Presiunea atmosferică ciclonică și anticiclonică. Tipuri de mase de aer
Recent, înainte de inventarea sateliților, meteorologii nici nu și-au putut imagina asta în fiecare an atmosfera pământului Apar aproximativ 150 de cicloni și aproximativ 60 de anticicloni.
Acum oamenii de știință cunosc nu numai cantitatea lor, ci și procesul de formare, precum și impactul asupra Pământului. Ce este asta fenomene naturale? Cum apar ele și ce rol joacă ele în clima pământului?
Ce este un ciclon?
În troposferă (stratul atmosferic inferior), vortexurile atmosferice apar și dispar în mod constant. Multe dintre ele sunt destul de mici, dar unele au dimensiuni enorme, ajungând la câteva mii de kilometri.
Dacă un astfel de vârtej se mișcă în sens invers acelor de ceasornic în emisfera nordică sau în sensul acelor de ceasornic în emisfera sudică și se observă o zonă în interior tensiune arterială scăzută, atunci se numește ciclon. Are o cantitate colosală de energie și duce la fenomene meteorologice negative, cum ar fi furtunile, Vânturi puternice, furtuni.
În funcție de locul în care se formează, ciclonii sunt clasificați ca tropicali sau extratropicali. Primele apar în latitudini tropicale si are de dimensiuni mici(cu diametrul de câteva sute de kilometri). În centrul lor există de obicei o zonă cu un diametru de 20–25 km. Vreme insorita, iar furtunile și vânturile năvălesc pe margini.
Cicloni extratropicali, format în latitudini polare și temperate, ajung dimensiune giganticăși în același timp acoperă suprafețe mari ale suprafeței pământului. Ele sunt numite diferit în diferite zone: în America - taifun, în Asia - taifun și în Australia - willy-willy. Fiecare puternic ciclon primeste prenume, de exemplu Katrina, Sandy, Nancy.
Cum apare un ciclon?
Motivul apariției ciclonilor constă în rotație globși este asociat cu forța Coriolis, conform căreia, atunci când se deplasează în sens invers acelor de ceasornic, vortexurile sunt deviate în partea stanga, și mergeți în sensul acelor de ceasornic spre dreapta. Ciclonii se formează când vremea este caldă mase ecuatoriale aerul se întâlnește cu curenții arctici uscati. Când are loc o coliziune, între ele apare o barieră - un front atmosferic.
În încercarea de a depăși această limită, fluxurile reci împing la o parte unele dintre straturile calde, iar ele, la rândul lor, se ciocnesc cu masele reci care le urmează și încep să se rotească de-a lungul unei traiectorii elipsoidale. Treptat, captează straturile de aer din jur, le atrag în mișcare și se deplasează de-a lungul suprafeței Pământului cu viteze de până la 50 de kilometri pe oră.
Ce este un anticiclon?
Anticiclonii, după cum sugerează și numele, sunt complet opusul ciclonilor și aduc vreme buna.
În partea lor interioară există o zonă de înaltă presiune, iar viteza de mișcare variază de la 30 la 40 de kilometri pe oră, în funcție de emisferă. Adesea, anticiclonii plutesc într-o stare staționară, menținând norii joase, calmul și lipsa precipitațiilor într-o anumită regiune pentru o lungă perioadă de timp.
ÎN ora de vara anticiclonii duc la căldură, iarna, dimpotrivă, la înghețuri severe. Ele apar în polar sau latitudini subtropicale, iar când se formează peste un puternic acoperire de gheață(de exemplu, în Antarctica) devin mai pronunțate.
Anticiclonii se caracterizează prin schimbări bruște temperaturile pe tot parcursul zilei, ceea ce explică lipsa precipitațiilor, care, de regulă, afectează temperatura și face ca diferența de grade să nu fie atât de vizibilă. Uneori, în timp ce se mută suprafața pământului apar cete sau nori stratus.
Cum se dezvoltă anticiclonii?
Anticiclonii au mai multe structura complexa decât ciclonii. În emisfera nordică se mișcă în sensul acelor de ceasornic, în emisfera sudică se mișcă în sens invers acelor de ceasornic. Formarea anticiclonilor este cauzată de invazia frigului flux de aer la cele mai calde.
Ca urmare, presiunea crește în zona de coliziune și se formează o așa-numită creastă de mare altitudine, sub care începe să se formeze un centru de vortex. Pe măsură ce cresc, anticiclonii ating dimensiuni de până la câteva mii de kilometri în diametru și se deplasează de la vest la est, deviând către latitudini inferioare.
Fenomenele atmosferice au făcut obiectul cercetărilor de secole datorită semnificației și influenței lor asupra tuturor domeniilor vieții. Ciclonul și anticiclonul nu fac excepție. Conceptul acestor fenomene meteorologice este dat de geografia la școală. Cicloni și anticicloni după aceasta studiu scurt rămâne un mister pentru mulți. iar fronturile sunt concepte cheie care ajută la surprinderea esenței acestor fenomene meteorologice.
Masele de aer
Se întâmplă adesea ca pe multe mii de kilometri în direcția orizontală aerul să aibă proprietăți foarte asemănătoare. Această masă se numește aer.
Masele de aer sunt împărțite în rece, cald și local:
O masă se numește rece dacă temperatura ei este mai mică decât temperatura suprafeței pe care se află;
Cald este o masă de aer a cărei temperatură este mai mare decât temperatura suprafeței de sub ea;
Masa de aer locală nu diferă ca temperatură față de suprafața de sub ea.
Masele de aer se formează pe diferite părți ale Pământului, ceea ce duce la particularități în proprietățile lor. Dacă masa se formează peste Arctica, atunci, în consecință, se va numi arctică. Desigur, un astfel de aer este foarte rece și poate aduce ceață groasă sau ceață ușoară. Aerul polarîl consideră depozitul său latitudini temperate. Proprietățile sale se pot schimba în funcție de perioada anului. in iarna masele polare Nu sunt foarte diferite de Arctica, dar vara un astfel de aer poate aduce o vizibilitate foarte slabă.
Masele tropicale care provin de la tropice și subtropice au temperatura ridicatași creșterea prafului. Ei sunt vinovații de ceață care învăluie obiectele când sunt privite de la distanță. Pe partea continentală s-au format mase tropicale zona tropicala, duc la draci de praf, furtuni și tornade. Aerul ecuatorial este foarte asemănător cu aerul tropical, dar toate aceste proprietăți sunt mai pronunțate.
Fronturi
Dacă două mase de aer având temperaturi diferite, întâlnește, se formează un nou fenomen meteorologic - un front, sau interfață.
Pe baza naturii mișcării, fronturile sunt împărțite în staționare și în mișcare.
Fiecare front existent separă masele de aer unul de celălalt. De exemplu, frontul polar principal este un mediator imaginar între aerul polar și cel tropical, frontul arctic principal este între arctic și polar și așa mai departe.
Când o masă de aer cald se deplasează peste una rece, apare un front cald. Pentru călători, intrarea pe un astfel de front poate anunta fie ploi abundente, fie zăpadă, ceea ce va reduce semnificativ vizibilitatea. Când aer rece pene sub cea caldă se observă formarea unui front rece. Navele care intră în zona unui front rece suferă de furtuni, averse și furtuni.
Se întâmplă ca masele de aer să nu se ciocnească, ci să ajungă din urmă una cu cealaltă. În astfel de cazuri, se formează un front de ocluzie. Dacă o masă rece joacă rolul unei mase de recuperare, atunci acest fenomen se numește front de ocluzie rece dacă, dimpotrivă, atunci un front de ocluzie caldă. Aceste fronturi aduc vreme ploioasă cu rafale puternice vânt.
Cicloni
Pentru a înțelege ce este un anticiclon, trebuie să înțelegeți că este o zonă din atmosferă cu indicator minim in centru. Este generat de două care au temperaturi diferite. Foarte conditii favorabile pentru educaţia lor sunt creaţi pe fronturi. Într-un ciclon, aerul se deplasează de la marginile sale, unde presiunea este mai mare, spre centru. În centru, aerul pare să fie aruncat în sus, ceea ce face posibilă formarea de fluxuri în sus.
Prin modul în care aerul se mișcă într-un ciclon, puteți determina cu ușurință în ce emisferă s-a format. Dacă direcția sa coincide cu mișcarea în sensul acelor de ceasornic, atunci aceasta este cu siguranță emisfera sudică, dar dacă este în sens invers acelor de ceasornic, este
Ciclonii provoacă așa ceva conditiile meteo, cum ar fi acumularea de mase de nori, precipitații abundente, vântul și schimbările de temperatură.
ciclon tropical
Din ciclonii formați în latitudini temperate, se despart ciclonii care își datorează originea tropicelor. Au multe nume. Acestea includ uragane (Inile de Vest), taifunuri (Asia de Est) și pur și simplu cicloane ( Oceanul Indian), și arcane (la sud de Oceanul Indian). Dimensiunile unor astfel de vârtejuri variază de la 100 la 300 de mile, iar diametrul centrului este de la 20 la 30 de mile.
Vântul de aici accelerează până la 100 km/h, iar acest lucru este tipic pentru întreaga zonă de vortex, care îi deosebește fundamental de ciclonii formați la latitudini temperate.
Un semn sigur al apropierii unui astfel de ciclon sunt ondulațiile în apă. Mai mult decât atât, merge în direcția opusă vântului care bate sau vântului care a suflat cu puțin timp înainte.
Anticiclon
O zonă de presiune ridicată în atmosferă cu un maxim în centru este un anticiclon. Presiunea la marginile sale este mai scăzută, ceea ce permite aerului să curgă din centru spre periferie. Aerul din centru coboară constant și diverge către marginile anticiclonului. Așa se formează fluxurile în jos.
Un anticiclon este opusul unui ciclon și pentru că în emisfera nordică urmează sensul acelor de ceasornic, iar în emisfera sudică merge în sens invers acelor de ceasornic.
După ce am citit toate informațiile de mai sus, putem spune cu încredere ce este un anticiclon.
O proprietate interesantă a anticiclonilor la latitudini temperate este că par să urmărească ciclonii. În acest caz, starea sedentară caracterizează pe deplin anticiclonul. Vremea produsă de acest vârtej este parțial noros și uscat. Practic nu bate vânt.
Al doilea nume pentru acest fenomen este Maximul Siberian. Durata sa de viață este de aproximativ 5 luni, și anume sfârșitul toamnei (noiembrie) - începutul primăverii (martie). Acesta nu este un anticiclon, ci mai multe, care foarte rar dau loc ciclonilor. Înălțimea vântului ajunge la 3 km.
Din cauza mediului geografic (muntii Asiei), aerul rece nu se poate dispersa, ceea ce duce la racirea lui si mai mult, temperatura de langa suprafata scade la 60 de grade sub zero.
Vorbind despre ce este un anticiclon, putem spune cu încredere că este vortexul atmosferic dimensiune uriașă, aducând vreme buna fara precipitatii.
Cicloni și anticicloni. Asemănări și diferențe
Pentru a înțelege mai bine ce sunt un anticiclon și un ciclon, trebuie să le comparați. Am aflat definițiile și principalele aspecte ale acestor fenomene. Rămâne întrebarea cum diferă ciclonii și anticiclonii. Tabelul va arăta mai clar această diferență.
№ | Caracteristică | Ciclon | Anticiclon |
1. | Dimensiuni | 300-5000 km diametru | Poate ajunge la 4000 km în diametru |
2. | Viteza de calatorie | De la 30 la 60 km/h | De la 20 la 40 km/h (cu excepția vehiculelor sedentare) |
3. | Locuri de apariție | Peste tot, cu excepția ecuatorului | Deasupra calotei glaciare și la tropice |
4. | Cauze | Datorită rotației naturale a Pământului (forța Kololis), cu o lipsă de masă de aer. | Datorită apariției unui ciclon, cu exces de masă de aer. |
5. | Presiune | Jos în centru, înalt la margini. | Sus în centru, jos la margini. |
6. | Directia rotatiei | În emisfera sudică - în sensul acelor de ceasornic, în nordul - împotriva ei. | În sud - în sens invers acelor de ceasornic, în nord - în sensul acelor de ceasornic. |
7. | Vreme | Înnorat, vânt puternic, multe precipitații. | Senin sau parțial înnorat, fără vânt sau precipitații. |
Astfel, vedem diferența dintre cicloni și anticicloni. Tabelul arată că acestea nu sunt doar opuse, natura apariției lor este complet diferită.
Anticiclonii sunt o zonă de presiune atmosferică ridicată cu izobare concentrice închise la nivelul mării și cu circulație a aerului din centru în sensul acelor de ceasornic în emisfera nordică și în sens invers acelor de ceasornic în emisfera sudică.
Presiunea din centrul anticiclonului ajunge uneori la 1060–1070 hPa (în timpul iernii peste Asia), dar este de obicei mai mică. Adesea un anticiclon este multicentric. Gradienții barici orizontali în anticicloni sunt, de regulă, mai mici decât în cicloni. Acest lucru se explică prin dimensiunile mari orizontale (până la 4000 km) ale anticiclonilor. Părțile centrale ale anticiclonilor sunt caracterizate de vreme calmă. Cu toate acestea, în partea de nord a Oceanului Pacific, anticiclonii din perioada toamnă-iarnă pot avea vânturi puternice (până la furtună).
Există anticicloni intermediari între ciclonii din seria ciclonică și anticicloni finali între seriile ciclonice. Viteza de mișcare a anticiclonilor în mișcare este de obicei de 30–40 km/h. Deplasându-se în general de la vest la est, anticiclonii deviază (sunt separați de cicloni) la latitudini joase. De obicei, un anticiclon mobil cu o periferie a frontului rece (estic) și o parte din spate (vest) caldă, care se încălzește și se intensifică, se transformă în timp într-un anticiclon cald, înalt și lent. Acest proces are loc cel mai adesea la latitudini joase. unde anticicloni subtropicali puternici, înalți și caldi. Stabilizarea anticiclonilor are loc atât la latitudini medii, cât și înalte.
În acest caz, anticiclonii cu blocaj ridicat perturbă transportul general vest-est. Anticiclonii stabili, cu mișcare lentă, sunt cele mai importante centre de formare masele de aer.
Caracteristicile structurii anticiclonului.
În centrul presiunii maxime există unul sau mai multe puncte cu cea mai mare presiune. De obicei variază între 1000 și 1035 hPa. Au fost cazuri când presiunea a crescut la 1080 hPa. Dimensiunile presiunii maxime sunt măsurate prin distanța cea mai mare dintre punctele situate pe izobara închisă exterioară. Cel mai adesea este 2-3, dar poate fi până la 4 sau mai mult de mii de km. De regulă, la anticicloni distanțele dintre izobare sunt mai mari decât la cicloane. În părțile centrale ale anticiclonilor, gradientul de presiune este mic și, prin urmare, vitezele vântului sunt scăzute. Gradienții de presiune cresc spre periferia anticiclonului.
Spre deosebire de cicloni, fronturile de pe harta suprafeței nu trec prin centrul anticiclonilor. După cum se știe, anticicloanele sunt zone de divergență a curenților de aer. Aerul curge în toate direcțiile din centrul anticiclonului. Acest lucru elimină posibilitatea ca diferite mase de aer să se apropie una de cealaltă. Linia frontului poate trece doar de-a lungul marginii anticiclonului sau poate traversa creasta acestuia aproximativ perpendicular pe axa crestei.
11. Etapele dezvoltării anticiclonilor.
Apariția și dezvoltarea anticiclonilor este strâns legată de dezvoltarea ciclonilor, adică. Mecanismul de dezvoltare a anticiclonilor este, de asemenea, strâns legat de procesul de ciclogeneză. În esență, acesta este un singur proces asociat cu unde lungi pe un front staționar.
Anticiclonii își au originea în crestele undelor atmosferice ultralungi pe un front sedentar. Analiza situațiilor sinoptice arată că anticiclonii intermediari își au originea în masa de aer rece din spatele frontului rece al ultimului ciclon dintr-o serie. În părțile centrale ale anticiclonilor, fronturile atmosferice nu pot trece, deși în ele rămâne o oarecare asimetrie de temperatură. La periferia anticiclonilor pot trece linii de fronturi atmosferice.
Anticiclonul final, spre deosebire de cei intermediari, trece prin toate etapele de dezvoltare: inițial (apariție sau debut), un anticiclon tânăr, stadiul de dezvoltare maximă și stadiul distrugerii. În primele două etape, anticiclonul de pe harta meteorologică de suprafață este o creastă în spatele frontului rece, în partea centrală a căreia apar izobare închise. Este o formațiune de presiune scăzută la rece. În partea din spate există advecție de căldură, iar în partea din față este advecția de frig.
Zona de creștere a presiunii de la suprafața pământului acoperă părțile centrale și frontale ale anticiclonului. Acești factori (advecția căldurii și frigului și creșterea presiunii) contribuie la continuarea anticiclogenezei. În stadiul de dezvoltare maximă, anticiclonul de la suprafața pământului este deja conturat de mai multe izobare închise. În același timp, în primele trei etape anticiclonul se deplasează cu fluxul conducător spre est. Anticiclonii din emisfera nordică deviază spre sud (în emisfera sudică - spre nord). Ei invadează mai mult latitudini joaseîn spatele ciclonilor în spatele fronturilor reci. La început această mișcare este destul de rapidă, dar pe măsură ce anticiclonul îmbătrânește, scade.
Încălzirea neuniformă a suprafeței subiacente cu participarea forței de deviere a rotației Pământului poate provoca formarea de vortexuri atmosferice.
Să presupunem că o zonă închisă a suprafeței se încălzește semnificativ mai mult decât restul suprafeței. Evident, peste o astfel de zonă va exista mișcare în sus aer, însoțit de răspândirea (divergența) acestuia în partea de sus spre laterale. Acest lucru va duce la apariția unei regiuni închise de presiune scăzută la suprafață cu o mișcare a aerului asemănătoare unui vortex de la periferie la centru. Ridicarea vortexului în centru și împrăștierea aerului în partea de sus asigură scurgerea aerului care vine de la periferie și mențin presiunea scăzută. Se naște un vârtej atmosferic ascendent, a cărui existență este posibilă atâta timp cât rămân cauzele care asigură scurgerea aerului de deasupra în lateral. Dacă fluxul de ieșire se oprește, zona de presiune scăzută este umplută cu aer și presiunea se egalizează.
Vă puteți imagina și o situație în care zona mai puțin încălzită (răcire) va fi printre cele relativ suprafata calda. În acest caz, aerul va deveni comprimat, rezultând afluxul său în partea de sus spre centru și, în consecință, apariția unei zone închise de înaltă presiune la suprafață cu mișcarea vortexului aerul de la centru spre periferie (împrăștiere). Locul aerului care iese din centru este luat de aerul care coboara de sus. Apare un vortex cu o mișcare în jos în centru. Dacă fluxul de aer de deasupra se oprește, condițiile de existență a unui vârtej descendent dispar. Vârtejurile atmosferice cauzate de încălzirea neuniformă a suprafeței subiacente nu sunt un fenomen rar, dar, de regulă, au dimensiuni mici și nu durează mult.
În atmosferă apar, se dezvoltă și dispar în mod constant vârtejuri de scară foarte mare (cu un diametru de la sute la 2 mii de km sau mai mult), numite cicloni și anticicloni.
Cicloni- vârtejuri atmosferice ascendente cu axă de rotație puternic înclinată, manifestate la suprafața Pământului ca o regiune închisă de joasă presiune (minimum baric) cu un sistem corespunzător de vânturi de la periferie spre centru (în sens invers acelor de ceasornic în emisfera nordică).
Anticiclonii- vortexuri atmosferice descendente cu axa inclinata, manifestate la suprafata Pamantului ca o zona inchisa de inalta presiune (maxim baric) cu un sistem corespunzator de vanturi, de la centru spre periferie (in sensul acelor de ceasornic in emisfera nordica). Vortexurile formate pe o suprafață încălzită neuniform pot da doar prima idee despre cicloni și anticicloni. În realitate, structura ciclonilor și anticiclonilor este mult mai complexă, iar motivele formării lor nu au fost încă pe deplin elucidate.
Formarea ciclonilor și anticiclonilor se explică prin mișcările valurilor ale fluxurilor de aer în straturile medii ale troposferei.
În absența unor motive care perturbă echilibrul geostrofic (egalitatea forțelor gradientului baric și acțiunea de deviere a rotației Pământului), aerul la altitudine se deplasează de-a lungul izobarelor din emisfera nordică la dreapta direcției gradientului baric. . Încălcarea condițiilor de echilibru geostrofic, care se observă constant în natură (influența suprafeței subiacente), provoacă o abatere a fluxurilor de aer de la direcția izobarelor. Prin deviare, fluxul dă exces de aer pe o parte a izobarelor și deficiență pe de altă parte. În locul în care debitul aducea aer, presiunea crește și izobarele, deviând spre presiune mai mică, conturează creste presiune ridicata. În locul în care există lipsă de aer (o consecință a abaterii debitului), izobarele, deviând spre presiune crescută, conturează golurile presiune scăzută. Direcția izobarelor devine undă (Fig. 60, a). Deplasarea izobarelor spre presiune scăzută este mai pronunțată și, prin urmare, izobarele diverg pe creste și se apropie în jgheaburi. Urmând direcția izobarelor, fluxul se mișcă, de asemenea, într-o manieră ondulată (ca un zvârcolit). flux de apă). La viteză mică, fie curge în jurul crestelor și văilor, fie se mișcă odată cu acestea. Un curent de aer care se mișcă rapid, menținând viteza, prin inerție se răspândește în acea parte a undei în care izobarele diverge și se comprimă în partea în care izobarele se apropie.
Toate modificările care apar în fluxul de aer la altitudine se reflectă vizibil în schimbarea presiunii la suprafață. Sub zona de răspândire a aerului (divergență), presiunea de pe suprafață slăbește brusc și apare o regiune închisă de presiune scăzută cu o mișcare a aerului ca un vortex spre centru. În centrul unei zone de presiune scăzută, aerul se ridică, compensând lipsa aerului de deasupra cauzată de răspândire. Asa de este format V stratul de jos troposfera ciclon.
Sub zona de convergență a fluxului, presiunea crește brusc și aici se formează o zonă închisă de înaltă presiune, în care aerul se răspândește din centru spre periferie. Ieșirea de aer este compensată prin coborârea acestuia în centru față de zona de convergență a fluxului de aer în partea de sus. Prin urmare se formează un anticiclon.
Ciclonii și anticiclonii care apar în stratul de suprafață al troposferei continuă să existe doar atâta timp cât în partea superioară procesele de ieșire a aerului din regiunea de divergență și de intrare în regiunea de convergență a izobarelor se dovedesc a fi mai intense decât procesele. de ieșire și aflux de aer în centrele vortexurilor de dedesubt.
Dezvoltarea crestelor de înaltă presiune poate duce la separarea și transformarea lor într-o zonă închisă de înaltă presiune - în anticiclon de mare altitudine. Ca urmare a dezvoltării jgheaburilor de joasă presiune, se pot forma cicloane de mare altitudine (Fig. 60, b).
Anticicloni și cicloni de mare altitudine nu sunt situate direct deasupra solului. Ho ca urmare a faptului că, deplasându-se în aceeași direcție cu ei în absența frecării, au viteza mai mare, după ceva timp se închid. Un anticiclon de suprafață se îmbină cu un anticiclon de mare altitudine situat deasupra acestuia, iar un ciclon de suprafață - cu un ciclon de mare altitudine. Zone de altitudine dispar convergențele și divergențele, iar în același timp dispar și condițiile de existență a ciclonilor și anticiclonilor de suprafață, acestea fiind eliminate treptat.
Cele mai favorabile condiții pentru apariția mișcării undelor există în zonă frontul atmosferic, adică unde temperatura și presiunea se schimbă rapid pe o distanță scurtă. Prin urmare, formarea de cicloni și anticicloni este limitată la zona frontala, la fronturile climatice. Într-un ciclon, fluxul de aer din laturi diferite spre centru duce la convergența fluxurilor calde și reci și creează condiții pentru conservarea și dezvoltarea frontului care trece prin centrul ciclonului. Ciclonii, cu rare excepții (care apar ca urmare a supraîncălzirii locale), au structura frontala. Diagrama de dezvoltare a cicloidului frontal (Fig. 61) în partea superioară a celor trei părți orizontale din figura (a) arată distribuția presiunii și o parte a undei de flux de aer la o altitudine de 4-6 km deasupra suprafeței pământului. . În partea din mijloc a figurii (b), puteți vedea distribuția corespunzătoare a presiunii, a vântului, a maselor de aer și a fronturilor care le separă lângă suprafața pământului. Partea de jos Figura (c) este o secțiune verticală de-a lungul liniei A - A prin zona de dezvoltare a ciclonului.
În prima (1) din cele cinci părți verticale ale figurii vedem poziția anterioară apariției ciclonului de suprafață. În partea de sus este o parte a unui val cu un flux divergent. La suprafața pământului există un front staționar care separă frigul și aer cald.
Planul frontal este înclinat spre aer rece; În figura 1, c puteți vedea că aerul rece curge sub aer cald.
Apariția unui ciclon de suprafață (2) sub zona de divergență a fluxului de aer determină o modificare a mișcării de suprafață a aerului, îndreptându-se acum spre centrul ciclonului (2, b). Ca rezultat, partea frontală se îndoaie, iar îndoirea începe să se miște de-a lungul liniei frontale în direcția fluxului de aer superior. Secțiunea frontală din partea din față a curbei (undă) devine front cald(se deplasează spre aer rece), în partea din spate - un front rece (se deplasează către aer cald). Tranziția unui front rece la unul cald coincide cu centrul ciclonului (această poziție este prezentată în Fig. 2, c).
În stadiul inițial (val) de dezvoltare, ciclonul este conturat la suprafață de o izobară. Ulterior, ciclonul se extinde, aria ocupată de acesta crește, iar straturile superioare sunt implicate în mișcarea de rotație ciclonică - până la 2-3 km - în a doua etapă a dezvoltării ciclonului. Acest stadiu al unui ciclon tânăr tipic(3, a, b, c), caracterizat printr-un sector cald bine delimitat, limitat de secțiuni calde și reci ale frontului convergând sub unghi ascuțit în centrul ciclonului. Are loc o convergență treptată a fronturilor cald și rece ca urmare a mișcării mai rapide a acestuia din urmă (frontul rece îl ajunge din urmă pe cel cald).
În etapa următoare (4, a, b, c) - stadiile de ocluzie- ciclonul ajunge dezvoltare maximă, înainte de a începe să se umple treptat. În partea de sus se formează un centru de joasă presiune, deplasat în raport cu centrul de suprafață oarecum spre aerul rece. Front rece se apropie din ce în ce mai mult de cel cald și se contopește în final cu acesta (4, c), formând un front complex de ocluzie. Acest proces începe din centru, iar sectorul cald scade treptat. Aerul cald, stors în sus de aerul rece, nu mai intră în contact cu suprafața. Ciclonul ajunge complet în aer rece (devine simetric termic). De ceva timp după ocluzie, se poate adânci și apoi începe să se umple. În ultima etapă de dezvoltare - etapa unui ciclon vechi de umplere - ciclonul devine o formațiune rece care captează o grosime semnificativă a atmosferei (până la 2-6 km sau mai mult). Circulația ciclonică se extinde adesea până la înălțimea întregii troposfere. Fluxul de aer deasupra se oprește, căderea de presiune se oprește și ciclonul este eliminat (b). Cicloanele durează de obicei câteva zile, deseori deplasându-se de la vest la est cu o oarecare abatere spre nord. Viteza de deplasare a cicloanelor este variată, de obicei 20-40 km pe oră (aproximativ 700 km pe zi), în unele cazuri - mai mult de 2000 km pe zi. La începutul dezvoltării sale, ciclonul se mișcă mai repede, apoi mișcarea încetinește și devine inactiv.
Uneori, un ciclon, care a trecut prin toate etapele de dezvoltare, nu se umple complet, ci începe să se adâncească din nou (se regenerează). Acest lucru se întâmplă atunci când noi porțiuni de aer rece sau cald invadează zona vechiului ciclon, creând contraste puternice de temperatură. Contra-miscarea aerului cald si rece este deosebit de favorabila pentru regenerarea ciclonului.
La periferia ciclonilor vechi, deja umpluți, în zona frontului rece apar adesea cicloni noi (numiți cicloni parțiali), deplasându-se în aceeași direcție în care se mișcă ciclonul inițial, dar doar puțin spre sud. Noul ciclon trece prin aceleași etape de dezvoltare ca și cel original, dar, desigur, rămâne în urmă, adică este mai tânăr. Pe frontul rece al acestui ciclon poate apărea un alt ciclon parțial situat mai la sud. Astfel, până la trei până la patru cicloane apar succesiv pe un front comun. Un astfel de grup de cicloni interconectați și în curs de dezvoltare constantă se numește o serie sau o familie de cicloni (Fig. 62). Trecerea unei serii ciclonice durează în medie 5-6 zile, dar în unele cazuri poate dura mult mai mult (până la 12 zile).
sute cicloni frontali există simultan în fiecare emisferă, exercitând o influență imensă asupra vremii la latitudini extratropicale. În latitudinile tropicale apar și vârtejuri ciclonice, dar cu o structură complet diferită - cicloni tropicali.
Între cicloane sunt mobile anticiclonii, deplasându-se cu cicloni în direcția fluxului de conducere.
În prima etapă de dezvoltare tineri Un anticiclon este un vortex relativ mic, detectat până la o înălțime de 2-3 km. În a doua etapă - stadiu de dezvoltare maximă- straturi din ce în ce mai înalte sunt incluse în mișcarea anticiclonică - până la o înălțime de 8-12 km. În a treia etapă - etape de distrugere- anticiclonul devine inactiv, zonele inferioare și superioare de înaltă presiune converg, provocând distrugerea anticiclonului.
Nu există front în anticiclon, curenții de aer, îndreptate din centru, poartă frontul spre periferie. De obicei, partea frontală mărginește anticiclonul pe aproape trei laturi (acest lucru este tipic pentru un anticiclon situat între doi cicloni). Suprafața frontală poate fi urmărită la o anumită înălțime și în partea centrală a anticiclonului sub forma unui strat de inversiune slab exprimat (inversie frontală).
Mișcarea în jos a aerului într-un anticiclon, însoțită de încălzire adiabatică, duce la apariția inversarea compresiei. Inversarea compresiei are loc datorită faptului că rata de coborâre a aerului este mai mare nivel inalt mai lent decât la un nivel inferior (rezultatul răspândirii aerului în lateral în partea inferioară a anticiclonului). Figura 63 oferă valori numerice ale înălțimilor și temperaturilor care arată formarea unui strat de inversare. Limita superioară stratul - a1 - scade mai repede decât partea de jos - b1. Ca urmare a coborârii, acestea vor ocupa pozițiile a1 și b2. (grosimea stratului va scădea de la H1 la H2). Limita a1 s-a deplasat pe o distanță de 2300 m, iar temperatura aerului a crescut cu 23° (1° la 100 m), limita b1 sa deplasat doar cu 1500 m și, în consecință, temperatura a crescut cu 15°. Dacă în stratul a1 b1 la fiecare 100 m de înălțime a existat o schimbare de temperatură de 0,5, atunci în stratul a2 b2 vertical gradient de temperatură este deja 1,5°.
Stratul de inversare format din cauza compresiei previne formarea norilor convectivi. Prin urmare, precipitațiile într-un anticiclon sunt, de regulă, rare. Doar în stratul de jos în perioada rece an și zi din cauza răcirii suprafeței, se pot forma ceață și temperaturi scăzute nori stratus, uneori apar sub stratul de inversare nori ondulați. În centrul anticiclonului, în apropierea suprafeței pământului sunt obișnuite condiții de calm, la periferie pot fi vânturi cu putere semnificativă.
Cicloane tropicale- vortexuri care se formeaza in jurul centrelor de joasa presiune la latitudini tropicale, intre 5 si 20° in fiecare emisfera. ÎN zona ecuatorială, la latitudini sub 5° nord și latitudine sudică, circulația ciclonică aproape că nu are loc din cauza influenței prea mici a forței de deviere a rotației Pământului. Ciclonii tropicali diferă de ciclonii din afara latitudinilor tropicale prin dimensiunile lor mai mici (diametrul la cea mai mare dezvoltare nu depășește 1000 km) și viteza vântului semnificativ mai mare (de la 50 la 120 m/sec). Viteza de mișcare a unui ciclon tropical este de 10-12 km pe oră.
Ciclonii tropicali acoperă întreaga troposferă, răspândindu-se la o altitudine de 15-18 km. Cauze cicloane tropicale nu au fost încă suficient clarificate. Se crede că se pot forma din cauza instabilității termice a aerului bogat în umiditate. Creșterea rapidă a unui astfel de aer este însoțită de condensarea rapidă a umidității și de eliberare sumă uriașă energie termală. Creșterea rapidă a aerului este facilitată și de ejecția sa centrifugă din partea centrală a ciclonului cu un mic aflux în stratul de sol.
Se calculează că cantitatea de energie eliberată într-un ciclon tropical cu un diametru de aproximativ 700 km este de 150 * 10 x 18 ergi pe secundă. Aceeași cantitate de energie va fi eliberată atunci când 5 dintre acestea explodează bombe atomice, care a fost aruncat pe Hiroshima. Pe parcursul unei ore de existență a unui astfel de ciclon, se eliberează energie egală cu energia de 36 bombe cu hidrogen putere medie.
Este interesant că în întregul sistem al unui ciclon tropical aerul se ridică și numai în centrul său are loc o mișcare în jos. Așa se explică faptul că centrul unui ciclon tropical („ochiul furtunii” cu un diametru de 18-55 km) este liniștit și se poate vedea cer senin, în timp ce întregul sistem este caracterizat de vreme nefavorabilă cu vânturi de uragan, averse puternice și furtuni. Vânturi puternice și precipitaţii pentru zona imediat adiacentă „ochiului furtunii”.
Există mai multe centre ale celei mai frecvente apariții a ciclonilor tropicali: în Oceanul Atlantic - Marea Caraibelor și Golful Mexic, în Oceanul Pacific - regiunea Insulele Filipineși Marea Chinei de Sud, în Oceanul Indian - Marea Arabiei, Golful Bengal și zona insulei Mauritius.
Majoritatea ciclonilor tropicali apar peste Oceanul Pacific; În medie, 20 de cicloni apar pe an în largul coastei de sud-est a Asiei. Aici se numesc taifunuri („vânturi extreme”). Pe locul doi la numărul de cicloni tropicali - Oceanul Atlantic (nume local ei pe Antile - uragane) iar pe al treilea - Oceanul Indian (nume local - orcane).
Ciclonii tropicali rezultați în emisfera nordică se deplasează mai întâi spre nord-vest, apoi, la o latitudine de 25-30°, se întorc spre nord-est. Trecând la latitudini temperate, ciclonii tropicali fie se sting, fie se transformă în cicloni extratropicali puternici.
Puterea distructivă a ciclonilor tropicali este enormă. În septembrie 1961, a trecut ciclonul Nancy, care a apărut lângă Insulele Marshall Insulele japoneze. Viteza vântului a depășit 300 km/h, au mers dusuri. Pe drumul său, taifunul a distrus peste 450 de mii de case, 400 de poduri și diguri, a ucis peste 1.500 și a rănit grav peste 2.000 de oameni. Zonele de coastă au fost inundate de valurile oceanului. Din insulele japoneze, taifunul a trecut în Marea Okhotsk și a provocat distrugeri în sudul Sahalinului. „Nancy” este una dintre cele mai multe taifunuri puternice, observat peste anul trecut. Cicloni tropicali de intensitate mai mică sunt observați anual.
Tornade, cheaguri de sânge(vârtejuri la scară mică) - vârtejuri cu axa apropiată de verticală, cu un diametru de la câteva zeci de metri (peste apă) până la câteva sute de metri (pe uscat). Aerul dintr-un astfel de vârtej se rotește rapid (cu o viteză de 50-100 m/sec), iar în același timp întregul vârtej se mișcă cu o viteză de aproximativ 10-20 m/sec.
Un vortex se poate forma atât peste mare - o tornadă, cât și pe uscat - un cheag de sânge. Tornadele (cheaguri de sânge) apar atunci când atmosfera se află într-un echilibru vertical instabil deasupra unei suprafețe supraîncălzite în fața aerului rece care avansează ca rezultat creștere bruscă aer cald și o scădere puternică a presiunii la o anumită înălțime deasupra suprafeței pământului. Următoarele sunt aspirate în zona rarefiată cu presiune foarte scăzută: de sus - un nor format prin creșterea rapidă a aerului, de jos - apă, praf etc. Două „pâlnii” sunt vizibile în atmosferă, conectate prin capete înguste la o anumită înălțime deasupra Pământului. La suprafața Pământului, în centrul vortexului, presiunea este foarte scăzută.
Vortexurile la scară mică au mari forță distructivă. Sunt capabili să smulgă copacii și să distrugă clădiri. Un vârtej care se apropie poate „suge” un corp de apă împreună cu întreaga sa „populație”, iar apoi, undeva, vor cădea „precipitații” uimitoare de alge, pești și broaște. Când trece un vortex, presiunea scade atât de repede încât sticla din clădiri poate zbura. Sunt cazuri când clădirea a fost complet distrusă. ÎN America de Nord unde cheaguri de sânge sunt foarte frecvente, se numesc tornadă. În medie, în Statele Unite se observă aproximativ 150 de tornade pe an, în unii ani numărul ajungând la 900. În Europa, cheagurile de sânge sunt relativ rare.
Cu ceva timp în urmă, oamenii de știință nici nu se puteau gândi că la suprafața planetei se formează aproximativ două sute de cicloni și aproximativ cincizeci de anticicloni, deoarece mulți dintre ei au rămas invizibili din cauza lipsei stațiilor meteo în zonele în care apar. Dar acum există sateliți care înregistrează schimbările care au loc. Ce sunt ciclonii și anticiclonii și cum apar ele?
În primul rând, ce este un ciclon
Un ciclon este un uriaș vortex atmosferic cu presiune scăzută a aerului. În ea, masele de aer se amestecă întotdeauna în sens invers acelor de ceasornic în nord și în sensul acelor de ceasornic în sud.
Ei spun că un ciclon este un fenomen care se observă planete diferite, inclusiv Pământul. Apare din cauza rotației corp ceresc. Acest fenomen este extrem de puternic și aduce cu el vânturi puternice, precipitații, furtuni și alte fenomene.
Anticiclon
În natură există un astfel de lucru ca un anticiclon. Nu este greu de ghicit că acesta este fenomenul opus al unui ciclon. Se caracterizează prin mișcarea maselor de aer în sens invers acelor de ceasornic în emisfera sudică și în sensul acelor de ceasornic în emisfera nordică.
Anticiclonii pot stabiliza vremea. După ei, vremea calmă, liniștită se instalează peste teritoriu: vara este cald și iarna geroasă.
Cicloni și anticicloni
Deci, ce este un ciclon și un anticiclon? Acestea sunt două fenomene care apar în atmosfera superioară și transportă vreme diferită. Singurul lucru pe care aceste fenomene îl au în comun este că apar peste anumite teritorii. De exemplu, anticiclonii apar cel mai adesea peste câmpurile de gheață. Si ce teritoriu mai mare gheață, cu atât anticiclonul este mai puternic.
Timp de multe secole, oamenii de știință au încercat să determine ce este un ciclon, care este semnificația lui și ce afectează acesta. Concepte cheie acest fenomen atmosferic se iau în considerare masele de aer şi fronturile.
Masele de aer
Pe multe mii de kilometri, masele de aer orizontale au proprietăți identice. Ele sunt împărțite în reci, locale și calde:
- Cele reci au o temperatură mai scăzută decât suprafața pe care se află.
- La cele calde este mai mare decat la suprafata unde sunt situate.
- Masa locală este aerul a cărui temperatură nu este diferită de teritoriul care se află sub ea.
Masele de aer se formează pe părți foarte diferite ale Pământului, ceea ce determină caracteristicile acestora și proprietăți diverse. Zona peste care se formează masele de aer le dă numele.
De exemplu, dacă apar peste Arctica, li se dă numele Arctic. Acest aer este rece, cu ceață și ceață. Masele de aer tropical aduc căldură și duc la formarea de vortexuri, tornade și furtuni.
Cicloni
Un ciclon atmosferic este o zonă cu presiune scăzută. Apare din cauza a doua fluxuri de aer cu temperaturi diferite. Centrul ciclonului are minim indicatori atmosferici: presiunea in partea centrala este mai mica, iar la margini este mare. Se pare că masele de aer sunt aruncate în sus, formând astfel curenți de aer ascendenți.
Prin direcția de mișcare a maselor de aer, oamenii de știință pot determina cu ușurință în ce emisferă s-a format. Dacă mișcarea sa coincide cu sensul acelor de ceasornic, atunci a avut originea în emisfera sudică, iar dacă aerul se mișcă împotriva ei, ciclonul a venit din emisfera nordică.
În zona de acțiune a ciclonului, pot fi observate fenomene precum acumulări de mase de nori, schimbări bruște de temperatură, precipitații, furtuni și vârtejuri.
Ciclon născut peste tropice
Ciclonii tropicali sunt diferiți de cei care apar în alte zone. Aceste tipuri de fenomene sunt cele mai multe nume diferite: uragane, taifunuri, lasso. Vârtejurile tropicale sunt de obicei mari - până la trei sute de mile sau mai mult. Sunt capabili să conducă vântul la viteze de peste 100 km/h.
O trăsătură distinctivă a acestui fenomen atmosferic față de altele este că vântul accelerează pe întreg teritoriul ciclonului și nu numai în anumite zone, așa cum este cazul ciclonilor care apar în zonă temperată. Semnul principal Apropierea unui ciclon tropical este apariția ondulațiilor în apă. Mai mult, merge în direcția opusă vântului.
În anii 70 ai secolului trecut, ciclonul tropical Bhola a lovit Bangladeshul, căruia i s-a atribuit a treia categorie din cele cinci existente. A avut o viteză redusă a vântului, dar ploaia însoțitoare a făcut ca râul Gange să-și reverse malurile, care a inundat toate insulele, spălând toate așezările. În urma acestui dezastru, peste 500 de mii de oameni au murit.
Scale de ciclon
Orice acțiune de ciclon este evaluată pe scara uraganului. Indică categoria, viteza vântului și marea furtunii:
- Prima categorie este considerată cea mai ușoară. Odată cu acesta se observă un vânt de 34-44 m/s. Marea furtună nu depășește doi metri.
- A doua categorie. Se caracterizează prin vânturi de 50-58 m/s și o maree de furtună de până la 3 m.
- A treia categorie. Forța vântului poate ajunge la 60 de metri pe secundă, iar marea furtunii nu poate ajunge la mai mult de 4 m.
- A patra categorie. Vânt - până la 70 de metri pe secundă, maree de furtună - aproximativ 5,5 m.
- A cincea categorie este considerată cea mai puternică. Include toți ciclonii cu o forță a vântului de 70 de metri pe secundă și o valuri de furtună de peste 5,5 metri.
Unul dintre cele mai faimoase uragane tropicale de categoria 5 este Katrina, care a ucis aproape 2.000 de oameni. Uraganele „Wilma”, „Rita”, „Ivan” au primit și categoria cinci. În timpul trecerii acestuia din urmă prin America, s-au format mai mult de o sută șaptesprezece tornade.
Etapele formării ciclonului
Caracteristicile ciclonului sunt determinate pe măsură ce acesta trece prin teritoriu. Totodată, se precizează stadiul său de formare. Sunt patru în total:
- Primul stagiu. Se caracterizează prin începutul formării unui vârtej din curenții de aer. În această etapă, are loc adâncirea: acest proces durează de obicei aproximativ o săptămână.
- Tânăr ciclon. Un ciclon tropical în stadiul său tânăr poate merge în direcții diferite sau se poate deplasa sub formă de mase mici de aer pe distanțe scurte. În partea centrală are loc o scădere a presiunii, iar în jurul centrului începe să se formeze un inel dens cu o rază de aproximativ 50 km.
- Etapa de maturitate. Se caracterizează printr-o încetare a căderii de presiune. În această etapă, viteza vântului atinge maximul și încetează să crească. Rază vânturi de furtună situat pe partea dreaptă a ciclonului. Această etapă poate dura de la câteva ore până la câteva zile.
- Atenuare. Când un ciclon ajunge la uscat, începe etapa de dezintegrare. În această perioadă, un uragan poate merge în două direcții deodată sau poate dispărea treptat, transformându-se în vârtejuri tropicale mai ușoare.
Inele de șarpe
Ciclonii (din grecescul „inel de șarpe”) sunt vârtejuri de dimensiuni uriașe, al căror diametru poate atinge mii de kilometri. De obicei, se formează în locuri în care aerul din ecuator se ciocnește cu curenții reci care se apropie. Granița formată între ele se numește front atmosferic.
În timpul unei coliziuni, aerul cald împiedică trecerea aerului rece. În aceste zone, are loc împingerea înapoi, iar masa de aer este forțată să crească mai sus. Ca urmare a unor astfel de ciocniri între mase, presiunea crește: o parte din aerul cald este forțată să devieze în lateral, cedând presiunii aerului rece. Așa are loc rotația maselor de aer.
Vortexurile rezultate încep să capteze noi mase de aer și încep să se miște. În plus, mișcarea ciclonului în partea centrală este mai mică decât de-a lungul periferiei. În acele zone în care vortexul se mișcă brusc, se observă salturi puternice ale presiunii atmosferice. În chiar centrul pâlniei, se formează o lipsă de aer, iar pentru a o compensa cumva, în Partea centrală sosesc mase reci. Încep să deplaseze aerul cald în sus, unde se răcește, iar picăturile de apă din el se condensează și formează nori, din care apoi cad precipitații.
Vortexurile pot trăi câteva zile sau câteva săptămâni. În unele regiuni, au fost înregistrate cicloni vechi de aproape un an. Acest fenomen este tipic pentru zonele cu presiune scăzută.
Tipuri de cicloni
Sunt cele mai multe tipuri diferite vortexuri, dar nu fiecare dintre ele aduce distrugere. De exemplu, acolo unde ciclonii sunt slabi, dar foarte vânt, pot fi observate următoarele fenomene:
- Ultraj. În timpul acestui fenomen, viteza vântului nu depășește șaptesprezece metri pe secundă.
- Furtună. În centrul ciclonului, viteza de mișcare este de până la 35 m/s.
- Depresie. Cu acest tip, viteza ciclonului este de la șaptesprezece până la douăzeci de metri pe secundă.
- Uragan. Cu această opțiune, viteza ciclonului depășește 39 m/s.
Oamenii de știință despre cicloni
În fiecare an, oamenii de știință din întreaga lume înregistrează intensificarea ciclonilor tropicali. Ei devin mai puternici, mai periculoși, activitatea lor crește. Din acest motiv, se găsesc nu numai în latitudini tropicale, ci și în tari europene, și într-un moment atipic pentru ei. Cel mai adesea acest fenomen este observat la sfârșitul verii și începutul toamnei. Ciclonii nu au fost încă observați în primăvară.
Unul dintre cele mai puternice vârtejuri care au măturat țările europene a fost uraganul Lothar în 1999. Era foarte puternic. Meteorologii nu l-au putut detecta din cauza defecțiunii senzorului. Acest uragan a provocat sute de morți și a provocat pagube grave pădurilor.
Cicloane record
Uraganul Camila a avut loc în 1969. În două săptămâni a ajuns din Africa în America și a atins o forță de vânt de 180 km/h. După ce a trecut prin Cuba, puterea ei s-a slăbit cu douăzeci de kilometri, iar oamenii de știință au crezut că, până va ajunge în America, va slăbi și mai mult. Dar s-au înșelat. După ce a traversat Golful Mexic, uraganul a căpătat din nou putere. „Camila” a primit categoria a cincea. Peste 300 de mii de oameni au fost dispăruți și mii au fost răniți. Iată încă câțiva deținători de recorduri tristi:
- Ciclonul Bhola din 1970 a fost recordul pentru numărul de victime, care s-a soldat cu peste 500 de mii de vieți. Numărul potențial al victimelor ar putea ajunge la un milion.
- Pe locul doi se află uraganul Nina, care a ucis peste o sută de mii de oameni în China în 1975.
- În 1982 în America Centrală Uraganul Paul a făcut furori, ucigând aproape o mie de oameni.
- În 1991, ciclonul Thelma a lovit Filipine, ucigând câteva mii de oameni.
- Cel mai grav a fost uraganul Katrina din 2005, care a provocat aproape două mii de vieți și a provocat pagube de aproape o sută de miliarde de dolari.
Uraganul Camila este singurul care a ajuns pe uscat, păstrându-și toată puterea. Rafalele de vânt au ajuns la 94 de metri pe secundă. Un alt deținător de record pentru puterea vântului a fost înregistrat pe insula Guam. Taifunul a avut vânturi de 105 metri pe secundă.
Dintre toate vârtejurile înregistrate, cele mai multe diametru mare avea un „Tip” care se întinde pe mai mult de 2.100 de kilometri. Cel mai mic taifun este Marco, care are un diametru al vântului de doar 37 de kilometri.
Dacă judecăm după durata de viață a unui ciclon, John a făcut cel mai mult furie în 1994. A durat 31 de zile. De asemenea, deține recordul pentru cea mai lungă distanță parcursă (13.000 de kilometri).