|
|
Регенерация циклонов и антициклоновПроцессы, 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. Тропические циклоны Общие сведения. Тропические циклоны наиболее мощные, обладающие огромной разрушительной силой и энергией явления природы. Циклон за сутки выделяет энергию равную 5·1016 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 2,5·109 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 до100м/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÷17гПа/100 км, максимальное значение может составлять60гПа/100 км. Максимальная скорость ветра в тропическом циклоне составляет 90м/с, а полученная по косвенным оценкам – 110м/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.
Таблица 3.1 |
|
