Формирование циклона. Циклогенéз

Процессы, при которых начавшееся заполнение циклона сменяется углублением, а разрушение антициклона сменяется усилением, называются регенерацией барических образований.

Регенерация циклонов происходит в следующих случаях:

В первом случае (I тип) – при вхождении (втягивании) в заполняющийся циклон нового основного фронта (рис. 3.11);

Во втором случае (II тип) – при образовании и развитии вблизи центра заполняющегося циклона нового циклона с последующим слиянием обоих центров.

Рис.3.11. Схема регенерации циклона по Iтипу

I – вначальный период и II – вконечный период

По I типу регенерации циклона (рис. 3.11) осуществляется заток холодного воздуха в тыл заполняющегося циклона. При этом процессе создаются дополнительные контрасты температуры, и нарушается установившаяся температурная симметрия в окрестностях центра этого циклона. На новом основном фронте возникает, но существу, самостоятельный циклон, развитие которого происходит на фоне старого циклона.

По II типу регенерации циклона (рис.3.12) циклон, возникший на холодном фронте, заполняющегося малоподвижного циклона, развиваясь и углубляясь, смешается в его направлении. При этом барическое поле перестраивается таким образом, что старый циклон быстро заполняется, а на его месте оказывается новый углубляющийся циклон.

Рис. 3.12. Схема регенерации циклона по II типу.

I – начальный этап; II – конечный этап

Регенерация антициклонов происходит при следующих условиях:

– В первом случае (I тип) – при слиянии заключительного антициклона с малоподвижным старым антициклоном;

– Во втором случае (II тип) – при развитии нового антициклона в отроге существующего.

Регенерация антициклона происходит в случае, когда в термобарическом поле наблюдается новое возрастание горизонтальных градиентов температуры и создаются условия благоприятные для антициклогенеза. Оба процесса регенерации имеют общую основу – старый разрушающийся малоподвижный антициклон (рис.3.13).

Рис. 3.13. Регенерация антициклона по II типу

I – начальный этап; II –промежуточный этап; III – окончательный этап

В рассмотренных процессах регенерации циклонов (антициклонов) новое барическое образование, развиваясь на фоне старого, проходит все стадии, как и любое вновь образованное. Своеобразие процесса регенерации заключается в том, что термобарическое поле в этом случае соответствует старому ослабевающему барическому образованию.

3.3 Тропические циклоны

Общие сведения. Тропические циклоны наиболее мощные, обладающие огромной разрушительной силой и энергией явления природы. Циклон за сутки выделяет энергию равную5·10 16 кДж , что эквивалентно 500 тысячам атомных бомб, сброшенных американцами в августе 1945 года на японские города Хиросима и Нагасаки.

Во время урагана в сентябре 1932 года в районе Пуэрто-Рико выпало 2,5·10 9 т осадков. Мощнейший ураган "Сэнди" обрушился на западное побережье Северной Америки в октябре 2012 года.

Обладая огромной энергией, тропические циклоны, проходя над островами и прибрежными районами, вызывают катастрофические разрушениями и гибель большого количества людей. Такие разрушения вызывают ураганные ветры скорость которых достигает до 100 м/с , штормовые волны и катастрофические наводнения, связанные с сильными ливнями и нагонами воды, достигают в узких заливах, бухтах, устьях рек высоты 8 – 10 м .

Тропические циклоны, достигшие максимальной интенсивности, имеют свое местное название – тайфун, ураган, вили-велли (Австралия), вили-вау (Океания), багио (Филиппины) и др.

Циклоны, достигшие ураганной силы, называют женскими именами, а с 1977 года и мужскими.

В Тихом океане, кроме имени, для каждого циклона указывают год возникновения и порядковый номер (Например: 7809 – 1978 г. № 9 Zn).

Районы возникновения и траектории движения. Тропические циклоны наиболее часто образуются в широтных зонах от 10° до 20° по обе стороны от экватора. Наибольшее число циклонов возникает в северной части тропической зоны Тихого океана (около 30 циклонов в год) и Атлантического океана (около 10 циклонов в год). В Индийском океане чаще всего они возникают в Бенгальском заливе, Аравийском море и в районах Маскаренских островов и восточнее острова Мадагаскара .

Тропические циклоны образуются практически в любое время года. Максимум повторяемости их зарождения приходится на август – сентябрь в северных частях Тихого и Атлантического океанов, на май и ноябрь в Бенгальском заливе и Аравийском море и на январь в юго-западной части Тихого океана.

Тропические циклоны, зарождаясь на южных перифериях Азорского антициклона в Атлантическом океане и Гонолульского антициклона в Тихом океане, перемещаются в западном направлении, и по мере приближения к восточным берегам Северной Америки и Азии, поворачивают к северо-западу, северу , и затем, утратив свою энергию, к северо-востоку , уже как обычные циклоны .

Когда тропические циклоны выходят вглубь материка на 100 – 200 км , интенсивность их существенно уменьшается. Скорость их движения составляет около 20 км/ч . Время существования таких циклонов 2 ÷ 18 суток. Траектория тайфунов и ураганов представляет собой гигантскую параболу с вершиной в районе широты 20°, где циклон достигает стадии зрелости. В этой стадии давление в центре достигает минимальных значений 950 – 960 гПа , с абсолютным минимумом 875 гПа , максимальной скорости ветра и интенсивности ливней.

Достигнув стадии зрелости, циклон начинает заполняться и увеличивать скорость перемещения до 30 – 40 км/ч.

Строение и погодные условии в тропических циклонах. Размеры тропических циклонов по вертикали достигают 8–15 км . Горизонтальные размеры невелики по сравнению с циклонами умеренных широт и составляют 80 ÷ 1000 км .

Перепад давлений между центром и окраинами тропического циклона составляет

14÷17 гПа/100 км , максимальное значение может составлять60 гПа/100 км .

Максимальная скорость ветра в тропическом циклоне составляет 90 м/с , а полученная по косвенным оценкам – 110 м/с (рис. 3.14). Скорость ветра в тропическом циклоне по горизонтали распределена неравномерно.

Рис. 3.14.График изменения скорости ветра в тропическом циклоне

В центральной части циклона (диаметром 20÷50 км ), называемой «глазом бури », скорость ветра невелика и ветер неустойчив по направлению (см. рис. 3.15). В центре циклона наблюдается облачность верхнего яруса или безоблачная погода, может также наблюдаться стоячая волна высотой до 10 м . «Глаз бури» занимает не более 1% от всей площади циклона.

Движение воздуха в тропических циклонах происходит также как и в циклонах умеренных широт.

Возникающие, под влиянием сходимости потоков, упорядоченные восходящие потоки во влажно-неустойчивом воздухе, способствуют формированию в этих циклонах кучево-дождевых и других форм облаков , которые стеной опоясывают "Глаз бури". Ширина этой стены облаков (см. рис. 3.15) составляет несколько сотен километров и совпадает с поясом катастрофических скоростей ветра. По высоте облака простираются от 300 – 500 м до 12 – 15 км .

Рис.3.15. Вертикальный разрез тропического циклона

Ливневые осадки , выпадающие из этих облаков, чрезвычайно интенсивны. За время прохождения циклона через пункт наблюдения выпадает в среднем до 500 мм , а в исключительных случаях до 2500 мм осадков.

Тропические циклоны возникают только там, где температура воды на поверхности океана достигает 26°÷27°С и при высокой относительной влажности воздуха. Такие циклоны зарождаются только в тех случаях, когда наблюдается вторжение холодного воздуха в средней и верхней тропосфере с севера в низкие широты Индийского океана. Это способствует увеличению термической неустойчивости и возникновению интенсивных конвективных движений воздуха.

В процессе движения происходит заток холодного воздуха в область циклона преимущественно в средней и верхней тропосфере в виде струй. Под влиянием затока воздуха циклон углубляется и приобретает составляющую скорости движения, которая, накладываясь на скорость ведущего потока, приводит к очень сложному виду траектории.

Зарождению тропических циклонов способствуют следующие условия:

наличие начального циклонического возмущения во внетропической зоне конвергенции;

бароклинная неустойчивость, зависящая от горизонтального градиента температуры;

достаточное для создания закручивающего эффекта значение силы Кориолиса;

температура поверхности океана не менее 26°С ;

конвективная неустойчивость атмосферы, благоприятная для проникающей конвекции.

Тайфуны, выходящие на Японское море и Приморский край, нередко регенерируют под влиянием притока холода в тыловую часть его из более северных районов. Вследствие этого тайфуны сохраняют свою мощь в течение длительного времени и проникают далеко на север вплоть до Охотского моря и полуострова Камчатки.

«Глаз бури» является феноменальным и загадочным явлением тропического циклона. В этой части практически полностью отсутствует облачность и резко уменьшается скорость ветра от 40 – 50 м/с до

3 – 5 м/с . Волнение моря принимает хаотический характер. Волны большие и неупорядоченные, имеют большую крутизну (толчея). Высота волн более 4 м .

Традиционно принято считать, что для «глаза бури» характерны нисходящие движения воздуха. Однако такое заключение не соответствует тому, что в циклоне восходящие потоки сходятся к центральной части и не могут не вызвать восходящего движения воздуха, скорость которого максимальна как раз в центральной части.

Основной причиной резкого уменьшения облачности центральной части тропического циклона является повышение температуры воздуха, обусловленное переносом тепла от поверхности океана в атмосферу восходящим потоком. Перенос тепла возрастает в результате сильного волнения водной поверхности. Вследствие этого значительно увеличивается площадь соприкосновения холодного воздуха с хорошо прогретой водой. По этой причине перенос тепла от океана максимален в центральной части циклона, где значения вертикальных скоростей движения воздуха максимальны.

В тропическом циклоне, также как и в циклоне умеренных широт, вертикальная скорость с высотой изменяется и достигает максимума в средней тропосфере. Поэтому в этой части тропосферы максимален конвективный приток тепла.

Повышение температуры воздуха в центральной части циклона на несколько градусов (от 5° до 15°С ) приводит к уменьшению водности в этой области и обусловливает испарение капель воды, т.е. рассеивание облаков.

Такова основная причина образования «глаза бури» в тропическом циклоне.

В основной части циклона, где формируется стена облаков, приток тепла от океана к атмосфере также играет некоторую роль. Однако в этой части температура поверхности океана ниже, чем в центральной части, и скорости восходящих потоков меньше. Поэтому приток тепла в этой части не столько значителен, чтобы существенно изменить водность кучево-дождевого облака, формирующегося в восходящем потоке.

Стадии развития . Тропические циклоны, как и циклоны умеренных широт проходит четыре стадии развития:

Стадия формирования. В этой стадии давление в центре не менее 1000 гПа . Ветер умеренный. На этой стадии может быть 2 типа развития тропического циклона – медленный – несколько суток, и взрывной – в течение не более 12 ч .

Стадия молодого циклона. Давление в центре менее 1000 гПа . Наблюдается ветер ураганной силы хотя бы в одной из частей этого циклона. На этой стадии, независимо от стадии развития, также возможны два типа развития:

При первом типе после короткого периода ураганного ветра в одной из частей тропического циклона, он начинает заполняться, и затем длительное время существует в виде тропической депрессии.

При втором типе развития циклон резко углубляется. Давление в центре резко уменьшается. Ураганные ветры образуют плотное кольцо облаков вокруг центра циклона. Из разрозненных шквальных облаков образуется стройная облачная система, состоящая из сходящихся у центра узких спиральных полос, которые охватывают еще небольшую область.

Стадия зрелости. В этой стадии происходит прекращение падения давления в центре циклона . Скорость ветра больше не увеличивается, но зона ураганных ветров расширяется. Если на стадии молодого циклона ураганные ветры наблюдаются только в радиусе 30 – 50 км , то к концу стадии зрелости эта область составляет уже 300 – 350 км . Продолжительность этой стадии длится несколько дней.

Стадия затухания Начало заполнения циклона означает переход его в стадию затухания. Чаще всего это происходит при перемещении циклона из зоны тропических широт и в зону западных ветров или при выходе на материк.

В зависимости от интенсивности тропические циклоны делятся на барические образования, приведенные в таблице 3.1.

Развитие сети аэрологических станций и повышение потолка радиозондирования атмосферы позволили уточнить строение циклонов и антициклонов, а также особенностей связанной с ними атмосферной циркуляции и погоды. Разрабатывались и теории возникновения и развития этих гигантских вихрей. Теорий циклонов начиная с середины XIX века и до настоящего времени появлялось довольно много, но большинство из них представляет лишь исторический интерес.

Некоторые из этих теорий существовали довольно длительное время, но законченной математически строгой и физически стройной теории, которая правильно и полно описывала бы процесс возникновения и развития циклонов и антициклонов, не создано до настоящего времени.

В современных теоретических исследованиях проблема возникновения и развития этих вихрей отождествляется с проблемой изменения давления. Развитие теории, объясняющей изменение давления на основе законов гидродинамики, позволяет охватить столь большой круг атмосферных процессов, что в принципе возможно предвычисление (расчет ожидаемых величин) давления в любой точке. Казалось бы, если возможно предвычислить изменение давления на большой территории, то тем самым должен получиться прогноз развития и движения существующих циклонов и антициклонов, а также и возникновения новых. Однако это не получается, так как учет падения давления (для образования циклона) и роста его (для образования антициклона) - важное, но не единственное условие. Требуется учесть ряд дополнительных факторов, которые не поддаются количественному учету. Среди них назовем такие, как точный расчет знака изменения давления, т. е. перехода от роста к падению давления, или, наоборот, от падения к росту, неравномерность изменения давления в соседних районах, отсутствие или наличие в начальный момент времени больших горизонтальных градиентов давления (изменение его на единицу расстояния), характер подстилающей поверхности, ее температурные условия, отражательная способность (альбедо), и другие факторы.

В конце XIX века метеорологи предполагали, что циклоны образуются вследствие прогрева воздуха над теплой подстилающей поверхностью, а антициклоны - вследствие охлаждения воздуха над холодной подстилающей поверхностью. Это предположение обосновывалось тем, что, по климатическим данным, над материками и океанами атмосферное давление в средних широтах в холодное и теплое полугодие распределяется неодинаково. Действительно, если обратиться к картам среднего месячного давления за январь и июль (см. рис. 32 и 33), то нетрудно обнаружить, что над охлажденными материками северного полушария зимой давление высокое, а над теплыми водами севера Атлантики и Тихого океана - низкое. Летом картина меняется коренным образом. Высокое давление преобладает над относительно холодными водами океанов, а низкое давление - над прогретыми материками. Более того, даже над такими небольшими, но теплыми водными бассейнами, как Средиземное или Черное море, на средних картах давления зимой ясно выражены области пониженного давления. Их происхождение обусловлено разностью температур суши и моря.

Однако уже в начале XX века на основе данных аэрологических наблюдений, производившихся в то время с помощью шаров-зондов, эта гипотеза была отвергнута. Данные наблюдений показали, что в среднем температура в тропосфере в системе циклонов гораздо ниже, чем в системе антициклонов.

Концепции о причинах возникновения циклонов и антициклонов. В 20-х годах XX столетия норвежскими метеорологами был разработан фронтологический анализ (В. Бьеркнес, Я. Бьеркнес, Т. Бержерон и др.), который получил развитие в СССР (С. П. Хромов, А. И. Аскназий и др.). В анализе погодообразующих (синоптических) процессов здесь обращалось главное внимание на физические особенности холодных и теплых воздушных масс и на атмосферные фронты, в системе которых развивается многоярусная облачность. Авторы фронтологического анализа выдвинули гипотезу о волновом характере развития циклонов. Они полагали, что циклоны возникают в результате волновых (колебательных) движений существующих в атмосфере поверхностей раздела (фронтов) между массами воздуха различной плотности. Теоретическое решение задачи о возникновении циклонического возмущения предложил Н. Е. Кочин. Однако волновая теория не давала указаний о последующем развитии циклонов. Более того, волновая теория не связывала возникновение и развитие циклонов с причинами изменения атмосферного давления. Вследствие этого антициклоны оказались вне поля зрения волновой теории.

Применение во второй половине 30-х годов высотных карт погоды - карт барической топографии - расширило возможности для широких исследований, связанных с изучением полей давления, температуры и влажности на высотах. Совместный анализ приземных и высотных карт погоды позволил обнаружить ряд неизвестных ранее особенностей в развитии атмосферных процессов. Еще в начале 30-х годов на основе эмпирических исследований было установлено, что антициклоны у поверхности земли усиливаются, если в средней тропосфере (около 5 км) воздушные течения сходятся (конвергируют). При расходимости (дивергенции) течений на высотах антициклоны ослабевают (В М. Михель, 1932). Кроме того, выяснилось, что антициклоны, как и циклоны, движутся в направлении воздушных течений на уровне 5-6 км (С. И. Троицкий, В. М. Михель). Эти и другие правила в конце 30-х годов после уточнения и существенного дополнения были положены в основу метода анализа атмосферных процессов, названного адвективно-динамическим (X . П. Погосян и Н. Л. Таборовский, 1939-1946). По адвективно-динамической теории, изменение давления в данном районе происходит в результате действия двух факторов: изменения давления в результате горизонтального переноса (адвекции), масс воздуха и изменения давления, происходящего за счет отклонения действительного ветра от градиентного (агеострофичности). Первая составляющая была названа адвективной, вторая - динамической. Согласно адвективно-динамической теории перемещение циклонов или антициклонов, без изменения давления в их центре, определяется адвекцией, а возникновение новых и их эволюция - динамическим изменением давления. Была построена пространственная структура циклонов и антициклонов (Н. Л. Таборовский, 1947), которая в последующем была лишь несколько модернизирована (X . П. Погосян, А. И. Бурцев, 1957). Адвективно-динамическая теория внесла много нового в изучение циклонов и антициклонов. Если явление возникновения и развития их раньше изучалось в отрыве от изменения атмосферного давления, то теперь эти процессы оказались уже частным случаем общей проблемы изменения давления. Согласно адвективно-динамическому анализу наибольшие адвективные и динамические изменения давления происходят в зонах больших горизонтальных градиентов температуры и давления, т.е. во фронтальных зонах. При этом динамический фактор значителен на тех участках фронтальных зон, где в направлении воздушных течений на высотах (тропосфере) наблюдается изменение скорости ветра вдоль потока (дивергенция и конвергенция), криволинейная форма изобар и др. В адвективно-динамическом анализе, как и во фронтологическом, уделяется большое внимание зонам резкого перехода между холодными и тёплыми массами воздуха, т. е. фронтальным зонам и фронтам.

Адвективно-динамическая теория циклонов и антициклонов учитывала лишь часть факторов динамического изменения давления. Поэтому ряд положений этого анализа недостаточно оправдывался. Однако многие выводы, полученные ее авторами, стали основой дальнейшего развития знаний об атмосферных процессах. Они открыли метеорологам-прогнозистам (синоптикам) широкие возможности к познанию физики атмосферных процессов. Синоптики получили возможность не ограничиваться данными наблюдений у поверхности земли, а эффективно использовать аэрологические наблюдения. Все это способствовало заметному улучшению качества краткосрочных прогнозов погоды во всех подразделениях Гидрометслужбы СССР.

В настоящее время в исследованиях возникновения и развития внетропических вихрей учитываются не только адвективные изменения температуры, ко и те ее изменения, которые вызываются вертикальными движениями воздуха, т. е. адиабатические изменения. В последующем было установлено, что по мере углубления циклона в его системе после момента возникновения происходит непрерывное понижение температуры, а в системе антициклона, наоборот,- повышение температуры.

Таким образом, адвективно-динамическая теория соединила процессы возникновения и развития циклонов и антициклонов с изменениями атмосферного давления.

Трудность создания строгой количественной теории возникновения и развития циклонов и антициклонов заключается в том, что до настоящего времени еще не создано теории, достаточно полно описывающей сложный процесс изменения атмосферного давления.

Известно, конечно, что атмосферное давление определяется весом воздушного столба. Изменение же веса зависит как от изменения плотности воздуха, которое может произойти в результате изменения температуры, так и от процессов, приводящих к увеличению или уменьшению массы воздуха. Поэтому при определении изменения давления, приводящего к возникновению и развитию циклонов и антициклонов, должны учитываться термические и динамические факторы.

Влияние термических факторов тесно связано с переносом масс воздуха различной плотности, вызывающим изменение горизонтальных градиентов температуры, давления, а соответственно и поля течений. Но температура воздуха, а вместе с ней поля давления и воздушных течений подвергаются непрерывным изменениям, происходящим вследствие вертикальных движений воздуха и адиабатических изменений его температуры, притока тепла от подстилающей поверхности, затраты тепла на испарение, выделения скрытой теплоты при конденсации водяного пара.

При количественном учете перечисленных факторов встречаются большие трудности. Последние вызваны главным образом отсутствием надежных данных наблюдений за влажностью воздуха, турбулентностью, вертикальными движениями в различных слоях тропосферы и пр. Необходимы также более точные сведения о распределении и изменении температуры выше тропосферы. Поэтому при оценке влияния температуры на изменение поля давления приходится ограничиваться приближенными и осредненными данными. Динамические изменения давления также не поддаются пока количественному учету, так как точно не определена роль различных факторов в изменении атмосферного давления. Нет способа точной количественной оценки дивергенции (конвергенции) ветра, кривизны изобар и др. Этим объясняется отсутствие количественной теории, удовлетворительно описывающей физические процессы изменения давления, возникновения и развития циклонов и антициклонов.

Благодаря данным аэрологических наблюдений в настоящее время метеорологи располагают более ясными представлениями о структурных особенностях циклонов и антициклонов. Возникая в результате падения или роста атмосферного давления у поверхности земли в виде небольших по размерам вихрей (в диаметре до 400-600 км), по мере своего развития они постепенно расширяются, вовлекая в свою систему огромные массы воздуха.

Стадии развития циклонов и антициклонов. Жизнь каждого циклона или антициклона характеризуется обычно тремя стадиями: возникновение, развитие и старение. Продолжительность каждой стадии колеблется от нескольких часов до 1-2 суток. В тех случаях, когда условия циркуляции не способствуют развитию циклона или антициклона, они не проходят всех стадий и быстро исчезают.

В первой, начальной стадии циклоны являются небольшими барическими возмущениями, очерченными одной-двумя изобарами, с разностью давления между центром и периферией до 5- 10 мб и с определившейся системой ветра у поверхности земли. На высотах 2-3 км замкнутые изобары не обнаруживаются.

Вторая стадия - это стадия наибольшего развития барического образования с минимумом давления в центре циклона и с максимумом в центре антициклона. Разность давления между центром и периферией часто превосходит 20-30 мб. В этой стадии соответствующая система циркуляции обнаруживается в верхней тропосфере и нижней стратосфере.

В третьей стадии - стадии разрушения концентрическая система изобар прослеживается не только у поверхности земли, но и на высотах. В этих случаях циклоническая циркуляция обычно охватывает не только всю тропосферу, но и нижние слои стратосферы. Однако постепенно циклоны заполняются.

На рисунке 51, а изображена схема циклона в начальной стадии развития. В его системе у поверхности земли (жирные линии) появилась первая замкнутая изобара. Ветры слабые. Атмосферный фронт (зубчатая жирная линия) у поверхности земли лишь слабо возмущен. Слева от центра - в тыловой части циклона расположен холодный фронт, а справа - теплый. Над приземным центром в средней тропосфере (на высотах 5-6 км) наблюдается густая система изогипс (тонкие сплошные линии), с низким давлением к северу от приземного центра и высоким давлением к югу. Такой структурой высотного поля давления определяются над приземным центром циклона западные ветры со скоростями 60-80 км/ч и более. При таких скоростях ветра в области расходящихся изогипс происходит отклонение ветра от градиентного, развитие восходящих движений воздуха и падение давления.

На рисунке 51, б циклон изображен приблизительно через сутки. У поверхности земли он углубился, и давление в центре его понизилось до 980 мб вместо 1005 в начальной стадии развития. Ветры усилились. Возмущение фронта дошло почти до максимума, после чего обычно происходит окклюдирование. Система изогипс на тех же высотах значительно деформировалась. Зона наибольшей густоты изогипс, с большими скоростями ветра, сдвинулась к югу от приземного центра. На высотах 5- 6 км началось формирование высотного его центра. Во второй стадии развития циклона восходящие движения воздуха наибольшие. Поэтому обычно в этой стадии в системе циклона, особенно в передней его части (по движению), образуется мощная фронтальная облачность, и в зоне теплого фронта выпадают обложные осадки. Холодный воздух находится в области низкого давления, на высотах, а теплый воздух - в области высокого давления. В системе развивающихся

циклонов разности температур между холодным и теплым воздухом, как и в первой стадии, обычно превышают 8 - 10° на расстоянии 1000 км поперек фронтальной зоны.

В третьей стадии развития - стадии заполнения в циклоне находится уже только холодный воздух. Это происходит благодаря адвекции холода в тылу его и охлаждения воздуха в результате восходящих движений. На рисунке 51, в изображена схема такого циклона. Как видим, центр его у поверхности земли и на высотах почти совпадают. Холодный фронт вследствие быстрого продвижения догнал теплый и произошло окклюдирование. Вместе с переходом холодного фронта на периферию циклона туда же сместилась зона наибольших контрастов температуры и скоростей ветра. В центре циклона давление уже выросло. Циклон заполняется. В последней стадии развития восходящие движения воздуха в центральной части циклона ослабевают и прекращаются, а облака разрушаются.

Циклон уже полностью становится очагом холода в тропосфере, и активные процессы изменения давления переходят на его периферию, где образуется новая высотная фронтальная зона. При соответствующих условиях здесь могут возникать новые циклоны и антициклоны.

Таким образом, в результате адвекции холода в тылу циклона, наличия восходящих движений и адиабатического охлаждения весь циклон заполняется холодным воздухом, и в тропосфере, как ив нижней стратосфере, устанавливается мощная циклоническая циркуляция, т. е. циклон становится высоким барическим образованием. В этой последней стадии горизонтальные контрасты температуры, являющиеся энергетическим источником циклона, перемещаются на периферию и циклон затухает. Процесс перемещения контрастов температуры на периферию есть по существу процесс окклюдирования циклона.

Схема антициклона в начальной стадии развития, с системой ветра и изобар, представлена на рисунке 52, а. Как обычно, фронты расположены на его периферии. Холодный воздух в системе антициклона находится в правой части, а теплый - в левой. В противоположность циклону, нисходящие движения воздуха и адиабатическое повышение температуры, характерные для усиливающегося антициклона, и адвекция тепла в левой половине его почти непрерывно вызывают общее повышение температуры в системе антициклона. В результате адиабатического повышения температуры водяной пар удаляется от состояния насыщения, облака рассеиваются и прекращаются осадки.

Над приземным антициклоном в средней тропосфере наблюдается густая система сходящихся изогипс. Скорости ветра над центром антициклона и вправо от него превышают 60-80 км/ч. При таких скоростях в области сходимости течений происходит отклонение ветра от градиентного, т. е. движение становится нестационарным, развитие нисходящих движений воздуха и рост давления - антициклон усиливается. Холодный воздух, как всегда, находится в системе низкого давления на высотах.

Во второй стадии развития антициклон уже является мощным барическим образованием (рис. 52, б), с высоким давлением в приземном центре и расходящейся системой сравнительно слабых приземных ветров, а фронт у поверхности земли выдвигается на периферию антициклона. На высотах еще существует густая система сходящихся изогипс, с сильными ветрами и большими контрастами температуры. В этой стадии на высотах уже появляется небольшой замкнутый центр, или гребень, высокого давления от основного теплого антициклона. В результате продолжающейся адвекции тепла и адиабатического нагревания антициклон заполняется теплым воздухом во всей тропосфере и превращается в очаг тепла с хорошо выраженной антициклонической циркуляцией (рис. 52, в). В этой последней стадии развития

горизонтальные контрасты температуры, являющиеся его энергетической базой, перемещаются на периферию и антициклон начинает разрушаться.

Перемещение циклонов и антициклонов происходит до тех пор, пока над ними имеется воздушный поток. Когда же они становятся самостоятельными образованиями (в третьей стадии), движение их обычно прекращается.

В результате расходимости воздушных течений в приземном слое давление в системе антициклона понижается, постепенно он разрушается или благодаря преобразованию соседнего барического поля сливается с другим более молодым антициклоном. То же происходит с циклонами, с тем лишь различием, что вследствие сходимости ветра в приземном слое давление в центре циклона растет и он постепенно исчезает, заполняясь, или сливается с другими, более молодыми и мощными циклонами.

Движение циклонов и антициклонов происходит в направлении воздушных течений на высотах (в средней тропосфере), т. е. по так называемому ведущему потоку. Однако ведущий поток не является постоянным. Он изменяется в связи с происходящими активными атмосферными процессами. В случаях изменения ведущего потока, т. е. при перестройке поля течений в тропосфере, наиболее трудно точно рассчитать скорость и направление их движения.

В большинстве случаев падение атмосферного давления в каком-либо пункте указывает на приближение циклона и ухудшение погоды, а рост давления, наоборот,- на удаление циклона, приближение антициклона и улучшение погоды. Но не всегда эти правила оправдываются. В отдельных случаях погода может ухудшиться и при росте давления, как и улучшиться при его падении. Это зависит от влагосодержания воздуха и скорости вертикальных движений.

По мере развития циклона в его систему вовлекаются все новые влажные массы воздуха, приносящие с собой водяной пар. Последующая конденсация этого водяного пара нередко приводит к обильным осадкам, покрывающим огромные территории. Например, было рассчитано, что в одном циклоне, пришедшем с Балканского полуострова на Европейскую территорию СССР, в течение трех дней выпало около 40 млрд. м 3 воды. Такое количество воды достаточно, чтобы наполнить водоем глубиной около 30 м и площадью более 1300 км 2 .

По мере развития антициклонов в систему их циркуляции также вовлекаются значительные массы воздуха.

Высокие теплые антициклоны и холодные циклоны - очаги тепла и холода. В районах между этими очагами создаются новые фронтальные зоны, усиливаются контрасты температуры и снова возникают атмосферные вихри, проходящие тот же цикл жизни.

Повторяемость циклонов и антициклонов. Движущиеся атмосферные вихри (внетропических широт) возникают и развиваются не везде одинаково.

В зимний период в северном полушарии циклоны чаще развиваются у восточных берегов Азии и Северной Америки. Здесь наблюдаются почти постоянно большие горизонтальные контрасты температур между охлажденными материками и теплыми океанами. Над Атлантикой они перемещаются в сторону Исландии и севера Европы, а над Тихим океаном - к Алеутским островам и Аляске. Зимой нередко циклоны возникают и над Средиземным морем. Над материком Азии они возникают значительно реже.

Летом положение меняется. Повторяемость циклонов над океанами уменьшается, а над материками увеличивается. В районе Средиземного моря летом циклоны возникают очень редко.

У антициклонов зимой наибольшая повторяемость в северных районах Азии и Америки. В районах наибольшей повторяемости циклонов антициклоны встречаются редко.

Так как горизонтальные градиенты температуры и давления от зимы к лету уменьшаются, то в теплое время года процессы цикло- и антициклогенеза протекают менее интенсивно. Однако и летом, когда вследствие междуширотного обмена масс воздуха возникают и обостряются фронтальные зоны с контрастами температур до 10-15° и более на 1000 км при значительных скоростях воздушных течений, возникают и интенсивно развиваются отдельные циклоны.

Зона наибольшей повторяемости циклонов зимой и летом в основных чертах совпадает с районами наибольшей густоты изотерм на картах относительной топографии (рис. 22 и 23). Зимой наибольшая густота изогипс на картах ОТ сосредоточена на юге материков, а главное на востоке их. В средней полосе контрасты температуры незначительны. В отличие от зимы, над Сибирью в области увеличенных контрастов температура в верховьях Оби и Енисея, летом повторяемость циклонов увеличивается. Временами возникая, они перемещаются в восточном направлении, достигая наибольшего развития над Восточной Сибирью и Дальним Востоком.

— Источник—

Погосян, Х.П. Атмосфера Земли/ Х.П. Погосян [и д.р.]. – М.: Просвещение, 1970.- 318 с.

Post Views: 162

СТАДИЯ МАКСИМАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ ЦИКЛОНАЭто стадия наибольшей глубины циклона, после которой обычно
начинается его заполнение.
1. У поверхности земли циклон характеризуется большим числом
замкнутых изобар и большими горизонтальными барическими
градиентами. Происходит окклюдирование циклона. Точка окклюзии
смещается на периферию циклона. Распределение температуры в
центральной части циклона становится более симметричным.
2. Циклон становится высоким: замкнутые изогипсы прослеживаются
до АТ-500 и выше.
Центр циклона в свободной атмосфере ещё несколько смещён в сторону
холодного воздуха (к северо-западу или западу) по отношению к
приземному центру, но высотная ось принимает более крутое
положение.
Наблюдается сближение барических центров вверху и внизу, а также
области холода на термобарической карте.

3. Густота изогипс на АТ-500 и АТ-700 уменьшается.
Зона сближенных изогипс сдвинута в тёплую (южную) часть циклона
относительно приземного центра.
4. Гребень тепла на ОТ 500/1000 становится более узким и смещается
в переднюю часть циклона. Ложбина холода располагается близко к
приземному центру циклона (рис. 9).
ВФЗ с большими горизонтальными градиентами температуры смещается
на периферию циклона в сторону тёплого воздуха.
5. Тыловая граница области падения давления располагается вблизи
центра циклона. Линия нулевой тенденции проходит около или через
центр циклона вдоль фронта окклюзии. Затем в центре циклона
начинается рост давления, вследствие конвергенции трения.
Падение давления в передней части циклона не превышает роста
давления в его тыловой части.

Рис. 9. Термобарическое поле циклона в стадии максимального развития.
1 – изогипсы АТ-700; 2 – изогипсы ОТ 500/1000

6. Значительное падение давления наблюдается у точки окклюзии
несколько впереди (обычно в юго-восточной части циклона),
благодаря положительной адвекции вихря скорости. Здесь проходит
ВФЗ, и наблюдаются наиболее значительные скорости ветра.
7. Наибольшие адвективные изменения температуры смещаются на
периферию, к точке окклюзии.
8. От точки окклюзии на юго-запад проходит холодный фронт, на
котором часто возникает волновое возмущение. При благоприятных
условиях оно развивается в самостоятельный циклон.
9. Часто в тылу циклона проходит ложбина, по оси которой
располагается вторичный холодный фронт. Между тёплым фронтом
окклюзии и вторичным холодным фронтом образуется так
называемый вторичный тёплый сектор.

10. Волновой изгиб СТ становится ещё более значительным (рис. 11).
Ось СТ пересекает фронт окклюзии под прямым углом, так что
приземный центр оказывается уже на левой (циклонической) стороне
СТ.
Расстояние от фронтов до оси СТ значительно увеличивается.
Рис. 11. Положение оси струйного течения по
отношению к центру циклона в стадии
максимального развития
11. В верхней части тропосферы наблюдается падение давления.
Понижение изобарических поверхностей над приземным циклоном
ещё продолжается, и циклоническая циркуляция ещё развивается. Это
связано с положительной адвекцией вихря.

Рис. 12. Пример циклона в стадии максимального развития

Условия погоды в циклоне, находящемся в стадии максимального развития

По условиям погоды в циклоне в стадии максимального развития можно
выделить следующие три зоны:
1) передняя часть циклона;
2) остаточный тёплый сектор;
3) тыловая часть циклона.
В передней части циклона погода обусловлена фронтом окклюзии и
тёплым фронтом.
Основная облачная система: Cs–As–Ns. Зона обложных осадков лучше
выражена перед точкой окклюзии. Облачность и осадки фронта
окклюзии являются результатом объединения облачных систем и
осадков тёплого и холодного фронтов.

В остаточном тёплом секторе наблюдается погода как в основном
тёплом секторе молодого циклона: сплошная слоистая облачность,
морось, туманы (характерна для тёплых устойчивых воздушных масс).
Погоде холодного фронта свойственны Cb, ливни, грозы, шквалы.
Погода тыловой части циклона летом определяется наличием здесь
холодной неустойчивой воздушной массы с характерной
конвективной облачностью и ливневыми осадками.
Зимой здесь наблюдается устойчивая воздушная масса. Основной тип
погоды: безоблачная погода, радиационные туманы.
Дополнительный тип: сплошная облачность St, Sc, слабый снег.

10.

При наличии вторичного тёплого сектора в циклоне (между фронтом
окклюзии и вторичным холодным фронтом) можно выделить две
области с различными условиями погоды:
I – в центральной части циклона;
II – на периферии циклона.
В первой области выделяют три зоны:
1 – перед фронтом окклюзии;
2 – во вторичном тёплом секторе;
3 – за вторичным холодным фронтом.
Во второй области выделяют тоже три зоны:
1 – перед основным тёплым фронтом;
2 – в остаточном тёплом секторе;
3 – за основным холодным фронтом.

11.

Погода во вторичном тёплом секторе отличается от погоды в
основном или остаточном тёплом секторе. Воздушная масса во
вторичном тёплом секторе неустойчива. В ней возникают Cb,
выпадают ливни. Но Cb здесь меньшей мощности, чем перед
основным холодным фронтом второго рода.
За вторичным холодным фронтом – погода, характерная для
тыловой части циклона: чаще всего прояснение, связанное с
нисходящими движениями, понижение температуры.

12. Стадия заполнения циклона

1. Циклон заполняется у поверхности земли.
2. Циклонический вихрь распространяется до больших высот и вверху
ещё развивается (на АТ-500 циклон выражен лучше, чем у земли).
3. Холодные воздушные массы заполняют всю центральную часть
циклона.
4. Происходит почти полное совмещение приземного и высотных
барических центров с центральной частью области холода. Циклон
становится высоким холодным барическим образованием.
5. Изогипсы АТ и изотермы ОТ располагаются почти параллельно
(рис. 13). Адвективные изменения температуры и давления в
области циклона весьма малы.
6. Адвекция вихря (перенос вихря) скорости не влияет на изменение
давления у земли, так как изогипсы на высоте имеют форму
окружности. Изменение давления за счёт адвективных изменений
температуры тоже становится незначительным.

13.

Рис. 13. Термобарическое поле
циклона в стадии заполнения.
1 – изогипсы АТ-700;
2 – изогипсы ОТ 500/1000
7. Происходит рост давления (вследствие конвергенции ветра в слое
трения), и циклон у поверхности земли заполняется.
Область роста давления распространяется на центральную часть
циклона. Область падения давления ослабевает и смещается на юговосточную периферию циклона.
Время существования циклона с момента начала окклюдирования до
заполнения обычно достигает 3–4 суток.
Заполняющиеся циклоны иногда претерпевают регенерацию.

14. Условия погоды в заполняющихся циклонах

Погода определяется степенью различия свойств воздушных масс по обе
стороны фронта окклюзии (типичная система облаков и осадков –
объединение систем облаков и осадков тёплого и холодного
фронтов).
В заполняющемся циклоне фронты окклюзии размываются, так как
уменьшается интенсивность восходящих движений. Размываются и
фронтальные облачные системы. Сплошная зона осадков сначала
распадается на отдельные участки в виде пятен, затем осадки
прекращаются.
Происходит выравнивание температуры во всей области циклона
(примерно однородная холодная воздушная масса), горизонтальные
градиенты невелики.

15. РЕГЕНЕРАЦИЯ ЦИКЛОНОВ

Регенерация циклонов является особым видом эволюции циклонов.
Регенерацией циклона называют такой синоптический процесс, при
котором происходит вторичное углубление циклона, уже начавшего
заполняться. То есть старый, затухающий циклон возрождается.
Регенерировавший циклон в дальнейшем проходит тот же путь
развития, который проходило вновь возникшее образование, но
обычно на фоне более низкого давления.
Регенерация циклонов наблюдается в следующих случаях:
1) чаще всего при вхождении в систему существующего циклона нового
основного фронта (например, при сближении окклюдированного
полярнофронтового циклона с арктическим фронтом);
2) при слиянии двух циклонов (может происходить при развитии
вблизи центра существующего циклона нового циклона с
последующим слиянием);
3) при переходе циклона с суши на море.

16. 1 случай – вхождение в систему существующего циклона нового основного фронта

Полярнофронтовые циклоны смещаются на северо-восток, а арктические
фронты – с севера на юг. На арктическом фронте развивается
волновое возмущение, т.е. самостоятельный циклон, в тыл которого
происходит интенсивный заток холода. Если адвекция холода
захватывает и тыловую часть старого окклюдированного циклона, то
он регенерирует (рис. 14). Ранее заполнявшийся циклон начинает
углубляться. Происходит развитие нового циклона на фоне старого.
Поэтому новый циклон с самого начала является высоким.
В его тёплом секторе может сохраниться фронт окклюзии ранее
окклюдированного циклона.

17.

До регенерации
После регенерации
Рис. 14. Схема регенерации циклона на новом основном фронте

18. 2 случай – слияние двух циклонов

1.
В случае меридионального расположения циклонических центров
для регенерации при слиянии двух циклонов необходимо, чтобы
массы более холодного воздуха распространились тыл южного
циклона. При этом устанавливается единый поток, что приводит к
объединению циклонов (рис. 15).
Рис. 15. Схема регенерации при
слиянии двух циклонов.
1 – изогипсы АТ-500;
2 – изогипсы ОТ 500/1000;
3 – изаллогипсы АТ-500
В случае широтного расположения
циклонических центров процесс
регенерации протекает аналогичным образом.

19.

2. Регенерация циклона может происходить при развитии вблизи центра
существующего циклона нового циклона с последующим слиянием
(рис. 16).
Рис. 16. Регенерация циклона
при развитии нового циклона
на холодном фронте
Такой процесс может наблюдаться в циклонической серии. Новый
волновой циклон движется быстрее окклюдированного циклона,
поэтому происходит сначала их сближение, затем слияние, в
результате образуется более глубокий циклон.

20. 3 случай – переход циклона с суши на море

При переходе циклона с суши на море возможна регенерация, так как
1) уменьшается трение в приземных слоях воздуха. Известно, что за
счёт конвергенции ветра в слое трения циклоны заполняются;
2) увеличивается неустойчивость стратификации воздушных масс в
циклоне, увеличивается их влагосодержание.
В этом случае углубление циклона незначительно.

21. Изменения в циклоне после его регенерации

После регенерации циклона в поле изогипс и изотерм происходят
значительные изменения.
Циклон становится тёплым: над приземным центром циклона
располагается гребень тепла на ОТ 500/1000.
Наблюдается усиление или возникновение заново температурного
контраста.
ВФЗ становится более резко выраженной.
Регенерация циклона сопровождается его углублением.
Количество изобар увеличивается до 5–7. Скорость ветра возрастает.
Из малоподвижного циклон становится подвижным (смещается в
направлении воздушных потоков).
Усиливается облакообразование, увеличивается интенсивность
осадков.

Атмосферные возмущения внетропических широт - циклоны и антициклоны - возникают преимущественно на главных атмосферных фронтах, т. е. на фронтах между полярным (умеренным) и тропическим воздухом или между арктическим и полярным воздухом.

Лишь незначительная часть слаборазвитых и малоподвижных вихрей возникает под непосредственным тепловым воздействием ПП.

Возникновение на поверхности главных фронтов огромных волн с длинами порядка 1000 км и более может привести к разрыву температуры и ветра на фронте, а отклоняющая сила вращения Земли, действующая на воздушные потоки, способствует зарождению мезомасштабных вихрей - циклонов и антициклонов. При этом фронтальная поверхность и линия фронта на поверхности Земли испытывают волнообразные деформации. На одних участках (в гребнях волн) фронт отклоняется к низким широтам, а на других (в долинах фронтальных волн) - к высоким широтам. Воздушные течения при этом теряют зональный характер и возникают языки холодного и теплого воздуха - участки холодного и теплого фронтов. В долинах фронтальных волн развиваются циклонические движения и давление падает - образуются циклоны. Центральные части циклонов располагаются непосредственно на фронте, и фронт, таким образом, проходит через внутренние области циклонов. В передней части циклона фронт смещается к высоким широтам и имеет характер теплого фронта. В тыловой части циклона фронт перемещается к низким широтам и имеет характер холодного фронта. В то же время оба они являются участками одного и того же главного фронта. Свойственные фронтам системы облаков и осадков возникают и развиваются на соответствующих участках бывшего малоподвижного стационарного фронта (рис. 28).

Холодный фронт в углубляющемся циклоне движется быстрее теплого. Скорость перемещения холодного фронта составляет около 0,8 скорости геострофи- ческого ветра, а теплого - не более 0,65 ее величины. Вследствие этого несоответствия, во-первых, профиль волнообразного изгиба фронтальных поверхностей не будет симметричным: теплый и холодный фронты имеют выпуклость в одну сторону и, во-вторых, с ростом амплитуды возмущения теплый сектор циклона постоянно суживается, так как холодный фронт постепенно нагоняет теп

Рис. 28. Стадии развития внетропического циклона;

а - малоподвижный фронт на приземной карте погоды; б - волновые возмущения на малоподвижном фронте; в - образование циклона на стационарном малоподвижном фронте; г - молодой циклон

лый. В момент смыкания фронтов центральная часть циклона у земной поверхности заполняется холодным воздухом, а теплый воздух оттесняется в более высокие слои.

Это третья стадия развития циклона - стадия окклюзии. Стадия молодого циклона, длящаяся в среднем 12-24 ч, продолжается до тех пор, пока в центре циклона у земной поверхности остается теплый воздух.

Стадия окклюдирования циклона является стадией максимального развития: именно после начала ее скорость ветра в циклоне достигает максимального значения. В это время у подстилающей поверхности в циклоне наблюдается наиболее низкое давление и циклон становится высоким холодным барическим образованием. В дальнейшем наступает последняя (четвертая) стадия развития циклона - стадия заполнения: атмосферное давление растет, скорость ветра уменьшается и возмущение постепенно затухает.

Рассмотренная схема развития внетропических циклонов является типичной, но не обязательной во всех случаях. Зарождение циклонов возможно не только на стационарных, но и на медленно перемещающихся холодных, а иногда и теплых фронтах. Кроме того, после начала окклюдирования не обязательно следует стадия заполнения циклона. Если после окклюзии в циклоне остается некоторая вторичная термическая асимметрия вследствие разности температур холодного воздуха перед и за фронтом окклюзии, то возможно продолжение углубления циклона и после окклюдирования. Особенно часто это наблюдается тогда, когда холодный воздух в тылу циклона теплее, чем в передней части циклона.

Наиболее глубокие внетропические (фронтальные) циклоны со штормовыми ветрами возникают в тех случаях, когда в процессе циклогенеза участвуют воздушные массы трех основных типов: тропического, полярного и арктического.

Например, если центр молодого циклона, зародившегося на полярном фронте, оказывается вблизи арктического фронта, то арктический воздух входит в область циклона и усиливает его термический контраст. В этом случае циклоны характеризуются особенной глубиной, большими барическими градиентами и соответствующими скоростями ветра. Такие циклоны чаще всего зарождаются в осенне-зимний период над Северной Атлантикой.

С процессом циклогенеза тесно связан и механизм развития антициклонов. По существу это единый процесс, связанный с длинными волнами на стационарном фронте.

Антициклоны зарождаются в гребнях сверхдлинных атмосферных волн на малоподвижном фронте. Анализ синоптических ситуаций показывает, что промежуточные антициклоны зарождаются в холодной воздушной массе за холодным фронтом последнего в серии циклона. В центральных частях антициклонов атмосферные фронты проходить не могут, хотя некоторая температурная асимметрия в них сохраняется. На перифериях антициклонов могут проходить линии атмосферных фронтов.

Антициклоны в процессе своего развития проходят три стадии: зарождения, максимального развития и разрушения. На пер- 66

Рис. 29. Стадии развития антициклона:

а - стадия зарождения; б - стадия максимального развития

вой стадии своего развития антициклоны являются низкими барическими образованиями в виде гребней без замкнутых изобар. Адвективный рост давления обусловливается поступлением холодного воздуха впереди оси гребня (рис. 29, а). В стадии максимального развития антициклоны имеют несколько замкнутых изобар (рис. 29, б).

Заключительная стадия антициклонов (стадия разрушения) характеризуется термической симметрией: антициклон становится высоким барическим образованием.

Антициклоны занимают огромные площади материков или океанов (3000-4000 км в диаметре). Особенно мощные антициклоны формируются зимой над материками, а летом - в субтропических районах Тихого и Атлантического океанов. В большинстве случаев давление в центре антициклона над поверхностью составляет 1020-1030 гПа. Центральные области антициклонов характеризуются небольшими градиентами давления. К периферии градиенты возрастают и, следовательно, растут скорости ветра. Наибольшие скорости ветра чаще всего наблюдаются в северо- восточной и восточной перифериях антициклонов, наименьшие - в западной.

Антициклоны перемещаются в основном с запада на восток с меньшими, чем у циклонов, скоростями. Средние скорости движения антициклонов составляют 25-30 км/ч, но могут достигать и больших значений (50-80 км/ч). С развитием антициклонов скорости перемещения их падают, и они становятся малоподвижными барическими образованиями. Повторяемость антициклонов в теплую половину года над океанами больше, чем в холодную.

Рассмотренные схемы зарождения и развития циклонов и антициклонов отражают лишь главные их черты. В реальных условиях могут быть значительные отклонения от этих схем. Необязательно циклон проходит все четыре стадии развития. Начальная стадия его - стадия фронтальной волны - может иметь место на медленно перемещающихся холодных, а иногда и теплых фронтах. Вследствие вторичной термической асимметрии отличия могут быть и в последней стадии развития циклона, когда циклон может углубляться и после окклюзии вследствие разницы температур холодного воздуха перед и за фронтом окклюзии. Особенно часто это происходит в тех случаях, когда холодный воздух в тылу циклона теплее, чем в передней части его.

Углубление циклонов (нередко до 950-960 гПа) за счет вторичной термической асимметрии приводит к увеличению длительности жизни циклона.

Особенно глубокие циклоны со штормовыми ветрами зарождаются в тех случаях, когда в процессе циклонообразования участвуют воздушные массы трех основных типов: ТВ, ПВ (УВ) и АВ. Такие циклоны чаще всего зарождаются в холодное время над Северной Атлантикой и северо-восточной частью Тихого океана.

Скачать готовые ответы к экзамену, шпаргалки и другие учебные материалы в формате Word Вы можете в

Воспользуйтесь формой поиска

Стадии развития циклонов и антициклонов.

релевантные научные источники:

Анатомия, физиология, патология человека. Ответы на вопросы к экзамену
| Ответы к зачету/экзамену | 2017 | docx | 1.49 Мб

1. Предмет изучения анатомии, физиологии и патологии человека. Связь их с педагогикой, психологией, невропатологией и другими дисциплинами. Роль знаний с анатомии, физиологии и патологии человека для
Ответы по патологической анатомии
| Ответы к зачету/экзамену | 2016 | docx | 1.44 Мб

ОТВЕТЫ Предмет анатомии, физиологии и патологии человека Анатомия человека Связь с другими дисциплинами и значение для преподавателей-дефектологов. 2.Онтогенез.Основные закономерности роста и
Патологическая анатомия
| Ответы к зачету/экзамену | 2016 | docx | 0.36 Мб

1. Патологическая анатомия Задачи патологической анатомии: Задачи практической патологической анатомии: Методы исследования патологической анатомии: Методики исследования патологоанатомического
Ответы к экзамену по патологической физиологии
| Ответы к зачету/экзамену | 2016 | docx | 0.85 Мб

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ 1. Предмет и задачи патологической физиологии. Ее место в системе высшего медицинского образования. Патофизиология как теоретическая основа клинической медицины. 2.

Атмосферные возмущения внетропических широт - циклоны и антициклоны - возникают преимущественно на главных атмосферных фронтах, т.е. на фронтах между полярным (умеренным) и тропическим воздухом или между арктическим и полярным воздухом.

Лишь незначительная часть слаборазвитых и малоподвижных вихрей возникает под непосредственным тепловым воздействием ПП. Возникновение на поверхности главных фронтов огромных волн с длинами порядка 1000 км и более может привести к разрыву температуры и ветра на фронте, а отклоняющая сила вращения Земли, действующая на воздушные потоки, способствует зарождению мезомасштабных вихрей - циклонов и антициклонов.

Антициклоны в процессе своего развития проходят три стадии: зарождения, максимального развития и разрушения. На первой стадии своего развития антициклоны являются низкими барическими образованиями в виде гребней без замкнутых изобар. Адвективный рост давления обусловливается поступлением холодного воздуха впереди оси гребня. В стадии максимального развития антициклоны имеют несколько замкнутых изобар.

Антициклоны занимают огромные площади материков или океанов (3000 -4000 км в диаметре). Особенно мощные антициклоны формируются зимой над материками, а летом - в субтропических районах Тихого и Атлантического океанов. В большинстве случаев давление в центре антициклона над поверхностью составляет 1020 - 1030 гПа. Центральные области антициклонов характеризуются небольшими градиентами давления. К периферии градиенты возрастают и, следовательно, растут скорости ветра. Наибольшие скорости ветра чаще всего наблюдаются в северо-восточной и восточной перифериях антициклонов, наименьшие - в западной.

Вследствие вторичной термической асимметрии отличия могут быть и в последней стадии развития циклона, когда циклон может углубляться и после окклюзии. Особенно часто это происходит в тех случаях, когда холодный воздух в. тылу циклона теплее, чем в передней части его.

Углубление циклонов (нередко до 950 - 960 гПа) за счет вторичной термической асимметрии приводят к увеличению длительности жизни циклонов.

Особенно глубокие циклоны со штормовыми ветрами зарождаются в тех случаях, когда в процессе циклонообразования участвуют воздушные массы трех основных типов: ТВ, ПВ (УВ) и АВ. Такие циклоны чаше зарождаются в холодное время над Северной Атлантикой и северо-восточной частью Тихого океана.

№53,54.Погода в циклонах и антициклонах.

Обычно циклонический тип пoгоды связывают с пасмурной, с осадками и сильными ветрами погодой. Антициклоны, напротив, отождествляют с малооблачной без осадков и слабыми ветрами погодой. Однако такое представление является весьма общим, во-первых, потому, что погодные условия в этих крупномасштабных вихрях зависит от сектора, где находится судно относительно их центров, и, во-вторых, от индивиду-альных особенностей циклонов и антициклонов.

Погодные условия во внетропических циклонах определяются свойствами воздушных масс, интенсивностью циклонов и активностью фронтов, скоростями вертикальных движений воздуха, географическими особенностями района, сезоном года, свойствами подстилающей поверхности, стадией их развития и т.д.

Наиболее типичный циклонический характер погоды выражается в молодом циклоне. В этом случае выделяют три зоны с резко отличающимися условиями погоды

Зона 1 - передняя и центральная части циклона. Погодные условия здесь обусловливаются холодной устойчивой воздушной массой и приближающимся теплым фронтом. При быстром углублении циклона и значительной влажности воздуха образуются слоисто-дождевые облака, нередко захватывающие вершину теплого сектора, из которых выпадают интенсивные осад-

ки. Зимой в таких случаях может наблюдаться резко ухудшение видимости,а летом возможна гроза. При низких значениях влажности воздуха облачная система не успевает полностью развиться, поэтому осадки в этом случае менее интенсивны и чаще носят моросящий характер.

Зона 2 - тыловая часть циклона за холодным фронтом.погода здесь обусловлена

ливается холодной неустойчивой воздушной массой и свойствами холодного фронта

фронта. При высокой влажности и значительной неустойчивости в этой зоне холодного выпадают осадки и нередки грозы. В непосредственно близости от фронта ветер шквалистый, возможны смерчи. По мере прояснения (за линией холодного фронта)видимость улучшается и может быть значительной(особенно в Ное время года при плавании в полярных морях), атмосферное давление растёт Зона 3 - теплый сектор между фронтами. Характер погоды здесь обусловливается теплой устойчивой воздушной массой: пасмурно, сплошная или значительная слоистая или слоисто-дождевая облачность, обложные и моросящие осадки, адвективные туманы, плохая видимость, умеренные и слабые ветры, низкое давление (ровный ход или слабое падение). Высокие и длинные волны зыби, зимой возможно обледенение. В молодом циклоне теплый воздух движется быстрее, чем перемещается сам вихрь, поэтому все новые и новые порции теплого воздуха притекают к циклону, опускаются по клину холодного воздуха в тылу его и восходит в передней части. Постепенно теплый сектор циклона суживается и наступает момент, когда движущийся быстрее холодный фронт (скорость его движения составляет 0,8 скорости геострофического ветра) нагоняет теплый и смыкается с ним. Центральные районе циклона у поверхности земли заполняются холодным воздухом, а теплый сектор оттесняется в более высокие слои. Это и есть процесс окклюзии циклона.

В окклюдированном циклоне можно выделить зоны преобладающих условий погоды аналогично типизации ее в молодом циклоне. В отличие от молодого циклона теплый сектор в окклюдированном циклоне либо полностью отсутствует, либо располагается на периферии циклона. Поэтому в окклюдированном циклоне практически выделяют лишь две зоны преобладающих условий погоды: обширная передняя область циклона перед фронтом окклюзии и тыловая часть за фронтом окклюзии. Условия погоды здесь определяются свойствами воздушных масс по обе стороны от фронта окклюзии. Характер погоды в передней части окклюдированного циклона в холодное время года определяется теплым фронтом окклюзии, а в теплое время года - холодным фронтом окклюзии. Условия погоды в тыловой части окклюдированного циклона схожи с условиями погоды в тыловой части молодого циклона. По мере заполнения циклона зона осадков распадается на отдельные участки, фронты размываются, и

условия погоды постепенно выравниваются во всех сектора циклона.

Скорость ветра в циклоне достигает максимума сразу после начала окклюдирования. Область наибольших скоростей ветра располагается на расстоянии 1/3 радиуса вихря вблизи холодного атмосферного фронта. Начало окклюдирования циклона является поворотным моментом в его раз-

витии. Барическая депрессия достигает наибольшей глубины у земной поверхности и циклон становится высоким холодным барическим образованием. В дальнейшем наступает стадия заполнения циклона: атмосферное давление начинает расти, скорость света и количество изобар уменьшается от срока к сроку.

Погода в анти циклоне. В антициклоне различают 6 типов погоды.

Центральная часть антициклона характеризуется 2 типами погоды:основным и дополнительным. Интенсивные нисходящие движения воздуха (оседание) в центральной части антициклона приводят к тому, что здесь преобладает ясная, малооблачная погода, слабые ветры или штили, морозная зимой и жаркая (тёплая) летом. Но если а. находится в своей последней стадии – стадии разрушения, то под слоем инверсии, вызываемой адиабатическим нагреванием опускающегося воздуха, может наблюдаться значительная и сплошная облачность слоисто-кучевых и слоистых форм, нередки туманы, над крупными пром. городами – смог. В зимнее время здесь умеренная холодная погода со слабыми снегопадами. Летом при доп.типе нередко наблюдается душная, влажная погода.

Погодные условия на перифериях хорошо развитых антициклонов сходны с условиями погоды в примыкающих к ним секторах соседних циклонов. Например, восточная (Е) периферия антициклона примыкает к тыловой части циклона за холодным его фронтом, потому здесь могут развиваться кучевообразные облака, возможны ливни, грозы, порывистый и шквалистый ветер и т.д.Западная (W) периферия, напротив, примыкает к передней части циклона, и погода здесь будет обусловливаться холодной устойчивой воздушной массой и приближающимся теплым фронтом. Перистые облака сменяются перисто-слоистыми, затем высокослоистыми и, наконец, слоистыми и слоисто-дождевыми. В холодное время года здесь нередко выпадает снег. Северная периферия антициклона, как правило, примыкает к теплому сектору циклона и в этих районах наблюдаются низкие (400 - 800 м) слоистые и слоисто-дождевые облака с моросящими и обложенными осадками, нередки адвективные туманы, особенно в районах теплых океанских течений. В южной части наблюдаются перистые, перисто-слоистые, а иногда высокослоистые и слоистые облака, обусловленные северной частью циклона или его теплым фронтом.

Малоподвижные и длительное время существующие антициклоны отличаются наличием накапливающихся фронтальных разделов на западной периферии, которые обладают большими термодинамическими градиентами, а следовательно, и сильными ветрами, мощными облачными системами, осадками, грозами.