Здавалка
Главная | Обратная связь

Закономерности внетропической циркуляции.



5.12. Внетропическая циркуляция. Внетропические циклоны и антициклоны.

Во внетропических широтах преобладает западный перенос воздуха, особенно хорошо выраженный в верхней тропосфере. Однако воздушные течения меняются в этих широтах часто и быстро в связи с циклонической деятельностью и преобладающий западный перенос представляет собой только статистический результат совокупного действия возникающих атмосферных возмущений.

Основной особенностью атмосферной циркуляции во внетропической и особенно в средних широтах является интенсивная циклоническая деятельность. Циклонической деятельностью называют постоянное возникновение, развитие и перемещение в атмосфере внетропических широт крупномасштабных атмосферных возмущений с пониженным и повышенным давлением - циклонов и антициклонов.

Все воздушные течения крупного масштаба связаны во внетропических широтах с этими атмосферными возмущениями.

Преобладающий западный воздушный перенос воздуха, о котором говорилось выше, во внетропической зоне является скорее результатом совокупного действия возникающих атмосферных возмущений. Это связано с теми, что под влиянием циклонической деятельности направление воздушных течений в этих широтах часто и быстро меняют свои направления.

В течение года во внетропической зоне каждого полушария возникают многие сотни циклонов. Размеры внетропических циклонов весьма значительны, хорошо развитый циклон имеет в поперечнике 2-3 тыс. км. Вертикальная мощность циклона меняется по мере его развития. В первое время циклон заметно выражен лишь в нижней части тропосферы. Распределение температуры в нем асимметрично относительно центра: в передней части циклона, с притоком воздуха из низких широт, температуры повышены, в тыловой части, с притоком воздуха из высоких широт, напротив понижены. При последующем развитии циклон становится высоким, при этом температура воздуха в нем понижается, а температурный контраст между передней и тыловой частью сглаживается.

Давление в центре циклона (глубина циклона) в начале его развития немного отличается от среднего и составляет 1000-1010 мб. Многие циклоны и не углубляются более, чем до 1000-990 мб, однако наиболее глубоких циклонах давление падает до 960-950 мб. Вместе с углублением циклона растут и скорости ветра в нем. Ветры в глубоких циклонах сильные и иногда достигают штормовых скоростей. Особенно часто это бывает в циклонах южного полушария.

Жизнь циклона продолжается несколько суток, в первой половине своего существования циклон углубляется, во второй - заполняется и затем исчезает вовсе. В некоторых случаях существование циклона оказывается более длительным, особенно когда он объединяется с другими, образуя одну общую и малоподвижную область - центральный циклон. Центральные циклоны чаще всего образуются в северных частях Атлантического и Тихого океанов, в районах исландской и алеутской депрессией.

Циклоны всегда перемещаются: под перемещением циклона подразумевают перемещение циклона как единой системы, независимо от направления дующих в нем ветров. Как правило, циклоны перемещаются в направлении общего переноса воздуха в средней и верхней тропосфере (в направлении ведущего потока). Такой общий перенос воздуха чаще всего происходит с запада на восток, поэтому и циклоны чаще перемещаются с запада на восток. Но бывает и так, что высокие циклоны и антициклоны, простирающиеся на всю толщу тропосферы, отклоняются от зонального направления и перемещаются с большей составляющей к югу или северу. В редких случаях направление ведущего потока бывает даже восточным и тогда циклон перемещается анормально, с востока на запад. Скорость перемещения циклона на 20-30  меньше скорости ведущего потока и составляет 30-40 км/час, достигая в отдельных случаях величин 80 км/час. В поздней стадии жизни циклона скорость его перемещения резко уменьшается.

Перемещение циклона приводит к изменениям погоды. При прохождении циклона усиливается ветер, меняется его направление. Если циклон проходит через данное место своей южной частью, ветер меняется с южного на юго-западный. Если циклон проходит своей северной частью, ветер меняется с юго-восточного на восточный, северо-восточный и северный. Таким образом, в передней (восточной) части циклона наблюдаются ветры с южной составляющей, в тыловой (западной) части- с северной составляющей. С этим связаны изменения температуры при прохождении циклона. Циклонические области характеризуются увеличенной облачностью и осадками. В передней части циклона осадки обложные, восходящего скольжения, выпадающие из облаков теплого фронта. В тыловой части осадки ливневые, из кучево-дождевых облаков, свойственных холодному фронту. В южной части циклона иногда наблюдаются моросящие осадки теплой воздушной массы.

Приближение циклона можно заметить по падению давления и по первым облакам, появляющимся на западном горизонте. Это фронтальные перистые облака, движущиеся параллельными полосами. За ними идут перисто-слоистые, затем более плотные высокослоистые и слоисто-дождевые. Потом, в тылу циклона, давление растет и облачность принимает быстро меняющийся характер: кучевые и кучево-дождевые облака часто сменяются прояснениями.

Между циклонами возникают и развиваются подвижные антициклоны. Их размеры и скорости движения примерно такие же, как и у циклонов, но в поздней стадии развития антициклоны часто принимают малоподвижное состояние. Направление движения определяется направлением ведущего потока, но в перемещении антициклонов преобладает составляющая к низким широтам. Поэтому происходит накопление антициклонов в субтропических и тропических широтах (субтропическая зона высокого давления). Зимой также происходит преимущественное развитие, накопление и усиление антициклонов над охлажденными материками умеренных широт, особенно над Азией.

В антициклонах существует общая тенденция к нисходящему движению воздуха и по мере развития антициклона мощные слои воздуха в нем медленно оседают, что приводит к их динамическому нагреванию и возникновению инверсии температуры. В связи с этим воздух удаляется от насыщения и погода в антициклонах преобладает малооблачная и сухая. Только в нижних слоях в холодное время суток и года возможно образование туманов и низких слоистых облаков, связанных с охлаждением от земной поверхности. Возможно также образование волнистых облаков в более высоких слоях, под инверсией. Но мощных облачных толщ с выпадением обложных осадков в антициклонах не бывает. С течением времени температура воздуха в антициклоне становится выше, исключением являются нижние слои антициклона зимой над сушей. При ясной погоде в антициклоне земная поверхность будет сильно выхолаживаться излучением, и от нее сильно будут сильно выхолаживаться и прилегающие слои воздуха. Барические градиенты и ветры во внутренних частях антициклонов слабы, у земной поверхности нередки штили, но на периферии антициклона ветры могут быть достаточно сильными.

Внетропические муссоны. Над материками внетропических широт зимний режим повышенного давления сменяется летним режимом пониженного давления. Это приводит к тому, что в некоторых районах преобладающие барические градиенты резко меняют свое направление от зимы к лету. Это приводит к сходным изменениям в режиме ветра. В одном сезоне преобладают ветры одного направления, в противоположном сезоне преобладающее направление ветра сменится на противоположное или близкое к противоположному. Такой режим ветра называется внетропическим муссонами. Муссонный режим ветра во внетропических широтах, как и тропические муссоны, охватывают значительную толщу тропосферы. Выше господствует западный перенос. Внетропические муссоны особенно хорошо выражены на восточном побережье Тихого океана. Зимой над Восточной Азией держаться устойчивые антициклоны, над морем возникают серии циклонов. Воздушные течения над восточной окраиной Азии имеют в это время преимущественно направление с севера или северо-запада. Это зимний муссон. В ряде районов он создает вынос воздуха через береговую линию с суши на море. Летом над Азией преобладает пониженное давление, а над прилегающими морями давление повышено. Устанавливается преобладание южных и юго-восточных ветров - летний муссон. Если зимний муссон имеет составляющую с суши на море, он связан с холодной и сухой погодой. Если летний муссон направлен с моря на сушу (что тоже строго не обязательно), он связан с понижением температуры и значительными осадками в муссонном районе.

Следует помнить, что и в случае с внетропическими муссонами речь идет о преобладающем направлении ветров, что не исключает наличие барических систем, определяющих возникновение ветров других направлений.

Пассаты и муссоны. Отметить на карте линии тока муссонной и пассатной циркуляции. Описать механизм образования индийских (тропических) м5.10.Основные типы ветров.

Пассаты - это устойчивые восточные ветры умеренной скорости (в среднем 5-8 м/с у земной поверхности), дующие в каждом полушарии на обращенной к экватору стороне субтропической зоны высокого давления. Но субтропические зоны в обоих полушариях распадаются на отдельные антициклоны, поэтому пассаты - это ветры в обращенных к экватору частях субтропических антициклонов. Над уровнем трения пассаты должны иметь восточное направление, однако на востоке каждого антициклона к восточной составляющей присоединяется еще направление к экватору, а на западе - антициклональная составляющая, направленная от экватора. В слоях, где действует трение, ветер отклоняется от изобар на некоторый угол в сторону низкого давления. И в северном полушарии вместо восточных ветров дуют северо-восточные, а в южном - юго-восточные . При этом следует также помнить, что антициклоны постоянно перемещаются и при их перемещении с запада на восток происходит некоторая смена направления пассат- сначала он имеет северо-восточное направление, потом восточное, юго-восточное и вновь северо-восточное.

Зоне действия пассат свойственны очень характерные погодные условия. Двигаясь к экватору, на более теплую поверхность, пассатное течение в нижних слоях тропосферы приобретает неустойчивую стратификацию, когда устанавливаются очень большие вертикальные градиенты температуры. Возникает оживленная конвекция со скоростями восходящих потоков порядка 2.5-4 м/с и образование кучевых облаков. Но конвективные потоки не достигают больших высот. Уже на высотах порядка 1200-2000 м в области пассатов располагается задерживающий слой с инверсией температур. Эти значительные по мощности инверсии связаны с оседанием воздуха в антициклонах и отличаются устойчивостью и продолжительностью. Облака не получают большого вертикального развития, не достигают уровня оледенения, который в тропиках лежит выше 5 км. Поэтому из облаков или вовсе не выпадает осадков, или выпадают незначительные кратковременные мелкокапельные дожди из слоисто-кучевых облаков.

Пассаты обоих полушарий разделены переходной зоной с неравномерными, часто слабыми, но иногда и довольно сильными ветрами. В этой зоне наблюдается сходимость воздушных течений, поэтому она получила название внутритропической зоны конвергенции. Вследствие сходимости ветра конвекция здесь усилена и развивается до больших высот. Сильные восходящие движения прорывают пассатную инверсию, облака превращаются в мощные кучево-дождевые, и из них выпадают обильные осадки ливневого типа.

В некоторых областях Земли перенос воздуха в нижней части тропосферы носит название муссонов. Муссоны - это устойчивые сезонные режимы воздушных течений с резким изменением преобладающего направления ветра от зимы к лету и от лета к зиме. В каждой муссонной области есть летний муссон и противоположный ему по направлению зимний. Кроме ветров основных направлений есть ветры и других направлений, особенно в переходные сезоны, но их повторяемость невысокая. Устойчивость муссонов связана с устойчивым распределением атмосферного давления в течение каждого сезона, а их сезонная смена - с коренными изменениями в распределении давления от сезона к сезону.

Муссонная циркуляция преобладает в бассейне Индийского океана: почти над всем северным Индийским океаном, над Индостаном, Индокитаем, Южным Китаем, Индонезией, над низкими широтами южного Индийского океана вплоть до Мадагаскара и северной Австралии, а также над большими площадями в Экваториальной Африке. Сильное развитие муссонов в этой области связано со своеобразием географических условий: с наличием к северу от Индийского океана огромного материка Азии и распространением материка Африки на оба полушария.

Непосредственное условие режима тропических муссонов заключается в сезонном изменении положения субтропических антициклонов и экваториальной депрессии. Экваториальная депрессия, как было сказано выше, в июле смещается в более высокие широты северного полушария, особенно на материках, а в январе отодвигается в южное полушарие. Субтропические антициклоны также смещаются то к северу (в июле), то к югу (в январе). Вследствие этого, в некоторых областях по обе стороны экватора происходит резкое сезонное изменение преобладающих барических градиентов, и, следовательно, преобладающих ветров. При этом зимний муссон совпадает по своему направлению с пассатом: он дует по обращенной к экватору периферии субтропического антициклона данного полушарий. Летний муссон противоположен пассату, он имеет западное направление и дует по обращенной к экватору периферии экваториальной депрессии. Таким образом, смена тропических муссонов есть смена преобладающих восточных ветров в тропиках на преобладающие западные ветры и обратно.

Следует отметить, что резкое сезонное изменение барических градиентов наблюдается не повсеместно. Если по обе стороны экватора находится океан, то указанные сезонные смещений зон давления невелики и муссоны не получают особого развития. Над материками, особенно над Африкой, распределение давления меняется от января к июлю сильно, что и приводит к возникновению в широкой полосе приэкваториальной Африки тропических муссонов. Мощные тропические муссоны в бассейне Индийского океана объясняются тем , что сезонные изменения температуры полушарий здесь усилены огромным материком Азией, прогретым летом и охлажденным зимой. Над южной Азией происходит резкая смена низкого давления на высокое и обратно с соответствующей муссонной циркуляцией. В южной части Индийского океана муссоны распространены меньше, за исключением Австралии, где сезонные изменения температуры материка также сильно влияют на распределение давления.

37. Пассаты и муссоны. Отметить на карте линии тока муссонной и пассатной циркуляции. Описать механизм образования индийских (тропических) муссонов.

 

Карта географического распространения муссонов составленная С. П. Хромовым. Карта построена на основании разности преобладающих направлении

Тропические муссоны

 

Режимы атмосферной циркуляции типа муссона в некоторых регионах внутри тропиков и отчасти за их пределами. В таких областях характерный для тропиков режим пассатов заменяется зимним муссоном, в общем совпадающим по направлению с пассатом, и летним муссоном, более или менее противоположным по направлению (обычно с западной составляющей). В странах Южной Азии название муссона в обыденной жизни дается только летнему муссону.

 

Общей причиной Т. М. является сезонное перемещение зон давления — экваториальной депрессии и субтропических антициклонов — к северу летом северного полушария и к югу летом южного полушария. В связи с этим сезонное изменение преобладающего направления ветра в приэкваториальных широтах происходит и над Атлантическим и Тихим океанами. Но особенно типичны и устойчивы Т. М. в бассейне северного Индийского океана, включая Индию и сопредельные с нею тропические районы. Развитие Т. М. здесь усиливается вследствие сезонной смены режима атмосферного давления над Азиатским материком. С южноазиатскими муссонами связаны коренные особенности климата этого региона. В менее характерном виде Т. М. наблюдаются также в тропической Африке, в северной Австралии и в приэкваториальных районах Южной Америки. Некоторые авторы предлагают называть муссонами лишь азиатские Т. М., квалифицируя муссоны в остальных тропических и внетропических районах, как псевдомуссоны; но для этого нет достаточных оснований.

Зимний тропический муссон в бассейне северного Индийского океана принято называть северно-восточным, а летний юго-западным. Эти преобладающие направления ветров у земной поверхности связаны в основном с влиянием трения. На востоке Китая изобары ближе к меридиональному распределению, чем к зональному, поэтому зимний муссон здесь - северный или северно-западный, летний- южный или юго-восточный.

Преобладание переноса воздуха зимой с материка на океан, а летом с океана на материк приводит к важным особенностям погоды и климата районов тропических муссонов: с летним муссоном совпадает дождливый сезон, а резко выраженный сухой сезон - с зимним муссоном.

  1. Тропические и внетропические муссоны.

Тропические муссоны

Режимы атмосферной циркуляции типа муссона в некоторых регионах внутри тропиков и отчасти за их пределами. В таких областях характерный для тропиков режим пассатов заменяется зимним муссоном, в общем совпадающим по направлению с пассатом, и летним муссоном, более или менее противоположным по направлению (обычно с западной составляющей). В странах Южной Азии название муссона в обыденной жизни дается только летнему муссону.

 

Внетропические муссоны

 

Муссоны во внетропических широтах— умеренных и высоких. Особенно хорошо выражены в умеренных широтах восточной Азии (Дальний Восток, северо-восток Китая, Японии). По северному побережью Азии и в некоторых других районах наблюдается менее ярко выраженная муссонная тенденция в атмосферной циркуляции. В. М. связаны с сезонным преобладанием над материками пониженного давления летом и повышенного зимой. Устойчивость их меньше, чем тропических муссонов. Преобладающие направления В. Μ. на Дальнем Востоке летом — южное и юго-восточное, зимой — северное и северо-западное.

  1. Нарисовать схему зональности давления и ветра. Объяснить механизм образования ветров общей циркуляции.

Общая циркуляция атмосферы (атмосферная циркуляция) — планетарная система воздушных течений над земной поверхностью (в тропосфере сюда относятся пассаты, муссоны и воздушные течения, связанные с циклонами и антициклонами). Создает в основном режим ветра[1][2]. С переносом воздушных масс общей циркуляцией связан глобальный перенос тепла и влаги. Существование циркуляции атмосферы обусловлено неоднородным распределением атмосферного давления, вызванным влиянием неодинакового нагревания земной поверхности на разных широтах, а также над материками и океанами[1].

 

Неравномерное распределение тепла в атмосфере приводит к неравномерному распределению атмосферного давления, а от распределения давления зависит движение воздуха, или воздушные течения[2].

 

На характер движения воздуха относительно земной поверхности важное влияние оказывает тот факт, что движение это происходит на вращающейся Земле. В нижних слоях атмосферы на движение воздуха также влияет трение. Движение воздуха относительно земной поверхности называют ветром, а всю систему воздушных течений на Земле — общей циркуляцией атмосферы. Вихревые движения крупного масштаба — циклоны и антициклоны, постоянно возникающие в атмосфере, делают эту систему особенно сложной[2].

 

С перемещениями воздуха в процессе общей циркуляции связаны основные изменения погоды: воздушные массы, перемещаясь из одних областей Земли в другие, приносят с собой новые условия температуры, влажности, облачности и пр.

 

Зональное распределение давления и переносов воздуха у земной поверхности и в нижней тропосфере (схема). Справа — направление барических градиентов вдоль меридиана в соответствующих зонах.

  1. Тропические циклоны. Районы развития и последствия.

5.11.Тропические циклоны.

В атмосфере тропической зоны часто возникают слабые атмосферные возмущения, как правило, это тропические депрессии. Перемещаются эти депрессии медленно, преимущественно с востока на запад, в общем направлении переноса воздуха внутри тропиков. В некоторых случаях тропические возмущения усиливаются настолько, что сила ветра в них достигает 20 м/с и более. Диаметр такого возмущения порядка нескольких сотен км (атлантические возмущения имеют следующие размеры: диаметр зоны с ураганными ветрами порядка 20-150 км, зоны ливневых осадков 100-400 км, тихоокеанские, соответственно, -20-200 км и 200-900 км). Эти возмущения со штормовыми или ураганным ветрами носят название тропических циклонов; в зависимости от силы ветра их называют тропическими штормами (скорость ветра 18-33 м/с) или тропическими ураганами (скорость ветра более 33 м/с). Районы их возникновения лежат между 200 и 50 широты в каждом полушарии. Ближе к 5 0 к экватору циклоны наблюдается редко, так как отклоняющая сила вращения земли здесь слишком мала. Тропические циклоны развиваются только над морем. Правда, по данным, полученным с помощью спутников, тропические циклоны могут возникать над Африкой, но ураганной силы ветры в них достигают только над океаном. Максимум повторяемости тропических циклонов приходится на лето и осень данного полушария, когда поверхность океана сильно нагрета (не менее 270) и зона конвергентности не слишком близка к экватору. Указанные условия- удаленность зоны внутритропической конвергентности и высокая температура воды отсутствуют в южной части Атлантического океана и на востоке Тихого океана; и тропические циклоны здесь не возникают.

Возникший тропический циклон сначала перемещается, в общем, с востока на запад, затем отклоняется к высоким широтам. Если он попадает на материк, оставаясь еще в тропиках, он быстро затухает над сушей. Но если циклон достигнет широт, близких к тропику (20-300), оставаясь над океаном, он огибает с запада субтропический антициклон и выходит из тропиков, меняя свое направление на юго-западное. Точка, где происходит смена направления называется точкой поворота, а траектория перемещения такого циклона будет напоминать параболу с вершиной, обращенной к западу.

Скорость перемещения тропических циклонов внутри тропической зоны мала - 10-20 км/ч (ее не следует смешивать со скоростью ветра в самом циклоне). При выходе из тропической зоны скорость циклона возрастает до скоростей внетропических циклонов.

Вполне сформировавшийся тропический циклон представляет собой округлую область пониженного давления диаметром в несколько сотен км (до 1000 км), при этом давление в центре циклона падает до значений давления в глубоких внетропических циклонах (до 970-960 гПа).В отдельных случаях давление падает до рекордных значений -885 гПа. Вследствие малой площади и большой глубины циклона барические градиенты в нем очень велики и, следовательно, очень велики скорости ветра. Барические градиенты доходят до 15 гПа на градус, скорости ветра до 30-50 м/с. Наблюдались скорости ветра до 65 м/с, а судя по производимым разрушения отдельные порывы ветра могут иметь скорость до 100 м/с.

Облачность в тропическом циклоне представляет собой сплошное гигантское грозовое облако, из которого выпадают сильные ливневые осадки и наблюдаются грозовые явления большой интенсивности. В самом центре циклона обычно находится небольшая зона (десятки км в диаметре), свободная от мощных облаков и со слабыми ветрами - так называемый глаз бури или глаз циклона. Сильные восходящие движения, господствующие в основной части тропического циклона в это области сменяются нисходящими. Облака циклона окружают глаз циклона в виде амфитеатра, поднимаясь до высот 10-14 км.

Температура воздуха в циклоне повышена по сравнению с окружающей атмосферой, что связано с выделением большого количества скрытого тепла при конденсации. Распределение температуры равномерно, а вертикальная стратификация очень неустойчивая. В глазе циклона наблюдается еще более высокие температуры, связанные с нисходящим движением воздуха, но стратификация устойчивая.

При своем движении тропический циклон вызывает сильнейшие волнений на море, угрожающее катастрофой судам. Плоские берега, вблизи которых проходит циклон, иногда затапливаются гигантскими волнами до 10-15 м высотой. Задевая сушу, тропический циклон может привести к опустошению многочисленных селений и целых городов ураганными ветрами и наводнениями. Например, тайфун "Вера" (1959 г), перемещавшийся со скоростью ветра до 90 км/час, оставил без крова более полутора миллионов жителей Японии, ураган "Хьюго", далеко не исключительной силы, (1989 г) захватив прибрежную часть Техаса и Луизианы, унес около 400 человеческих жизней, причинив убытки в 150-200 млн долларов. В 1963 г. ураган "Флора" задержавшись над Кубой на несколько суток, опустошил восточные провинции острова, унеся более 3000 человеческих жизней, главным образом в результате наводнения. В южной части Индийского океана, на побережье Австралии, в 1974 году ураган “Трэйси” стер с лица земли город Дарвин. Разрушительная сила циклона связана с выделением гигантской энергии. Подсчитано, что тропический циклон диаметром 700 км ежесекундно выделяет энергию, эквивалентную взрыву 5 атомных бомб хиросимского типа.

Перейдя в умеренные широты и изменив свое направление, тропические циклоны постепенно трансформируются в обычные внетропические, и в таком виде проникают далеко на север, вплоть до Камчатки и Исландии.

Тропические циклоны возникают в основном в следующих районах.

В северном полушарии:

1. Желтое море, Филиппинские о-ва и Тихий океан к востоку от них до 1700 в.д. Здесь наблюдается максимальное количество циклонов, в среднем до 28 в год, из них около половины с ураганными ветрами в 9-12 баллов. В отдельные годы их бывает до 50. Местное название тропических циклонов - тайфуны.

2. Тихий океан к западу от Мексики. Здесь возникает в среднем за год 6 тропических циклонов со штормовыми и сравнительно редко с ураганными ветрами.

3. Тропики северного Атлантического океана, в особенности западная часть океана- Карибском море, Малые Антильские о-ва и Мексиканский залив; восточная часть океана - о-ва Зеленого Мыса. Местное их название - ураганы. В среднем над северным Атлантическим океаном возникает в год 10 тропических циклонов.

4. Бенгальский залив. Здесь возникает в среднем в год 6 циклонов. Попадая на сушу в Индии, они часто производят сильные опустошения; особенно страшны связанные с ними нагоны воды на низкие берега.

5. Аравийское море. Здесь возникает в среднем меньше двух циклонов в год, как и в Бенгальском заливе - весной и осенью.

В южном полушарии:

1. Тихий океан к востоку от Новой Гвинеи и северной Австралии до острова Самоа. Повторяемость здесь-7 циклонов в год, циклоны ураганной силы редки.

2. Индийский океан между Мадагаскаром и Маскаренскими о-вами. Здесь в среднем 7 циклонов в год.

3. Индийский океан между северо-западным побережьем Австралии и Кокосовыми о-вами. Циклоны здесь редки - в среднем 2 в год. Местное их название вили-вили.

В южном Атлантическом океане тропических циклонов штормовой силы не возникает. Всего на земном шаре возникает в год в среднем около 70 тропических циклонов со штормовыми и ураганными ветрами. Максимум, как правило, приходится на лето и осень данного полушария. Зимой их почти не бывает.

Прослеживание тропических циклонов и предупреждение о них представляет важную задачу для службы погоды на Дальнем Востоке (особенно на Филиппинских о-вах), в США и других районах. Прогноз тропических циклонов затруднен тем, что происходят они над океанами. Поэтому основную роль в выявлении формирующихся тропических циклонов имеют метеорологические спутники.

  1. Зона внутритропической конвергенции и погода в ней.

Внутритропическая зона конвергенции

Переходная зона между пассатами северного и южного полушарий или между пассатом и, муссоном, или между пассатом и. экваториальными западными ветрами. Она характеризуется конвергенцией скорости, т. е. ослаблением, скорости ветра и сходимостью линий тока, по крайней мере в слое трения. Конвергенция и возникновение волновых и вихревых возмущений создают в В. 3. К. режим переменных ветров и усиливают развитие конвекции. Облака конвекции (кучевые и кучево-дождевые) имеют большое вертикальное развитие и образуют мезомасштабные облачные скопления; из них выпадают обильные осадки. В связи с этим, наряду со штилями, в В. 3. К. часты шквалы. В В. 3. К. также возникают тропические циклоны. Ширина В. 3. К различна, но в общем порядка нескольких градусов широты; над каждым океаном она может содержать несколько облачных скоплений с разрывами между ними. В отдалении от экватора, особенно над сушей, В. 3. К-, по-видимому, может сводиться к резкому тропическому фронту с существенными температурными контрастами.

 

В барическом поле ей соответствует экваториальная депрессия (экваториальная ложбина). В течение года В. 3. К. меняет свое положение (мигрирует); при этом в большинстве случаев она смещается в то полушарие, в котором лето. Однако над Атлантическим океаном и на востоке Тихого океана она остается в северном полушарии весь год. Ото дня ко дню В. 3. К. над океанами испытывает значительные смещения, а также быструю эволюцию облачных скоплений.

  1. Закономерности циркуляции атмосферы во внетропической зоне.

Во внетропических широтах преобладает западный перенос воздуха, особенно хорошо выраженный в верхней тропосфере. Однако воздушные течения меняются в этих широтах часто и быстро в связи с циклонической деятельностью и преобладающий западный перенос представляет собой только статистический результат совокупного действия возникающих атмосферных возмущений.

Основной особенностью атмосферной циркуляции во внетропической и особенно в средних широтах является интенсивная циклоническая деятельность. Циклонической деятельностью называют постоянное возникновение, развитие и перемещение в атмосфере внетропических широт крупномасштабных атмосферных возмущений с пониженным и повышенным давлением - циклонов и антициклонов.

Все воздушные течения крупного масштаба связаны во внетропических широтах с этими атмосферными возмущениями.

Преобладающий западный воздушный перенос воздуха, о котором говорилось выше, во внетропической зоне является скорее результатом совокупного действия возникающих атмосферных возмущений. Это связано с теми, что под влиянием циклонической деятельности направление воздушных течений в этих широтах часто и быстро меняют свои направления.

В течение года во внетропической зоне каждого полушария возникают многие сотни циклонов. Размеры внетропических циклонов весьма значительны, хорошо развитый циклон имеет в поперечнике 2-3 тыс. км. Вертикальная мощность циклона меняется по мере его развития. В первое время циклон заметно выражен лишь в нижней части тропосферы. Распределение температуры в нем асимметрично относительно центра: в передней части циклона, с притоком воздуха из низких широт, температуры повышены, в тыловой части, с притоком воздуха из высоких широт, напротив понижены. При последующем развитии циклон становится высоким, при этом температура воздуха в нем понижается, а температурный контраст между передней и тыловой частью сглаживается.

Давление в центре циклона (глубина циклона) в начале его развития немного отличается от среднего и составляет 1000-1010 мб. Многие циклоны и не углубляются более, чем до 1000-990 мб, однако наиболее глубоких циклонах давление падает до 960-950 мб. Вместе с углублением циклона растут и скорости ветра в нем. Ветры в глубоких циклонах сильные и иногда достигают штормовых скоростей. Особенно часто это бывает в циклонах южного полушария.

Жизнь циклона продолжается несколько суток, в первой половине своего существования циклон углубляется, во второй - заполняется и затем исчезает вовсе. В некоторых случаях существование циклона оказывается более длительным, особенно когда он объединяется с другими, образуя одну общую и малоподвижную область - центральный циклон. Центральные циклоны чаще всего образуются в северных частях Атлантического и Тихого океанов, в районах исландской и алеутской депрессией.

Циклоны всегда перемещаются: под перемещением циклона подразумевают перемещение циклона как единой системы, независимо от направления дующих в нем ветров. Как правило, циклоны перемещаются в направлении общего переноса воздуха в средней и верхней тропосфере (в направлении ведущего потока). Такой общий перенос воздуха чаще всего происходит с запада на восток, поэтому и циклоны чаще перемещаются с запада на восток. Но бывает и так, что высокие циклоны и антициклоны, простирающиеся на всю толщу тропосферы, отклоняются от зонального направления и перемещаются с большей составляющей к югу или северу. В редких случаях направление ведущего потока бывает даже восточным и тогда циклон перемещается анормально, с востока на запад. Скорость перемещения циклона на 20-30  меньше скорости ведущего потока и составляет 30-40 км/час, достигая в отдельных случаях величин 80 км/час. В поздней стадии жизни циклона скорость его перемещения резко уменьшается.

Перемещение циклона приводит к изменениям погоды. При прохождении циклона усиливается ветер, меняется его направление. Если циклон проходит через данное место своей южной частью, ветер меняется с южного на юго-западный. Если циклон проходит своей северной частью, ветер меняется с юго-восточного на восточный, северо-восточный и северный. Таким образом, в передней (восточной) части циклона наблюдаются ветры с южной составляющей, в тыловой (западной) части- с северной составляющей. С этим связаны изменения температуры при прохождении циклона. Циклонические области характеризуются увеличенной облачностью и осадками. В передней части циклона осадки обложные, восходящего скольжения, выпадающие из облаков теплого фронта. В тыловой части осадки ливневые, из кучево-дождевых облаков, свойственных холодному фронту. В южной части циклона иногда наблюдаются моросящие осадки теплой воздушной массы.

Приближение циклона можно заметить по падению давления и по первым облакам, появляющимся на западном горизонте. Это фронтальные перистые облака, движущиеся параллельными полосами. За ними идут перисто-слоистые, затем более плотные высокослоистые и слоисто-дождевые. Потом, в тылу циклона, давление растет и облачность принимает быстро меняющийся характер: кучевые и кучево-дождевые облака часто сменяются прояснениями.

Между циклонами возникают и развиваются подвижные антициклоны. Их размеры и скорости движения примерно такие же, как и у циклонов, но в поздней стадии развития антициклоны часто принимают малоподвижное состояние. Направление движения определяется направлением ведущего потока, но в перемещении антициклонов преобладает составляющая к низким широтам. Поэтому происходит накопление антициклонов в субтропических и тропических широтах (субтропическая зона высокого давления). Зимой также происходит преимущественное развитие, накопление и усиление антициклонов над охлажденными материками умеренных широт, особенно над Азией.

В антициклонах существует общая тенденция к нисходящему движению воздуха и по мере развития антициклона мощные слои воздуха в нем медленно оседают, что приводит к их динамическому нагреванию и возникновению инверсии температуры. В связи с этим воздух удаляется от насыщения и погода в антициклонах преобладает малооблачная и сухая. Только в нижних слоях в холодное время суток и года возможно образование туманов и низких слоистых облаков, связанных с охлаждением от земной поверхности. Возможно также образование волнистых облаков в более высоких слоях, под инверсией. Но мощных облачных толщ с выпадением обложных осадков в антициклонах не бывает. С течением времени температура воздуха в антициклоне становится выше, исключением являются нижние слои антициклона зимой над сушей. При ясной погоде в антициклоне земная поверхность будет сильно выхолаживаться излучением, и от нее сильно будут сильно выхолаживаться и прилегающие слои воздуха. Барические градиенты и ветры во внутренних частях антициклонов слабы, у земной поверхности нередки штили, но на периферии антициклона ветры могут быть достаточно сильными.

Внетропические муссоны. Над материками внетропических широт зимний режим повышенного давления сменяется летним режимом пониженного давления. Это приводит к тому, что в некоторых районах преобладающие барические градиенты резко меняют свое направление от зимы к лету. Это приводит к сходным изменениям в режиме ветра. В одном сезоне преобладают ветры одного направления, в противоположном сезоне преобладающее направление ветра сменится на противоположное или близкое к противоположному. Такой режим ветра называется внетропическим муссонами. Муссонный режим ветра во внетропических широтах, как и тропические муссоны, охватывают значительную толщу тропосферы. Выше господствует западный перенос. Внетропические муссоны особенно хорошо выражены на восточном побережье Тихого океана. Зимой над Восточной Азией держаться устойчивые антициклоны, над морем возникают серии циклонов. Воздушные течения над восточной окраиной Азии имеют в это время преимущественно направление с севера или северо-запада. Это зимний муссон. В ряде районов он создает вынос воздуха через береговую линию с суши на море. Летом над Азией преобладает пониженное давление, а над прилегающими морями давление повышено. Устанавливается преобладание южных и юго-восточных ветров - летний муссон. Если зимний муссон имеет составляющую с суши на море, он связан с холодной и сухой погодой. Если летний муссон направлен с моря на сушу (что тоже строго не обязательно), он связан с понижением температуры и значительными осадками в муссонном районе.

Следует помнить, что и в случае с внетропическими муссонами речь идет о преобладающем направлении ветров, что не исключает наличие барических систем, определяющих возникновение ветров других направлений.

  1. Формирование циклонов и антициклонов. Погода в них.

Принятая гипотеза формирования циклонических образований.

 

Считается, что образование и пополнение энергией циклона происходит за счёт подъёма больших масс тёплого воздуха и скрытой теплоты конденсации. Считается, что в отдельных районах тропической зоны океанов вода теплее атмосферы. В этом случае воздух атмосферы нагревается от океана и поднимается. В результате подъёма воздуха влага в нём конденсируется и выпадает в виде дождей, давление в центре циклона падает, что и приводит к возникновению вращательных движений воздуха и влаги и твердых веществ в ней заключённых [1 - 4].

Эта общепринятая и популярная гипотеза формирования циклонических образований, была создана без анализа натурной информации, а лишь путём логических умозаключений и представлений её авторов о предполагаемой физики развития подобных процессов. Естественно предположить, если воздух в образовании поднимается, что происходит в движениях циклонических образований, то он должен быть легче, чем воздух на периферии образования. Так и считается: воздух поднимается, влага конденсируется, давление падает, возникают вращательные движения циклонического образования. С приходом циклона погода резко меняется. Ветер усиливается, обязательно выпадают осадки.

Антициклон (греч. anti — против и kuklon — вращающийся) — область высокого атмосферного давления в тропосфере с постепенным его понижением от центральной части к периферии. Это атмосферный вихрь, в котором все иначе, чем в его антиподе — циклоне. Воздушная спираль раскручивается в Северном полушарии по часовой стрелке, в Южном — против часовой стрелки. В антициклоне воздух не поднимается, а опускается, и, как правило, он достаточно сухой. Поэтому погода в этот период всегда ясная, сухая, малооблачная. Температура летом высокая, погода жаркая; зима — морозная. Атмосферные фронты, в отличие от циклонов, никогда не бывают в центре антициклонов. Если они и заходят на его окраину, то в ослабленном виде. В центре антициклона стоит штиль. В области антициклона, в отличие от циклона, заметны колебания температуры в течение суток. Особенно они велики на материках. В Центральной России, удаленной от морей более чем на 500 км, в ясную погоду день нередко теплее ночи на 10-15°С. В Сибири эта разница может достигать 20-25°С, а в Сахаре после сорокаградусной дневной жары возможны ночные заморозки. Все это можно объяснить отсутствием осадков, оказывающим смягчающее влияние на климат.

 

Антициклоны, в отличие от циклонов, образуются при вторжении холодных воздушных масс в теплые. Так же как и циклоны, антициклоны перемещаются со скоростью 30 км/ч с запада на восток, отклоняясь к юго-востоку.

 

Главные области формирования антициклонов — субтропические и приполярные широты. В России антициклональная погода наиболее типична — и зимой, и летом — для юга Русской равнины. Устойчивые антициклоны характерны зимой для Восточной Сибири и Северного Казахстана. Есть несколько мест на Земле с многомесячным и даже годовым господством антициклонов. Это Азорский, Антарктический, Арктический, Азиатский максимумы атмосферного давления.

 

Антициклоны способствуют возникновению круговых океанических течений: в Северном полушарии по ходу часовой стрелки, а в Южном — против него.

Ясная, безоблачная погода

  1. Центры действия атмосферы. Их роль в формировании погоды. Отметить их на карте

Центры действия атмосферы

области высокого или низкого атмосферного давления на картах распределения давления по земному шару; статистический результат преобладания в том или ином районе антициклонов или циклонов. Различают постоянные и сезонные Ц. д. а. Постоянные (перманентные) Ц. д. а. — экваториальная депрессия, субтропические антициклоны, депрессии субполярных широт, полярные антициклоны; сезонные — зимние антициклоны и летние депрессии над материками в средних широтах. Размещение Ц. д. а. (см. карты).

  1. Местные ветры. Бризы, фены, бора, горно-долинные, шквалы, самум

Местные ветры.

Под местными ветрами понимают ветры, характерные для определенных географических районов. Происхождение их различно, они могут быть вызваны:

· проявлением местных циркуляций (бризы, горно-долинные ветры);

· местными возмущениями общей циркуляции атмосферы под влиянием орографии местности (фен, бора);

· изменениями силы или свойств ветров, являющихся течениями общей циркуляции (сирокко, самум, хамсин, афганец).

Бризами называют ветры у береговой линии морей и больших озер, имеющие резкую суточную смену направления. Днем морской бриз дует в нескольких нижних сотнях метров (иногда в слое более километра) в направлении на берег, а ночью береговой бриз дует с берега на море. Скорость ветра при бризах - порядка 3-5 м/с, в тропиках больше. Бризы выражены наиболее отчетливо, когда погода ясная и общий перенос воздуха слаб, как это бывает во внутренних частях антициклонов. Наиболее хорошо бризовая циркуляция выражена в субтропических и тропических антициклонах, например, на побережье пустынь, где суточные смены температур велики, а общие барические градиенты малы. Хорошо развитые бризы наблюдается в теплое время года на побережье таких морей средних широт как Черное, Азовское, Каспийское.

Бризы связаны с суточным ходом температуры поверхности суши. Днем суша нагрета и температура ее поверхности выше, чем поверхности моря. Поэтому изобарические поверхности над сушей несколько приподнимаются сравнительно с морем; на какой-то высоте воздается горизонтальный барический градиент, направленный в сторону моря. Так как движение развивается в течение короткого промежутка времени, то отклоняющая сила Кориолиса не может уравновесить барический градиент, движение воздуха остается неустановившимся и направлено с суши на море. Происходит отток воздуха на высоте с суши на море. Это приводит к падению давления у земной поверхности и к росту его над морем. В нижних слоях изобарические поверхности приобретают обратный наклон, устанавливается барический градиент, направленный с моря на сушу, а с ним и соответствующий перенос воздуха в нижнем слое. Этот нижний перенос воздуха и есть дневной морской бриз.

Противоположные условия будут ночью, когда суша охлаждается, становится холоднее моря. Изобарические поверхности приподнимаются над морем, и на некоторой высоте возникает горизонтальный барический градиент, направленный в сторону суши. Возникает ситуация, обратная дневной и в итоге близ поверхности создается перенос воздуха с берега на море - ночной бриз, а над ним обратное течение.

Бризы захватывают слой в несколько сотен метров, до 1-2 км, причем дневной бриз наблюдается в более мощном слое, чем ночной. Вторжение морского бриза на сушу имеет общие черты с вторжением холодного фронта. Он несколько понижает температуру над сушей, увеличивает относительную влажность. Особенно резко это выражено в тропиках. В Мадрасе (Индия) морской бриз понижает температуру воздуха на побережье на 2-3 0С., и повышает влажность на 10-20%. В Западной Африке эффект значительно больше: морской бриз может снизить температуру на 10 0С. и более и повысить относительную влажность на 40%.

Очень сильный климатический эффект производит бриз, дующий с большой регулярностью над Сан-Франциско. Морской воздух приходит на сушу с вод холодного Калифорнийского течения, и средние температуры летних месяцев в Сан-Франциско оказываются на 5-70С ниже, чем в Лос-Анджелесе, расположенном всего на 40 широты южнее.

Бризы наблюдается и на побережье таких крупных озер как Севан, Иссык-Куль, Ладожское, Онежское и других. Но здесь это явление имеет уже микроклиматический масштаб: скорости ветра при бризе, его вертикальная мощность и горизонтальное распространение значительно меньше, чем при бризах на берегах морей.

Горно-долинные ветры - это ветры, дующие с суточной периодичностью в горных системах. Днем дует ветер из горла долины вверх по долине, а также вверх по горным склонам. Ночью горный воздух дует вниз по долине и вниз по склонам, в сторону равнины. Горно-долинные ветры хорошо выражены во многих долинах и котловинах Альп, Кавказа, Памира и других горных систем, и наблюдаются главным образом в теплое время года. Их вертикальная мощность значительна, порядка нескольких километров, скорость может достигать 10 м/с. Наиболее простая разновидность горно-долинных ветров - ветры склонов. Днем склоны гор нагреты сильнее воздуха, поэтому непосредственно у склона воздух нагревается сильнее, чем воздух в центре долины, в атмосфере устанавливается горизонтальный градиент температуры, направленный от склона в свободную атмосферу. Более теплый воздух начинает подниматься вверх по склону, как при конвекции в свободной атмосфере. Такой подъем приводит к усиленному образованию облаков над гребнями. Ночью, при охлаждении склонов, условия меняются на обратные и воздух стекает по склонам вниз.

Перенос воздуха из долины в предгорья осуществляется аналогично бризу. Днем в долине температура в целом выше, чем на прилегающей равнине, давление в долине до самого гребня ниже, чем на равнине, на больших высотах - выше. В результате днем ниже уровня гребня устанавливается поток воздуха с равнины в долину, а выше - обратный. Ночью воздух в долине холоднее, чем над равниной, и внутри долины устанавливается более высокое давление, создаваемые барические градиенты определяют перенос воздуха вниз по долине, на равнину. Над ним устанавливается обратный перенос воздуха вниз по долине, на равнину. Над ним устанавливается обратный перенос в сторону гор.

В отличие от перечисленных выше ветров, ледниковый ветер не имеет суточной периодичности. Он дует с поверхности ледника в долину. Надо льдом, оказывающим охлаждающее воздействие, господствует инверсия температуры, и холодный воздух стекает вниз. Над некоторыми крупными ледниками скорость ветра может достигать 3-7 м/с. Явление ледниковых ветров в громадных масштабах наблюдается над Антарктидой. Здесь над постоянным ледяным покровом возникают стоковые ветры (чаще всего юго-восточные) - перенос воздуха по наклону местности в сторону океана. Так как кроме барического градиента в формировании этих потоков участвует и сила тяжести скорость стоковых ветров может достигать в нижних 100-200 м 20м/с и более. Постоянство этих ветров делает многие районы побережья Антарктиды самыми ветреными местами Земного шара.

Феном называется теплый сухой и порывистый ветер, дующий временами с гор в долины. Температура воздуха при фене значительно повышается, а относительная влажность резко падает. Фены известны в Альпах, на Южном берегу Крыма, в горах Средней Азии, Алтая, Гренландии, на восточных склонах Скалистых гор и в других горных системах.

Фен может возникнуть, если воздушное течение общей циркуляции пересекает хребет достаточной высоты. С подветренной стороны происходит адиабатическое нагревание воздуха при его восходящем движении. Вертикальный градиент температуры при этом составляет 10С. на каждые 100 м (нагревание по сухоадиабатическому закону). Вертикальный градиент в атмосфере, то есть в том воздухе, который вытесняется всегда меньше сухоадиабатического. Поэтому температура спустившегося фенового воздуха всегда будет больше, чем температура воздуха ранее занимавшего долину. Температура фена, будет тем выше, чем больше высота, с которой он спустился. Относительная влажность в нем в то же время будет понижаться по мере роста температуры.

Эффект повышения температуры в фене особенно велик, если до фена воздух в долин был сильно выхоложен излучением. Так, в Монтане (Скалистые горы) однажды в декабре температура повысилась за семь часов с -40 до +40С. Продолжительный и интенсивный фен может привести к бурному таянию снега в горах, к повышению уровня и разливам горных рек. Летом фен вследствие своей высокой температуры и сухости воздуха может губительно действовать на растительность. В Закавказье (Кутаиси) при фенах листва деревьев высыхает и опадает.

Борой называется сильный холодный и порывистый ветер, дующий с низких горных хребтов в сторону достаточно теплого моря. Бора с давних времен известен в районе Новороссийска на Черном море и на Адриатическом побережье, в районе Триеста. Сходные явления обнаружены и в ряде других мест (норд в районе Баку, мистраль на Средиземном море Франции, нортсер в Мексиканском заливе).

Бора возникает в тех случаях, когда холодный фронт подходит к невысокому прибрежному хребту и сразу же переваливает через него. Низвергаясь вниз по горному хребту под действием силы тяжести, воздух приобретает значительную скорость (до 20 м/с и более). Он вызывает сильное волнение моря и резкое понижение температуры. Хотя, спускаясь вниз по склону, воздух адиабатически нагревается, его изначальная температура очень низка и поэтому, спустившийся воздух остается холоднее, чем тот, что был у моря. В Новороссийске наблюдались понижения температуры на 25оС.

Шквалами называют резкие кратковременные усиления ветра, наблюдаемые на ограниченных территориях. Их возникновение связано с течениями общей циркуляции атмосферы. В большинстве случаев они связаны с кучево-дождевыми (грозовыми) облаками, с ливневыми осадками и грозой. Атмосферное давление при шквале сначала резко повышается в связи с выпадением осадков, а потом снова падает. Скорость ветра при шквале - 20 и более м/с.

В условиях большой неустойчивости атмосферной стратификации, кроме обычных грозовых шквалов, могут возникать особые вихри с вертикальной осью, напоминающие циклоны, но очень маленьких масштабов. Такие вихри, возникающие над морем, называются смерчами, а над сушей - тромбами. В Северной Америке тромбы называют торнадо. Вихрь возникает обычно в передней части грозового облака и проникает сверху до самой земной поверхности. У смерча диаметр вихря порядка десятков метров, у тромбов - порядка 100-200 м, а у торнадо и больше (устанавливается по ширине полосы разрушений).

Тромб виден как темный столб между облаком и земной поверхностью, расширяющийся кверху и к низу. Это объясняется тем, что вихрь втягивает сверху облако, а снизу пыль и воду. Вихрь перемещается вместе с облаком со скоростью порядка 30-40 км/час, при этом скорости ветра в самом вихре 50-100 м/с, как это можно определить по характеру разрушений. Время существования смерчей - несколько минут, тромбов - десятки минут, иногда несколько часов. Атмосферное давление в вихре понижено на десятки и даже сотню мб. Воздух вращается вокруг оси вихря и одновременно поднимается вверх. Тромб сопровождается грозой, ливневыми осадками, градом. Тромбы приходят по одиночке, хотя торнадо изредка наблюдаются по два или несколько. Смерчи часто возникают сериями.

Ветер при тромбе нарушает легкие постройки, переносит на небольшие расстояния людей и животных, ломает и срывает с корнем деревья, прокладывая в лесах просеки. Падения давления при прохождении тромба бывает настолько большим и быстрым, что наружное давление не успевает выровняться с давлением внутри здания. Поэтому здания, попавшие в сферу действия тромба, взрываются изнутри: с них слетают крыши, вылетают оконные рамы и рушатся стены.

В США, между Скалистыми горами и Аппалачами торнадо бывает очень частыми и обладают исключительно разрушительной силой. За год наблюдается до 200 торнадо, в отдельные годы до 800. Их диаметры, скорости ветра и разрушительная сила превосходят тромбы. В среднем за год насчитывается до 200 смертных случаев от торнадо, а в 1925 году было убито почти 700 человек. Убытки от торнадо составляют многие десятки миллионов долларов. Большие размеры и увеличенную интенсивность торнадо объясняют господством в этом районе теплого, влажного и неустойчиво стратифицированного воздуха с Мексиканского залива, очень благоприятного для формирования гроз и торнадо.

  1. Бриз и механизм его образования.

БРИЗ

бриза (англ, breeze, brisa) — несильный ветер (обычно до 4 баллов по шкале Бофорта) на побережье большого водоема (больших озер, водохранилищ, рек, морей), меняющий свое направление в течение суток в соответствии с изменением направления и значения горизонтального градиента температуры (поперек береговой черты), пропорционально разности температуры суша — вода. Обычно Б. хорошо выражен в теплую часть года при малооблачной погоде, когда контраст температуры суша — вода наибольший (порядка 20 °С).

Различают дневной (морской, озерный) и ночной (береговой) Б.

Дневной Б. дует со стороны водоема в сторону более теплой суши (см. Морской ветер). Ночной Б. дует с охлажденйого ночью берега в сторону более теплой водной поверхности (см. Береговой ветер). Смена берегового Б. морским происходит утром до полудня, морского ночным — вечером, после полудня. Высота слоя воздуха, охваченного Б., различна в зависимости от синоптических условий, времени года и особенностей береговой черты. Например, морской Б. в Севастополе и Феодосии может достигать вертикальной протяженности до 2 км, тогда как в Поти — всего 200 м. Ночной ветер возникает сразу в слое толщиной до 300 м в виде обвала воздуха с суши (особенно если он сочетается с ночным горным ветром с крутых склонов побережья). Б. распространяется на расстояние до 30—40 км от береговой черты.

Над Б. может наблюдаться ветер противоположного направления — антибриз, отделенный от приводного воздушного потока (собственно Б.) бризовой инверсией. Б. хорошо выражен в низких широтах в летнее время года. Он наблюдается в основном при антициклонической погоде вечером, когда береговой ветер усиливается стоком охладившегося воздуха с гор. В зависимо- ctii от циркуляции атмосферы и рельефа берегов Б. может усиливаться или ослабевать.

Иногда можно проследить границу распространения Б,— бризов ы и фронт. Фронт морского Б.— зона встречи холодного морского воздуха с теплым воздухом над сушей. Зона смещается по мере усиления Б. в глубь суши. Она обнаруживается по скачку температуры, влажности, ветра и перемещает полосы утреннего тумана на сушу (см. Туманный ветер). Фронт берегового Б.— зона между континентальным воздухом, проникшим ночью на повеgif" border=1 vspace=6рхность моря, и воздухом морского происхождения. В слое смешения на границе этих воздушных масс теплый воздух обладает плавучестью относительно холодного.

  1. Фён и механизм его образования

Собственное название ветра «фен» (теплый) дает ключ к пониманию природы явления, хотя вначале именно повышенная температура движущегося воздуха была причиной неверного его объяснения. В начале века фен, который часто наблюдался в Альпах, Апеннинах, горах Далмации и других горных районах Европы, считали порождением знойной Сахары.

Но с развитием метеорологии, увеличением сети наблюдательных станций пришло более точное понимание явления. Установлено, что фен образуется благодаря значительной разности между атмосферным давлением в глубине суши и над морем. При прохождении циклона над морем вблизи побережья, когда в глубине суши сохраняется ядро высокого давления, барическое поле формирует потоки воздушных масс, направленные со стороны суши к морю. И если на пути этих потоков (рис. 10,а) встречаются горы, то массы воздуха, накапливаясь за хребтом, начинают медленно подниматься. Температура воздуха (линия АВ на рис. 10,6) при его подъеме падает, а влажность постепенно возрастает и в некоторой точке В достигает максимума.

При дальнейшем подъеме (линия ВС) скорость понижения температуры воздуха меньше, чем на первом участке, так как здесь происходит выделение скрытой теплоты, освобождающейся при конденсации водяного пара. На вершине гребня, где воздух перенасыщен водяным паром (точка С), он начинает конденсироваться, образуя облачный вал, покрывающий весь горный хребет, — возникает характерная «феновая стена». С этой высоты воздух устремляется к морю, нагреваясь с такой же скоростью, с какой он охлаждался при подъеме на

участке АВ, поэтому на побережье он приходит с более высокой температурой и небольшой влажностью.

Так, во время фена 28 февраля 1915 года на Зеленом мысу (под Батуми) температура воздуха поднялась от 10 до 24,4° С, а относительная влажность упала с 95 до 16% за 8 часов.

 

 

 

 

Рис. 10. Схема образования фена (а) и изменение температуры (б) в восходящем и нисходящем воздухе при фене

Во всем районе, захваченном нисходящим движением воздуха, наступает прояснение («феновый сегмент») и воздух приобретает исключительную прозрачность. Атмосферно-электрические наблюдения, проведенные во время фена, указывают на сильное уменьшение напряжения электрического поля и увеличение числа ионов в воздухе. При этом увеличивается дальность действия радиолокационных станций.

Приведенная выше картина образования фена сильно идеализирована; в действительности условия его возникновения отличаются от простых сухо- или влажноадиа-батических изменений состояния воздуха, представленных на рис. 10. Большую роль играют реальные географические условия: высота гор, их удаленность от побережья, градиент атмосферного давления и т. п. Однако основной «спусковой» механизм фена ясен: это наличие горных хребтов вдоль побережья и соответствующее совпадение атмосферных условий — антициклона над сушей и глубокого циклона над морем. Поэтому фены наблюдаются во всех горных системах, хорошо выражены и часты в районе Черноморского побережья Кавказа, на Адриатике, у западных берегов северной части Южной Америки.

  1. Нарисуйте циклон и антициклон, направление ветрового переноса в северном и южном полушарии.

Антиклон: а) северное полушарие б) южное полушарие

Антициклон:

Ветры, дующие в северном полушарии, из-за вращения Земли отклоняются вправо. (В южном полушарии они отклоняются влево.) Таким образом, если распределение зон повышенного и пониженного атмосферного давления таково, что ветры должны дуть с юга на север, то они будут поворачивать к востоку. Попадая в области пониженного давления, ветры закручиваются в спирали, вращающиеся против часовой стрелки, что видно со спутников.

  1. Нарисуйте вертикальный разрез циклона и антициклона в холодном и теплом воздухе.

  1. Классификация климатов Б.П.Алисова.

Б. П. Алисов предложил выделять климатические зоны и области исходя из условий общей циркуляции атмосферы. Семь основных климатических зон: экваториальную, две тропические, две умеренные и две полярные (по одной в каждом полушарии) – он выделяет как такие зоны, в которых климатообразование круглый год происходит под преобладающим воздействием воздушных масс только одного типа: экваториального, тропического, умеренного (полярного) и арктического (в южном полушарии антарктического) воздуха.

Между ними Алисов различает шесть переходных зон, по три в каждом полушарии, характеризирующихся сезонной сменой преобладающих воздушных масс. Это две субэкваториальные зоны, или зоны тропических муссонов, в которых летом преобладает экваториальный, а зимой тропический воздух; две субтропические зоны, в которых летом господствует тропический воздух, а зимой - умеренный; субарктическая и субантарктическая, в которых летом преобладает умеренный, а зимой арктический или антарктический воздух. Границы зон определяются по среднему положению климатологических фронтов. Так, тропическая зона находится между летним положением тропических фронтов и зимним положением полярных фронтов. Поэтому она будет круглый год занята преимущественно тропическим воздухом. Субтропическая зона находится между зимним и летним положением полярных фронтов; поэтому она и будет зимой находится под преобладающим воздействием полярного воздуха, а летом – тропического воздуха. Аналогично определяется и границы других зон.

 

  1. По приведенным данным определите тип климата
  2. Микроклимат города на примере Москвы.

Большой современный город сильно влияет на климат. Он формирует свой местный климат, а на отдельных его улицах и площадях создаются своеобразные микроклиматические условия, определяемые городской застройкой, покрытием улиц, распределением зеленых насаждений и др.

Большой город, особенно с сильно развитой промышленностью, загрязняет атмосферу над собой, увеличивает ее мутность и тем самым уменьшает приток солнечной радиации. За счет увеличения мутности может теряться до 20% солнечной радиации. Снижение солнечной радиации еще усиливается высокой застройкой в узких улицах. Вследствие той же пелены дыма и пыли на территории города снижено эффективное излучение, а значит, и ночное выхолаживание. В то же время в городе к рассеянной радиации присоединяется радиация, отраженная стенами и мостовыми.

Крыши и стены домов, мостовые и другие элементы города, поглощая радиацию, нагрева-ются в течение дня сильнее, чем почва и трава, и отдают тепло воздуху, особенно вечером. Поэтому температуры воздуха в городах в 70–80% случаев выше, чем в сельской местности. Поле температуры над городом характеризуется одной или несколькими замкнутыми изотермами, получившими название городского острова тепла. Лучше всего контрасты температуры между городом и окружающей сельской местностью выражены в спокойную антиц







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.