Hlavní známky regenerace cyklónu jsou: Přednáška: Etapy vývoje cyklón

Jak bylo ukázáno dříve, rozhraní mezi studeným vzduchem pocházejícím z mírných zeměpisných šířek a relativně teplým vzduchem v nižších zeměpisných šířkách se nazývá mírná fronta nebo polární fronta. Tato polární fronta je poměrně velká. S malými mezerami obepíná celou planetu. Právě na této polární frontě vznikají deprese mírných zeměpisných šířek (obr. 2).

Obrázek 2.- Vznik cyklónu.

Vznik (vznik) prohlubní je usnadněn velkým teplotním rozdílem mezi teplými a studenými vzduchovými hmotami. V těchto zeměpisných šířkách, jak známo, převládá západní doprava. Aby se na polární frontě vytvořil cyklón, teplý vzduch se musí pohybovat na východ rychleji než studený. Takové prohlubně zpravidla začínají jako malé vlnové poruchy na čelní ploše. Jakmile se objeví vlna, teplý vzduch se řítí na sever a studený vzduch na jih. Dochází k vírovému pohybu. Teplý vzduch pomalu stoupá klínem studeného vzduchu na teplé frontě; studený vzduch klínuje (uniká) pod teplým vzduchem na studené frontě. Začíná na povrchu Země a postupně se šíří nahoru. Současně dochází k poklesu tlaku ve středu; jinými slovy, deprese se prohlubuje.

Studená fronta postupuje rychleji než teplá. Čela se kroutí a splývají. To se nazývá okluze (obr. 3).

Obrázek 3. - Vývoj okluze.

Před okluzní frontou je studený vzduch, který byl před teplou frontou, za okluzní frontou je studený vzduch, který byl dříve za studenou frontou. Teplý vzduch je vytlačován nahoru. V blízkosti Země se teplotní rozdíl mezi vzduchovými hmotami zmenšuje a protože vzduch je studený, zvyšuje se tlak.

Dobře je vidět vířivá fronta okluze, dlouhý pás chladu s hustou kupovitou oblačností, krátký úsek teplé fronty se širokým pásmem vrstevnaté oblačnosti; bezoblačné prostory za studenou frontou.

Obecně se pro všechny cyklóny běžně rozlišují následující:

1) fázi výskytu– od začátku výskytu známek uzavřené cyklonální cirkulace až do první uzavřené izobary. Tato fáze obvykle trvá méně než 12 hodin;

2) fázi mladého cyklónu(fáze výklenky) – od okamžiku, kdy se na povrchové synoptické mapě objeví první uzavřená izobara, až do okamžiku, kdy ustane intenzivní prohlubování. To trvá přibližně dva dny;

3) etapa maximálního rozvoje– tlak ve středu cyklonu se mírně mění, okluze;

4) fáze plnění– od okamžiku intenzivního růstu tlaku ve středu cyklóny až do vymizení uzavřené cyklonální cirkulace v blízkosti zemského povrchu. Poslední dvě fáze trvají obvykle 3-4 dny.

U frontálních cyklónů se rozlišují následující fáze:

1) vlnová fáze– stejné jako ve fázi vzcházení;

2) fáze mladého cyklonu– před začátkem procesu okluze;

3) okluzní stadium– od začátku okluze až do vymizení cyklónu. Tato fáze pro nefrontální cyklóny zahrnuje fázi maximálního rozvoje a fázi plnění.

Řada cyklónů.

Počet depresí v rodině se liší, ale nejčastější jsou čtyři. Všechny cyklóny jsou v různých fázích vývoje. První se uzavírá, zatímco druhý se může pouze vynořit. Cyklony jsou obvykle odděleny hřebeny vysokého tlaku, které poskytují krátké období jasného počasí mezi prodlouženými obdobími srážek. Tuto čeleď doplňuje tlaková výše v subtropech.

První cyklón dalšího řetězce se tvoří mnohem severněji, na obnovené polární frontě.

Regenerace cyklónů.

Někdy je započatá náplň cyklonu nahrazena novým prohloubením. Šířeji pod regenerace označuje jakékoli prudké zesílení cyklónu (podobně jako anticyklóna).

Cyklonová regenerace probíhá:

1) když nová hlavní fronta vstoupí do systému stávajícího cyklónu;

2) když se v blízkosti středu existujícího cyklonu vyvine nové centrum s jejich následným sloučením nebo když se staré rychle zaplní.

V prvním i druhém případě je invaze do zadní části cyklónu novou částí studeného vzduchu povinná. V některých případech dochází k regeneračním procesům opakovaně, což podporuje dlouhodobou existenci rozsáhlých neaktivních cyklonů, které na dlouhou dobu narušují západní dopravu. Říká se jim blokování nebo centrální.

Po regeneraci prochází cyklona stejnou vývojovou cestou jako nově vzniklá tlaková formace, ale na pozadí nižšího tlaku. Regenerovaná uzavřená cyklóna má vnější znaky mladé cyklóny, protože má teplý sektor s charakteristickými povětrnostními podmínkami.

Na polární frontě (přední část mírných zeměpisných šířek) se tedy tvoří 1) frontální cyklóny v důsledku výskytu vlny na ní a poté teplého sektoru s teplými a studenými větvemi fronty. Po několika dnech se teplá a studená fronta spojí a střed cyklónu se přesune na sever. Nyní je v relativně homogenní studené hmotě. Bez energie, která by podpořila jeho existenci, cyklón zmizí. To trvá asi týden.

2) cyklóny obvykle následují v sérii, obvykle čtyři. Každý následující cyklón se nachází jižně od předchozího. První v řadě je nejstarší, která je ve stádiu okluze. Série končí cyklonem v plenkách. Pohybují se na východ nebo severovýchod (jihovýchod na jižní polokouli) a postupně se zaplňují.

Atmosférické poruchy v extratropických šířkách - cyklóny a anticyklóny - se vyskytují převážně na hlavních atmosférických frontách, tedy na frontách mezi polárním (mírným) a tropickým vzduchem nebo mezi arktickým a polárním vzduchem.

Jen malá část slabě vyvinutých a neaktivních vírů vzniká přímým tepelným vlivem PP.

Objevení se na povrchu hlavních front obrovských vln o délkách řádově 1000 km a více může vést k teplotnímu zlomu a větru na frontě a vychylovací síla rotace Země působící na proudění vzduchu přispívá k vznik mezoměřítkových vírů - cyklón a anticyklón. V tomto případě dochází na čelní ploše a přední linii na povrchu Země k vlnovitým deformacím. V některých oblastech (v hřebenech vln) se fronta odchýlí k nízkým zeměpisným šířkám a v jiných (v údolích frontálních vln) - k vysokým zeměpisným šířkám. Zároveň vzdušné proudění ztrácí pásmový charakter a objevují se jazyky studeného a teplého vzduchu - úseky studené a teplé fronty. V údolích frontálních vln se rozvíjejí cyklonální pohyby a tlakové ztráty - vznikají cyklony. Centrální části cyklón jsou umístěny přímo vpředu a fronta tak prochází vnitřními oblastmi cyklón. V přední části cyklony se fronta posouvá do vysokých zeměpisných šířek a má charakter teplé fronty. V zadní části cyklony přechází fronta do nízkých zeměpisných šířek a má charakter studené fronty. Oba jsou zároveň úseky stejné hlavní fronty. Systémy oblačnosti a srážek charakteristické pro fronty vznikají a vyvíjejí se v odpovídajících úsecích bývalé pomalu se pohybující stacionární fronty (obr. 28).

Obrázek 9. Fáze cyklonu: ​​a – mladý;
b – uzavřený.

Rýže. 28. Etapy vývoje extratropické cyklóny:

a – pomalu se pohybující fronta na mapě povrchového počasí; 6 – vlnové poruchy na pomalu se pohybující frontě; c – vznik cyklony na stacionární pomalu se pohybující frontě; d – mladá cyklóna

Studená fronta se v prohlubující se cykloně pohybuje rychleji než teplá. Rychlost pohybu studené fronty je asi 0,8 rychlosti geostrofického větru a rychlost pohybu teplé fronty není větší než 0,65 její velikosti. V důsledku tohoto nesouladu za prvé nebude profil vlnovitého ohybu čelních ploch symetrický: teplá a studená fronta má konvexnost v jednom směru a za druhé, s rostoucí amplitudou poruchy, teplý sektor cyklona se neustále zužuje, protože studená fronta postupně dohání tu teplou. V okamžiku uzavření front je centrální část cyklony u zemského povrchu vyplněna studeným vzduchem a teplý vzduch je vytlačován do vyšších vrstev.

Jedná se o třetí fázi vývoje cyklón - fázi okluze. Fáze mladé cyklóny, trvající v průměru 12–24 hodin, pokračuje tak dlouho, dokud teplý vzduch zůstává ve středu cyklóny blízko zemského povrchu.

Stádium okluze cyklóny je stádiem maximálního rozvoje: právě po začátku dosáhne rychlost větru v cyklónu své maximální hodnoty. V této době je na spodním povrchu v cyklonu pozorován nejnižší tlak a z cyklonu se stává vysoká, studená barická formace. Následně začíná poslední (čtvrtá) fáze rozvoje cyklón - fáze plnění: zvyšuje se atmosférický tlak, klesá rychlost větru a porucha postupně odeznívá.

Uvažovaný model vývoje extratropických cyklón je typický, ale není nutný ve všech případech. Vznik cyklón je možný nejen na stacionárních, ale i na pomalu se pohybujících studených a někdy i teplých frontách. Navíc po začátku okluze nemusí nutně následovat fáze plnění cyklonu. Pokud po okluzi zůstane v cykloně nějaká sekundární tepelná asymetrie v důsledku rozdílu teplot studeného vzduchu před a za frontou okluze, pak se cyklona může po okluzi dále prohlubovat. To je zvláště běžné, když je studený vzduch v zadní části cyklónu teplejší než v přední části cyklónu.

Nejhlubší extratropické (frontální) cyklóny s bouřlivými větry se vyskytují v případech, kdy se procesu cyklogeneze účastní vzduchové hmoty tří hlavních typů: tropické, polární a arktické. Pokud je například střed mladé cyklóny, která vznikla na polární frontě, blízko arktické fronty, pak arktický vzduch vstupuje do oblasti cyklóny a zvyšuje její tepelný kontrast. V tomto případě se cyklóny vyznačují zvláštní hloubkou, velkými tlakovými gradienty a odpovídajícími rychlostmi větru. Takové cyklóny nejčastěji vznikají v období podzim-zima nad severním Atlantikem.

S procesem cyklogeneze úzce souvisí i mechanismus vývoje anticyklon. V podstatě se jedná o jediný proces spojený s dlouhými vlnami na stacionární frontě.

V životě cyklónu a anticyklonu existuje několik fází vývoje:
1) počáteční fáze (fáze vzniku),
2) stupeň mladé cyklóny (anticyklóna),
3) stupeň maximálního rozvoje,
4) etapa plnění cyklony nebo destrukce tlakové výše

Počáteční fáze, která trvá asi den, je charakterizována procesem od prvních známek tvorby tlaku až po objevení se první uzavřené izobary na povrchové povětrnostní mapě. Tlakový rozdíl mezi centrem a periferií není větší než 5-10 mb. Ve výškách nelze víry v počáteční fázi vysledovat.

Ve druhé fázi vývoje, která také obvykle netrvá déle než jeden den, mají tlakové útvary již alespoň 2 uzavřené izobary. Termobarické pole se deformuje, cyklóna se prohlubuje, anticyklóna zesiluje a mění se v mohutný atmosférický vír s výraznými rychlostmi větru. Cyklonická cirkulace zasahuje do horních vrstev atmosféry.

Třetí stupeň je charakterizován nejnižším (nejvyšším) tlakem ve středu cyklóny. Doba trvání fáze není delší než 12-24 hodin.

V poslední fázi je cyklona (anticyklóna) naplněna (zničena). Na povrchu Země, ve středu cyklóny, tlak stoupá, ve středu tlakové výše klesá. Horizontální gradienty tlaku a rychlosti větru se postupně snižují. Tato fáze je nejdelší – 4 dny i více.

V každé fázi vývoje má cyklón jedinečnou trojrozměrnou strukturu a každá fáze je odlišena povětrnostními podmínkami.

Obvykle je přechod cyklónu spojen s nevlídným počasím s deštěm a silným větrem. Cyklon se však skládá z několika heterogenních vzduchových mas, které se liší charakteristikami počasí. Cyklon může mít bouřkové i slunečné počasí v závislosti na vlastnostech vzduchových hmot v jeho přední a zadní části.

Deště spojené s cyklonálními systémy zavlažují zemi během teplého období a v zimě sněhová pokrývka chrání plodiny před mrazem. Na druhou stranu cyklóny způsobují nebezpečné povětrnostní jevy, které způsobují velké katastrofy. Například bouřkové vlny způsobené silným větrem jsou nebezpečné pro námořní plavidla a ničí přístavní zařízení.

Silný vítr s nakláněním, nakláněním a vybočením plavidla vede ke ztrátě rychlosti, omezuje pohodlné životní podmínky námořníků a rybářů, vytváří určitou hrozbu pro bezpečnost plavidla a komplikuje výrobní operace.

Specifickým nebezpečím pro námořní operace je námraza, jejíž pravděpodobnost a intenzitu zvyšuje silný a bouřlivý vítr a vysoké vlny. Největší pravděpodobnost náledí je v drtivé většině v zadní části dobře vyvinuté cyklony při advekci studeného vzduchu, kterou doprovázejí silné větry převážně ze severozápadu a severu. Zóna námrazy se nachází v zadní části cyklony v určité vzdálenosti od studené atmosférické fronty, kde dochází k nízkým teplotám vzduchu a dobře se vyvíjejí vlny.

Silné srážky, které spadnou v období zrání obilí nebo při sklizni, poškozují zemědělství, závěje narušují běžný provoz všech druhů dopravy.

V procesu klasického vývoje se cyklóna obvykle mění na vysoký, sedavý tlakový útvar s kvazi-vertikální osou. Doba trvání každé fáze se pohybuje od několika hodin do několika dnů. Nejméně zdlouhavé jsou počáteční fáze rozvoje cyklón.

Objevení se vlny na kvazistacionární frontě (nebo na frontě, která nemá striktní stacionárnost) je doprovázeno deformací termobarického pole troposféry. Teplý vzduch má tendenci se pohybovat směrem ke studenému, tlak na vrcholu vlny začíná klesat, což zde přispívá k rozvoji cyklonální cirkulace.

V zadní části vlny se objevuje složka větru, směřující ze studeného vzduchu do teplého vzduchu - tato část vlny se ochlazuje. Před vlnou se tvoří termální hřeben a vzadu se tvoří termální žlab. V blízkosti zemského povrchu se objevují uzavřené izobary.

Restrukturalizace termobarického pole je doprovázena změnou vertikálních složek pohybů vzduchu a tím i transformací frontální vlny oblačnosti. Před vlnou se tvoří silná vrstvená mračna Ns-As-Cs jako výsledek pohybu teplého vzduchu směrem vzhůru.

Pokud byl zpočátku podél hlavní fronty pozorován pás srážek spojený s konvergencí tření nebo se skutečností, že fronta nebyla striktně stacionární, ale byla například po celou dobu studená, pak se s vývojem vlny pás oblačnosti rozšiřuje srážky se stávají aktivnějšími a nabývají plošného charakteru.

V zadní části vlny se v důsledku dynamické a tepelné konvekce tvoří kupovitá oblaka.

Jak se cyklóna vyvíjí, deformace frontálního pásu oblačnosti se zvětšuje a cyklóna přechází do další fáze – mladé cyklóny.

V raných fázích cyklónu lze zhruba rozlišit tři zóny, které se liší svými povětrnostními charakteristikami:
1) přední část cyklónu,
2) teplý sektor cyklónu,
3) zadní část cyklonu.

Počasí v přední části cyklóny se tvoří pod vlivem teplé fronty, která je podmíněnou zadní hranicí této zóny.

Když se typický oblačný systém teplé fronty (vzestupná oblačnost), který má horizontální rozložení v řádu tisíců kilometrů, pohybuje ve vzdálenosti 900-1000 km od linie povrchové teplé fronty, pozorovatel zaznamená oblačné pásmo tenké průhledné cirry (Ci) spolu s cirrostratus.

Cirrusové mraky jsou charakteristické pro náběžnou hranu oblačného systému teplé fronty. Tyto mraky se nacházejí ve výškách 6-8 km. Cirrusové mraky jasně osvětlují Slunce, Měsíc a hvězdy. Vypadají jako paralelní vlákna, zahnutá nahoru (Ci uncinus).

Mraky Cirrostratus jsou průhledným bílým jednotným závojem, který pokrývá celou oblohu a často vytváří halové jevy v blízkosti Slunce nebo Měsíce.

S příchodem teplé fronty ve vzdálenosti asi 600 km od ní jsou oblaka cirry a cirrostratus nahrazena vysokovrstvou průsvitnou (as trans.) a vysokovrstvou hustou (as op.).

Vysokovrstvá průsvitná oblaka mají vzhled šedavého nebo namodralého jednotného oblačného závoje, někdy poněkud vláknitého, postupně zahalujícího celou oblohu. Slunce a Měsíc prosvítají vrstvou mraků jako přes matné sklo. Vysoce stratifikovaná hustá - jednotný šedý kryt, často heterogenní hustoty. Slunce a měsíc neprosvítají.

Tyto mraky v mírných zeměpisných šířkách jsou pozorovány ve výškách 2-7 km. Jejich vertikální tloušťka dosahuje několika kilometrů. Pás mraků je široký asi 300 km. Skládají se ze směsi podchlazených kapek a krystalů a produkují srážky ve formě padajících pruhů, které se v zimě mohou dostat až na zemský povrch. V létě se srážky nedostanou na zemský povrch a při pohybu teplými vrstvami vzduchu pod mraky se vypařují (pseudomrholení).

Pod oblaky altostratus jsou husté oblaky nimbostratus (Ns), těsně přiléhající k teplé frontě. Ns se podobají As vzhledem, ale jsou tmavší barvy.

V blízkosti středu cyklóny, kde je pozorována největší tloušťka oblačnosti, má oblakový systém As-Ns šířku asi 500-600 km.

Oblaka Ns obvykle pokrývají celou oblohu bez jakýchkoli mezer. Zóna Ns se rozprostírá přes 300 km na šířku. Krycí srážky padají z Ns.

Hlavní část Ns v mírných zeměpisných šířkách leží mezi 2 a 7 km, ale jejich základna je často pod 2 km a horní hranice může dosáhnout 8 km.

Samotné N jsou pozorovány zřídka – obvykle se pod nimi tvoří oblaka fractus nimbus (Fr nb. – termín Fr nb. označuje oblaka fractus cumulus nebo stratus, pokud jsou pozorovány pod vrstvou oblaků nimbostratus, ze kterých padají srážky).

Pokud je profil teplé fronty plochý v mezní vrstvě, pak může být hlavní oblačnost a zóna nadložních srážek posunuta dopředu od frontové linie.

V létě přes den nabývají vzestupné pohyby v blízkosti linie teplé fronty někdy konvektivní charakter a v prefrontální oblačnosti lze pozorovat konvektivní oblačnost, srážky přecházejí v přeháňky, často doprovázené bouřkami.

Při rychlosti teplé fronty kolem 30 km/h je doba průchodu oblačného systému teplé fronty bodem v průměru asi den, včetně pásma vydatných srážek - asi 10 hodin.

V přední části cyklony dochází k poklesu tlaku, který se zvyšuje s přibližováním teplé fronty.

Vítr v přední části cyklóny, pohybující se obecně od západu na východ, má převážně jihovýchodní směr.

Počasí v teplém sektoru cyklony je charakteristické ustáním vydatných srážek od Ns, zvýšením teploty vzduchu a otočením větru z jihovýchodu na jihozápad. Po přechodu fronty je pozorováno výrazné oslabení tlakové níže, které končí jejím nárůstem za studenou frontou, která je zadní hranicí teplého sektoru.

V létě při výrazné oblačnosti v teplém sektoru se teplota vzduchu nemusí výrazně lišit od teploty vzduchu před teplou frontou. Někdy může teplý sektor zaznamenat nižší teploty vzduchu než vzduchová hmota před teplou frontou (maskování teplé fronty).

Vzduchová hmota teplého sektoru je převážně vlhká a stabilní. Mohou se zde objevit dynamické konvekční mraky – stratus a stratocumulus (St, Sc). Mraky Stratus nebula (St neb.) mohou být tak nízké, že zakrývají vršky vysokých pozemních objektů a připomínají mlhu. V teplém sektoru jsou často pozorovány advekční mlhy doprovázené silným větrem.

Pokud je dynamická konvekce mírně rozvinutá, například při slabém větru, nebo úroveň kondenzace leží nad horní hranicí dynamické konvekce, pak je pozorováno jasné počasí.

V teplém sektoru obvykle nejsou pozorovány výrazné srážky, mohou padat mrholení ze stratusové oblačnosti, která je kapkovitá, a v zimě slabý sníh z oblačnosti stratocumulus.

V některých případech se vertikální tloušťka stratových oblaků zvětší natolik, že dosáhnou své horní hranice krystalizační úrovně, změní se v nimbostratová oblaka a začnou produkovat souvislé srážky.

Když se teplá fronta nachází ve výrazném korytu a pohybuje se pomalu, pohyby vzhůru mohou ovlivnit i oblast za frontou. V tomto případě se na obou stranách teplé fronty nachází systém vzestupné posuvné oblačnosti As-Ns a za frontou je oblačnost výrazně vrstevnatá a buď neprodukuje srážky, nebo jsou srážky slabé, často v přírodě mrholení.

V létě, v teplém sektoru cyklónu nad pevninou, může být vzduchová hmota nestabilní, buď s polojasným počasím, nebo s kupovitými, někdy kupovitými mraky, se srážkami, často s bouřkami, včetně nočních, radiačních mlh (hlavně po dešti a noční objasnění).

V zadní části teplého sektoru, ve vzdálenosti asi 200 km od studené fronty 2. druhu, se objevují cirrocumulové mraky (Cc), někdy čočkovité (Ccl lent.), pod nimiž jsou umístěny vysokovrstvé čočkovité (Ac lent.), postupně přecházející ve Stratocumulus (Sc). Před studenou frontou se paralelně s ní nachází pole cumulonimby - husté a mohutné oblačnosti s výrazným vertikálním vývojem v podobě hor a věží. Horní část Cb může být zcela hladká (Cb calvus - bezsrstá), ale často má tvar kovadliny (Cb incus), čepice (Cb pileus) nebo závoje (Cb capillatus, Cb velum).

Cumulonimbus mraky se skládají z vodních kapiček (přechlazených při nízkých teplotách vzduchu) a v horních částech - ledových krystalů. Základny mraků leží obvykle pod 2 km, vrcholy mohou sahat až do výšek horní troposféry. Jejich tloušťka se tedy může pohybovat od 3 do 10 km.

Hlavní srážky budou padat z pásma Cb před studenou frontou, která je široká asi 70 km. Srážky z Cb jsou přívalového charakteru s bouřkami a kroupami. Když je teplý vzduch velmi suchý, studená fronta může projít bez vytváření srážek.

Frontální bouřky se vyznačují zejména bouřkami (prudký nárůst větru až na 20-30 m/s i více).

V některých případech je viditelným projevem bouře kmen (tuba), což je oblačný sloupec vycházející ze základny oblaku cumulonimbus s vířivým pohybem vzduchu.

Při vysokém obsahu vlhkosti a výrazné nestabilitě atmosféry se ze silného bouřkového mraku, jehož spodní základna má tvar převráceného trychtýře, směrem k povrchu Země nebo moře táhne obří tmavý kmen.

Pokud se nad mořem vytvoří vír, nazývá se to tornádo, nad pevninou se nazývá krevní sraženina. K němu stoupá široký trychtýř prachu (na souši) nebo vody (na moři).

Zdá se, že kmen zanoří svůj konec do otevřené misky trychtýře (se vzduchem stoupajícím ve spirále). Vytvoří se pevný sloup, který se pohybuje vysokou rychlostí (až 100 km/h i více). Rychlosti větru v tornádu dosahují 50-100 m/s se silnou vzestupnou složkou.

Z bouřkového mraku může sestoupit několik tornádových trychtýřů. V tomto případě je vše, s čím se na své cestě setká, vtaženo do vírového systému, poté tyto předměty vypadnou z oblaku, někdy ve značné vzdálenosti od místa nasávání. Jeho životnost se pohybuje od několika minut do několika hodin.

Tlakový rozdíl mezi středem víru a jeho periferií někdy dosahuje 150-200 hPa. Při takovém tlakovém rozdílu dochází ke katastrofální destrukci, vítr může zvednout lidi, hospodářská zvířata, auta, střechy domů, mosty.

Cyklonové počasí za studenou frontou je typické pro nestabilní studenou vzduchovou hmotu. Jsou tu kupovité mraky, kupovité mraky, srážky, často se mnohokrát opakující, někdy bouřky a bouřky ve dne, v noci jsou nad kontinenty pozorovány radiační mlhy. Denní variace meteorologických prvků je obzvláště velká.

Po přechodu studené fronty dochází k prudkému obratu větru od jihu, jihozápadu k severozápadu, ke zvýšení rychlosti větru, zvýšení tlaku, poklesu teploty vzduchu (studený vzduch se rychle ohřeje za jasného počasí počasí v létě).

Srážky většinou ustávají s přechodem studené fronty. V případě studené fronty 1. typu však oblačnost nacházející se za frontou (As-Ns) nadále produkuje srážky příkrovového charakteru.

Pokud je studený vzduch suchý a dochází v něm k intenzivním pohybům směrem dolů, pak je pozorováno bezoblačné počasí.

Druhá polovina života cyklóny je charakteristická poklesem její translační rychlosti a výraznou přeměnou termobarického pole troposféry - z cyklóny se stává vysoký, tepelně symetrický (studený) barický útvar. Proces okluze vede k vytěsnění teplého vzduchu, zmenšování plochy teplého sektoru s jeho postupným mizením. Oblačné pásy hlavní teplé a studené fronty se spojují a vytvářejí jedinou oblační spirálu okluzní fronty.

Ve fázi cyklónové okluze se podle povětrnostních podmínek rozlišují 2 zóny:
1) střední a přední část cyklónu před okluzní frontou,
2) zadní část cyklónu za okluzní frontou.

V případě uzavřeného cyklónu se počasí mění v závislosti na charakteristikách vzduchových mas na obou stranách okluzní fronty.

V případě teplé fronty okluze bude vzduchová hmota před ní chladnější než po přechodu fronty. Sněhové vánice a ledovka jsou spojeny s teplými frontami okluze.

V případě studené fronty okluze bude naopak zadní hmota chladnější. Na studených frontách okluze jsou často pozorovány bouřky, časté jsou mlhy, zejména při krátkodobých nočních vyjasněních ve frontální zóně.

Na okluzní frontě dochází ke kombinaci oblačných systémů studené a teplé fronty - společný pás srážek se tvoří ze vzestupných vrstevnatých oblaků (As-Ns) a konvektivních oblaků cumulonimbus (Cb), které budou padat jak před přední linii a za ní.

Při okluzním stádiu cyklóny v blízkosti zemského povrchu se v barických žlabech za studenou hlavní frontou, kde se sbíhá vítr, někdy tvoří sekundární studené fronty (obvykle ne více než 2) - fronty uvnitř horizontálně nehomogenní studené vzduchové masy, za která chladnější část tohoto zasahuje do stejných hmot. Sekundární fronty mají systém oblačnosti podobný systému studené fronty typu 2, ale vertikální rozsah oblačnosti je menší než u primárních front.

Zároveň cyklón rozlišuje 3 zóny s různými povětrnostními charakteristikami, podobně jako mladý cyklón:
1) přední část cyklónu,
2) sekundární teplý sektor cyklóny, jehož hranicemi jsou okluzní fronta a sekundární studená fronta,
3) zadní část cyklony – za sekundární studenou frontou.

Ve srovnání s teplým sektorem mladé cyklony se v sekundárním teplém sektoru po krátkodobém vyjasnění, které následuje po přechodu okluzní fronty, objeví v zadní části konvektivní oblačnost spojená se sekundárními frontami se srážkami, bouřkami, bouřkami a sněhovými bouřemi. cyklónu (obr. 12.30).

Dešťové srážky jsou navíc pozorovány i v chladné polovině roku, protože relativně teplá vzduchová hmota nacházející se za okluzní frontou má výraznou nestabilitu a v horní troposféře je již studená.

Někdy, pokud jsou na periferii cyklonu zbytky hlavního teplého sektoru, rozlišuje se i skutečný teplý sektor.

S dalším plněním cyklóny se místo jednoho oblačného pásu okluzní fronty objevují rozptýlené oblačné prvky složené převážně z kupovitých oblaků.

Postupně se tlaková a větrná pole vyrovnají, cyklona je zcela naplněna, ale vírová struktura oblačnosti v místě bývalé cyklony může ještě přetrvávat 1-1,5 dne - tzn. Hodnoty vlhkosti a teploty se stále liší od okolních hodnot.

Procesy, ve kterých počplnicí cyklón je nahrazeno prohloubením, azničení anticyklóna je nahrazena intenzifikací, tzvregenerace tlakové útvary.

Cyklonová regenerace se vyskytuje v následujících případech:

V prvním případě (typ I) – když nové hlavní čelo vstoupí (vtáhne) do plnicího cyklonu (obr. 3.11);

Ve druhém případě (typ II) - se vznikem a rozvojem nové cyklony v blízkosti středu plnící cyklony s následným sloučením obou center.

Obr.3.11. Schéma cyklonové regenerace I. typu

I – počáteční období a II – závěrečné období

Podle typu I cyklonové regenerace (obr. 3.11) je do zadní části plnicího cyklonu vháněn studený vzduch. Tento proces vytváří další teplotní kontrasty a narušuje zavedenou teplotní symetrii v blízkosti středu tohoto cyklónu. Na nové hlavní frontě vzniká v podstatě samostatná cyklóna, k jejímuž rozvoji dochází na pozadí staré cyklóny.

Podle II. typu regenerace cyklón (obr. 3.12) se v jejím směru promíchá cyklóna, která vznikla na studené frontě plnící se sedavé cyklóny, rozvíjející se a prohlubující se. V tomto případě je tlakové pole přeskupeno tak, že se stará cyklóna rychle zaplní a na jejím místě se objeví nová prohlubující se cyklóna.

Rýže. 3.12. Schéma cyklonové regenerace typu II.

I – počáteční fáze; II – závěrečná fáze

Regenerace tlakových výšek dochází za následujících podmínek:

– V prvním případě (typ I) – když se závěrečná tlaková výše spojuje se sedavou starou tlakovou výše;

– Ve druhém případě (typ II) – s vývojem nové tlakové výše v náběhu již existující.

K regeneraci anticyklóny dochází, když je v termobarickém poli pozorován nový nárůst horizontálních teplotních gradientů a jsou vytvořeny podmínky příznivé pro anticyklogenezi. Oba regenerační procesy mají společný základ - starou, hroutící se, sedavou anticyklónu (obr. 3.13).

Rýže. 3.13. Regenerace tlakové výše typu II

I – počáteční fáze; II – mezistupeň; III – závěrečná fáze

V uvažovaných procesech regenerace cyklón (anticyklonů) prochází nová tlaková formace, vyvíjející se na pozadí starého, všemi fázemi, jako každá nově vytvořená. Jedinečnost procesu regenerace spočívá v tom, že termobarické pole v tomto případě odpovídá staré slábnoucí barické formaci.

3.3 Tropické cyklóny

Obecné informace. Tropické cyklóny jsou nejsilnější, mají obrovskou ničivou sílu a energii jako přírodní jevy. Cyklon uvolňuje energii rovnou 5·10 16 kJ, což odpovídá 500 tisícům atomových bomb svržených Američany v srpnu 1945 na japonská města Hirošima a Nagasaki.

Během hurikánu v září 1932 padlo v oblasti Portorika 2,5 10 9 T srážky. Nejsilnější hurikán Sandy zasáhl západní pobřeží Severní Ameriky v říjnu 2012.

Tropické cyklóny, které mají obrovskou energii, přecházejí přes ostrovy a pobřežní oblasti a způsobují katastrofální ničení a smrt velkého počtu lidí. Takové ničení způsobují hurikánové větry, jejichž rychlost dosahuje až 100 paní bouřkové vlny a katastrofické povodně spojené s vydatnými srážkami a přívaly vody dosahují výšek 8–10 v úzkých zálivech, zálivech a ústích řek m.

Tropické cyklóny, které dosáhly maximální intenzity, mají svůj vlastní místní název - tajfun, hurikán, willy-welly(Austrálie), wili-wow(Oceánie), Baguio(Filipíny) atd.

Cyklony, které dosahují síly hurikánu, se nazývají ženskými jmény a od roku 1977 mužskými jmény.

V Tichém oceánu je u každého cyklonu kromě názvu uveden rok výskytu a pořadové číslo ( Například: 7809 – 1978 č. 9 Zn).

Oblasti vzniku a trajektorie pohybu. Tropické cyklóny se nejčastěji tvoří v zeměpisných zónách od 10° do 20° na obou stranách rovníku. Největší počet cyklón se vyskytuje v severní části tropického pásma Tichého oceánu (asi 30 cyklón za rok) a Atlantského oceánu (asi 10 cyklón za rok). V Indickém oceánu se nejčastěji vyskytují v Bengálský záliv, Arabské moře a v regionech Maskarénské ostrovy A východně od ostrova Madagaskar.

Tropické cyklóny vznikají téměř kdykoli během roku. Maximální frekvence jejich výskytu nastává při srpen – září v severních částech Tichého a Atlantského oceánu, na květen a listopad v Bengálském zálivu a Arabském moři a dále leden v jihozápadním Tichém oceánu.

Tropické cyklóny pocházející z jižních okrajů Azorské anticyklóny v Atlantském oceánu a Vysoká Honolulu v Tichém oceánu postupují na západ, a když se přibližují k východním břehům Severní Ameriky a Asie, obrátit na severozápad, sever a poté, co ztratil svou energii, na severovýchod, již jako běžné cyklóny.

Když se tropické cyklóny přesunou do vnitrozemí o 100 - 200 km, jejich intenzita výrazně klesá. Jejich rychlost je asi 20 km/h. Životnost takových cyklónů je 2 ÷ 18 dní. Trajektorie tajfunů a hurikánů je obří parabola s vrcholem na 20° zeměpisné šířky, kde cyklón dosahuje stádia zralosti. V této fázi tlak ve středu dosahuje svých minimálních hodnot 950 – 960 hPa, s absolutním minimem 875 hPa, maximální rychlost větru a intenzitu srážek.

Po dosažení stadia zralosti se cyklón začne plnit a zvýší rychlost svého pohybu na 30 – 40 km/h

Struktura a povětrnostní podmínky v tropických cyklónech. Vertikální rozměry tropických cyklón dosahují 8–15 km. Horizontální rozměry jsou malé ve srovnání s cyklóny mírných zeměpisných šířek a dosahují až 80 ÷ 1000 km.

Rozdíl tlaku mezi centrem a periferií tropický cyklón je

14÷17hPa/100 km, maximální hodnota může být 60 hPa/100 km.

Maximální rychlost větru v tropickém cyklónu je 90 paní a získané z nepřímých odhadů – 110 paní(obr. 3.14). Rychlost větru v tropickém cyklónu je horizontálně rozložena nerovnoměrně.

Rýže. 3.14.Graf změn rychlosti větru v tropickém cyklónu

V centrální části cyklonu (průměr 20÷50 km), s názvem " oko bouře “, rychlost větru je nízká a směr větru je nestabilní (viz obr. 3.15). Ve středu cyklóny je také oblačnost horního patra nebo bezoblačné počasí. 10 m. „Oko bouře“ zabírá ne více než 1% celkové plochy cyklónu.

Pohyb vzduchu v tropických cyklónách probíhá stejným způsobem jako v cyklónách mírných zeměpisných šířek.

Vznikající pod vlivem konvergence toků uspořádané vzestupně proudy ve vlhkém, nestabilním vzduchu, přispět ke vznikuv těchto cyklonech cumulonimbus a další formy oblačnosti, které obepínají „Eye of the Storm“ zdí. Šířka této stěny mraků (viz obr. 3.15) je několik set kilometrů a shoduje se s pásem katastrofálních rychlostí větru. Výška oblačnosti se pohybuje od 300 do 500 m do 12-15 hod km.

Obr.3.15. Vertikální část tropického cyklónu

Srážky Spad z těchto mraků je extrémně intenzivní. Při průchodu cyklónu pozorovacím bodem v průměru až 500 mm a ve výjimečných případech až 2500 mm srážky.

Tropické cyklóny se vyskytují pouze tam, kde teplota vody na povrchu oceánu dosahuje 26°÷27° S a při vysoké relativní vlhkosti. Takové cyklóny vznikají pouze v případech, kdy dochází k pronikání studeného vzduchu ve střední a horní troposféře ze severu do nízkých šířek Indického oceánu. To přispívá ke zvýšení tepelné nestability a výskytu intenzivních konvektivních pohybů vzduchu.

Při pohybu proudí studený vzduch do oblasti cyklón převážně ve střední a horní troposféře ve formě výtrysků. Vlivem přítoku vzduchu se cyklón prohlubuje a získává složku rychlosti pohybu, která v superpozici na rychlost vedoucího proudění vede k velmi složité trajektorii.

Následující podmínky přispívají ke vzniku tropických cyklónů:

přítomnost počáteční cyklonální poruchy v extratropické zóně konvergence;

baroklinická nestabilita v závislosti na horizontálním teplotním gradientu;

hodnota Coriolisovy síly dostatečná k vytvoření kroutivého efektu;

povrchová teplota oceánu není nižší než 26° S;

konvekční nestabilita atmosféry, příznivá pro pronikající konvekci.

Tajfuny vstupující do Japonského moře a Primorského území se často regenerují pod vlivem přílivu chladu do jeho zadní části ze severnějších oblastí. V důsledku toho si tajfuny udržují svou sílu po dlouhou dobu a pronikají daleko na sever, až k Okhotskému moři a poloostrovu Kamčatka.

"Oko bouře" je fenomenální a záhadný jev tropického cyklónu. V této části není téměř žádná oblačnost a rychlost větru prudce klesá ze 40 na 50 paní na

3 – 5 paní. Vzdouvání moře se stává chaotickým. Vlny jsou velké a neuspořádané a mají vysokou strmost (crush). Výška vlny větší než 4 m.

Tradičně se věří, že „oko bouře“ je charakterizováno pohybem vzduchu směrem dolů. Tento závěr však nekoresponduje s tím, že v cyklonu se vzestupné proudy sbíhají směrem k centrální části a nemohou způsobit vzestupný pohyb vzduchu, jehož rychlost je maximální právě ve střední části.

Hlavním důvodem prudkého poklesu oblačnosti v centrální části tropické cyklóny je zvýšení teploty vzduchu způsobené přenosem tepla z hladiny oceánu do atmosféry vzestupným prouděním. Přenos tepla se zvyšuje v důsledku silného narušení vodní hladiny. V důsledku toho se kontaktní plocha studeného vzduchu s dobře ohřátou vodou výrazně zvyšuje. Z tohoto důvodu přenos tepla z oceánu je maximální v centrální části cyklonu, kde hodnoty vertikálních rychlostí vzduchu jsou maximální.

V tropickém cyklónu, stejně jako v cyklónu mírných zeměpisných šířek, se vertikální rychlost mění s výškou a dosahuje maxima ve střední troposféře. Proto je v této části troposféry maximální konvekční tepelný tok.

Zvýšení teploty vzduchu v centrální části cyklónu o několik stupňů (od 5 ° do 15 ° S) vede k poklesu obsahu vody v této oblasti a způsobuje vypařování vodních kapiček, tzn. rozptylování mraků.

To je hlavní důvod pro vznik „oka bouře“ v tropickém cyklónu.

V hlavní části cyklónu, kde se tvoří stěna mraků, hraje určitou roli i tok tepla z oceánu do atmosféry. V této části je však povrchová teplota oceánu nižší než v centrální části a rychlost stoupajících proudů je nižší. Příliv tepla v této části proto není tak výrazný, aby výrazně změnil obsah vody v oblaku cumulonimbus vzniklém ve vzestupném proudu.

Etapy vývoje. Tropické cyklóny, stejně jako cyklóny mírných zeměpisných šířek, procházejí čtyřmi fázemi vývoje:

Fáze formování. V této fázi je tlak ve středu alespoň 1000 hPa. Vítr je mírný. V této fázi mohou existovat 2 typy vývoje tropického cyklónu - pomalý - několik dní a výbušný - ne déle než 12.

h Fáze mladého cyklónu. hPa Středový tlak menší než 1000 . Alespoň v jedné části tohoto cyklónu jsou pozorovány větry o síle hurikánu. V této fázi, bez ohledu na fázi vývoje, je to také možné

dva typy rozvoj: Na

dva typy první typ Po krátkém období větru o síle hurikánu v jedné části tropického cyklónu se začne plnit a poté existuje dlouhou dobu jako tropická deprese.

druhý typ Vývoj cyklónu se prudce prohlubuje. Tlak ve středu prudce klesá. Větry o síle hurikánu tvoří kolem středu cyklónu hustý prstenec mraků. Z rozptýlených bouřkových oblaků se vytváří harmonický oblačný systém skládající se z úzkých spirálovitých pruhů sbíhajících se ve středu, které pokrývají další malou oblast. Fáze zralosti. V této fázi se to stane km zastavení poklesu tlaku ve středu cyklónu km.

Rychlost větru se již nezvyšuje, ale zóna hurikánových větrů se rozšiřuje. Pokud jsou ve fázi mladého cyklónu hurikánu pozorovány větry pouze v okruhu 30 - 50 , pak na konci fáze zralosti je tato oblast již 300 - 350

.

Atmosférické poruchy v extratropických šířkách - cyklóny a anticyklóny - se vyskytují převážně na hlavních atmosférických frontách, tedy na frontách mezi polárním (mírným) a tropickým vzduchem nebo mezi arktickým a polárním vzduchem.

Jen malá část slabě vyvinutých a neaktivních vírů vzniká přímým tepelným vlivem PP.

Objevení se na povrchu hlavních front obrovských vln o délkách řádově 1000 km a více může vést k teplotnímu zlomu a větru na frontě a vychylovací síla rotace Země působící na proudění vzduchu přispívá k vznik mezoměřítkových vírů - cyklón a anticyklón. V tomto případě dochází na čelní ploše a přední linii na povrchu Země k vlnovitým deformacím. V některých oblastech (v hřebenech vln) se fronta odchýlí k nízkým zeměpisným šířkám a v jiných (v údolích frontálních vln) - k vysokým zeměpisným šířkám. Zároveň vzdušné proudění ztrácí pásmový charakter a objevují se jazyky studeného a teplého vzduchu - úseky studené a teplé fronty. V údolích frontálních vln se rozvíjejí cyklonální pohyby a tlakové ztráty - vznikají cyklony. Centrální části cyklón jsou umístěny přímo vpředu a fronta tak prochází vnitřními oblastmi cyklón. V přední části cyklony se fronta posouvá do vysokých zeměpisných šířek a má charakter teplé fronty. V zadní části cyklony přechází fronta do nízkých zeměpisných šířek a má charakter studené fronty. Oba jsou zároveň úseky stejné hlavní fronty. Systémy oblačnosti a srážek charakteristické pro fronty vznikají a vyvíjejí se v odpovídajících úsecích bývalé pomalu se pohybující stacionární fronty (obr. 28).

Obrázek 9. Fáze cyklonu: ​​a – mladý;
Doba trvání této fáze trvá několik dní.

Rýže. 28. Etapy vývoje extratropické cyklóny:

a – pomalu se pohybující fronta na mapě povrchového počasí; 6 – vlnové poruchy na pomalu se pohybující frontě; c – vznik cyklony na stacionární pomalu se pohybující frontě; d – mladá cyklóna

Studená fronta se v prohlubující se cykloně pohybuje rychleji než teplá. Rychlost pohybu studené fronty je asi 0,8 rychlosti geostrofického větru a rychlost pohybu teplé fronty není větší než 0,65 její velikosti. V důsledku tohoto nesouladu za prvé nebude profil vlnovitého ohybu čelních ploch symetrický: teplá a studená fronta má konvexnost v jednom směru a za druhé, s rostoucí amplitudou poruchy, teplý sektor cyklona se neustále zužuje, protože studená fronta postupně dohání tu teplou. V okamžiku uzavření front je centrální část cyklony u zemského povrchu vyplněna studeným vzduchem a teplý vzduch je vytlačován do vyšších vrstev.

Jedná se o třetí fázi vývoje cyklón - fázi okluze. Fáze mladé cyklóny, trvající v průměru 12–24 hodin, pokračuje tak dlouho, dokud teplý vzduch zůstává ve středu cyklóny blízko zemského povrchu.

Stádium okluze cyklóny je stádiem maximálního rozvoje: právě po začátku dosáhne rychlost větru v cyklónu své maximální hodnoty. V této době je na spodním povrchu v cyklonu pozorován nejnižší tlak a z cyklonu se stává vysoká, studená barická formace. Následně začíná poslední (čtvrtá) fáze rozvoje cyklón - fáze plnění: zvyšuje se atmosférický tlak, klesá rychlost větru a porucha postupně odeznívá.

Uvažovaný model vývoje extratropických cyklón je typický, ale není nutný ve všech případech. Vznik cyklón je možný nejen na stacionárních, ale i na pomalu se pohybujících studených a někdy i teplých frontách. Navíc po začátku okluze nemusí nutně následovat fáze plnění cyklonu. Pokud po okluzi zůstane v cykloně nějaká sekundární tepelná asymetrie v důsledku rozdílu teplot studeného vzduchu před a za frontou okluze, pak se cyklona může po okluzi dále prohlubovat. To je zvláště běžné, když je studený vzduch v zadní části cyklónu teplejší než v přední části cyklónu.

Nejhlubší extratropické (frontální) cyklóny s bouřlivými větry se vyskytují v případech, kdy se procesu cyklogeneze účastní vzduchové hmoty tří hlavních typů: tropické, polární a arktické. Pokud je například střed mladé cyklóny, která vznikla na polární frontě, blízko arktické fronty, pak arktický vzduch vstupuje do oblasti cyklóny a zvyšuje její tepelný kontrast. V tomto případě se cyklóny vyznačují zvláštní hloubkou, velkými tlakovými gradienty a odpovídajícími rychlostmi větru. Takové cyklóny nejčastěji vznikají v období podzim-zima nad severním Atlantikem.

S procesem cyklogeneze úzce souvisí i mechanismus vývoje anticyklon. V podstatě se jedná o jediný proces spojený s dlouhými vlnami na stacionární frontě.