Причины образования циклонов

ЦИКЛОНЫ И АНТИЦИКЛОНЫ

Классификация и характеристики погодных условий циклонов и

Антициклонов

Определения и классификация

Циклон (антициклон) - это барическое образование с одной или более замкнутых изобар, кратных 5 мб, с самым низким (высоким) давлением в центре и циркуляцией ветра по часовой (против часовой) стрелки в Северном полушарии.

В зависимости от географического района, особенностей возникновения и развития различают барические образования:

· Циклоны:

o умеренных широт фронтальные и не фронтальные (местные или термические), развивающиеся на основном фронте;

o тропические – ураганные (ураганы, тайфуны) и слабые циклонические образования в тропическом поясе;

· Антициклоны:

o умеренных широт:

- промежуточные (между циклоннами одного семейства);

- заключительные (в тылу последнего циклона циклонического семейства);

o нефронтальные(местные, термические) антициклоны;

o субтропические антициклоны.

Циклоны и антициклоны могут быть одноцентровыми и многоцентровыми. Два циклона примерно одинаковой интенсивности с общими замкнутыми изобарами называют сопряженными.

Существует несколько принципов классификации барических образований.

Классификация, связанная с направлением перемещения барических образований по траектории перемещения циклонов и антициклонов: северные, западные, южные и восточные, которые детализируются районом их зарождения или перемещения.

К таким циклонам относятся:

- южные средиземноморские, южные балканские, южные черноморские, южные каспийские;

- «ныряющие» (перемещающиеся с севера или северо-запада на юг или юго-восток);

- скагерракские, мургабские.

У антициклонов различают:

- полярные вхождения (с северо-запада), ультраполярные вхождения (с северо-востока);

- отроги (ядра) азорского антициклона (смещающиеся с запада на восток).

В целом преобладают траектории:

- Циклонов – с юго-запада на северо-восток,

- Антициклонов – с северо-запада на юго-восток.

В зависимости от вертикальной протяженности циклонической (антициклонической) циркуляции (т.е. от толщины слоя, в котором обнаруживается циклоническая / антициклоническая деятельность), различают следующие барические образования:

- низкие (до 1500 м);

- средние (до 8000 м);

- высокие (выше 8000 м);

- стратосферные (простирающиеся из тропосферы в стратосферу).

Процесс эволюции циклона и антициклона

Если рассматривать процесс эволюции барических образований от их возникновения до исчезновения, то можно выявить стадии их развития:

§ Начальная стадия (стадия возникновения) циклона (антициклона) – от первых признаков зарождения до появления первой изобары кратной 5 мб.

§ Стадия молодого циклона (антициклона) или стадия углубления циклона (усиления антициклона).

§ Стадия максимального развития циклона (антициклона).

§ Стадия заполнения циклона (ослабления или разрушения антициклона).

При рассмотрении фронтальной природы циклонов можно выделить следующие стадии развития:

1. Фронтальная волна – от первых признаков зарождения до появления первой изобары кратной 5 мб.

2. Молодой циклон – от начала формирования циклона до начала окклюдирования.

3. Окклюдированный циклон − от начала окклюдирования до исчезновения циклона.

В каждой стадии развития эти барические образования имеют своеобразные условия погоды. Обычно в процессе развития циклон или антициклон превращается из низкого подвижного барического образования в высокое малоподвижное образование с вертикальной высотной осью.

Продолжительность каждой стадии колеблется от нескольких часов до нескольких суток. Минимальную продолжительность имеют начальные стадии развития. Циклоны и антициклоны не всегда проходят все стадии развития.

Скорости перемещения циклонов и антициклонов колеблются в широких пределах.

В начальной стадии развития низкие циклоны и антициклоны перемещаются со скоростями 40 – 50 км/час.

В отдельных случаях скорость перемещения достигает 100 км/час.

В поздней стадии развития, когда циклоны и антициклоны превращаются в высокие барические, скорость их перемещения резко уменьшается и они становятся малоподвижными.

Средняя скорость перемещения этих барических образований составляет 30 ÷ 40 км/час.

Антициклоны поздней стадии развития достигают горизонтальных размеров больших, чем циклоны..

Диаметр хорошо развитого одиночного циклона составляет около 1000 км, антициклона – 2000 км, максимальные размеры составляют более 4000 км.

Причины образования циклонов

Нефронтальные (термические) циклоны возникают летом – над сушей, зимой – над теплыми морями. Нефронтальные циклоны имеют небольшие горизонтальные размеры, а по вертикали до 1000 – 1500 м.

Причиной возникновения термических циклонов является неравномерное нагревание подстилающей поверхности и образование устойчивых восходящих движений воздуха над сравнительно большими площадями в радиусе 100 – 200 км, а также появление областей падения давления.

В отдельных случаях термические циклоны могут иметь большие размеры и очерчиваться несколькими изобарами. К ним относятся циклоны в летнее время – над Средней Азией, зимой – над Черным морем. При благоприятных условиях, когда в систему такого циклона входит атмосферный фронт, он может превратиться в обычный фронтальный циклон.

Фронтальные циклоны могут возникать на малоподвижных холодных и теплых фронтах, а также у точки окклюзии существующего циклона.

Для возникновения и развития циклона необходимо относительное понижение давления в районе возникновения циклона.

Возникновение циклонов связано с высотными фронтальными зонами и со струйными течениями. В процессе возникновения и развития циклона на фронте образуется волна, амплитуда которой со временем увеличивается. Если амплитуда волны со временем не увеличивается, циклон заканчивает свое существование на волновой стадии.

Волна является неустойчивой, если ее амплитуда увеличивается, и устойчивой, если ее амплитуда со временем не изменяется или уменьшается.

Критерием неустойчивости считается длина волны от 800 до 2800 км.

Таким образом, процесс возникновения циклона начинается с:

- возмущения термического поля,

- возникновения термического гребня,

- ослабления ложбины холода со средней температурой слоя воздуха от поверхности земли

до 5 – 6 км.

Это приводит к относительному падению давления, завихрению воздушных потоков и образованию волны на фронте.

Образование фронтальных волн на малоподвижных фронтах при противоположных направлениях воздушных потоков даже при небольших местных изменениях в их направлении приводит к деформации линии фронта и образованию волны. Такие фронтальные волны редко развиваются в глубокие циклоны.

Зарождению циклона на холодном фронте способствует разрежение изобар вблизи оси барической ложбины, где возникает ее центр (рис 3.1).

Область падения давления в случае разреженных изобар приводит к появлению замкнутых изобар.

Возникновение циклонов на теплых фронтах наблюдается редко. Условием образования является заток холодной воздушной массы в тыл циклона.

Рис.3.1. Схема зарождения циклона на холодном фронте

В этом случае наблюдается увеличение горизонтальных градиентов температуры перед теплым фронтом.

Циклоны у точки окклюзии возникают сравнительно часто, но редко превращаются в глубокие циклоны из-за отсутствия в атмосфере необходимых для этого условий.