 |
Центры действия атмосферы и главные атмосферные фронты.
|
|
|
|
Центры действия атмосферы - обширные области атмосферы с преобладанием антициклонов или циклонов; области высокого и низкого давления над океанами и материками, выявляемые на картах среднего многолетнего атмосферного давления в виде участков с повышенным или пониженным давлением воздуха.
Центры действия атмосферы определяют преобладающее направление ветров в системе общей циркуляции атмосферы. Центры действия атмосферы оказывают заметное влияние на распределение воздушных течений, а также на погоду и климат обширных регионов Земли. Различают постоянные и сезонные центры действия атмосферы.
Атмосферный фронт - переходная зона в тропосфере между смежными воздушными массами с разными физическими свойствами.
Атмосферный фронт возникает при сближении и встрече масс холодного и теплого воздуха в нижних слоях атмосферы или во всей тропосфере, охватывая слой мощностью до нескольких км, с образованием между ними наклонной поверхности раздела. Атмосферный фронт может находиться в стационарном состоянии или в движении.
Различают теплые, холодные фронты, а также фронты окклюзии. Основными атмосферными фронтами являются: арктические, полярные и тропические.
Циркуляция в тропиках. Пассаты и муссоны.
Зональный перенос в тропосфере особенно хорошо выражен в тропиках. Здесь восточные течения у земной поверхности и в нижней тропосфере - пассаты - обладают большим постоянством, особенно над океанами. В верхней тропосфере они сменяются западным переносом, носящим в тропиках название антипассатов. Меридиональные составляющие в пассатах направлены чаще всего к экватору, а в антипассатах - к средним широтам. Поэтому систему пассат - антипассат можно приближенно рассматривать как замкнутую циркуляцию с подъемом воздуха в экваториальной депрессии (внутритропической зоне конвергенции) и опусканием в субтропической зоне повышенного давления (ячейка Гадлея). Эта циркуляционная ячейка все же связана циклонической деятельностью с циркуляцией во внетропических широтах, откуда она пополняется холодным воздухом и куда передает свой теплый воздух.
|
|
|
В некоторых регионах Земли, в особенности в бассейне океана, восточный перенос летом заменяется западным в связи с отходом внутритропической зоны конвергенции от экватора в более нагретое летнее полушарие. Противоположные по направлению переносы воздуха зимой и летом в низких широтах называются тропическими муссонами.
Слабые волновые возмущения в пассатах и в зоне конвергенции мало меняют характер циркуляции. Но иногда (в среднем около 80 раз в год) в некоторых районах внутритропические зоны конвергенции развиваются сильнейшие вихри - тропические циклоны (тропические ураганы), резко, даже катастрофически, меняющие установившийся режим циркуляции и погоду на своем пути в тропиках, а иногда и за их пределами.
Пасса́т — ветер, дующий между тропиками круглый год, в Северном полушарии с северо-восточного, в Южном — с юго-восточного направления, отделяясь друг от друга безветренной полосой. На океанах пассаты дуют с наибольшей правильностью; на материках и на прилежащих к последним морях направление их отчасти видоизменяется под влиянием местных условий. В Индийском океане, вследствие конфигурации берегового материка, пассаты совершенно меняют свой характер и превращаются в муссоны.
Муссо́н — устойчивый сезонный ветер, вызванный разностью температур воздуха над определёнными областями Земли и периодически меняющий своё направление.
Муссон над хребтом Виндхья, горной цепи в центральной Индии.
|
|
|
Летом муссоны дуют с океана на материки, зимой — с материков на океаны; свойственны тропическим областям и некоторым приморским странам умеренного пояса.
Тропические циклоны.
Тропи́ческий цикло́н — циклон, образовавшийся в тропических широтах — атмосферный вихрь с пониженным атмосферным давлением в центре. В отличие от внетропических циклонов, часто сопряжён со штормовыми скоростями ветра. В мире ежегодно наблюдается около 80 тропических циклонов.
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 индейского бога ветра Huracan. Принято считать, что шторм переходит в ураган при скорости ветра более 120 км/час, при скорости 180 км/час ураган называют сильным ураганом.
Обычно тропические циклоны имеют небольшой (по сравнению с другими циклонами) размер, составляющий около 200-300 километров в диаметре, в то же время давление в центре циклона опускается до 0,95 (а иногда и до 0,9) атмосфер, оба эти фактора обеспечивают очень большие барические градиенты. Ветры достигают силы шторма и урагана. Сила Кориолиса (отклоняющая сила вращения Земли) является причиной возникновения вращения циклона, следовательно ветры в тропических циклонах северного полушария дуют против часовой стрелки, а южного полушария — по часовой стрелке.
Скорость ветра в спиральных завихрениях воздуха достигает 240-320 км/ч. В штилевом центре, «глазе» циклона находится тёплый воздух, который опускается к поверхности земли (или воды). Размеры такого глаза в поперечнике могут быть от 6,5 до 48 км. Наличие в центре тёплого воздуха способствует понижению атмосферного давления у поверхности. Тёплый влажный воздух закручивается спиралью вокруг «глаза».
Тропические циклоны возникают главным образом во внутритропической зоне конвергенции над перегретыми океаническими площадями. При этом такая зона конвергенции должна находиться не менее чем в 5° от экватора (в подавляющем большинстве случаев не менее чем в 10° от экватора), чтобы отклоняющая сила вращения Земли (сила Кориолиса) была достаточно велика.
Сформировавшиеся тропические циклоны движутся вместе с воздушными массами с востока на запад, при этом постепенно отклоняясь к высоким широтам.
|
|
|
Часть тропических циклонов выходит за пределы тропиков, поворачивая при этом к востоку и их свойства в дальнейшем приближаются к свойствам внетропических циклонов.
Тропические циклоны возникают обычно в следующих районах:
северное полушарие: Тихий океан к востоку от Филиппин и Южно-Китайское море, Тихий океан к западу от Калифорнии и Мексики, Атлантический океан к востоку от Больших Антильских островов, Бенгальский залив и Аравийское море.
южное полушарие: Тихий океан к востоку от Новой Гвинеи, Индийский океан к востоку от Мадагаскара и к северо-западу от Австралии.
Циклоны и антициклоны.
Циклон, возникший и развивающийся во внетропических широтах — умеренных или полярных. Большинство циклонов в земной атмосфере являются именно внетропическими. Эти циклоны, как правило, развиваются в наиболее бароклинных зонах тропосферы, именно на полярных и арктических фронтах, захватывая разделенные ими воздушные массы. Это происходит в результате возникновения бароклинных атмосферных волн длиной порядка тысячи километров и более. Кинетическая энергия развивающегося возмущения возрастает при этом в результате преобразования лабильной (т. е. потенциальной и внутренней) энергии общего переноса воздуха. В первой стадии развития фронтального циклона в нем имеется значительная асимметрия в распределении температуры, обусловленная тем, что он построен из двух разных воздушных масс (молодой циклон). В дальнейшем в результате процесса окклюзии В. Ц. принимает характер вихря холодного воздуха (окклюдированный циклон), вертикальная мощность его при этом возрастает.
Молодой циклон имеет в верхней, части тропосферы разомкнутые изобары (абсолютные изогипсы) в виде гребня над передней теплой частью и ложбины над холодной тыловой, окклюдированный циклон — замкнутые концентрические изобары. Размеры В. Ц. с течением времени возрастают, как и глубина его (понижение давления в центре). Окклюдированный циклон может, сливаясь с другими аналогичными возмущениями, превратиться в огромный и глубокий центральный циклон с диаметром в несколько тысяч километров и глубиной до 950 мб и ниже (минимум в южном полушарии 923 мб); ко рано или поздно после окклюзии начинается заполнение (затухание) циклона, объясняемое затратой его кинетической энергии на преодоление трения, в то время как лабильная энергия, связанная с неустойчивым расположением воздушных масс в области циклона, дошла до минимума.
|
|
|
Фронты и изобары во внетропическош циклоне у земной поверхности и в верхней тропосфере. а — молодой циклон, б — окклюдированный циклон.
Кроме фронтальных, могут наблюдаться малоразвитые и малоподвижные местные циклоны, возникающие над теплой подстилающей поверхностью; их повторяемость и роль в атмосферной циркуляции очень ограничены. Подстилающая поверхность также является дополнительным 'фактором в развитии фронтальных внетропических циклонов. Повторяемость и глубина их зимой больше, чем летом. Над северной Атлантикой и Европой в год наблюдается около 60 серий циклонов, из нескольких отдельных циклонов каждая. Средняя скорость циклонов порядка 30— 40 км/ч. В океанических районах она мало меняется в течение года; в материковом климате зимой она больше, чем летом. Скорости молодых циклонов иногда могут достигать 80 км/ч и более; после окклюзии скорость убывает. Перемещение Б. Ц. происходит в общем от западной половины горизонта к восточной, в направлении господствующего западного переноса воздуха.
Антициклонами называют огромные воздушные вихри, в которых частицы воздуха в северном полушарии перемещаются по часовой стрелке, в южном – против. Атмосферное давление в антициклонах распределяется так, что в центре вихря оно является максимальным.
Возникновение и развитие антициклонов тесно связано с развитием циклонов. Практически это единый процесс: в одном районе создается дефицит массы, а в соседнем - избыток. Антициклоны занимают площади, сравнимые с размером материков, над которыми они лучше развиты зимой, над океанами – летом. В среднем повторяемость антициклонов в 2.5 – 3 раза меньше, чем циклонов.
Годовой ход выражен довольно слабо, но подвижных антициклонов над континентами немного больше, чем над океанами. Имеются районы, в которых антициклоны наиболее часто становятся малоподвижными и существуют длительное время. В таких случаях они носят название региона, над которым стационируют, например, сибирский (азиатский) зимний антициклон. Возникший за холодным фронтом антициклон первоначально является холодным барическим образованием.
|
|
|
От центра антициклона воздух оттекает во все стороны, что исключает возможность сближения и взаимодействия разнородных воздушных масс. В связи с нисходящими движениями воздуха в центральных частях антициклонов преобладает малооблачная погода. Однако при значительной влажности воздуха в холодную половину года в центральной части антициклона могут наблюдаться сплошные облака, а туманы как зимой, так и летом.
В каждом антициклоне погода существенно меняется в различных секторах. На окраинах антициклонов наблюдаются условия погоды, в общих чертах сходные с условиями погоды в примыкающих секторах соседних циклонов.
В разных антициклонах наблюдаются значительные различия погоды, что обусловливается в каждом случае свойствами воздушных масс и зависит от сезона. Поэтому для прогноза погоды свойства каждого антициклона исследуется индивидуально.
|
|
|
