Типы циклонов и антициклонов, стадии их развития.

Наиболее крупные атмосферные вихри - внетропические циклоны и антициклоны, имеющие различные размеры и достигающие в диаметре нескольких тысяч километров.

Кроме внетропических циклонов и антициклонов выделяют еще тропические циклоны, субтропические антициклоны.

Тропические циклоны зарождаются в штилевой зоне над океанами (преимущественно между широтами 5-20 ° обеих полушарий). В зависимости от района образования тропические циклоны они носят следующие названия: в тропической зоне Тихого океана - тайфуны, в Атлантике - ураганы, в Австралии - вилли-вилли.

Кроме этого как для циклонов, так и антициклонов, допускается использование терминов "мощный", "ослабевает", "старый" "молодой", "активизируется", "размытое барическое образование", "минимум" - для циклонического поля, "максимум" - для антициклонического поля.

При характеристике интенсивности циклона употребляют термины: "глубокий циклон" - вихрь с несколькими замкнутыми изобарами и низким давлением в центре; "неглубокий циклон" - при давлении в центре на 5-10 мб ниже, чем на периферии, "заполняющийся циклон" - при повышении давления в центре, "углубляющийся циклон" - при понижении давления в центре.

При характеристике интенсивности антициклона в случае роста (понижения) давления в центре употребляют термин "усиливается" ("разрушается").

Если интенсивность различна, то циклон, возникший на периферии уже существующего называют вторичным или частным. В случае подобной ситуации для антициклонического поля - вторичный антициклон или отрог.

Обычно при характеристике траектории употребляются дополнительно название географического района либо части света, откуда смещается барическое образование: южный циклон - циклон, смещающийся с юга, западный - с запада. Термин "полярный" у антициклона означает смещение с северо-запада, ультраполярный - с северо-востока, "ныряющий" циклон означает перемещение с севера или северо-запада на юг или юго-восток.

В некоторых районах барические образования становятся малоподвижными и могут существовать (стационировать) длительное время.

Длительно существующие обширные глубокие малоподвижные циклоны называют центральными. Малоподвижные длительно существующие области высокого давления называют стационарными или блокирующими антициклонами.

При этом сюда вливаются новые барические образования того же знака. В этом случае говорят о синоптических центрах действия атмосферы, указывая их географическое положение (исландский циклон, северотихоокеанский антициклон и т.д.)

43) Условия возникновения и свойства циклонов на разных стадиях их развития.

Вследствие неравномерного распределения тепла по широтам и постоянного переноса холодных и теплых масс воздуха в тропосфере происходит неравномерное распределение горизонтальных градиентов температуры. Районы, где происходит сближение тропосферных масс воздуха с различными температурными свойствами, называются тропосферными фронтальными зонами. Фронтальные зоны тропосферы являются зонами наибольших запасов потенциальной энергии, которая расходуется на образование фронтальных циклонов и антициклонов.

Кроме фронтальных барических образований, могут существовать и нефронтальные циклоны и антициклоны, формирующиеся в однородной воздушной массе под воздействием прогрева или охлаждения подстилающей поверхности - термические или местные циклоны и антициклоны, локально связанные с конкретным районом. Зимой местные циклоны возникают над открытыми морями, окруженными холодной сушей, летом- над прогретыми участками континента.

Циклон, или депрессия, образуется там, где на полярном фронте развивается волна, приводящая к проникновению языка теплого тропического воздуха в область полярной воздушной массы. Поскольку вся система движется на восток, теплый фронт, вдоль которого перемещается теплый воздух, вытесняя собой холодный воздух, отличается от холодного фронта, следующего за ним, в котором ситуация противоположна. Воздушные массы сходятся вдоль полярного фронта, и теплый воздух стремится расположиться над холодным воздухом в теплом фронте, в то время как в холодном фронте холодный воздух подтекает под теплый. Подъем воздуха приводит к понижению давления на поверхности; при этом изобары окружают центр низкого давления. Около поверхности ветры дуют поперек изобар под углом, величина которого определяется характеристиками поверхности. В результате получается, что воздух движется по спиралям к центру депрессии и одновременно поднимается. По мере того как воздух в теплом секторе постепенно поднимается, холодный фронт сближается с теплым наступает фаза окклюдирования депрессии. Хотя наверху присутствует теплый воздух, а изобары и поле ветра все еще указывают на циклонический характер движений, однако единственным фронтальным контрастом на поверхности является граница раздела между вновь поступившим холодным воздухом, располагающимся в тыловой части депрессии, и трансформированным холодным воздухом в передней части. Такая окклюзия может быть как холодной, так и теплой в зависимости от процессов, определивших трансформацию холодного воздуха. Время существования этих депрессий зависит от длительности процесса превращения потенциальной энергии в кинетическую; они разрушаются, когда исчезает контраст между соседними воздушными массами.

Стадии развития циклонов умеренных широт.

В жизни циклона и антициклона выделяют несколько стадий развития:

1) начальная стадия (стадия возникновения),

2) стадия молодого циклона (антициклона),

3) стадия максимального развития,

4) стадия заполнения циклона или разрушения антициклона

Для начальной стадии, длящейся примерно сутки, характерен процесс от первых признаков возникновения барического образования до появления первой замкнутой изобары на приземной карте погоды. Разность давления между центром и периферией составляет не более 5-10 мб. На высотах вихри в начальной стадии не прослеживаются.

Во второй стадии развития, продолжительность которой также обычно не более суток, барические образования имеют уже не менее 2-х замкнутых изобар. Термобарическое поле деформируется, циклон углубляется, антициклон усиливается, превращаясь в мощный атмосферный вихрь со значительными скоростями ветра. Циклоническая циркуляция распространяется в верхние слои атмосферы.

Третья стадия характеризуется наименьшим (наибольшим) давлением в центре циклона. Продолжительность стадии не более 12-24 ч.

В последней стадии циклон (антициклон) заполняется (разрушается). У поверхности Земли в центра циклона давление повышается, в центре антициклона - понижается. Горизонтальные градиенты давления и скорости ветра постепенно уменьшаются. Данная стадия наиболее продолжительна - 4 суток и более.

В каждой стадии развития циклон имеет своеобразную трехмерную структуру и каждая стадия отличается особенностями погоды.

44. Условия возникновения и свойства антициклонов на разных стадиях их развития.

Возникновение и развитие антициклонов тесно связано с развитием циклонов. Это единый процесс, происходящий во фронтальной зоне, в результате которого в одном районе создается недостаток массы воздуха и возникает циклон, а в другом районе – избыток массы воздуха и возникает антициклон. Большие значения горизонтальных градиентов температуры и давления благоприятны для антициклогенеза так же, как и для циклогенеза. Кроме этого для антициклогенеза благоприятными условиями являются: отрицательная адвекция вихря скорости в средней тропосфере, т.е. (Н, Н)>0, положительное значение дивергенции скорости (D_p>0) и увеличение с течением времени лапласиана средней температуры слоя, т.е. Анцициклон возникает, как правило, под входом ВФЗ (циклонической его частью).

Так же как и циклоны, антициклоны в своем развитии проходят ряд стадий: 1.начальная стадия (стадия возникновения), 2.стадия молодого антициклона; 3.стадия максимального развития антициклона; 4.стадия разрушения антициклона. Как правило, антициклон возникает в тылу холодного фронта молодого циклона (в холодной воздушной массе).

В начальной стадии развития приземный антициклон располагается под тыловой частью высотной барической ложбины, а барический гребень на высотах сдвинут в тыловую часть относительно приземного барического центра. Скорости ветра над приземным центром антициклона и несколько правее в средней тропосфере достигают 70-80 км/ч. При таких скоростях в области сходимости воздушных течений происходит зна­чительное отклонение ветра от градиентного (т.е. движение становится нестационар­ным). Развиваются нисходящие движения воздуха, давление растет, в результате чего антициклон усиливается. В общем, область роста давления охватывает центральную и переднюю части антициклона. Наибольший рост давления у поверхности Земли (где совпадают области адвективного и динамического роста давления) отмечается в перед­ней части антициклона. В тыловой части, где динамический рост накладывается на адвективное падение (адвекция тепла) суммарный рост у поверхности Земли будет ослаб­лен. Однако, до тех пор, пока область значительного динамического роста давления за­нимает центральную часть приземного антициклона, где адвективное изменение давле­ния равно нулю, будет иметь место усиление возникшего антициклона. Итак, в результате усиливающего динамического роста давления в передней части входа ВФЗ происходит деформация термобарического поля, приводящая к обра­зованию высотного гребня. Под этим гребнем у Земли и оформляется самостоятельный центр антициклона. На высотах, где повышение температуры вызывает рост давления, область роста давления смещается в тыловую часть антициклона, в сторону области повышения тем­пературы.

Стадия молодого антициклона. Термобарическое поле молодого антициклона в общих чертах соответствует структуре предыдущей стадии: барический гребень на высотах по отношению к при­земному центру антициклона заметно сдвинут в тыловую часть антициклона, а над его передней частью располагается барическая ложбина.

Центр антициклона у поверхности Земли располагается под передней частью барического гребня в зоне наибольшего сгущения сходящихся по потоку изогипс, ан­тициклоническая кривизна которых вдоль потока уменьшается. При такой структуре изогипс условия для дальнейшего усиления антициклона наиболее благоприятны. Сходимость изогипс над передней частью антициклона благоприятствует дина­мическому росту давления. Здесь также наблюдается адвекция холода, что также бла­гоприятствует адвективному росту давления. В тыловой части антициклона наблюдается адвекция тепла. Антициклон являет­ся термически асимметричным барическим образованием. Термический гребень не­сколько отстает от барического гребня. Линии нулевого адвективного и динамического изменений давления в этой ста­дии начинают сближаться. У поверхности Земли отмечается усиление антициклона - он имеет несколько замкнутых изобар. С высотой антициклон быстро исчезает.

Стадия максимального развития антициклона. Антициклон является мощным барическим образованием с высоким давлением в приземном центре и расходящейся системой приземных ветров. По мере его развития вихревая структура распространяется всё выше и выше. На высотах над приземным центром ещё существует густая система сходящихся изогипс с сильными ветрами и значительными градиентами температуры. В нижних слоях тропосферы антициклон по-прежнему, располагается в массах холодного воздуха. Однако, по мере заполнения антициклона однородным тёплым воз­духом на высотах появляется замкнутый центр высокого давления. Динамический рост давления в центре антициклона прекратился, а область наибольшего роста давления перешла на его периферию. С этого момента начинается ослабление антициклона.

Стадия разрушения антициклона - антициклон является высоким барическим образо­ванием с квазивертикальной осью. Замкнутые центры высокого давления прослежива­ются на всех уровнях тропосферы. С момента усиления антициклона температура воздуха на высотах повышается. В системе антициклона происходит опускание воздуха, и, следовательно, его сжатие и нагревание. В тыловой части антициклона происходит поступление тёплого воздуха (адвекция тепла) в его систему. В результате продолжающейся адвекции тепла и адиа­батического нагревания воздуха антициклон заполняется однородным тёплым возду­хом, а область наибольших горизонтальных контрастов температуры перемещается на периферию. Антициклон становится термически симметричным барическим образованием. Из-за расходимости воздушных течений в приземном слое атмосферы давление в системе антициклона понижается, и он постепенно разрушается, что на начальном этапе разрушения более заметно у земной поверхности.