжительность существования циклона составляет от нескольких суток до нескольких недель. Оно тем больше, чем больше энергия и размеры циклона.
Циклоны перемещаются со скоростями , зависящими от стадии их развития. На начальной стадии –до 100 км/ч. Чем больше возраст циклона, тем он менее подвижен.
В зависимости от высоты на котором расположен циклон различают:
-низкие (до высоты 3 км);
-средние (до высоты 5 км);
-высокие (до высоты 10 км и более);
-верхние (в приземном слое не проявляются).
По географическому принципу различают циклоны
-внетропические (фронтальные и нефронтальные ), развивающиеся в умеренных широтах;
-тропические (циклоны возникающие в тропической зоне).
Тропические циклоны, как правило, движутся над океаном в западном направлении и достигнув побережья материков отклоняются в северном полушарии – к северу, в южном полушарии- к югу. Пересекая северный и южный тропики эти циклоны превращаются во внетропические, постепенно теряют энергию и стихают.
В зависимости от стадии развития различают циклоны:
-фронтальная волна (стадия зарождения циклона);
-молодой циклон (стадия углубления циклона на которой вертикальные и горизонтальные размеры циклона возрастают, а понижение атмосферного давления увеличивается);
-стадия наибольшего развития (циклон достиг максимальных параметров, горизонтальных и вертикальных размеров, которые перестают изменяться во времени) ;
-окклюдированный циклон (или стадия заполнения)- конечная стадия развития циклона, на которой как термобарическая неоднородность он ликвидируется, а вихревое движение воздуха постепенно затухает.
Продолжительность каждой стадии циклона колеблется от нескольких часов до нескольких суток. Различные стадии развития циклона характеризуются определенными изменениями его структуры.
На начальной стадии вихревые движения прослеживаются только на малых высотах. На стадии молодого циклона над его центром прослеживается характерная барическая ложбина, а вихревые движения происходят на высотах до нескольких километров. На стадии оклюдированного циклона вихревые движения в приземном слое затухают, продолжаясь на больших высотах.
В циклонах атмосферное давление всегда понижено. В процессе эволюции циклона величина этого понижения изменяется. Наибольшей величины оно достигает на стадии максимального развития и может составлять до 60 мм рт. столба.
В циклоне происходит взаимодействие двух воздушных масс, обладающих различным удельным теплосодержанием, которые разделены теплым и холодным атмосферными фронтами. На периферии циклона холодный фронт первого рода, в центре второго рода. После окклюзии теплого и холодного фронтов в циклоне наблюдается один фронт окклюзии.
-
Антициклоны.
Антициклон- это мезомасштабный атмосферный вихрь в котором движение воздуха осуществляется навстречу движению воздуха в циклонах. В северном полушарии вихрь вращается по часовой стрелке, а в южном- против. Антициклон прослеживается в полях всех метеорологических элементов.
На уровне земной поверхности:
В поле атмосферного давления ему соответствует область высокого атмосферного давления. В центре антициклона атмосферное давление, как правило, больше 1020 милибар (максимально до 1070 милибар).
В поле температуры в центре антициклона, как правило, наблюдается прогиб изотерм (температура минимальна). В холодное время года здесь всегда сильные морозы, на почве образования инея. В теплое время года возможны заморозки, образование туманов. В центральных областях антициклона в результате адиабатического опускания воздуха на некоторых удалениях от земной поверхности образуются инверсии.
В поле абсолютной влажности в центре антициклона минимум. В поле относительной влажности максимум.
В поле скорости ветра антициклон проявляется как неоднородность, в которой воздух движется от центра к периферии, закручиваясь по часовой стрелке в северном полушарии и по часовой стрелке в южном. В центре антициклона скорость ветра минимальна. На расстоянии полурадиуса от центра скорость ветра максимальна и на периферии вновь спадает до 0.
Как и циклоны , антициклоны могут быть :
-низкими (прослеживаются только в приземном 500 м слое);
-средними (прослеживаются до высот 3-5 км);
-высокими (прослеживаются в пределах всей тропосферы);
-стратосферными (высокие антициклоны, прослеживающиеся в нижней стратосфере до высот 14-18 км);
-верхними (у земной поврхности не прослеживается).
В зависимсти от стадии своего развития различают антициклоны:
-на начальной стадии развития (как правило это низкие вихри);
-на стадии молодого антициклона (высота и поперечник антициклона ростут);
-на стадии максимального развития (высота и поперечник антициклона перпестают увеличиваться и достигают максимальных размеров);
-на стадии ослабления антициклона (движение воздуха постепенно замедляется и антициклон рассасывается).
В отличие от циклонов антициклоны бывают стационарными и подвижными.
Стационарные антициклоны не изменяют пространственного положения своего центра. Они могут захватывать большие или меньшие территории, но не перемещаются. Эти антициклоны располагаются в центрах действия атмосферы с положительными аномалиями атмосферного давления.
Самый большой стационарный антициклон расположен над Антарктидой. Аналогичные вихри меньших размеров имеются всегда над Гренландией , над Азорским архипелагом и в других местах.
Квазистационарные антициклоны располагаются зимой над Евразией и севером Канады, летом- над Северным Ледовитым океаном. Они существуют по нескольку месяцев и со меной сезона ищезают, появляясь на том же месте вновь на следующий год.
Подвижные антициклоны в отличие от стационарных непрерывно перемещаются со скоростями от 30-40 до 100 км/сутки. Скорость передвижения антициклона максимальна на второй стадии (молодого). Максимальна у т.н. «ныряющих» антициклонов.
На стадии максимального развития антициклоны тормозятся до 5-10км/сутки. При этом их центр начинает описывать петлеобразную траекторию. На стадии ослабления антициклоны практически становятся неподвижными, а их размеры становятся больше чем у аналогичных циклонов.
В зависимости от условий формирования различают антициклоны полярные, внетропические и субтропические.
Полярные антициклоны расположены над полярными центрами действия атмосферы и являются стационарными.
Внетропические антициклоны образуются как правило на конце циклонической серии и являются подвижными.
Субтропические антициклоны располагаются над океанами (Азорский, Южно-Атлантический, Северо-Тихоокеанский , Южно-Тихоокеански и Южно-Индийский) и являются стационарными.