Etapy vývoje cyklón a anticyklón. Vznik a vývoj cyklón a anticyklón
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 cyklóně 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. Kromě toho 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.
Část třetí. Cyklony.
Na základě materiálů z knihy "Satellite Meteorology", M.A. German
Publikováno 25.11.2007
Cloudové víry
Oblačné víry jsou rozsáhlé spirálovité oblakové útvary. Termín "oblačný vír" je relativní. Střed konvergence spirál je středem oblačného víru. V cyklónovém oblakovém víru je pozorována konvergence pruhů směrem ke středu na severní polokouli proti směru hodinových ručiček, na jižní polokouli - ve směru hodinových ručiček. Mimo cyklón je vírová struktura vzácná a je vždy spojena s cyklonální cirkulací na úrovni, kde se nacházejí mraky. Tvary a měřítka cyklónových vírových oblaků závisí na povaze cirkulace, teplotním kontrastu na frontě, na které se cyklón vytvořil, a následně na povaze vertikálních pohybů v atmosféře. Velkoplošné a dobře vyvinuté cyklóny mohou mít soukromé cyklóny točící se kolem hlavního středu V každém oblačném víru lze nalézt hlavní obláčkovou spirálu, což je pás mraků široký přibližně 100 až 400 km, jehož zakřivení se postupně zmenšuje. vzdalujete se od středu oblačného víru. V některých případech mohou mít oblačné víry několik spirál. Na základě morfologických charakteristik lze podle Popova výzkumu rozlišit tři hlavní typy vírů cyklónových oblaků:
Hlavní typy oblačných vírů
1) oblačné víry, sestávající z pravidelných protáhlých oblačných spirál, tvarem blízkých hyperbolické nebo logaritmické spirále (křivky I a II). Jejich lineární rozměry jsou obvykle více než 1000 km. V jednom oblačném víru může být jedna, někdy dvě, zřídka tři takové spirály. Takové oblačné víry odpovídají tepelně asymetrickým, vyvinutým, izolovaným a většinou pohyblivým cyklonům;
2) oblačné víry pravidelného kulatého tvaru, jejich průměr je 500-800 km (křivky III a IIIa). Tyto víry se skládají z jedné nebo několika symetricky umístěných oblačných spirál, které svým vzhledem připomínají Archimedovu spirálu. Takové oblačné víry jsou spojeny s izolovanými, tepelně symetrickými, pomalu se pohybujícími cyklóny;
3) oblačné víry nepravidelného, bizarního tvaru (křivka IV). Takové oblačné víry mají různé velikosti, od několika stovek do 1500-2000 km. Vznikají v cyklónovém systému se složitou strukturou tlakových a tepelných polí; vznikají obvykle v důsledku regenerace nebo sloučení dvou nebo více cyklónů, jakož i v důsledku vzniku nových cyklónů a vlnových poruch v systému hlavního cyklónu.
Každý oblačný vír prochází určitým životním cyklem, během kterého se mění tvar jeho oblačné spirály. Průměrný životní cyklus oblačného víru je podle Popovy asi 3,5 dne. Nejčastěji je možné vysledovat oblačný vír během 2-3 dnů. Po tomto období je oblačnost obvykle natolik deformovaná, že její spirálovitou strukturu lze jen velmi obtížně vysledovat. Ale v některých případech lze stejný oblačný vír vysledovat po dobu 5-6 dnů. Proto je rozdělení oblačných vírů do zde uvedených typů podmíněné. Časem se mění i oblačnost, ze které vzniká oblačný vír. V počáteční fázi vzniku cyklonálního víru se skládá převážně z oblaků vrstevnatých forem, které jsou postupem času nahrazovány oblaky kupovitých forem.
Etapy vývoje cyklonu
V synoptickém rozboru jsou známy čtyři stupně vývoje cyklón, které jsou určeny stupněm konvergence studené a teplé fronty, přičemž televizní a infračervené snímky umožňují rozlišit stupeň vývoje podle struktury samotné oblačnosti. Bylo zjištěno, že určitý typ struktury oblačnosti víru charakterizuje stupeň rozvoje cyklón. Tato skutečnost je způsobena tím, že v průběhu vývoje cyklóny nabývá její oblačný systém stále více spirálovitý charakter a tvoří dobře zformovaný oblačný vír.
Uvažujme o stručném popisu struktury oblačnosti pro různé fáze vývoje cyklón, které lze vysledovat na satelitních snímcích.
Oblačnost frontální vlny
Když se vytvoří vlnová porucha, pás mraků odpovídající frontě se rozšíří přes úsek fronty dlouhý několik set kilometrů. Expanze je obvykle pozorována směrem ke studenému vzduchu. S dalším vývojem vlny se objevuje ohyb pásu oblačnosti směrem ke studenému vzduchu. Zakřivení na vrcholu vlny je doprovázeno houstnutím mraků. Nejsilnější a na snímcích jasnější, světlejší mraky se nacházejí přímo nad vrcholem vlny, kde jsou pohyby vzduchu vzhůru nejintenzivnější. V přední části oblakové hmoty získávají vrstevní oblaka pruhovou strukturu. Pásy mraků se shodují se směrem pravého vertikálního střihu větru ve střední atmosféře. Ve studeném vzduchu, za poměrně širokým pásem frontální oblačnosti, lze někdy pozorovat jeden, dva nebo více obloukových pásů oblačnosti, jako by se opakovalo zakřivení hlavního frontálního pásu.
V teplém vzduchu v blízkosti fronty je poměrně málo oblačnosti, ale když se objeví vlna, občas se objeví oblačné pásy, víceméně podél proudění.
Frontální vlna
V případě, že je vlna slabě rozvinutá, je vyjádřena v zakřivení čela a je tvořena jednou uzavřenou izobarou, je na snímku obvykle patrné rozšíření oblačného pásu, které není doprovázeno charakteristickým cyklonálním ohybem daného úseku. frontální oblačnost, která odpovídá studené frontě zadní části vlny. Když je vlna dobře rozvinutá, jsou na povrchu Země detekovány dvě nebo tři uzavřené izobary, klesá tlak a vzniká srážková zóna. Takovou vlnu však nelze nazvat mladým cyklónem, protože před vlnou stále není výrazný tepelný hřeben a koryto v zadní části a cirkulace ve střední troposféře není jasně viditelná. V takových případech televizní snímky ukazují znatelné zúžení oblačnosti studené fronty v oblasti vlny.
Oblačnost mladého cyklónu
Tato fáze vývoje cyklón je charakteristická tím, že hmota mraku získává vírovou strukturu. Frontální oblačný pás se nadále deformuje. Svým zeměpisným umístěním se úsek studené fronty spolu s oblačností lomí k jihu a na vrcholu vlny se rozšiřuje na sever.
Oblačnost mladého cyklónu má pruhovou strukturu a pruhy se spirálovitě sbíhají do bodu a vytvářejí oblačný vír. Střed oblačného víru se podle Mininy shoduje se středem cyklóny ve spodních 3 km a nachází se před tlakovou níží v úrovni 500 hPa.
Ve fázi mladé cyklóny je nejsilnější oblačnost pozorována na vrcholu stále širokého teplého sektoru. V teplém sektoru cyklony převládá polojasné počasí. Někdy se před teplou frontou mohou objevit úzké hřebeny srovnatelně jasnějších mraků, které jsou orientovány rovnoběžně s okrajem frontální oblačnosti. Tyto hřebeny naznačují přítomnost labilnějšího vzduchu před teplou frontou, ve které se v létě může vyvinout kupovitá oblačnost. V některých případech lze víření oblačnosti v mladém cyklónu vysledovat spíše slabě. Vzhledem k tomu, že fáze mladého cyklónu netrvá dlouho, nelze tento systém oblačnosti vždy detekovat ze satelitů.
Je známo, že stadium mladé cyklóny je charakterizováno přítomností dvou nebo tří uzavřených izobar na zemském povrchu, jasně definovanou cyklonální cirkulací ve spodních vrstvách troposféry a přítomností teplého hřebene v přední části troposféry. cyklón a studený žlab vzadu. Pro takový cyklón se hranice zóny vírového oblaku přibližně shoduje s nejvzdálenější uzavřenou izobarou.
Vyvinutý systém cyklónových oblaků
Ve fázi maximálního vývoje dochází u systému cyklónového oblaku k velmi významným a rychlým změnám struktury. Nabývá výrazného spirálovitého tvaru. V centrální části se oblačné spirály spojené s teplou a studenou frontou slévají do jediné spirály, která se stáčí ke středu vysokohorské cyklony.
Rozvíjející se cyklón nad Valencijským zálivem
Velmi často je indikátorem fáze maximálního rozvoje cyklóny zúžení teplého sektoru. Televizní snímky v tomto případě jasně ukazují úbytek bezoblačného nebo slabě zataženého prostoru mezi teplou a studenou frontou. V zadní části cyklony lze vysledovat poměrně oblačnou zónu, intenzivně se zde rozvíjejí hřebeny kupovité oblačnosti, které jsou protaženy podél linií ve třecí vrstvě. Stádium rozvinuté cyklóny je tedy charakterizováno tvorbou čtyř spirál – dvou oblačných a dvou bezoblačných. Tyto spirály se sbíhají směrem ke středu cyklonální cirkulace na úrovni oblačnosti, přičemž dominantní se stává spirála oblačnosti spojená se studenou frontou. Začíná tvorba okluzní fronty, která je tvořena dvěma do sebe zapadajícími oblačnými spirálami.
Oblačnost okluzního cyklónu
Charakteristickým indikátorem okluzní cyklóny je, že pás mraků spojený s teplou frontou zcela degraduje a zanechává pouze malý výčnělek. Široký oblačný pás - hlavní oblačné spirále cyklóny obvykle odpovídá okluzní fronta, která přechází ve studenou frontu, má tvar jediné spirály. V blízkosti pásu mraků je často pozorována bezoblačná zóna, která má také vzhled spirály. Tato struktura oblačnosti okluzního cyklónu zůstává stabilní po dlouhou dobu (až tři dny).
Za studenou frontou lze pozorovat pole konvektivních buněk. Buňky se skládají z kupovitých mraků, které se tvoří, když se studený vzduch začne ohřívat od spodního povrchu. Vznik konvekční oblačnosti svědčí o výrazné nestabilitě studeného vzduchu. Množství a síla konvektivní oblačnosti se může lišit a závisí na vlhkosti studeného vzduchu, stupni jeho stability a stavu podložního povrchu.
Jak vítr zesílí, pole konvektivních buněk se formují do vyvýšenin. Hřebeny jsou orientovány podél vertikálních vektorů střihu větru (střih větru je tzv. tepelný vítr řízený podél izoterm) a proto se často sbíhají ke středu chladu. Místa, kde se hřebeny sbíhají, naznačují umístění chladných oblastí.
Střed okluzního kyklopa je blízko vrcholu oblačné spirály a střed vysokohorského cyklónu obvykle přesně odpovídá středu oblačného víru.
V zadní části oblačného víru se vytváří uzavřená oblast chladu, poloha tepelného hřebene zůstává stejná jako u cyklóny ve fázi maximálního rozvoje. Zdroj maximálního tlakového spádu se nachází v přední části oblačné zóny spojené s okluzní frontou a zdroj zvýšení je ve vyjasňovací zóně za studenou frontou.
Oblačnost uzavřeného cyklónu. Obraz uzavřeného cyklónu na televizních a infračervených snímcích je charakterizován přítomností vírového oblačného systému izolovaného od oblačných pásem spojených s frontálními úseky. Obrátky mraků jsou v tomto případě jasně odděleny od sebe intervaly s téměř úplnou absencí mraků.
Oblačný systém spojený s okluzní frontou a studenou frontou v této fázi vývoje cyklón degraduje a je vytlačován na periferii cyklóny. Během fáze okludované cyklóny lze pozorovat malé oblačné spirály vytvořené z mohutných kupovitých a kupovitých oblaků. Obvykle se nacházejí v zadní části cyklóny a jsou nejčastěji pozorovány v létě. Oblačný systém uzavřeného cyklónu může existovat několik dní. Oblačný systém regenerovaného cyklónu je znázorněn na obrázku. Závěrem poznamenáváme, že uvažovaná oblačnost cyklón v různých fázích vývoje je typická, ale nepokrývá celou škálu forem vyskytujících se v přírodě.
Stačí říci, že spirálovitá struktura mraků není viditelná ze satelitů pro všechny cyklóny. Pokud přítomnost oblačného víru ve většině případů ukazuje na přítomnost cyklónu, pak opačné tvrzení není vždy pravdivé.
Nad homogenním povrchem oceánů je oblačnost v cyklónu jasnější a oblačné víry lze vysledovat ve formě pravidelných obrazců. Nad členitým reliéfem země je struktura mraků složitější a pravidelné geometrické linie jsou často zkresleny vlivem mraků, jejichž vznik je způsoben nerovností zemského povrchu.
Sekundární oblačné víry v cyklonech. Někdy lze v systému vyvinutého kyklopa nalézt několik oblačných vírů. V tomto případě se střed jednoho z nich - hlavního - obvykle nachází poblíž středu cyklónu a „sekundární“ víry, které jsou oblačným systémem izolovaným od hlavního víru, jsou posunuty na okraj víru. cyklón. Velikosti sekundárních oblačných vírů jsou obvykle malé, mají v průměru asi 200-300 km. Nejčastěji se sekundární víry objevují v zadní studené části cyklony pod osou tepelného žlabu. Jejich oblačný systém je tvořen z oblaků kupovitého tvaru. V některých případech se sekundární víry objevují ze zadní strany oblačného systému spojeného s okluzní frontou, pak se skládají ze stratiformních a kupovitých oblaků;
Výzkumy ukazují, že v případech, kdy se v zóně konvektivní oblačnosti za studenou frontou nebo v blízkosti okluzního bodu objevil sekundární vír, vznikla v této oblasti po určité době cyklona (vlna). Proto jsou informace o výskytu takových vírů užitečné při analýze synoptické polohy, protože mohou sloužit jako známka cyklogeneze na studené frontě nebo v blízkosti okluzního bodu.
4. Stupeň plnění (okluze) cyklonu.
Počáteční fáze vývoje cyklón, která trvá asi den, je charakterizována procesem od prvních známek výskytu až po objevení se první uzavřené izobary na mapě povrchového počasí. Tlakový rozdíl mezi centrem a periferií není větší než 5-10 mb. Ve výškách nejsou víry v počáteční fázi vysledovatelné.
Ve druhé fázi vývoje, která také obvykle netrvá déle než jeden den, mají cyklóny již alespoň 2 uzavřené izobary. Termobarické pole se deformuje, cyklón se prohlubuje a mění se na silný atmosférický vír s výraznými rychlostmi větru. Cyklonická cirkulace zasahuje do horních vrstev atmosféry.
Třetí stupeň je charakterizován nejnižším tlakem ve středu cyklóny. Doba trvání fáze není delší než 12-24 hodin.
V poslední fázi je cyklon naplněn. Na povrchu Země ve středu cyklóny se zvyšuje tlak. Horizontální gradienty tlaku a rychlosti větru se postupně snižují. Tato fáze je nejdelší – 4 dny i více.
Praktické zkušenosti prognostika ukazují, že nejpříznivější podmínky pro rozvoj cyklony jsou, když se její povrchový střed nachází pod přední částí vysokohorského tlakového žlabu v AT500, za přítomnosti významných horizontálních geopotenciálních gradientů (vysoko- výšková frontální zóna). Zesilujícím efektem je divergence izohyps s jejich cyklonálním zakřivením izohyps, které se podél toku zmenšuje. Zde dochází k řídnutí vzduchových hmot, což způsobuje dynamický pokles tlaku.
Se zvýšením teploty v nadložní vrstvě atmosféry, tzn. Když je teplo advekcí, tlak v blízkosti Země klesá. K největší advekci tepla obvykle dochází v přední části cyklonů, kde dochází k advektivnímu poklesu tlaku a kde se vytváří oblast vzestupných pohybů vzduchu. Největší studená advekce je pozorována za studenou frontou v zadní části cyklónu, advektivní zvýšení tlaku a kde se vytváří oblast sestupných pohybů vzduchu.
Advekce (z lat. advectio doručení) v meteorologii je pohyb vzduchu v horizontálním směru a s ním přenos jeho vlastností: teploty, vlhkosti a dalších.
Počáteční fáze cyklónu (vlnová fáze)
Doba trvání počáteční fáze cyklónu od prvních příznaků vzniku tlakové formace po objevení se první uzavřené izobary na mapě povrchového počasí je přibližně jeden den. Objeví-li se vpředu vlna, v její přední části (ve směru pohybu) získává fronta charakter teplé a v zadní části - charakter studené. Pokud je vlna nestabilní, následně se vyvine do cyklónu, je to způsobeno vytvořením oblasti nízkého tlaku a začátkem cyklónové turbulence proudění vzduchu. Vzhledem k relativně malému vlnovitému narušení fronty (viz obr. 1.1) se tento první stupeň rozvoje cyklón nazývá vlnový stupeň.
Rýže. 1.1. Počáteční fáze vývoje cyklonu. Frontální vlna
Když se vytvoří vlnová porucha, pás mraků odpovídající frontě se rozšíří přes úsek fronty dlouhý několik set kilometrů. Expanze je obvykle pozorována směrem ke studenému vzduchu. S dalším vývojem vlny se objevuje ohyb pásu oblačnosti směrem ke studenému vzduchu. Zakřivení na vrcholu vlny je doprovázeno houstnutím mraků. Nejsilnější a na snímcích jasnější, světlejší mraky se nacházejí přímo nad vrcholem vlny, kde jsou pohyby vzduchu vzhůru nejintenzivnější. V přední části oblakové hmoty získávají vrstevní oblaka pruhovou strukturu. Pásy mraků se shodují se směrem pravého vertikálního střihu větru ve střední atmosféře. Ve studeném vzduchu, za poměrně širokým pásem frontální oblačnosti, lze někdy pozorovat jeden, dva nebo více obloukových pásů oblačnosti, jako by se opakovalo zakřivení hlavního frontálního pásu.
V teplém vzduchu v blízkosti fronty je poměrně málo oblačnosti, ale při vývoji vlny se občas objeví oblačné pásy.
Počasí v oblasti cyklonální vlny je dáno přítomností teplých a studených front v této oblasti. V pásmu teplé fronty se tvoří oblaka nimbostratus vysoké vertikální mocnosti. Největší vertikální síla těchto mraků je obvykle pozorována blízko vrcholu vlny. Horní hranice oblačnosti může dosahovat výšky 6-8 km a v některých případech se nachází i výše. Nulová izoterma se i v teplém období nachází uvnitř systému oblačnosti, v důsledku čehož je v oblasti záporných teplot v oblacích možná námraza letadla. Před teplou frontou spadají vydatné srážky v širokém pásmu (v létě, kdy se vyvíjí kupovitá oblačnost, jsou časté přeháňky), což značně zhoršuje viditelnost. V důsledku toho se v zóně vlivu teplé fronty obvykle vytvářejí obtížné meteorologické letové podmínky. Studená fronta v oblasti vlny je ve většině případů studená fronta typu 2 s typickým systémem oblačnosti a srážek popsaným v předchozí kapitole. Charakteristickým rysem fáze vlny je, že tento typ počasí je pozorován v relativně malé oblasti původně stacionární fronty.
Fáze mladého cyklonu
Tato fáze netrvá déle než 1 den, obvykle 12 hodin. Pokud je frontální vlna nestabilní, nabývá rázu mladé cyklony. Teplá fronta se v tomto případě stále více posouvá ke studené vzduchové hmotě a studená fronta pokračuje v pohybu k teplé. V této fázi vývoje se tedy v cyklóně formuje dobře definovaný teplý sektor, naplněný teplým vzduchem a oddělený od zbývající, studené části cyklóny teplými frontami vpředu a studenými frontami za nimi.
Cyklonální cirkulace v oblasti mladého cyklónu je již velmi dobře vyjádřena; v jeho centrální části je několik uzavřených izobar. Tlak ve středu mladé cyklóny je o 10-20 mb nižší, než byl na začátku jejího výskytu.
Střed mladého cyklónu se shoduje s vrcholem teplého sektoru. V této fázi jsou nejvyšší rychlosti větru pozorovány v systému cyklón. Tato fáze vývoje cyklón je charakteristická tím, že hmota mraku získává vírovou strukturu. Frontální oblačný pás se nadále deformuje. Svým zeměpisným umístěním se úsek studené fronty spolu s oblačností lomí k jihu a na vrcholu vlny se rozšiřuje na sever.
Oblačnost mladého cyklónu má pruhovou strukturu a pruhy se spirálovitě sbíhají do bodu a vytvářejí oblačný vír.
Střed mladého cyklónu se shoduje s vrcholem teplého sektoru. V této fázi jsou nejvyšší rychlosti větru pozorovány v systému cyklón.
V mladém cyklónu lze rozlišit tři zóny, které se výrazně liší povětrnostními podmínkami.
Zóna I je přední a střední část studeného sektoru cyklóny před teplou frontou. V této zóně je průběh počasí určen vlastnostmi teplé fronty. Čím blíže ke středu cyklónu a k přední linii, tím výkonnější je systém oblačnosti a tím pravděpodobněji padnou vydatné srážky.
Zóna II je zadní část studeného sektoru cyklony za studenou frontou. Zde je počasí určeno vlastnostmi studené vzduchové hmoty. Pokud je dostatečná vlhkost a výrazná nestabilita, dochází v této zóně ke srážkám.
Zóna III je teplý sektor mezi teplou a studenou frontou. V zimě je v teplém sektoru mladé cyklony pozorována souvislá oblačnost St, Sc, místy advektivní mlhy a mrholení. V létě lze v teplém sektoru cyklóny v závislosti na vlhkosti vzduchové hmoty pozorovat polojasné počasí, zataženo, někdy i bouřky. Přes den je převážně kupovitá oblačnost.
Ve fázi mladé cyklóny je nejsilnější oblačnost pozorována na vrcholu stále širokého teplého sektoru. V teplém sektoru cyklony převládá polojasné počasí. Někdy se před teplou frontou mohou objevit úzké hřebeny srovnatelně jasnějších mraků, které jsou orientovány rovnoběžně s okrajem frontální oblačnosti. Tyto hřebeny naznačují přítomnost labilnějšího vzduchu před teplou frontou, ve které se v létě může vyvinout kupovitá oblačnost. V některých případech lze víření oblačnosti v mladém cyklónu vysledovat spíše slabě. Vzhledem k tomu, že fáze mladého cyklónu netrvá dlouho, nelze tento systém oblačnosti vždy detekovat ze satelitů.
Je známo, že stadium mladé cyklóny je charakterizováno přítomností dvou nebo tří uzavřených izobar na zemském povrchu, jasně definovanou cyklonální cirkulací ve spodních vrstvách troposféry a přítomností teplého hřebene v přední části troposféry. cyklón a studený žlab vzadu.
Jedním z příznaků srážek je přítomnost rozbitých oblaků špatného počasí (nimbostratus) pod hustými oblaky altostratus nebo nimbostratus. Začátek pásma takových srážek se shoduje s počátkem pásma roztržených dešťových mraků. To lze zjistit seznámením se s meteorologickou situací pomocí synoptické mapy, kde jsou k dispozici všechny potřebné údaje.
Zvláště vážné komplikace za letu mohou být spojeny s mrznoucím deštěm, když je letadlo vystaveno intenzivní námraze. Prodloužené lety v oblacích nimbostratus také představují vážné problémy kvůli možnosti silné námrazy letadla. S přibližováním teplé fronty se tloušťka oblačnosti zvětšuje, jak postupně klesá jejich spodní hranice. Kvůli tomu se s přibližováním teplé fronty prodlužuje čas potřebný k proražení mraků a shromáždění skupiny letadel za mraky.
V létě nabývá oblačnosti teplé fronty často přeháňkového charakteru, což je spojeno se srážkami a bouřkovou činností.
Etapa maximálního rozvoje cyklónu
Ve třetím vývojovém stupni neboli stanici maximálního rozvoje dosáhne cyklóna v blízkosti zemského povrchu největší hloubky, po které se začne plnit. Délka etapy je od 12 hodin do dne. Teploty nad zadní a střední částí cyklónu klesají.
Ve fázi maximálního vývoje dochází u systému cyklónového oblaku k velmi významným a rychlým změnám struktury. Nabývá výrazného spirálovitého tvaru. V centrální části se oblačné spirály spojené s teplou a studenou frontou spojují do jediné spirály s mohutným oblačným systémem, stáčejícím se směrem ke středu vysokohorské cyklóny.
Povrchové tlakové pole v cyklonu se vyznačuje velkým počtem uzavřených izobar a výraznými tlakovými gradienty. Nastává uzavření teplé a studené fronty – okluze cyklóny. Teplý sektor cyklóny výrazně klesá.
cyklón ve fázi maximálního rozvoje cyklón: začátek okluze
ETAPA VÝVOJE MAXIMÁLNÍHO CYKLÓNU Jedná se o fázi největší hloubky cyklónu, po které obvykle
začíná jeho plnění.
1. Na povrchu země je cyklón charakterizován velkým počtem
uzavřené izobary a velký horizontální tlak
přechody. Cyklon je uzavřený. Okluzní bod
přesune na periferii cyklónu. Rozložení teploty v
centrální část cyklónu se stává symetričtější.
2. Cyklon se zvýší: lze vysledovat uzavřené izohypsy
až AT-500 a vyšší.
Střed cyklónu ve volné atmosféře je mírně posunut do strany
studený vzduch (na severozápad nebo na západ) vzhledem k
pozemní střed, ale výšková osa je strmější
pozice.
Dochází ke sbližování tlakových center nahoře a dole, stejně jako
chladné oblasti na termobarické mapě.
Pásmo blízkých izohyps je posunuto do teplé (jižní) části cyklony
vzhledem k pozemnímu středu.
4. Tepelný hřeben při OT 500/1000 se zužuje a posouvá
do čela cyklónu. Chladicí žlab se nachází v blízkosti
povrchový střed cyklony (obr. 9).
WFZ s velkými horizontálními teplotními gradienty se posouvá
na periferii cyklónu směrem k teplému vzduchu.
5. Zadní hranice oblasti poklesu tlaku se nachází blízko
střed cyklónu. Nulový trend probíhá blízko nebo skrz
střed cyklónu podél okluzní fronty. Pak ve středu cyklónu
tlak se začíná zvyšovat v důsledku konvergence tření.
Pokles tlaku v přední části cyklonu nepřevyšuje nárůst
tlak v jeho zadní části. Rýže. 9. Termobarické pole cyklony ve fázi maximálního rozvoje.
1 – izohypsy AT-700; 2 – izohypsy OD 500/1000 6. V místě okluze je pozorován významný pokles tlaku
mírně dopředu (obvykle v jihovýchodní části cyklonu),
díky pozitivní advekci víru rychlosti. Prochází zde
VFZ a jsou pozorovány nejvýznamnější rychlosti větru.
7. Největší advektivní změny teploty se posunou na
periferii, až k okluzi.
8. Studená fronta přechází z okluzního bodu na jihozápad,
což často způsobuje vlnovou poruchu. Když příznivé
podmínkách se vyvine v samostatný cyklón.
9. V zadní části cyklonu je často prohlubeň, podél jejíž osy
se nachází sekundární studená fronta. Mezi teplou frontou
okluze a vzniká takto sekundární studená fronta
tzv. sekundární teplý sektor. 10. Ohyb vlny ST se stává ještě výraznějším (obr. 11).
Osa CT protíná přední část okluze v pravém úhlu, takže
povrchový střed je již na levé (cyklonální) straně
ULICE.
Vzdálenost od čel k ose CT se výrazně zvětšuje.
Rýže. 11. Poloha osy proudění podél
vzhledem ke středu cyklónu ve fázi
maximální rozvoj
11. V horní části troposféry dochází k poklesu tlaku.
Snížení izobarických povrchů nad povrchovým cyklónem
stále probíhá a cyklonální oběh se stále rozvíjí. Tento
spojené s pozitivní vortexovou advekcí. Rýže. 12. Ukázka cyklónu ve fázi maximálního rozvoje
Povětrnostní podmínky v cyklónu ve stádiu maximálního vývoje
Podle povětrnostních podmínek v cyklonu ve fázi maximálního rozvoje je to možnérozlišit tyto tři zóny:
1) přední část cyklonu;
2) sektor zbytkového tepla;
3) zadní část cyklonu.
V přední části cyklóny je počasí určováno okluzní frontou a
teplá fronta.
Hlavní cloudový systém: Cs–As–Ns. Oblast se silnými srážkami je lepší
vyjádřeno před bodem okluze. Oblačnost a srážky na frontě
okluze jsou výsledkem spojení cloudových systémů a
srážek z teplé a studené fronty. Ve zbytkovém teplém sektoru je počasí pozorováno jako obecně
teplý sektor mladého cyklónu: souvislé stratusové mraky,
mrholení, mlha (charakteristické pro teplé stabilní vzduchové hmoty).
Studená fronta je charakterizována Cb, přeháňkami, bouřkami a bouřkami.
Počasí zadní části cyklóny v létě je určeno zdejší přítomností
studená nestabilní vzduchová hmota s charakteristickým
konvektivní oblačnost a srážky.
V zimě je zde stabilní vzduchová hmota. Základní typ
počasí: bezoblačné počasí, radiační mlhy.
Další typ: zataženo St, Sc, slabé sněžení.
10.
Pokud je v cyklonu sekundární teplý sektor (mezi frontouokluze a sekundární studená fronta) můžeme rozlišit dvě
oblasti s různými povětrnostními podmínkami:
I – v centrální části cyklonu;
II – na periferii cyklonu.
V první oblasti jsou tři zóny:
1 – před okluzní frontou;
2 – v sekundárním teplém sektoru;
3 – za sekundární studenou frontou.
Ve druhé oblasti se také rozlišují tři zóny:
1 – před hlavní teplou frontou;
2 – v sektoru zbytkového tepla;
3 – za hlavní studenou frontou.
11.
Počasí v sekundárním teplém sektoru se liší od počasí vhlavní nebo zbytkový teplý sektor. Hmotnost vzduchu v
sekundární teplý sektor je nestabilní. Obsahuje Cb,
jsou tam sprchy. Cb je zde ale méně výkonný než dříve
hlavní studená fronta druhého druhu.
Za sekundární studenou frontou - počasí typické pro
zadní část cyklónu: nejčastěji spojené s odklízením
pohyby dolů, snížení teploty.
12. Stupeň plnění cyklónu
1. Cyklon se plní na povrchu země.2. Cyklónní vír sahá do vysokých nadmořských výšek a výše
se stále vyvíjí (na AT-500 je cyklón lépe vyjádřen než na zemi).
3. Chladné vzduchové hmoty vyplňují celou centrální část
cyklón.
4. Je zde téměř úplná kombinace země a vysoké nadmořské výšky
barická centra s centrální částí chladné oblasti. Cyklón
se stává vysokou studenou barickou formací.
5. Izohypsy AT a izotermy OT jsou umístěny téměř rovnoběžně
(obr. 13). Advektivní změny teploty a tlaku v
Oblasti cyklonů jsou velmi malé.
6. Rychlost advekce víru (vírový přenos) nemá na změnu vliv
tlak v blízkosti země, protože izohypsy ve výšce mají tvar
kruhy. Změna tlaku v důsledku advektivních změn
teploty se také stávají bezvýznamnými.
13.
Rýže. 13. Termobarické polecyklon je ve fázi plnění.
1 – izohypsy AT-700;
2 – izohypsy OD 500/1000
7. Tlak se zvyšuje (v důsledku sbližování větru ve vrstvě
tření) a cyklón na povrchu Země je vyplněn.
Oblast růstu tlaku sahá do centrální části
cyklón. Oblast poklesu tlaku slábne a posouvá se k jihovýchodní periferii cyklónu.
Životnost cyklónu od začátku okluze do
plnění obvykle trvá 3–4 dny.
Plnicí cyklóny někdy procházejí regenerací.
14. Povětrnostní podmínky v plnících cyklonech
Počasí je určeno mírou rozdílu ve vlastnostech vzduchových hmot na obou stranách.strany okluzní fronty (typický systém oblačnosti a srážek -
kombinace oblačnosti a srážkových systémů teplé a studené
fronty).
V plnicím cyklonu jsou okluzní fronty rozmazané, protože
intenzita pohybů nahoru klesá. Rozmazané a
front-end cloudové systémy. Nejprve souvislé pásmo srážek
rozpadá se na oddělené oblasti ve formě skvrn, poté srážek
zastávka.
K vyrovnání teplot dochází v celé oblasti cyklonu
(přibližně rovnoměrná hmota studeného vzduchu), horizontální
gradienty jsou malé.
15. CYKLONOVÁ REGENERACE
Cyklonová regenerace je zvláštním typem cyklónové evoluce.Cyklonová regenerace je takový synoptický proces, kdy
při kterém dochází k již započatému druhotnému prohlubování cyklony
naplnit. To znamená, že starý, slábnoucí cyklón se znovu rodí.
Regenerovaný cyklón následuje stejnou dráhu
vývoj, kterým nově vzniklý útvar prošel, ale
obvykle na pozadí nižšího tlaku.
Regenerace cyklónů je pozorována v následujících případech:
1) nejčastěji, když nový cyklón vstoupí do systému již existujícího cyklónu
hlavní fronta (například když je okludovaná
polární přední cyklona s arktickou frontou);
2) když se spojí dva cyklóny (může nastat během voj
v blízkosti středu stávajícího cyklónu nový cyklón s
následné sloučení);
3) když se cyklón přesune ze země na moře.
16. 1 případ – vstup nového hlavního čela do systému stávajícího cyklonu
Cyklony polární fronty se pohybují na severovýchod a Arktidufronty - od severu k jihu. Vývoj na arktické frontě
vlnová porucha, tzn. nezávislý cyklon, v jehož zadní části
dochází k intenzivnímu přílivu chladu. Pokud studená advekce
zachycuje zadní část starého uzavřeného cyklónu, pak
regeneruje (obr. 14). Začne předchozí plnicí cyklon
prohloubit. Na pozadí toho starého se vyvíjí nový cyklón.
Proto je nový cyklón od samého začátku vysoký.
V jeho teplém sektoru může zůstat dříve okludovaná fronta
uzavřený cyklón.
17.
Před regeneracíPo regeneraci
Rýže. 14. Schéma regenerace cyklonu na nové hlavní frontě
18. Případ 2 – sloučení dvou cyklonů
1.V případě meridionálního umístění cyklonálních center
pro regeneraci při splynutí dvou cyklónů je nutné, aby
masy chladnějšího vzduchu se šířily za jih
cyklón. V tomto případě je vytvořen jediný tok, který vede k
sdružení cyklónů (obr. 15).
Rýže. 15. Schéma regenerace pro
sloučení dvou cyklonů.
1 – izohypsy AT-500;
2 – izohypsy OT 500/1000;
3 – isallogosádra AT-500
V případě zeměpisné šířky
proces cyklonálních center
regenerace probíhá obdobným způsobem.
19.
2. Při vývoji v blízkosti centra může dojít k regeneraci cyklónustávající cyklón nový cyklón následovaný sloučením
(obr. 16).
Rýže. 16. Cyklonová regenerace
když se rozvine nový cyklón
na studené frontě
Takový proces lze pozorovat v cyklónové řadě. Nový
vlnový cyklón se pohybuje rychleji než uzavřený cyklón,
proto se nejprve spojí, pak se spojí, do
V důsledku toho vzniká hlubší cyklón.
20. Případ 3 – přechod cyklónu ze země na moře
Když se cyklón přesune ze země na moře, regenerace je možná, protože1) klesá tření v povrchových vrstvách vzduchu. Je známo, že pro
v důsledku sbližování větru ve vrstvě tření se cyklóny plní;
2) nestabilita stratifikace vzdušných hmot v
cyklonu, jejich vlhkost se zvyšuje.
V tomto případě je prohloubení cyklónu nevýznamné.
21. Změny v cyklonu po jeho regeneraci
Po regeneraci cyklony v terénu dochází k izohypsám a izotermámvýznamné změny.
Cyklon se zahřeje: nad povrchovým středem cyklonu
Tepelný hřeben se nachází na OT 500/1000.
Dochází ke zvýšení nebo opětovnému výskytu teploty
kontrast.
VFZ se stává výraznějším.
Regeneraci cyklony provází její prohlubování.
Počet izobar se zvyšuje na 5–7. Rychlost větru se zvyšuje.
Ze sedavého cyklónu se stává mobilní (přesune na
směr proudění vzduchu).
Zvyšuje se tvorba oblačnosti, zvyšuje se intenzita
srážky.
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.
Pro frontální cyklóny 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 cyklónu 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 řadě, 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.