Явление циклона и антициклона. Атмосферные фронты. Циклоны и антициклоны

Антициклон

Антициклон - это область с повышенным давлением в центре. Благодаря этому движение воздуха в антициклоне направлено от центра (из области более высокого давления) к периферии (в области более низкого давления). В центре антициклона воздух опускается, образуя нисходящие потоки, и растекается во все стороны, т.е. от центра к периферии. При этом он также вращается, но направление вращения противоположно циклоническому - оно происходит по часовой стрелке в Северном полушарии и против часовой стрелки - в Южном. Антициклоны в умеренных широтах чаще всего следуют за циклонами, нередко они принимают малоподвижное (стационарное) состояние и также существуют до тех пор, пока давление не выровняется (6-9 суток). В связи с нисходящими движениями в антициклоне воздух не насыщается влагой, облакообразование не происходит и преобладает малооблачная и сухая погода со слабыми ветрами и штилями. Кроме умеренных широт антициклоны в самой большей степени распространены в субтропических широтах - в поясах высокого давления. Здесь это постоянные, существующие в течение всего года атмосферные вихри (области высокого давления): Северо-Атлантический (Азорский) антициклон (максимум) в районе Азорских островов и Южно-Атлантический антициклон; Северо-Тихоокеанский (Канарский) антициклон в районе Канарских островов в Тихом океане и Южно-Тихоокеанский; Индийский антициклон (максимум) в Индийском океане. Как видно, все они расположены над океанами. Единственный мощный антициклон над сушей возникает зимой в Азии с центром над Монголией - Азиатский (Сибирский) антициклон.

Что такое циклон как атмосферное явление

Циклон (от греч. Kyklon -- кружащийся, вращающийся) -- это атмосферный вихрь огромного (от сотен до нескольких тысяч километров) диаметра с пониженным давлением воздуха в центре.

Циклон -- не просто противоположность антициклону, у них различается механизм возникновения. Циклоны постоянно и естественным образом появляются из-за вращения Земли, благодаря силе Кориолиса. Следствием теоремы Брауэра о неподвижной точке является наличие в атмосфере как минимум одного циклона или антициклона.

Воздух в циклоне циркулирует против часовой стрелки в Северном полушарии и по часовой стрелке в Южном. Кроме того, в воздушных слоях на высоте от земной поверхности до нескольких сот метров, ветер имеет слагаемое, направленное к центру циклона, по барическому градиенту (в сторону убывания давления). Величина слагаемого уменьшается с высотой.

Различают два основных вида циклонов -- внетропические и тропические (обладают особыми свойствами и возникают гораздо реже).

Внетропические циклоны 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 явления погоды.

Тропические циклоны образуются в тропических широтах и имеют меньшие размеры (сотни, редко -- более тысячи километров), но большие барические градиенты и скорости ветра, доходящие до штормовых. Для таких циклонов характерен также так называемый «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.

Минимальное атмосферное давление в циклоне приходится на центр циклона; к периферии оно растет, т.е. горизонтальные барические градиенты направлены снаружи циклона внутрь. В хорошо развитом циклоне давление в центре на уровне моря может понижаться до 950--960 мбар (1 бар = 105 н/м2), а в отдельных случаях до 930--920 мбар (при среднем давлении на уровне моря около 1012 мбар).

Замкнутые изобары (линии равного давления) неправильной, но в общем овальной формы ограничивают область пониженного давления (барическую депрессию) поперечником от нескольких сотен километров до 2--3 тысяч км. В этой области воздух находится в вихревом движении. В свободной атмосфере, выше пограничного слоя атмосферы (около 1000 м) он движется приблизительно по изобарам, отклоняясь от барического градиента на угол, близкий к прямому, вправо в Северном полушарии и влево в Южном (вследствие влияния отклоняющей силы Кориолиса и центробежной силы, возникающей при движении по криволинейным траекториям).

В пограничном слое ветер вследствие силы трения более или менее значительно (в зависимости от высоты) отклоняется от изобар в сторону барического градиента. У земной поверхности ветер образует с барическим градиентом угол порядка 60°, т.е. к вращательному движению воздуха присоединяется течение воздуха вовнутрь циклона. Линии тока принимают форму спиралей, сходящихся к центру циклона. Скорости ветра в циклоне сильнее, чем в смежных областях атмосферы; иногда они достигают более 20 м/с (шторм) и даже более 30 м/с (ураган).

В связи с восходящими составляющими движения воздуха, особенно вблизи фронтов атмосферных, в циклоне преобладает облачная погода. Основная часть атмосферных осадков во внетропических широтах выпадает именно в циклоне. Вследствие вихревого движения воздуха в область циклона втягиваются различные по температуре воздушные массы из разных широт Земли. С этим связана температурная асимметрия циклона: в разных его секторах температуры воздуха различны. Это относится в особенности к подвижным циклонам, возникающим на главных фронтах тропосферы (арктических, антарктических, полярных). Наблюдаются, однако, слабые («размытые») циклоны над теплыми участками земной поверхности (пустыни, внутренние моря) -- так называемые термические депрессии -- малоподвижные, с достаточно равномерным распределением температуры.

С высотой изобары циклона постепенно теряют замкнутую форму. Это происходит по-разному, в зависимости от стадии развития циклона и от распределения температуры в нем. В начальной стадии развития подвижный (фронтальный) циклон охватывает лишь нижнюю часть тропосферы. В стадии наибольшего развития циклон может распространяться на всю высоту тропосферы и даже простираться в нижнюю стратосферу. Термические депрессии всегда ограничиваются нижней тропосферой.

Подвижные циклоны перемещаются в атмосфере в общем с запада на восток. В каждом отдельном случае направление перемещения определяется направлением общего переноса воздуха в верхней тропосфере. Противоположные перемещения редки. Средние скорости перемещения циклона порядка 30--45 км/ч, но встречаются циклоны, которые движутся быстрее (до 100 км/ч), особенно в начальных стадиях развития; в заключительной стадии циклоны могут подолгу не менять положения.

Перемещение циклона через какой-либо район вызывает резкие и значительные местные (локальные) изменения не только атмосферного давления и ветра, но также температуры и влажности воздуха, облачности, осадков.

Подвижные циклоны развиваются обычно на ранее возникших главных фронтах тропосферы, как волновые возмущения при переносе воздуха по обе стороны фронта. Неустойчивые фронтальные волны растут и превращаются в циклонические вихри. Перемещаясь вдоль фронта (обычно вытянутого по широте), циклон, в свою очередь, деформирует его, создавая меридиональные составляющие ветра и тем способствуя переносу теплого воздуха в передней (восточной) части циклона к высоким широтам и холодного воздуха в тыловой (западной) части циклона -- к низким широтам. В южной части циклона в нижних слоях создается так называемый теплый сектор, ограниченный теплым и холодным фронтами (стадия молодого циклона). В последующем, при смыкании холодного и теплого фронтов (окклюзия циклона), теплый воздух оттесняется холодным воздухом от земной поверхности в высокие слои, теплый сектор ликвидируется, и в циклоне устанавливается более равномерное распределение температуры (стадия окклюдированного циклона). Запас энергии, способной превратиться в кинетическую, в циклоне иссякает; циклон затухает или объединяется с другим циклон.

На главном фронте обычно развивается серия (семейство) циклонов, состоящая из нескольких циклонов, перемещающихся один за другим. В конце развития серии отдельные еще не затухшие циклоны, объединяясь, образуют обширный, малоподвижный, глубокий и высокий центральный циклон, состоящий из холодного воздуха во всей своей толще. Постепенно и он затухает. Одновременно с образованием циклона возникают между ними промежуточные антициклоны с высоким давлением в центре. Весь процесс эволюции отдельного циклона занимает несколько дней; серия циклонов и центральный циклон могут существовать одну-две недели. В каждом полушарии в каждый момент можно обнаружить несколько главных фронтов и связанных с ними серий циклонов; общее число циклонов за год составляет много сотен над каждым полушарием.

Есть определенные широты и области, в которых образование главных фронтов и фронтальных возмущении происходит относительно регулярно. В результате существуют определенные географические закономерности в повторяемости возникновения и перемещения циклонов и антициклонов и их серий, т.е. в так называемой циклонической деятельности. Однако влияния суши и моря, топографии, орографии и др. географических факторов на образование и перемещение циклонов и антициклонов и их взаимодействие делают общую картину циклонической деятельности очень сложной и быстро меняющейся. Циклоническая деятельность приводит к междуширотному обмену воздухом, количеством движения, тепла, влаги, что делает ее важнейшим фактором в общей циркуляции атмосферы.

Циклоны возникают не только в атмосфере Земли, но и в атмосферах других планет. Например, в атмосфере Юпитера уже многие годы наблюдается так называемое Большое красное пятно, которое является, по всей видимости, долгоживущим антициклоном.

Размеры циклонов и антициклонов сопоставимы: диаметр их может достигать 3-4 тыс. км, а высота - максимум 18-20 км, т.е. они представляют собой плоские вихри с сильно наклонной осью вращения. Перемещаются они обычно с запада на восток со скоростью 20-40 км/ч (кроме стационарных).

Атмосфер представляет собой чрезвычайно подвижную среду. В ней постоянно происходят перемещения в горизонтальном и вертикальном направление по отношению к з.п. разных по масштабу объёма воздуха с различной скоростью. Наибольшее разнообразие движений воздуха наблюдается тропосфере, особенно в приземное слое. Передвижение воздушных масс в атмосфере играют большую роль в погодообразующих процессах. Благодаря им происходит перенос очагов тепла и холода, водяного пара, формирование облачности, сложных и опасных для авиации погодных условий. Горизонтальное движение воздушных масс относительно з.п. представляет собой ветер. В свободной атмосфере в однородных воздушных массах движение частиц воздуха происходит в результате совместного действия трех сил: барического градиента, Кориолиса и центробежной. Под влиянием горизонтальной составляющей градиента давления частичка воздуха начинает двигаться ускоренно перпендикулярно изобарам в сторону низкого давления. Одновременно с возникновением скорости начинает действовать сила Кориолиса, отклоняющая вектор ветра от первоначального направления в северном полушарии вправо. Изменение скорости и направление ветра будет происходить до тех пор, пока не наступит равновесие действующих в атмосфере сил. Тогда частица воздуха начинает двигаться вдоль изобар таким образом, что низкое давление всегда будет оставаться слева от направления движения, высокой-справа. Такое установившееся движение воздуха при отсутствии сил трения называется градиентным ветром. Градиентный ветер при прямолинейных изобарах принято называть геострофическим ветром, при криволинейных – геоциклострофическим

16. Основные силы, определяющиеся движение воздуха в слое трения

В свободной атмосфере в однородных воздушных массах движение частиц воздуха происходит в результате совместного действия трех сил: барического градиента, Кориолиса и центробежной. Но и вязкие силы т.е. силы трения. В результате их действия ветер, наблюдаемый у Земли, отличается от градиентного как по скорости, так и по направлению.

17. Направление движения воздуха в циклоне (антициклоне) в северном полушарии

В циклоне барический градиент направлен к центру и уравновешивается суммой сил Кориолиса и центробежной. При этом движение воздуха в циклоне происходит против часовой стрелки. В антициклонах барический градиент направлен от центра и в сумме с центробежной силой уравновешивается силой Кориолиса. При этом движение воздуха в антициклоне происходит по часовой стрелке. В общем случае для циклонов и антициклонов равенство действующих на частицу воздуха сил можно записать в виде: . Здесь знак «+» для циклона, а «-» для антициклона. При одном и том же барическом градиенте скорость градиентного ветра в антициклоне должна быть больше, чем в циклоне. В реальной атмосфере скорость градиентного ветра в циклоне практически всегда больше, чем в антициклоне, так как здесь большие градиенты давления.

18. Движение воздуха в циклоне (антициклоне) вблизи земной поверхности

В циклоне барический градиент уравновешивается силами Кориолиса, трения, центробежной, а в антициклоне равнодействующая барического градиента и центробежной силы уравновешиваются равнодействующей сил Кориолиса и сил трения. При таком расположение сил очевидно, что в циклоне у з.п. воздух движется против часовой стрелки и направлен к центру циклона. А в антициклоне, движение будет происходить по часовой стрелке и направлено под некоторым углом к изобарам от цента антициклона к периферии. Это в свою очередь приводит к тому, что в циклоне вследствие сходимости воздушных потоков в центральной части начинают развиваться восходящие потоки воздуха, которые приводят к формированию сложных для полетов условий погоды. Формируется низкая сплошная облачность, осадки в виде дождя или снега в зависимости от сезона года, видимость ограничена. В антициклоне – вследствие расходимости потоков от центра к периферии у земли на высотах в центральной части антициклона начинает развиваться компенсирующий нисходящий поток воздуха, который приводит к размыванию облачности, если она имела место, и к улучшению для полетов условий погоды.

Погода на территории нашей страны неустойчива. Особенно это проявляется в европейской части России. Это происходит из-за того, что встречаются разные воздушные массы: теплые и холодные. Воздушные массы отличаются по свойствам: температуре, влажности, запыленности, давлению. Атмосферная циркуляция позволяет воздушным массам перемещаться из одной части в другую. Там, где соприкасаются разные по свойствам воздушные массы, формируются атмосферные фронты .

Атмосферные фронты наклонены к поверхности Земли, их ширина достигает от 500 до 900 км, а в длину они простираются на 2000-3000 км. Во фронтальных зонах возникает поверхность раздела двух типов воздуха: холодного и теплого. Такая поверхность называется фронтальной . Как правило, эта поверхность наклонена в сторону холодного воздуха - он как более тяжелый располагается под ней. А теплый воздух, более легкий, располагается над фронтальной поверхностью (см. рис. 1).

Рис. 1. Атмосферные фронты

Линия пересечения фронтальной поверхности с поверхностью Земли образует линию фронта , которую кратко также называют фронтом .

Атмосферный фронт - переходная зона между двумя разнородными воздушными массами.

Теплый воздух, как более легкий, поднимается вверх. Поднимаясь, он охлаждается, насыщается водяными парами. В нем образуются облака и выпадают осадки. Поэтому прохождение атмосферного фронта всегда сопровождается выпадением осадков.

В зависимости от направления перемещения, движущиеся атмосферные фронты подразделяются на теплые и холодные. Теплый фронт образуется при натекании теплого воздуха на холодный. Линия фронта при этом перемещается в сторону холодного воздуха. После прохождения теплого фронта наступает потепление. Теплый фронт образует сплошную полосу облаков длиной в сотни километров. Идут затяжные моросящие дожди, и наступает потепление. Подъем воздуха при наступлении теплого фронта происходит более медленно по сравнению с холодным фронтом. Предвестником приближающегося теплого фронта служат образующиеся высоко в небе перистые и перисто-слоистые облака (см. рис. 2).

Рис. 2. Теплый атмосферный фронт ()

Образуется при подтекании холодного воздуха под теплый, при этом линия фронта перемещается в сторону теплого воздуха, который вытесняется наверх. Как правило, движется холодный фронт очень быстро. Это вызывает сильные ветры, обильные, часто ливневые осадки с грозами, а зимой метели. После прохождения холодного фронта наступает похолодание (см. рис. 3).

Рис. 3. Холодный фронт ()

Атмосферные фронты бывают стационарными и движущимися. Если воздушные потоки не перемещаются ни в сторону холодного, ни в сторону теплого воздуха вдоль линии фронта, такие фронты называются стационарными . Если воздушные потоки имеют скорость перемещения, перпендикулярную линии фронта, и перемещаются либо в сторону холодного, либо в сторону теплого воздуха, такие атмосферные фронты называются движущимися . Атмосферные фронты возникают, движутся и разрушаются примерно за несколько дней. Роль фронтальной деятельности в формировании климата более ярко выражена в умеренных широтах, поэтому для большей части России характерна неустойчивая погода. Самые мощные фронты возникают при соприкосновении основных типов воздушных масс: арктических, умеренных, тропических (см. рис. 4).

Рис. 4. Образование атмосферных фронтов на территории России

Зоны, отражающие их многолетние положения, называют климатическими фронтами . На границе между арктическим и умеренным воздухом, над северными районами России, формируется арктический фронт. Воздушные массы умеренных широт и тропическиеразделяет полярный умеренный фронт, который расположен преимущественно южнее границ России. Главные климатические фронты не образуют сплошных полос линий, а разбиты на отрезки. Многолетние наблюдения показали, что арктический и полярный фронты смещаются зимой к югу, а летом к северу. На востоке страны арктический фронт зимой достигает побережья Охотского моря. К северо-востоку от него господствует очень холодный и сухой арктический воздух. В европейской России арктический фронт перемещается не столь далеко. Здесь сказывается отепляющее воздействие Северо-Атлантического течения. Ветви полярного климатического фронта протягиваются над южными территориями нашей страны только летом, зимой они пролегают над Средиземным морем и Ираном и изредка захватывают Черное море.

Во взаимодействии воздушных масс принимают участие циклоны и антициклоны - крупные движущиеся атмосферные вихри, переносящие атмосферные массы.

Область низкого атмосферного давления с определенной системой ветров, дующих от краев к центру и отклоняющихся против часовой стрелки.

Область высокого атмосферного давления с определенной системой ветров, дующих от центра к краям и отклоняющихся по часовой стрелке.

Циклоны имеют внушительные размеры, простираются в тропосферу на высоту до 10 км, а в ширину до 3000 км. В циклонах давление увеличивается, а в антициклонах - понижается. В северном полушарии дующие к центру циклонов ветры отклоняются под воздействием силы осевого вращения земли вправо (воздух закручивается против часовой стрелки), а в центральной части воздух поднимается вверх. В антициклонах направленные к окраинам ветры отклоняются тоже вправо (воздух закручивается по часовой стрелке), а в центральной части воздух опускается из верхних слоев атмосферы вниз (см. рис. 5, рис. 6).

Рис. 5. Циклон

Рис. 6. Антициклон

Фронты, на которых зарождаются циклоны и антициклоны, почти никогда не бывают прямолинейными, для них характерны волнообразные изгибы (см. рис. 7).

Рис. 7. Атмосферные фронты (синоптическая карта)

В образовавшихся заливах теплого и холодного воздуха образуются вращающиеся волчки атмосферных вихрей (см. рис. 8).

Рис. 8. Образование атмосферного вихря

Постепенно они обособляются от фронта и начинают перемещаться и переносить воздух самостоятельно со скоростью 30-40 км/ч.

Атмосферные вихри живут до разрушения 5-10 дней. А интенсивность их образования зависит от свойств подстилающей поверхности (температуры, влажности). Ежедневно в тропосфере формируется несколько циклонов и антициклонов. В течение года их образуются сотни. Ежедневно наша страна находится под воздействием какого-либо атмосферного вихря. Поскольку в циклонах воздух поднимается вверх, с их приходом всегда связана пасмурная погода с осадками и ветрами, прохладная летом и теплая зимой. В течение всего времени пребывания антициклона господствует безоблачная сухая погода, жаркая летом и морозная зимой. Этому способствует медленное опускание воздуха вниз из более высоких слоев тропосферы. Опускающийся воздух нагревается и становится менее насыщенным влагой. В антициклонах ветры слабые, а во внутренних их частях наблюдается полное безветрие - штиль (см. рис. 9).

Рис. 9. Движение воздуха в антициклоне

В России циклоны и антициклоны приурочены к основным климатическим фронтам: полярному и арктическому. А также формируются на границе между морскими и континентальными воздушными массами умеренных широт. На западе России циклоны и антициклоны возникают и перемещаются в направлении общего переноса воздуха с запада на восток. На Дальнем Востоке в соответствии с направлением муссонов. При движении с западным переносом на востоке циклоны отклоняются к северу, а антициклоны - к югу (см. рис. 10). Поэтому пути прохождения циклонов в России чаще всего проходят по северным районам России, а антициклонов - по южным. В связи с этим атмосферное давление на севере России ниже, много дней подряд может быть ненастная погода, на юге больше солнечных дней, сухое лето и малоснежная зима.

Рис. 10. Отклонение циклонов и антициклонов при движении с запада

Районы прохождения интенсивных зимних циклонов: Баренцево, Карское, Охотское моря и северо-запад Русской равнины. Летом циклоны наиболее часты на дальнем Востоке и на западе Русской равнины. Антициклональные погоды преобладают весь год на юге Русской равнины, на юге Западной Сибири, а зимой над всей Восточной Сибирью, где устанавливается азиатский максимум давления.

Движение и взаимодействие воздушных масс, атмосферные фронты, циклоны и антициклоны изменяют погоду, влияют на нее. Данные об изменениях погоды наносятся на специальные синоптические карты для дальнейшего анализа погодных условий на территории нашей страны.

Движение атмосферных вихрей приводит к изменению погоды. Её состояние на каждый день фиксируется на специальных картах - синоптических (см. рис. 11).

Рис. 11. Синоптическая карта

Наблюдения за погодой осуществляются обширной сетью метеорологических станций. Затем результаты наблюдений передаются в центры гидрометеорологических данных. Здесь они обрабатываются, и информация о погоде наносится на синоптические карты. На картах показывают атмосферное давление, фронты, температуру воздуха, направление и скорость ветра, облачность и осадки. Распределение атмосферного давления свидетельствует о положении циклонов и антициклонов. Изучив закономерности протекания атмосферных процессов можно прогнозировать погоду. Точный прогноз погоды - исключительно сложное дело, поскольку трудно учесть весь комплекс взаимодействующих факторов в их постоянном развитии. Поэтому даже краткосрочные прогнозы гидрометцентра не всегда оправдываются.

Источник).).

  • Пылевая буря над аравийским морем ().
  • Циклоны и антициклоны ().

    • Домашнее задание

    1. Почему в зоне атмосферного фронта выпадают осадки?
    2. В чем главное отличие циклона от антициклона?

    Природное явление циклона и антициклона ученые определили по изменениям температуры, влажности и запыленности. Воздушные массы имеют различные свойства в зависимости от места расположения. В заснеженных районах Арктики и Антарктиды воздух холодный, прозрачный и сухой. Над Экватором он становится горячим и влажным.

    После долгих наблюдений за атмосферой ученые дали понятное определение что такое циклон и антициклон. Они пришли к выводу, что слои атмосферы состоят из больших воздушных лавин, которые свободно передвигаются в пространстве. В слоях атмосферы происходит постоянное перемещение порывов ветра. Непостоянство воздуха позволило сделать открытия.

    Что такое циклон и антициклон определение и основные моменты освещаются в научной литературе с разных точек зрения. Но все понятия описывают процесс возникновения атмосферных вихревых возмущений.

    • Явления циклона – это атмосферные вихри внушительных размеров с пониженным давлением воздуха. Они приносят шквальные ветры, ураганы, грозы и другую малоприятную погоду. Их возникновение происходит вследствие вращения Земли. Циклоны северного полушария перемещают воздух против часовой стрелки. В южном полушарии они двигаются в обратную сторону. Они обладают энергетической мощью и приносят сильные порывистые ветры, обильные осадки, грозовые тучи и молнии.
    • Явления антициклона отличаются повышенным давлением. В северном полушарии антициклоны вращаются по часовой стрелке, а в южном полушарии наоборот. Они приносят ясную устойчивую погоду, отсутствие ветров и осадков. Летом на время устанавливается теплая малооблачная погода. Зимой в такие дни бывает ясно и холодно.

    В разных уголках Земли воздушные массы бывают холодными и теплыми благодаря тому, что движение воздуха циклона и антициклона постоянно меняется. Потоки периодически сталкиваются и вытесняют друг друга. В слоях атмосферы происходит постоянное перемещение порывов ветра, от небольших по размерам до невероятно огромных по площади. Циклоны и антициклоны достигают в диаметре 3500-4000 км высотой 20 км.

    Взаимосвязанные явления

    На первый взгляд эти объемные массы не должны иметь ничего общего. Они противоположны по своей сути, имеют разную природу возникновения. Тем не менее, прочное взаимодействие друг с другом показывают, что общего у циклона и антициклона:

    • если в одном месте отмечается пониженное атмосферное давление, то в другом регионе давление возрастает
    • неоднородное нагревание разных участков поверхности и вращение Земли является общим механизмом, который заставляет двигаться антициклон и циклон
    • оба они появляются только в определенных местах. Например, чем обширнее поверхность покрыта льдом, тем большая вероятность возникновения избыточных воздушных масс.

    Над Антарктидой периодически можно наблюдать самый мощный антициклон, над Гренландией – относительно слабый, над Арктикой – средней мощности.

    Циркуляция атмосферы

    Атмосферные вихри ясно характеризуют, что такое антициклоны и циклоны. В верхних слоях Земли есть область низкого давления. В центре ее давление всегда ниже, чем на периферии. Именно в этом месте образуются мощные атмосферные потоки воздуха, которые перемещаются в правую сторону и называются циклоны.

    Совсем по-другому, в точности до наоборот, ведут себя антициклоны. Они образуются в области высокого давления. Наивысшие показатели достигаются в центре и уклоняются влево.

    В северном и южном полушарии явления циклонов и антициклонов создают прямо противоположные действия. Одни из них символизируют разрушения и потрясения. Летом могут быть проливные дожди, сильный ветер, ураганы и грозы. Зимой – снегопады, шторма, вьюги. Другие явления несут малую подвижность и спокойствие. Перемена погоды дает понять, что такое циклон и антициклон.

    Антициклоны характеризуются слабым ветром, минимальным количеством выпадения осадков или их полным отсутствием. Летом они делают дни теплыми, в некоторых районах жаркими, зимой солнечными и морозными.

    Циклон и антициклон что это такое, и почему в ясный день устанавливается холодная погода?

    Если бы воздух на земле всегда распределялся равномерно, то ветра как такового бы в природе не существовало. Такого в природе не наблюдается.

    В областях с высоким давлением всегда есть переизбыток воздуха. Низкое давление, наоборот, отличается его недостатком. Соответственно, воздушные массы распределены на поверхности земли не одинаково. С областей повышенного давления воздуха облака притягиваются циклоном. Поэтому внутри него всегда бывает облачно.

    При антициклоне, наоборот, облака вытесняются. Небо становится ясным. Зимой солнце стоит низко, воздух не прогревается. Облаков нет, тепло не задерживается, на улице холодно. По этому признаку можно определить присутствие антициклона.

    Этапы развития

    Явления циклона и антициклона тесно связаны между собой. По сути, это единый процесс длинных волн. Циклон и антициклон проходит несколько этапов развития:

    1. волнообразная стадия (начальная)
    2. стадия молодой воздушной массы
    3. достижение максимального развития
    4. период заполнения воздушной массы

    Начальную стадию циклон проходит в течение суток. Она характеризуется изменением поверхности. Вихри на высоте не видны. Тёплый воздух начинает двигаться в сторону холодного. На небе появляются слоистые облака.

    Во второй стадии теплый и холодный фронт соединяются в центре циклона. Между ними образуется область теплой воздушной массы. Остальная часть заполняется холодным воздухом. В таком состоянии массы воздуха также находятся в течение суток.

    Третья стадия сопровождается в центре наименьшим давлением. Она длится от 12 до 24 часов. Давление в центре циклона резко повышается, а скорость ветра становится меньше. Теплый воздушный поток остается внизу. Холодный воздух пытается его преодолеть. На определенном участке часть слоя оттесняется назад. В итоге происходит столкновение масс.

    Потом поток воздуха стремительно превращается в мощный вихрь, скорость ветра значительно усиливается и проникает в верхние слои атмосферы Циклон захватывает прилегающие слои воздуха, затягивает их со скоростью до 50 км/ч. На отдаленных фронтах достигается большая скорость, чем в центре. В этот период из-за низкого давления происходит резкое изменение погоды.

    Развитый циклон переходит в четвертую стадию и действует в течение четырех суток и более. Облачный вихрь смыкается в центре и потом сдвигается к периферии. На этом этапе уменьшается скорость, выпадают обильные осадки.

    Явление циклона характеризуется недостатком воздуха. Для его восполнения поступают холодные течения. Они выталкивают наверх тёплый воздух. Тот остывает, вода конденсируются. Появляются облака, из которых выпадают обильные осадки. Вот что такое циклон, и почему при его возникновении резко меняется погода.

    Виды циклонов

    Продолжительность вихря от нескольких дней до недель. В области пониженного давления может длиться до года (например, Исландский или Алеутский циклон). По своему происхождению виды циклонов различаются в зависимости от места его возникновения:

    • вихри в умеренных широтах
    • тропический вихрь
    • экваториальный
    • арктический

    В атмосфере Земли постоянно образуется движение масс. В ней все время разрушаются вихри самых разных размеров. Теплые и холодные течения воздуха сталкиваются в умеренных широтах и образуют области высокого и низкого давления, что приводит к возникновению вихрей.

    Большую опасность создает тропический циклон. Он образуется там, где температуре поверхности океана не меньше двадцати шести градусов. Усиленное испарение способствует увеличению влажности. В результате чего вертикальные воздушные массы устремляются вверх.

    С сильным порывом захватываются новые объемы воздуха. Они уже достаточно прогрелись и стали влажными над поверхностью океана. Вращаясь на огромной скорости, потоки воздуха превращаются в ураганы разрушающей силы. Конечно, не каждый тропический циклон приносит разрушения. Когда они перемещаются на сушу, то быстро затихают.

    Скорость движения в разных стадиях

    1. движение, не превышающее 17 м/с, характеризуется, как возмущение
    2. при 17-20 м/с наблюдается некоторая депрессия
    3. когда центр достигает скорости 38 м/с, надвигается шторм
    4. когда поступательное движение циклона превышает 39 м/с, наблюдается ураган

    В центре циклона преобладает область тихой погоды. Внутри образуется более тёплая температура, чем в остальной части воздушного потока, наблюдается меньшая влажность. Тропический циклон самый южный, отличается меньшими размерами и большей скоростью ветра.

    Для удобства явления антициклонов и циклонов стали называть сначала цифрами, буквами и т.д. Сейчас они получили женские и мужские имена. При обмене информации это не создает путаницу и уменьшает количество ошибок в прогнозах. Каждое имя содержит определенные данные.

    Явления антициклона и циклона, которые формируются над океаном, отличаются по своим свойствам от тех, которые возникли над материком. Морские воздушные масса зимой теплые, а летом холодные в сравнении с континентальным воздухом.

    Тропические циклоны

    Тропические циклоны, в основном, захватывают районы юго-восточного побережья Азии, восточную часть острова Мадагаскар, Антильские острова, Аравийское море и Бенгальский залив. За год наблюдается более семидесяти мощных циклонов.

    Они называются по-разному, в зависимости от места возникновения:

    • Северная и Центральная Америка – ураган
    • Западное побережье Мексики в Тихом океане – кордонасо
    • Восточная Азия – тайфун
    • Филиппины – баруйо/ багуйо
    • Австралия – вилли-вилли

    Свойства умеренных, тропических, экваториальных и арктических воздушных масс легко определить по имени. У каждого тропического циклона есть свое имя, например, «Сара», «Флора», «Нэнси» и т.д.

    Заключение

    Вертикально-горизонтальных движений воздушные массы перемещаются в пространстве. Атмосфера – это воздушный океан, ветры – его течение. Их безграничная энергия переносит по всем широтам тепло и влагу, из океанов на материки и обратно. Влага и тепло на Земле перераспределяется благодаря постоянному движению воздушных масс.

    Если бы не было явления антициклонов и циклонов, то температура у полюсов была бы ниже, а на экваторе было бы жарче. Явление антициклона и циклона - мощная сила, которая может разрушать, откладывать и переносить с одного места на другое частицы пород.

    Сначала от ветра работали мельницы, где мололи зерно. На парусниках он помогал преодолевать большие расстояния морей и океанов. Позже появились ветряные двигатели, с помощью которых люди получают электроэнергию.

    Циклон и антициклон - это природный «механизм», который переносит воздушные массы и влияет на изменение погоды. Все больше углубляясь в тайны, что такое циклоны и антициклоны, возможно, люди научатся использовать эти явления природы с максимальной выгодой и пользой для человечества.

    Воздушные массы. Воздушной массой называется большое количество воздуха, имеющего сравнительно однородные свойства в горизонтальных направлениях, порой на протяжении тысяч километров.

    Воздушная масса, двигающаяся над более теплой подстилающей поверхностью, называется холодной; двигающаяся над более холодной подстилающей поверхностью - теплой; находящаяся в тепловом равновесии с окружающей средой - местной.

    Воздушная масса, формирующаяся в Арктике, называется арктическим воздухом, который сильно охлажден по всей толще, обладает малой абсолютной и большой относительной влажностью, несущий с собой туманы и дымки. В умеренных широтах формируется полярный воздух. Зимой массы такого воздуха близки по своим свойствам к арктическому; летом полярный воздух сильно запылен и отличается пониженной видимостью. Формирующийся в субтропиках и тропиках тропический воздух сильно прогрет, запылен, отличается большой абсолютной влажностью, нередко вызывающий явления опалесценции (красноватое солнце и далекие предметы в голубой дымке). Континентальный тропический воздух днем неустойчив (конвекция, пыльные вихри и бури, смерчи). Видимость понижена.

    Экваториальный воздух имеет в общем те же свойства, что и тропический, но некоторые из них выражены еще в большей степени.

    Фронты. Место соприкосновения двух воздушных масс, обладающих различными физическими свойствами, называется поверхностью раздела (фронтом). Линия пересечения такой поверхности с подстилающей поверхностью (моря или земли) называется линией фронта. Фронты разделяются на подвижные и стационарные.

    Главный арктический фронт отделяет арктический воздух от полярного; главный полярный фронт - полярный воздух от тропического; главный тропический фронт - тропический воздух от экваториального.

    Теплый фронт возникает при наползании теплой воздушной массы на холодную. Давление перед таким фронтом падает. Предвестником теплого фронта служат также перистые облака в виде «коготков». Перед теплым фронтом наблюдаются предфронтовые туманы. Пересекая зону теплого фронта, судно попадает в широкую полосу обложного дождя или снега с пониженной видимостью.

    Холодный фронт возникает когда холодные воздушные массы вклиниваются под теплые. Он наступает «стеной» ливневых облаков. Давление перед фронтом значительно падает. При встрече с холодным фронтом судно попадает в зону ливней, гроз, шквалов и сильного волнения. Однако если клин холодного воздуха «подсекает» теплые массы медленно, то за линией такого холодного фронта судно попадает в зону обложных осадков.

    Фронт окклюзии возникает при взаимодействии двух масс воздуха - теплого и холодного. Если догоняющая масса имеет температуру ниже впереди идущей, то фронт называют фронтом холодной окклюзии; если догоняющая масса имеет температуру выше впереди идущей - фронт теплой окклюзии. Проходя фронты окклюзии, судно может попасть в условия пониженной видимости, осадков, сильного ветра, сопровождаемого волнением.

    Циклоны. Циклон зарождается как область пониженного давления на границе двух масс воздуха разной температуры. Обычно это волновое возмущение на фронтальной поверхности. При длине более 1000 км волна становится неустойчивой и говорят, что циклон «углубляется»: между холодным и теплым фронтами образуется сектор теплого воздуха языкообразной формы. При дальнейшем развитии холодный фронт, движущийся быстрее теплого, нагоняет его; смыкание теплого и холодного фронтов ликвидирует теплый сектор, образуя фронт окклюзии.

    Диаметр циклона колеблется от нескольких сот до 5000 км; средняя скорость перемещения 30-60 км/ч. Внимательные наблюдения за облачностью, ветром, изменениями атмосферного давления и температуры воздуха позволяют делать важные для мореплавания выводы:

    Если отдельные небольшие кучевые облака движутся в том же направлении, как и ветер внизу, наблюдатель находится в задней стороне циклона и можно ожидать улучшения погоды;

    Если направление движения облаков не совпадает с направлением ветра внизу, наблюдатель находится в передней части циклона и через один-два дня следует ожидать продолжительных осадков и изменения температуры (понижение ее летом и повышение зимой);

    Если ветер усиливается и направление его изменяется по солнцу, наблюдатель северного полушария (южного полушария) находится в правой (левой) половине циклона; если, направление усиливающегося ветра изменяется против солнца, следует сделать обратное заключение;

    Если направление ветра не меняется, наблюдатель находится на пути центра циклона и следует ожидать временного затишья, а затем усиления ветра с противоположной стороны.

    Тропические циклоны. В отличие от зарождающихся в умеренных широтах циклонов, циклонические возмущения, возникающие между тропиками, называются тропическими циклонами. В Вест- Индии они называются ураганами; к востоку от Азии - тайфунами; в Индийском океане -циклонами; в южной части Индийского океана - арканами. Тропические циклоны обычно менее 100-300 миль в поперечнике с диаметром центральной части 20-30 миль. Барический градиент в тропическом циклоне порой превышает 40 мб, а скорость ветра достигает 100 км/час, причем эти показатели, в отличие от циклонов умеренных широт, сохраняются практически во всей области урагана (тайфуна и т. Д.).

    Рис. 114.


    Одним из признаков приближения тайфуна является появление зыби, идущей не от того направления, от которого дует или дул ранее ветер. Развиваемая ветром зыбь может быть обнаружена уже на расстоянии 400-600 миль от центра тайфуна. По направлению зыби можно судить о положении центра тайфуна, а по изменению этого направления - о направлении его движения.

    При приближении центра тайфуна атмосферное давление резко падает, перистые облака сменяются нагромождением ливневых облаков; наступает предгрозовое затишье с удушливой жарой. Затем температура воздуха быстро падает, начинается дождь, переходящий в тропический ливень.

    Упрощенная схема тропического циклона для северного полушария приведена на рис. 114. Как видно из рисунка, ветры в области тайфуна отклонены от направления на его центр вправо в среднем на 60°. Следовательно, для наблюдателя, стоящего спиной к ветру, центр тайфуна будет находиться впереди, приблизительно на 60° влево от направления ветра. При приближении к центру тайфуна угол отклонения ветра от радиуса увеличивается и достигает 90° в непосредственной близости к центру. В центре тайфуна наблюдаются слабые ветры и даже штиль при бурном море. После прохождения центра тайфуна («глаз бури») ветер очень быстро усиливается до ураганного. Сила ветра 12 баллов сохраняется на расстоянии 30-35 миль от центра и более. За- тем она постепенно слабеет. Так, на расстоянии от центра тайфуна в 50-75 миль сила ветра равна 10 баллам; на расстоянии 100- 150 миль - 8-9 баллам. И только на расстоянии 200-250 миль сила ветра снижается до 6-7 баллов. Пользуясь макетом тропического циклона (см. рис. 114), нетрудно установить положение судна относительно пути движения центра тропического циклона: если направление ветра меняется по часовой стрелке, то через судно проходит правая половина циклона; если направление ветра меняется против часовой стрелки - левая половина; если направление ветра не меняется - центр циклона. Таким образом,


    Рис. 115.


    для выбора правильного курса при встрече тропического цикло на необходимо руководствоваться следующими правилами:

    1) при плавании в северном полушарии (рис 115, а) : при прохождении правой половины тропического циклона нужно лечь в байдевинд правого галса (ветер привести в правую скулу) и сохранять этот курс, пока барометр не начнет подниматься;

    При прохождении левой половины тропического циклона нужно лечь в бакштаг правого галса (привести ветер в корму справа) и держать этот курс до выхода из зоны тропического циклона; находясь на пути центра тропического циклона, также ложатся в бакштаг правого галса (рис. 115, а) и держатся, как указано ранее;

    2) при плавании в южном полушарии (рис. 115,б):

    При прохождении левой половины тропического циклона лечь в бейдевинд левого галса, сохраняя курс до начала подъема барометра;

    При прохождении правой половины тропического циклона лечь в бакштаг левого галса и держать, как указано ранее; при нахождении на пути урагана также привести ветер в бакштаг левого галса и так править до выхода из зоны урагана.

    Антициклоны - области повышенного атмосферного давления бывают, как и циклоны, стационарными и подвижными.

    Антициклон, проникший с севера, в холодное время года приносит понижение температуры, ясную погоду и хорошую видимость; в теплое время года -грозы, Антициклон, приходящий с юга, в холодное время года несет длительную пасмурную погоду; в теплое - дожди с грозами, а по ночам - росу и поземные туманы. Явным признаком антициклонической погоды является резкий суточный ход температуры воздуха, влажности и других метеоэлементов.

    Вперед
    Оглавление
    Назад