Как идет циклон. Что такое циклон? Действие и характеристика атмосферного циклона

Многие полагают, что воздух – прозрачное вещество, перемещающееся в хаотичном порядке. В действительности он формирует фронты, движущиеся над земной поверхностью, образующие воздушные вихри – циклоны и антициклоны. Данные вихри взаимосвязаны, но противоположны по воздействию на погодные условия.

Что такое циклон и как он образуется?

Циклон – обширный атмосферный вихрь, в диаметре достигающий от сотни до многих тысяч километров, связанный с движением теплого фронта (наступлением теплой воздушной массы на холодную). устремлены от краев в центр, движутся в Северном полушарии против часовой стрелки, в Южном – по часовой. В центральной зоне формируется низкое давление, воздушные потоки направлены вверх.

Восходящие воздушные массы формируют плотную облачность. Признаки циклонального процесса – пасмурная погода, сопровождающиеся , порывистым ветром. В летний сезон циклон вызывает охлаждение воздуха, в зимний – .

По области возникновения выделяют виды циклонов:

• арктические;
• возникающие в умеренных поясах;
• южные, возникающие вне тропических широт.

Отмечаются стадии развития циклона:

1. Начало. Сбор воздушных потоков занимает несколько суток.
2. Молодость. В центре падает давление. Появляется плотное облачное кольцо.
3. Зрелость. Завершается падение давления. Скорость ветра достигает максимального значения. Стадия существует от часа до нескольких суток.
4. Затухание. Происходит при перемещении циклона с морского пространства на сушу.

Для циклонов характерно разрушительное воздействие, его степень определяется интенсивностью вихревого потока. По силе действия выделяются типы:

• возмущения (скорость воздушных масс не выше 15 м/с);
• депрессия (до 20 м/с);
• шторм (до 35 м/с);
• ураган (выше 35 м/с).

Наиболее опасны мощные тропические циклоны, формирующиеся в широтах 5 – 25° над прогретым морским пространством. Они отличаются от вихрей умеренных поясов меньшими размерами (не превышают сотни километров), несут невероятную разрушительную силу. В центральной зоне давление экстремально низкое, формируются ветры со штормовой скоростью. В Тихоокеанских странах тропические вихри называются , в Атлантических – ураганы.

Обычно циклоны существуют пару суток. Но в регионах со стабильным пониженным давлением фиксируются вихри, сохраняющие активность до 10 – 12 месяцев.

Что такое антициклон и как он развивается?

Антициклон – это воздушный поток, характеризующийся высоким давлением, определенной направленностью ветра (по часовой стрелке в Северном полушарии, против – в Южном). Формируется в субтропиках и приполярных поясах в нижних атмосферных слоях при образовании холодного фронта (вторжении холодной воздушной массы в теплую). Воздух движется со скоростью 30 – 40 км/ч. Диаметр не превышает 5 тысяч километров.

Так явление выглядит из космоса

Антициклоны делятся на:

• низкие – с преобладающими холодными потоками воздуха, замкнутыми изобарами в приземной части тропосферы, отсутствием области высокого атмосферного давления в верхнем тропосферном слое;
• высокие – с преобладающими теплыми воздушными потоками, высоким давлением на протяжении тропосферы (возможно возникновение нескольких центров).

Антициклоны несут ясную погоду, безветренную, малооблачную и безоблачную. Зимой и осенью возможно появление слоистой облачности, ночных морозов, в теплый сезон – кучевой облачности без осадков.

Чем отличается циклон от антициклона?

Сходство циклонов и антициклонов заключается в:

• вихреобразной форме;
• значимости для формирования погодных условий на обширных территориях.

Разница между явлениями кардинальная, что видно в нижеприведенной таблице.

	циклон	антициклон
область образования	обычно над океанами во всех широтах, кроме экваториальных (на экваторе сила Кориолиса не действует)	над океанической поверхностью в субтропиках и приполярных областях
диаметр	от сотен до многих тысяч километров	несколько тысяч километров
перемещение	непрерывное со скоростью до 60 км/ч (у тропических штормов скорость значительно выше)	скорость невысокая, до 40 км/ч
давление	центральное – низкое, повышается к краю	центральное – высокое, снижается к краю
направленность вращения относительно полушарий	в Северном против часовой стрелки, в Южном по часовой	в Северном по часовой стрелке, в Южном против
погодные изменения	пасмурность, сильный ветер, осадки	низкая облачность, безветрие, отсутствие осадков
различия на синоптических картах	Н – зона низкого давления	В – зона высокого давления

Циклоны имеют множество отличий от антициклонов, однако явления тесно связаны. При снижении атмосферного давления в одной области оно непременно растет в соседней. Для циклональных и антициклональных потоков един механизм возникновения: неоднородность нагревания земной поверхности при осевом вращении планеты.

Движущиеся огромные атмосферные вихри - внетропические циклоны и антициклоны - возникают и развиваются не везде одинаково часто. В одних районах чаще возникают циклоны, в других - антициклоны. В зависимости от повто­ряемости тех или других барических образований погода и климат бывают разными. Там, где часто возникают и разви­ваются циклоны, преобладает пасмурная или облачная погода. Количество выпадающих осадков почти всегда превышает ко­личество испаряющейся влаги, поэтому речной сток в этих рай­онах достигает больших величин.
В районах, где чаще возникают и развиваются движущиеся антициклоны, преобладает ясная погода. Атмосферные осадки выпадают в недостаточном количестве, а связанный с ними речной сток бывает небольшим или вовсе отсутствует. В тесной связи с климатическими условиями районы преобладания цик­лонической погоды богаты растительностью, тогда как в райо­нах господства антициклонической погоды растительность до­вольно скудная. Здесь образовались засушливые степи и пустыни.
Карты повторяемости циклонов, составленные автором для северного полушария, показывают, что зимой наиболее часто циклоны возникают и развиваются у восточных берегов Север­ной Америки и Азии. Над Атлантикой они перемещаются в сто­рону Исландии и Баренцева моря, а над Тихим океаном - от Японии к Алеутскм островам и Аляске. Над районами Ньюфаундленда, Исландии, а также Японских и Алеутских остро­вов циклоны обычно бывают наиболее мощными и глубокими. Их деятельностью объясняются выпадающие здесь значитель­ные осадки, сильные ветры, частые штормы. Довольно часто зимой возникают циклоны и в районе Средиземного моря.
Над материками повторяемость циклонов значительно меньше, чем над океанами; особенно редко появляются цик­лоны над Азиатским материком зимой.
Если зимой сильные снегопады и метели на севере Евро­пейской территории СССР чаще всего вызываются циклонами, приходящими с севера Атлантики, то с циклонами, приходя­щими со стороны Средиземного моря, обычно связаны значи­тельные осадки на юге СССР. Однако нередко, перемещаясь в северном или северо-восточном направлении, циклоны прохо­дят громадное расстояние и дают значительное количество осадков, а местами метели на территории по пути перемещения.
Летом положение несколько меняется:
1) повторяемость циклонов над океанами уменьшается, а над материками, наоборот, возрастает;
2) южная граница зоны образования циклонов сдвигается к северу. Если зимой они возникают на широтах до 30°, а иногда и южнее, то летом зона образования циклонов с юга ограни­чивается примерно 40-й параллелью (в северном полушарии). В частности, в районе Средиземного моря циклоны возникают очень редко;
3) интенсивность циклонов летом по сравнению с зимой за­метно ослабевает.
Вследствие сдвига зоны циклонов к северу летом осадки в субтропиках уменьшаются или даже временно прекращаются. Поэтому на юге Италии, Средиземном море, севере Африки и Ближнем Востоке атмосферные осадки выпадают преимущест­венно в зимнее полугодие. В летние месяцы дожди в этих рай­онах редки.
В южном полушарии наиболее часто внетропические цик­лоны образуются в средних широтах. Как и в северном полу­шарии, большей частью они движутся с запада на восток.

Циклон — атмосферный вихрь с низким давлением в центре. Ветры в циклоне в северном полушарии дуют против часовой стрелки, и в нижнем слое отклоняются к центру, в южном полушарии — по часовой стрелке.

Циклоны постоянно и естественно появляются из-за вращения Земли, благодаря силе Кориолиса. Прохождение циклона связано с образованием мощной облачности и выпадением осадков.

Различают два основных вида циклонов — внетропические и тропические. Первые образуются в умеренных или полярных широтах и имеют диаметр от тысячи километров в начале развития, и до нескольких тысяч в случае так называемого центрального циклона. Вторые образуются в тропических широтах и имеют меньшие размеры (сотни, редко — более тысячи километров), но большие барические градиенты и скорости ветра, доходящие до штормовых. Тропические циклоны могут в процессе своего развития превращаться в внетропические.

Ниже 8-10 ° северной и южной широты циклоны возникают очень редко, а в непосредственной близости от экватора — не возникают вовсе.

Циклоны возникают не только в атмосфере Земли, но и в атмосферах других планет. Например, в атмосфере Юпитера уже много лет наблюдается так называемая Большое красное пятно, что является, по всей видимости, длительным циклоном. Однако, циклоны в атмосферах других планет изучены недостаточно. Циклогенéз — образование циклона, в умеренных широтах возникает на фронтах.

Циклогенез — развитие или усиление циклонической циркуляции в атмосфере (область низкого давления). Это общий термин для нескольких различных процессов, все приводят к развитию какого-то одного вида циклона.

Различают два основных вида циклонов — внетропические и тропические . Первые образуются в умеренных или полярных широтах и имеют диаметр от тысячи километров в начале развития, и до нескольких тысяч в случае так называемого центрального циклона. Внетропические циклоны формируются в виде волн вдоль погодных фронтов, прежде чем эти фронта сомкнутся на фронт окклюзии, который позже сформирует в их жизненном цикле холодное ядро циклона.

Тропические циклоны образуются в связи с наличием большого количества скрытой теплоты, обусловливая большую грозовую активность и ядра тепла. Они могут быть чрезвычайно опасными. В основном для формирования тропического циклона нужна температура приповерхностного слоя океанской воды минимум 26,5 ° C на глубине как минимум до 50 м. Другим необходимым фактором является быстрое охлаждение воздуха с высотой, что позволяет высвобождение энергии конденсации, главного источника энергии тропического циклона. Также для образования тропического циклона необходима высокая влажность воздуха в нижних и средних слоях тропосферы; при условии большого количества влаги в воздухе условия благоприятные для образования нестабильности.

Основные теории формирования

Представление о механизме возникновения циклонов до 20-го века не отличались ясностью и были весьма упрощенными. В 20 веке были развиты термическая (конденсационная), механическая, волновая, дивергентная, адвективные-динамическая теории формирования циклонов, которые были более полными, но продолжали быть недостаточно полными и не учитывали всех факторов.

Сейчас установлено, что подавляющее большинство циклонов, которые возникают в умеренных широтах, является фронтальными волновыми возмущениями.

Фронтальные циклоны (и антициклоны ) является результатом возникновения на тропосферной фронте динамично неустойчивых бароклинных волн. Бароклинных неустойчивость определяется как динамическая неустойчивость в основном переносе в атмосфере, связана с наличием меридионального градиента температуры, и, следовательно, термического ветра. Атмосфера при этом находится в квазигеострофичний равновесии (состояние движения, при котором горизонтальная составляющая силы вращения Земли уравновешивает силу горизонтального барического градиента во всех точках поля, то есть в точках поля геострофических, что может быть принято в свободной атмосфере, за исключением экваториальных широт) и обладает статической устойчивостью.

Стадия возникновения

Продолжительность стадии возникновения циклона длится от первых признаков возникновения барического образования до появления первой замкнутой изобары на приземной карте погоды. Процесс длится примерно сутки. В начальной стадии развития циклонические градиенты давления и ветра слабые, атмосферный фронт слабо возмущенное. Циклон в начальной стадии — обычно низкое барическое образования.

Стадии молодого фронтального циклона соответствует деформация передней облачной полосы. В месте возникновения волны, в передней части, облачная полоса расширяется в сторону холодного воздуха и обнаруживает антициклонный изгиб (в сторону холодного воздуха). Здесь в результате восходящего скольжения теплого воздуха начинает формироваться облачная полоса теплого фронта. На северной периферии облачности теплого фронта видно выбросы перистых облаков, что свидетельствует об активном процессе циклогенеза. В тылу волны — циклоническая изгибе, формируется холодный фронт.

В отличие от слаборазвитой волны, полосы перистой облачности впереди активной волны свидетельствуют о том, что здесь в верхней половине тропосферы происходит вынос теплого воздуха и формируется тепловой гребень. В тылу активной волны облачная полоса сужается и прогибается в сторону теплого воздуха. Здесь в нижней половине тропосферы распространяется холодный воздух, и формируется термическая ложбина.

Таким образом, образуются соединены области адвекции холода и адвекции тепла, так называемая адвективные термическая пара. Чем значительнее горизонтальный градиент адвекции в области волны, тем интенсивнее будет протекать циклогенез и развиваться облачность. У поверхности Земли атмосферное давление падает, появляются замкнутые изобары, увеличивается зона осадков.

Формирования циклона на стационарном атмосферном фронте указывает, что в следующие сутки увеличатся градиенты температуры и усилятся осадки на теплом фронте. На холодном фронте погодные условия существенно не изменятся.