Атмосферный фронт. Тёплый и холодный фронт. Что такое циклон и антициклон? Кратковременный вихрь возникающий перед холодными атмосферными фронтами
Контрольная работа по теме «Климат России» 1 вариант
Задание1.Закончите предложение:
А.Поступление на землю путем излучения солнечного тепла и света ____________
Б.Изменение свойств ВМ при их перемещении над поверхностью Земли___________
В.Вихревое движение воздуха, связанное с областью низкого давления _____________
Г.Отношение годовой суммы осадков к испаряемости за этот же период__________
А.ФОРМИРУЮТСЯ НАД БОЛЬШЕЙ ЧАСТЬЮ НАШЕЙ СТРАНЫ?
Б. ЗИМОЙ СПОСОБСТВУЮТ РЕЗКОМУ ПОТЕПЛЕНИЮ,ЛЕТОМ ВЫЗЫВАЮТ ПАСМУРНУЮ ПОГОДУ С ОБЛОЖНЫМИ ДОЖДЯМИ?
В. ЗИМОЙ ПРИНОСЯТ СНЕГОПАДЫ И ОТТЕПЕЛИ, А ЛЕТОМ СМЯГЧАЯ ЖАРУ, ПРИНОСЯТ ОСАДКИ ?
Задание 3.Тест
1.Суровость климата страны нарастает в направлении
а) c севера на юг б) с востока на запад в) с запада на восток
2.Этот тип климата характерен для Д.Востока:
3.Этот тип климата отличается долгой холодной зимой и коротким холодным летом,когда температура июля не выше +5С
А) арктический Б) субарктический в) резко континентальный г) муссонный
4.Этот тип климата отличает суровая зима, солнечная и морозная; лето солнечное и теплое, небольшое количество осадков весь год.
А)Умеренно континентальный б) континентальный В) резко континентальный г) муссонный
5. Большие объемы воздуха тропосферы, обладающие однородными свойствами.
6. Состояние нижнего слоя атмосферы в данном месте в данное время.
А)атмосферный фронт б)циркуляция в)погода г)климат д)воздушные массы е)солнечная радиация
7. Прохождение холодного фронта сопровождается погодой
8.Вихри Формируются над Тихим и Атлантическим океаном, движение воздуха от окраин к центру против часовой стрелки, в центре-восходящее движение воздуха, погода изменчивая, ветреная, облачная, с осадками.
А)Циклон б)Антициклон
Задание4.
Найти соответствие: тип климата
- климатограмма 1 2 3
А)резко континентальный б)муссонный в)умеренно континентальный
Задание 5. Дополните список
засуха, _________, пыльная буря, _________, заморозки, _________, гололед, __________
а)редис б)серые хлеба в)цитрусовые г)чай
Контрольная работа по теме «Климат России» 2 вариант
Задание 1.Закончите предложение:
А.Переходная зона между разнородными ВМ длиной сотни километров и шириной десятки км.________
Б.Все разнообразие движений воздуха ___________
В.Вихревое движение воздуха, связанное с областью высокого давления ______________
Г.Свойства климата, обеспечивающие сельско-хозяйственное производство____________________
Задание 2.Определите тип воздушных масс(ВМ)
А.ФОРМИРУЮТСЯ У БЕРЕГОВ НАШЕЙ СТРАНЫ НАД ТИХИМ И АТЛАНТИЧЕСКИМ ОКЕАНАМИ?
Б. СПОСОБСТВУЮТ ОБРАЗОВАНИЮ ЖАРКОЙ, СУХОЙ ПОГОДЫ, ЗАСУХ И СУХОВЕЕВ?
В.КАКИЕ ВМ ВЕСНОЙ И ОСЕНЬЮ ПРИНОСЯТ ЗАМОРОЗКИ?
Задание 3.Тест
1.Наличие климатических областей внутри поясов объясняется большой протяженностью страны
А) а) c севера на юг б))с запада на восток
2.Этот тип климата характерен для З.Сибири:
А)Умеренно континентальный б)континентальный В) резко континентальный г) муссонный
3.Этот тип климата отличает довольно холодная малоснежная зима; обилие осадков, выпадающих в теплое время года.
А) арктический Б) субарктический в) резко континентальный г)муссонный
4. Этот тип климата отличает мягкая многоснежная зима и теплое лето:
А)Умеренно континентальный б) континентальный В) резко континентальный г) муссонный
5. Общее количество солнечной энергии, достигающей поверхности Земли.
А)атмосферный фронт б)циркуляция в)погода г)климат д)воздушные массы е)солнечная радиация
6. Средний многолетний режим погоды, характерный для какой-либо территории
А)атмосферный фронт б)циркуляция в)погода г)климат д)воздушные массы е)солнечная радиация
7. Прохождение теплого фронта сопровождается погодой
А)тихой солнечной погодой. Б) грозами, шквалистым ветром, ливнями.
8. Атмосферные вихри формируются над Сибирью, движение воздуха от центра к окраинам по часовой стрелке, в центре-нисходящее движение воздуха; погода устойчивая, безветренная, безоблачная, без осадков. летом -тёплая, зимой - морозная.
Задание4 .
Найти соответствие тип климата
- климатограмма 1 2 3
А) арктический б)муссонный в) умеренно континентальный
Задание 5. Дополните список неблагоприятных климатических явлений.
Суховей, _________ , ураган, ______________, град, ____________, туман
Задание 6 .Какие культуры не выращивают в вашей области и почему?
а)картофель б)рис в)капуста г)хлопчатник
Атмосфера ("атмос" - пар) - воздушная оболочка Земли. Атмосфера по характеру изменения температуры с высотой, делится на несколько сфер
Лучистая энергия Солнца является источником движения воздуха. Между теплыми и холодными массами возникает разность температуры и атмосферного воздуха давления. Это порождает ветер.
Для обозначения движения ветра применяют различные понятия: смерч, буря, ураган, шторм, тайфун, циклон и пр.
Чтобы их систематизировать, во всем мире пользуются шкалой Бофорта , которая оценивает силу ветра в баллах от 0 до 12 (см. табл.).
Атмосферные фронты и атмосферные вихри порождают грозные природные явления, классификация которых приведена на рис. 1.9.
Рис. 1.9. Природные опасности метеорологического характера.
В табл. 1.15 приведена характеристика атмосферных вихрей.
Циклон (ураган) - (греч. кружащийся) - это сильное атмосферное возмущение, круговое вихревое движение воздуха с понижением давления в центре.
В зависимости от места зарождения циклоны подразделяются на тропические ивнетропические . Центральная часть циклона, обладающая наиболее низким давлением, слабой облачностью и слабыми ветрами, называется "глазом бури" ("глазом урагана").
Скорость движения самого циклона 40 км/ч (редко до 100 км/ч). Тропические циклоны (тайфуны) движутся быстрее. А скорость ветровых вихрей до 170 км/ч.
В зависимости от скорости различают: - ураган (115-140 км/ч); - сильный ураган (140-170 км/ч); - жесткий ураган (более 170 км/ч).
Ураганы наиболее распространены на Дальнем Востоке, в Калининградской и Северо-западных областях страны.
Предвестники урагана (циклона): - понижение давления в низких широтах и повышение в высоких; - наличие возмущений любого рода; - переменчивые ветры; - морская зыбь; - неправильные приливы и отливы.
Таблица 1.15
Характеристика атмосферных вихрей
|
Атмосферные вихри |
название |
Характеристика |
|
Циклон (тропический и внетропический) - вихри, в центре которых низкое давление |
Тайфун (Китай, Япония) Бэгвиз (Филлипины) Вилли-Вилли (Австралия) Ураган (Сев. Америка) |
Диаметр вихря 500-1000 км Высота 1-12 км Диаметр области затишья ("глаз бури") 10-30 км Скорость ветра до 120 м/с Время действия - 9-12 суток |
|
Смерч - восходящий вихрь, состоящий из быстро вращающего воздуха, смешанного с частицами влаги, песка, пыли и других взвесей, воздушная воронка, спускающаяся из низкого облака на водную поверхность или сушу |
Торнадо (США, Мексика) Тромб (Зап. Европа) |
Высота - несколько сот метров. Диаметр - несколько сот метров. Скорость перемещения до 150-200 км/ч Скорость вращения вихрей в воронке до 330 м/с |
|
Шквал - кратковременные вихри, возникающие перед холодными атмосферными фронтами, нередко сопровождаемые ливнем или градом и возникающие во все сезоны года и в любое время суток. |
Скорость ветра 50-60 м/с Время действия до 1 часа |
|
|
Ураган - ветер большой разрушительной силы и значительной продолжительности, возникающие в основном с июля по октябрь в зонах сближения циклона и антициклона. Иногда сопровождается ливнями. |
Тайфун (Тихий океан) |
Скорость ветра более 29 м/с Продолжительность 9-12 дней Ширина - до 1000 км |
|
Буря - ветер, скорость которого меньше ураганного. |
Продолжительность - от нескольких часов до нескольких суток Скорость ветра 15-20 м/с Ширина - до нескольких сот километров |
|
|
Бора - очень сильный порывистый холодный ветер приморских районов (Италия, Югославия, Россия), приводящий в зимнее время к обледенению портовых сооружений и кораблей |
Сарма (на Байкале) Бакинский норд |
Продолжительность - несколько суток Скорость ветра 50-60 м/с (иногда до 80 м/с) |
|
Фён - жаркий сухой ветер Кавказа, Алтая, Ср. Азии (дует с гор в долину) |
Скорость 20-25 м/с, высокая температура и низкая относительная влажность воздуха |
Поражающие факторы урагана приведены в табл. 1.16.
Таблица 1.16
Поражающие факторы урагана
Смерч (торнадо) - чрезвычайно быстро вращающаяся воронка, свисающая из кучево-дождевого облака и наблюдающаяся как "воронкообразное облако " или "труба". Классификация смерчей дана в табл. 3.1.26.
Таблица 1.17
Классификация смерчей
|
Виды смерчей |
|
|
По типу смерчевых облаков |
Роторные; - кольцевые низкие; - башенные |
|
По форме строения стенки воронки |
Плотные; - расплывчатые |
|
По соотношению длины и ширины |
Змееобразные (воронкообразные); - хоботообразные (колонноподобные) |
|
По скорости разрушений |
Быстрые (секунды); - средние (минуты); - медленные (десятки минут). |
|
По скорости вращения вихря в воронке |
Экстремальные (330 м/с и более); - сильные (150-300 м/с); - слабые(150 м/с и менее). |
На территории России смерчи распространены: на севере - у Соловецких островов, на Белом море, на юге - на Черном и Азовском морях. - Малые смерчи короткого действия проходят путь менее километра. - Малые смерчи значительного действия проходят путь в несколько километров. - Крупные смерчи проходят путь в десятки километров.
Поражающие факторы смерчей даны в табл. 1.18.
Таблица 1.18
Поражающие факторы смерчей
Буря - длительный, очень сильный ветер со скоростью более 20 м/с, наблюдающийся при прохождении циклона и сопровождающийся сильным волнением на море и разрушениями на суше. Длительность действия - от нескольких часов до нескольких суток.
В табл. 1.19 приведена классификация бурь.
Таблица 1.19
Классификация бурь
|
Классификационная группировка |
Вид бури |
|
В зависимости от времени года и состава вовлеченных в воздух частиц |
Пыльные; - беспыльные; - снежные (пурга, буран, метель); - шквальные |
|
По цвету и составу пыли |
Черные (чернозем); - бурые, желтые (суглинки, супеси); - красные (суглинки с окислами железа); - белые (соли) |
|
По происхождению |
Местные; - транзитные; - смешанные |
|
По времени действия |
Кратковременные (минуты) с небольшим ухудшением видимости; - кратковременные (минуты) с сильным ухудшением видимости; - длительные (часы) с сильным ухудшением видимости |
|
По температуре и влажности |
Горячие; - холодные; - сухие; - влажные |
Поражающие факторы бурь приведены в табл. 1.20.
Таблица 1.20.
Поражающие факторы бурь
|
Вид бури |
Первичные факторы |
Вторичные факторы |
|
Высокая скорость ветра; - сильное волнение моря |
Разрушение строений, плавсредств; - разрушение, размыв побережья |
|
|
Пыльная буря (суховей) |
Высокая скорость ветра; - высокая температура воздуха при крайне низкой относительной влажности; - потеря видимости, пыль. |
Разрушение строений; - иссушение почв, гибель с/х растений; - вынос плодородного слоя почвы (дефляция, эрозия); - потеря ориентации. |
|
Снежная буря (буран, пурга, метель) |
Высокая скорость ветра; - низкая температура; - потеря видимости, снег. |
Разрушение объектов; - переохлаждение; - обморожение; - потеря ориентации. |
|
Высокая скорость ветра (в течение 10 минут скорость ветра возрастает с 3 до 31 м/с) |
Разрушение строений; - бурелом. |
Действия населения
Гроза - атмосферное явление, сопровождающееся молниями и оглушительными раскатами грома. На Земном шаре одновременно происходит до 1800 гроз.
Молния - гигантский электрический искровой разряд в атмосфере в виде яркой вспышки света.
Таблица 1.21
Виды молний
Таблица 1.21
Поражающие факторы молнии
Действия населения при грозе.
Град - частички плотного льда, выпадающего в виде осадков из мощных кучево-дождевых облаков.
Туман - помутнение воздуха над поверхностью Земли, вызываемое конденсацией водяного пара
Гололед - смерзшиеся капли переохлажденного дождя или тумана, осаждающиеся на холодной поверхности Земли.
Снежные заносы - обильное выпадение снега при скорости ветра свыше 15 м/с и продолжительности снегопада более 12 часов.
Классификация опасных природных явлений Опасные метеорологические (агрометеорологические) явления – природные процессы и явления, возникающие в атмосфере, которые по своей интенсивности (силе), масштабу распространения и продолжительности оказывают или могут оказать поражающее воздействие на людей, сельскохозяйственных животных и растения, объекты экономики и окружающую среду. К ним относят: - бури, ураганы, смерчи (торнадо), шквалы; - сильные осадки (снегопад, ливень, град, метель, гололед); - сильный мороз; - сильная жара, засуха, суховей; - сильный туман; - поздние заморозки Метеорологические и агрометеорологические опасные явления
H, км t° С 3000 экзосфера термосфера мезосфера-90 55стратосфера тропосфера-60 Строение атмосферы
Газ Молекулярн ая масса, г/моль Содержание, % объема Плотность абсолютная, г/м 3 по отношению к сухому воздуху Азот 28,10678,967 Кислород 3220,105 Аргон 39,9440,379 Углекислый газ 44,010,529 Неон 20,18318,18* ,695 Гелий 4,0035,24* ,138 Криптон 83,71,14* ,868 Водород 2,0160,5* ,07 Озон 48(0…0,07)* ,624 Сухой воздух 28,
Психрометрические будки высокие башни и мачты аэростаты, шары-зонды, летающие лаборатории Средства космического мониторинга: метеорологические и геофизические ракеты искусственные спутники Земли космические корабли и орбитальные станции косвенные методы Для изучения атмосферы могут использоваться:
Масса атмосферы триллионов т. Масса загрязнений 1/10 тыс. % Загрязняющие вещества в атмосфере: Накапливаются со временем Распределены неравномерно на Земле Токсичны в небольших концентрациях
Источники загрязнения атмосферы: I – Естественные: пылевые, солевые, вулканические. II – Искусственные (антропогенные): Промышленные предприятия: - предприятия химической промышленности - металлургические предприятия - тепловые электростанции - цементные заводы Автотранспорт Сельскохозяйствен ные предприятия - животноводческие комплексы - птицефабрики - химические средства защиты растений - обработка почвы
Снижению загрязнения атмосферы способствуют: – регулирование в крупных городах транспортных потоков; – переход транспорта на альтернативные источники топлива (спирт, газ и др.) – строительство очистных сооружений; – перевод ТЭЦ на экологически безопасные виды топлива; – совершенствование технологий производства; – централизация мелких котельных; – вывод промышленных предприятий за черту города и др.
Общая циркуляция атмосферы - система воздушных течений крупного, планетарного масштаба, переносящих огромные массы воздуха из одних широт в другие. Рис. Распределение атмосферного давления и ветров у земной поверхности; справа – меридиональный разрез направления ветра (по А.П. Шубаеву): 1 – направление ветра; 2 – направление горизонтального барического градиента
Тип воздушной массы Обозначение Где формируется Арктические (антарктические)А ВАрктика, Антарктика Умеренных широт (полярные)П ВУмеренные широты ТропическиеТ ВСубтропические и тропические широты ЭкваториальныеЭ ВЭкваториальный пояс земли Основные географические типы воздушных масс
Атмосферные вихриМестное названиеХарактеристика Циклон (тропический и внетропический) – замкнутая барическая система - вихри, в центре которых низкое давление Тайфун (Китай, Япония) Вилли-Вилли (Австралия) Ураган (Сев. и Южной Америке) Ширина км Высота 1-12 км Диаметр области затишья ("глаз бури") км Скорость ветра до 120 м/с Время действия суток Характеристика атмосферных вихрей Атмосферные вихри
ПервичныеВторичные - сильный ветер, несущий большие массы воды, грязи, песка (до 250 км/ч); - морские волны (высотой более 10 м); - ливни (мм). - тяжелые предметы, переносимые ветром; - подтопление, затопление территории; - разрушение зданий и сооружений; - обрыв линий электропередач; - повыл деревьев, мачт, труб, опор и т.п.; - пожары, взрывы. Поражающие факторы урагана ПервичныеВторичные - потоки воздуха, несущие воду, грязь, предметы и пр. (скорость ветра в воронке до км/ч, иногда до 400 км/ч); - пониженное давление воздуха в воронке; - спиральное или вертикальное движение потоков воздуха в пределах воронки; - ливни; - грозы. - разрушение объектов при боковых ударах; - отрыв объектов и людей, подъем вверх с переносом на сотни метров; - всасывание газообразных и жидких масс с их последующим выбросом; - обрыв линий электропередач; - пожары, взрывы; - затопление территории. Поражающие факторы смерчей Смерч - атмосферный вихрь, возникающий в кучево-дождевом (грозовом) облаке и распространяющийся вниз, часто до самой поверхности земли (воды), в виде облачного рукава или хобота Торнадо (США, Мексика) Тромб (Зап. Европа) Высота – от нескольких сот метров до неск. км. Диаметр - от нескольких сот метров до 1,5 км и более. Скорость перемещения от до 100 км/ч Скорость вращения вихрей в воронке до 300 км/ч Ураган - ветер большой разрушительной силы и значительной продолжительности, возникающий в основном с июля по октябрь в зонах сближения циклона и антициклона. Тайфун (Тихий океан) Скорость ветра более 33 м/с Продолжительность 9-12 дней Ширина - до 1000 км
Атмосферные вихриМестное названиеХарактеристика Шквал - кратковременные вихри, возникающие перед холодными атмосферными фронтами, нередко сопровождаемые ливнем или градом и возникающие во все сезоны года и в любое время суток. Буря Скорость ветра 25 м/с и более Время действия до 1 часа Буря – очень сильный ветер, скорость которого меньше ураганного. ШтормПродолжительность - от нескольких часов до нескольких суток Скорость ветра м/с Ширина - до нескольких сот километров Бора - очень сильный порывистый холодный ветер приморских районов, приводящий в зимнее время к обледенению портовых сооружений и кораблей Сарма (на Байкале) Бакинский норд Продолжительность - несколько суток Скорость ветра до м/с Фён - жаркий сухой ветер, дующий со склонов гор в долину. (Кавказ, Алтай, Ср. Азия) Скорость м/с, высокая температура и низкая относительная влажность воздуха Характеристика атмосферных вихрей (продолжение)
Буря - длительный, очень сильный ветер со скоростью более 20 м/с, наблюдающийся при прохождении циклона и сопровождающийся сильным волнением на море и разрушениями на суше. Длительность действия - от нескольких часов до нескольких суток. Вид буриПервичные факторыВторичные факторы Шторм- высокая скорость ветра; - сильное волнение моря - разрушение строений, плавсредств; - разрушение, размыв побережья Пыльная буря- высокая скорость ветра; - высокая температура воздуха при крайне низкой относительной влажности; - потеря видимости, пыль. - разрушение строений; - иссушение почв, гибель с/х растений; - вынос плодородного слоя почвы (дефляция, эрозия); - потеря ориентации. Снежная буря (буран, пурга, метель) - высокая скорость ветра; - низкая температура; - потеря видимости, снег. - разрушение объектов; - переохлаждение; - обморожение; - потеря ориентации. Шквал- высокая скорость ветра (в течение 10 минут скорость ветра возрастает с 3 до 31 м/с) - разрушение строений; - бурелом. Поражающие факторы бури
Название ветрового режима Скорость ветра (км/ч) БаллыПризнаки Затишье 0 – 1,60 Дым идёт прямо Лёгкий ветерок 3,2 – 4,81 Дым изгибается Лёгкий бриз 6,4 – 11,32 Листья шевелятся Слабый бриз 12,9 – 19,33 Листья двигаются Умеренный бриз 20,9 – 28,94 Листья и пыль летят Свежий бриз 30,6 – 38,65 Тонкие деревья качаются Сильный бриз 40,2 – 49,96 Толстые деревья качаются Сильный ветер 51,5 – 61,17 Стволы деревьев изгибаются Буря 62,8 – 74,08 Ветви ломаются Сильная буря 75,5 – 86,99 Черепица и трубы срываются Полная буря 88,5 – 101,410 Деревья вырываются с корнем Шторм 103,0 – 120,711 Везде повреждения Ураган Более 120,712 Большие разрушения ВЕТЕР Шкала Бофорта
Основные закономерности формирования атмосферных вихрей
Приведено собственное, отличное от общепринятого объяснение формирования атмосферных вихрей, в соответствии с которым они образуются океанским волнами Россби. Подъём воды в волнах формирует температуру поверхности океанов в виде отрицательных аномалий, в центре которых вода холоднее, чем на периферии. Эти аномалии воды создают отрицательные аномалии температуры воздуха, которые превращаются в атмосферные вихри. Рассмотрены закономерности их формирования.
В атмосфере нередко формируются образования, в которых воздух, и содержащаяся в нём влага и твёрдые вещества вращаются циклонически в Северном полушарии и антициклонически - в Южном, т.е. против часовой стрелки в первом случае и по её движению - во втором. Это атмосферные вихри, к которым относятся циклоны тропические и средних широт, ураганы, торнадо, тайфуны, тромбо, орканы, вили-вилли, бегвиз, смерчи и т. п.
Природа этих образований во многом общая. Тропические циклоны обычно в диаметре меньше, чем в средних широтах и составляют 100-300 км, но скорости движения воздуха в них большие, достигающие 50-100м/с. Вихри с большими скоростями движения воздуха в районе тропической зоны западной части Атлантического океана около Северной и Южной Америки получили название ураганов, торнадо, аналогичные около Европы – тромбо, около юго-западной части Тихого океана – тайфунов, около Филиппин -бегвиза, около берегов Австралии – вили-вилли, в Индийском океане – орканов.
Тропические циклоны образуются в экваториальной части океанов на широтах 5-20° и распространяются в западном направлении вплоть до западных границ океанов, а затем в северном полушарии движутся на север, в южном – на юг. При движении на север или юг они часто усиливаются и называются тайфунами, торнадо и т.д. Выходя на материк, они довольно быстро разрушаются, но успевают нанести значительный ущерб природе и людям.
Рис. 1. Торнадо. Образования формы, изображённой на рисунке часто называют “воронкой торнадо”. Образование от верхней части торнадо в виде облака до поверхности океана называют трубой или хоботом торнадо.
Подобные вращательные движения воздуха меньших размеров над морем или океаном получили название смерчей.
Принятая гипотеза формирования циклонических образований. Считается, что возникновение циклонов и пополнение их энергией происходит в результате подъёма больших масс тёплого воздуха и скрытой теплоты конденсации. Считается, что в районах образования тропических циклонов вода теплее атмосферы. В этом случае воздух нагревается от океана и поднимается вверх. В результате влага конденсируется и выпадает в виде дождей, давление в центре циклона падает, что и приводит к возникновению вращательных движений воздуха, влаги, твердых веществ, заключенных в циклоне [Грей, 1985, Иванов, 1985, Наливкин, 1969, Gray, 1975]. Считается, что в энергетическом балансе тропических циклонов важную роль играет скрытая теплота испарения. При этом температура океана в области зарождения циклона должна быть не меньше 26° C.
Эта общепринятая гипотеза формирования циклонов возникла без анализа натурной информации, путём логических умозаключений и представлений её авторов о физике развития подобных процессов. Естественно предположить: если воздух в образовании поднимается, что происходит в циклонах, то он должен быть легче, чем воздух на его периферии.
Рис. 2. Вид сверху на облако торнадо. Частично оно расположено над п-ом Флорида. http://www.oceanology.ru/wp-content/uploads/2009/08/bondarenko-pic3.jpg
Так и считается: лёгкий тёплый воздух поднимается, влага конденсируется, давление падает, возникают вращательные движения циклона.
Некоторые исследователи видят слабые стороны этой, хотя и общепринятой, гипотезы. Так, они считают, что локальные перепады температуры и давления в тропиках не настолько велики, чтобы только эти факторы могли сыграть решающую роль в возникновении циклона, т.е. столь значительно ускорить воздушные потоки [Юсупалиев, и др., 2001]. До сих пор остаётся неясным, какие физические процессы протекают на начальных стадиях развития тропического циклона, каким образом усиливается исходное возмущение, как возникает система крупномасштабной вертикальной циркуляции, подводящая энергию в динамическую систему циклона [Моисеев и др., 1983]. Приверженцы этой гипотезы никак не объясняют закономерностей потоков тепла из океана в атмосферу, а просто предполагают их наличие.
Мы же видим очевидный следующий недостаток этой гипотезы. Так, чтобы воздух нагревался от океана, недостаточно, чтобы океан был теплее воздуха. Необходим поток тепла с глубины к поверхности океана, а следовательно, и подъём воды. Вместе с тем, в тропической зоне океана вода на глубине всегда холоднее, чем у поверхности, и такого тёплого потока не существуeт. В принятой гипотезе, как отмечалось, циклон формируется при температуре воды более 26°C. Однако в реальности мы наблюдаем иное. Так в экваториальной зоне Тихого океана, где активно образуются тропические циклоны, средняя температура воды ~ 25°C. При этом циклоны чаще образуются во время Ла-Ниньа, когда температура поверхности океана понижается до 20°C и редко во время Эль-Ниньо, когда температура поверхности океана повышается до 30°C. Поэтому можно считать, что принятая гипотеза формирования циклонов не может реализоваться, во всяком случае, в тропических условиях.
Мы провели анализ этих явлений и предлагаем иную гипотезу формирования и развития циклонических образований, на наш взгляд, правильнее объясняющую их природу. Активную роль в формировании и пополнении энергией вихревых образований играют океанические волны Россби.
Волны Россби Мирового океана. Они составляют часть взаимосвязанного поля свободных, прогрессивных, распространяющихся в пространстве волн Мирового океана, обладают свойством в открытой части океана распространяться в западном направлении. Волны Россби присутствуют во всём Мировом океане, но в экваториальной зоне они большие. Движение частиц воды в волнах и волновой перенос (Стоксов, Лагранжев) это, фактически, волновые течения. Их скорости (эквивалент энергии) изменяются во времени и пространстве. По итогам исследований [Бондаренко, 2008] скорость течения равна амплитуде колебания скорости течения волн, фактически – максимальной скорости в волне. Поэтому наибольшие скорости волновых течений наблюдаются в областях сильных крупномасштабных течений: западных пограничных, экваториальных и циркумполярном течении (рис.3а, б).
Рис. 3а, б. Векторы средних по ансамблю дрифтерных наблюдений течений Северного (а) и Южного (б) полушарий Атлантического океана. Течения: 1 – Гольфстрим, 2 – Гвианское, 3 – Бразильское, 4 – Лабрадорское, 5- Фольклендское, 6 – Канарское, 7 –Бенгельское.
В соответствии с исследованиями [Бондаренко, 2008] линии токов течений волн Россби в узкой приэкваториальной зоне (2° – 3° от Экватора на север и юг) и её окружении схематически можно представить в виде линий токов диполя, (рис. 5а, б). Напомним, что линии токов указывают на мгновенное направление векторов течений, или, что одно и то же, направление силы, создающей течения, скорость которых пропорциональна плотности линий токов.
Рис. 4. Пути всех тропических циклонов за 1985-2005 гг. Цвет указывает их силу по шкале Саффира-Симпсона .
Видно, что у поверхности океана в экваториальной зоне плотность линий токов гораздо больше, чем за её пределами, следовательно, больше и скорости течений. Вертикальные скорости течений в волнах невелики, они составляют приблизительно тысячную часть горизонтальной скорости течения. Если учесть, что горизонтальная скорость на Экваторе достигает 1 м/с, то вертикальная равна приблизительно 1 мм/с. При этом, если длина волны равна 1 тыс. км, то область подъёма и опускания волны составит 500 км.
Рис. 5 а,б. Линии токов волн Россби в узкой приэкваториальной зоне (2° – 3° от Экватора на север и юг) в виде эллипсов со стрелками (вектор волновых течений) и её окружение. Сверху – вид по вертикальному сечению вдоль Экватора (А), снизу – вид сверху на течение. Голубым и синим цветом выделена область подъёма на поверхность холодных глубинных вод, желтым – область опускания на глубину теплых поверхностных вод [Бондаренко, Жмур, 2007].
Последовательность волн как во времени, так и в пространстве, представляет собой непрерывный ряд сформированных в модуляции (группы, цуги, биения) малых - больших - малых и т.д. волн. Параметры волн Россби экваториальной зоны Тихого океана определены по измерениям течений, образец которых представлен на рис. 6 а и температурным полям, образец которых представлен на рис. 7а, б, в. Период волн легко определяется графически по рис. 6 а, он приблизительно равен 17-19 суткам.
При неизменной фазе в модуляциях укладывается примерно 18 волн, что по времени соответствует одному году. На рис. 6а такие модуляции чётко выражены, их три: в 1995, 1996 и 1998 гг. В экваториальной зоне Тихого океана укладывается десять волн, т.е. почти половина модуляции. Порой модуляции имеют стройный квазигармонический характер. Это состояние можно рассматривать как типичное для экваториальной зоны Тихого океана. Когда-то они выражены нечетко, а иногда волны разрушаются и превращаются в образования с чередованием больших и малых волн или волны в целом становятся малыми. Такое наблюдалось, например, с начала 1997 г. и до средины 1998 г. во время сильного Эль-Ниньо, температура воды достигала 30°C. После этого наступило сильное Ла-Ниньа: температура воды опускалась до 20°С, временами до 18°C.
Рис. 6 а,б. Меридиональная составляющая скорости течения, V (а) и температура воды (б) в пункте на Экваторе (140° з.д.) на горизонте 10 м за период 1995-1998 гг. В течениях заметно выделяются колебания скорости течений с периодом порядка 17 – 19 суток, образованные волнами Россби. В измерениях прослеживаются и колебания температуры с аналогичным периодом.
Волны Россби создают колебания температуры поверхности воды (механизм описан выше). Большим волнам, наблюдаемых во время Ла-Ниньа соответствуют большие колебания температуры воды, а малым, наблюдаемых во время Эль-Ниньо – малые. Во время Ла-Ниньа волны формируют заметные температурные аномалии. На рис. 7в выделяются зоны подъёма холодной воды (синий и голубой цвет) и в промежутках между ними зоны опускания тёплой воды (светло синий и белый цвет). Во время Эль-Ниньо эти аномалии небольшие и не заметны (рис. 7б).
Рис. 7 а,б,в. Средняя температура воды (°C) экваториальной области Тихого океана на глубине 15 м. за период 01.01.1993 - 31.12.2009 (а) и аномалии температуры во время Эль-Ниньо декабрь 1997 г. (б) и Ла-Ниньа декабрь 1998 г. (в) .
Формирование атмосферных вихрей (гипотеза автора). Тропические циклоны и торнадо, цунами и т.д. движутся по экваториальным и зонам западных пограничных течений, в которых волны Россби имеют наибольшие вертикальные скорости движения воды (рис.3, 4). Как отмечалось, в этих волнах подъём глубинной воды на поверхность океана в тропических и субтропических зонах приводит к созданию на поверхности океана значительных отрицательных аномалий воды овальной формы, с температурой в центре ниже температуры вод, их окружающих, “температурных пятен” (рис. 7в). В экваториальной зоне Тихого океана аномалии температуры имеют такие параметры: ~ 2 – 3 °C, диаметр ~ 500 км.
Сам факт движения тропических циклонов и торнадо по зонам экваториальных и западных пограничных течений, а также анализ развития таких процессов, как апвеллинг – даунвеллинг, Эль-Ниньо – Ла-Ниньf, пассатов и навёл нас на мысль о том, что атмосферные вихри как-то должны быть связаны физически с активностью волн Россби, а точнее должны ими порождаться, чему впоследствии мы нашли объяснение.
Аномалии холодной воды охлаждают атмосферный воздух, создавая отрицательные аномалии овальной формы, близкой к круговой, холодного воздуха в центре и более тёплого на периферии. В результате и давление внутри аномалии оказывается ниже, чем на её периферии. Как следствие этого возникают усилия, обусловленные градиентом давления, которые движут массы воздуха и содержащейся в нём влаги и твёрдых веществ в центр аномалии – F д. На массы воздуха действует сила Кориолиса - F k , которая отклоняет их вправо в Северном полушарии и влево в Южном. Таким образом, массы будут двигаться в цент аномалии по спирали. Чтобы циклоническое движение возникло, сила Кориолиса должна быть отлична от нуля. Так как F k =2mw u Sinf , где m – масса тела, w – угловая частота вращения Земли, f - широта места, u - модуль скорости движения тела (воздуха, влаги, твёрдых веществ). На экваторе F k = 0, поэтому циклонические образования там не возникают. В связи с движением масс по окружности образуется центробежная сила - F ц, стремящаяся оттолкнуть массы от центра аномалии. В целом на массы будет действовать сила стремящаяся сместить их по радиусу - F r = F д - F ц. и сила Кориолиса. Скорость вращения масс воздуха, влаги и твёрдых веществ в образовании и подачи их в центр циклона будет зависеть от градиента силы F r . Чаще всего в аномалии F д > F ц. Сила F ц достигает существенной величины при больших угловых скоростях вращения масс. Такое распределение усилий приводит к тому, что воздух с содержащимися в нём влагой и твердыми частицами устремляется в центр аномалии и там выталкивается вверх. Именно выталкивается, но не поднимается, как это считается в принятых гипотезах образования циклонов. При этом поток тепла направлен из атмосферы, а не из океана, как в принятых гипотезах. Подъём воздуха вызывает конденсацию влаги и, соответственно, падение давления в центре аномалии, образование облачности над ней, выпадение осадков. Это приводит к уменьшению температуры воздуха аномалии и ещё большему падению давления в её центре. Возникает своего рода связь процессов, взаимно усиливающих друг друга: падение давления в центре аномалии увеличивает подачу в нее воздуха и, соответственно, его подъём, что в свою очередь приводит к ещё большему падению давления и, соответственно, увеличению поступления масс воздуха, влаги и твёрдых частиц в аномалию. В свою очередь это приводит к сильному увеличению скоростей движения воздуха (ветра) в аномалии, образуя циклон.
Итак, мы имеем дело со связью процессов, взаимно усиливающих друг друга. Если процесс протекает без усиления, в вынужденном режиме, то, как правило, скорость ветра небольшая - 5-10 м/с, но в отдельных случаях может достигать и 25 м/с. Так, скорость ветров – пассатов составляет 5 – 10 м/с при различиях температуры поверхностных вод океана 3-4°C на 300 – 500 км. В прибрежных апвеллингах Каспийского моря и в открытой части Черного моря ветры могут достигать 25 м/с при различиях температуры воды ~ 15°C на 50 – 100 км. При “работе” связи процессов, взаимно усиливающих друг друга в тропических циклонах, торнадо, смерчах скорость ветра в них может достигать существенных величин - свыше 100-200 м/с.
Подпитка циклона энергией. Мы уже отмечали, что волны Россби вдоль Экватора распространяются на запад. Они формируют на поверхности океана отрицательные по температуре аномалии воды в диаметре ~ 500км, которые поддерживаются отрицательным потоком тепла и массы воды, поступающей с глубины океана. Расстояние между центрами аномалий равно длине волны, ~ 1000 км. Когда циклон находится над аномалией, то он подпитывается энергией. Но когда циклон оказывается между аномалиями, он практически не подпитывается энергией, поскольку в этом случае отсутствуют вертикальные отрицательные потоки тепла. Эту зону он проскакивает по инерции, возможно, с небольшой потерей энергии. Далее в очередной аномалии он получает дополнительную порцию энергии, и так продолжается на всём пути движения циклона, переходящего нередко в торнадо. Разумеется, могут возникать условия, когда циклон не встретит аномалий или они будут малыми, и он может со временем разрушиться.
Формирование торнадо. После того, как тропический циклон достигнет западных границ океана, он движется на север. За счёт увеличения Кориолисовой силы увеличиваются угловая и линейная скорости движения воздуха в циклоне, давление в нём падает. Перепады давления внутри и вне циклонического образования достигают величин более 300 мб, в то время как в циклонах средних широт эта величина составляет ~ 30 мб. Скорости ветра превышают 100 м/с. Область подъёма воздуха и содержащихся в нём твёрдых частиц и влаги сужается. Она получила название хобота или трубы вихревого образования. Массы воздуха, влаги и твёрдых веществ поступают с периферии циклонического образования в его центр, в трубу. Такие образования с трубой получили название торнадо, тромбов, тайфунов, смерчей (см. рис. 1, 2).
При больших угловых скоростях вращения воздуха в центре торнадо возникают условия: F д ~ F ц.. Сила F д стаскивает массы воздуха, влаги и твёрдых частиц с периферии торнадо на стенки трубы, сила F ц - с внутренней области трубы на ее стенки. В этих условиях влага и твердые вещества в трубе отсутствуют и воздух прозрачен. Такое состояние торнадо, цунами и др. получило название “глаз бури”. На стенках трубы результирующая сила, действующая на частицы, практически равна нулю, а внутри трубы она мала. Также малы угловая и линейная скорости вращения воздуха в центре торнадо. Это и объясняет отсутствие ветра внутри трубы. Но такое состояние торнадо, с “глазом бури” наблюдается не во всех случаях, а только тогда, когда угловая скорость вращения веществ достигает значительной величины, т.е. в сильных торнадо.
Торнадо, как и тропический циклон, на всём пути следования над океаном подпитывается энергией температурных аномалий воды, создаваемых волнами Россби. На суше такой механизм подкачки энергии отсутствует и поэтому торнадо относительно быстро разрушается.
Ясно, что для прогноза состояния торнадо по пути его следования над океаном необходимо знать термодинамическое состояние поверхностных и глубинных вод. Такую информацию дают съёмки из космоса.
Тропические циклоны и торнадо обычно образуются летом и осенью, в это время в Тихом океане формируется Ла-Ниньа. Почему? В экваториальной зоне океанов именно в это время волны Россби достигают наибольшей амплитуды и создают аномалии температуры значительной величины, энергией которых и питается циклон [Бондаренко, 2006]. Нам не известно, как ведут себя амплитуды волн Россби в субтропической части океанов, поэтому нельзя утверждать, что аналогичное происходит и там. Но хорошо известно, что глубокие отрицательные аномалии в этой зоне появляются летом, когда поверхностные воды нагреты сильнее, нежели зимой. В этих условиях возникают температурные аномалии воды и воздуха с большими перепадами температуры, чем и объясняется образование сильных торнадо в основном летом и осенью.
Циклоны средних широт. Это образования без трубы. В средних широтах циклон, как правило, не переходит в торнадо, поскольку выполняются условия Fr ~ Fk, т.е. движение масс геострофическое.
Рис. 8. Поле температуры поверхностных вод Чёрного моря на время 19 ч. 29 сентября 2005г.
В этих условиях вектор скорости движения масс воздуха, влаги и твёрдых частиц направлен по окружности циклона и все эти массы только слабо поступают в его центр. Поэтому циклон не сжимается и не превращается в торнадо. Нам удалось проследить образование циклона над Чёрным морем. Волны Россби нередко создают отрицательные темпера-турные аномалии поверхностных вод в центральных районах западной и восточной его частях. Они и образуют над морем циклоны, иногда с большой скоростью ветра. Нередко температура в аномалиях достигает ~ 10 – 15 °C, в то время, как над остальным морем температура воды ~ 230C. На рис.8 приведено распределение температуры воды Чёрного моря. На фоне относительно тёплого моря с температурой поверхностных вод до ~ 23°C в западной его части выделяется аномалия воды до ~ 10°C. Различия весьма существенны, что и сформировало циклон (рис. 9). Этот пример свидетельствует о возможности реализации предложенной нами гипотезы формирования циклонических образований.
Рис. 9. Схема поля атмосферного давления над Чёрным морем и около его, соответствующее времени: 19ч. 29 сентября 2005г. Давление в мб. В западной части моря находится циклон. Средняя скорость ветра в районе циклона равна 7 м/с и направлена циклонически вдоль изобар.
Нередко к Чёрному морю со стороны Средиземного приходит циклон, который значительно усиливается над Чёрным морем. Так, скорее всего, в ноябре 1854г. образовалась знаменитая Балаклавская буря, потопившая Английскиё флот. Аналогичные изображённым на рис.8 температурные аномалии воды образуются и в других замкнутых или полузамкнутых морях. Так, торнадо движущиеся в сторону США, часто значительно усиливаются при прохождении над Карибским морем или Мексиканским заливом. Для обоснования наших выводов приведём дословно выдержку из сайта Интернета “Атмосферные процессы в Карибском море”: “Ресурс представляет динамическое изображение тропического урагана Dean (торнадо), одного из наиболее мощных в 2007 году. Наибольшую силу ураган набирает над водной поверхностью, а при прохождении над сушей происходит его “размывание” и ослабление”.
Смерчи. Это вихревые образования небольших размеров. Как и торнадо, они имеют трубу, образуются над океаном или морем, на поверхности, которых возникают температурные аномалии небольших по площади размеров. Автору статьи приходилось многократно наблюдать смерчи в восточной части Чёрного моря, где большая активность волн Россби на фоне очень тёплого моря приводит к образованию многочисленных и глубоких температурных аномалий поверхностных вод. Развитию смерчей в этой части моря также способствует очень влажный воздух.
Выводы. Атмосферные вихри (циклоны, торнадо, тайфуны и пр.) формируются температурными аномалиями поверхностных вод с отрицательной температурой, в центре аномалии температура воды ниже, на периферии - выше. Эти аномалии формируются волнами Россби Мирового океана, в которых происходит подъём холодной воды с глубины океана к его поверхности. При этом температура воздуха в рассматриваемых эпизодах обычно бывает выше температуры воды. Впрочем, выполнение этого условия не обязательно, атмосферные вихри могут быть образованы, когда температура воздуха над океаном или морем ниже температуры воды. Главное условие образования вихря: наличие отрицательной аномалии воды и разности температур вода – воздух. В этих условиях и создаётся отрицательная аномалия воздуха. Чем больше разность температур атмосфера – вода океана, тем активнее развивается вихрь. Если температура воды аномалии равна температуре воздуха, то вихрь не образуется, а существующий в этих условиях не развивается. Далее всё происходит так, как было описано.
Литература:
Бондаренко А.Л. Эль-Ниньо – Ла-Ниньа: механизм формирования// Природа. №5. 2006. С. 39 – 47.
Бондаренко А.Л., Жмур В.В. Настоящее и будущее Гольфстрима// Природа. 2007. № 7. С. 29 – 37.
Бондаренко А.Л., Борисов Е.В., Жмур В.В. О длинноволновой природе морских и океанских течений// Метеорология и гидрология. 2008. №1. С. 72 – 79.
Бондаренко А.Л. Новые представления о закономерностях формирования циклонов, торнадо, тайфунов смерчах. 17.02.2009г.
http://www.oceanographers.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=1534&Itemid=52
Грей В.М. Генезис и интенсификация тропических циклонов// Сб. Интенсивные атмосферные вихри. 1985. М.: Мир.
Иванов В.Н. Зарождение и развитие тропических циклонов// C.: Тропическая метеорология. Труды III Международного симпозиума. 1985. Л. Гидрометеоиздат.
Каменкович В.М., Кошляков М.М., Монин А.С. Синоптические вихри в океане. Л.: Гидрометеоиздат. 1982. 264с.
Моисеев С.С., Сагдеев Р.З., Тур А.В., Хоменко Г.А., Шукуров А.В. Физический механизм усиления вихревых возмущений в атмосфере// Доклады Академии наук СССР. 1983. Т.273. №3.
Наливкин Д.В. Ураганы, бури, смерчи. 1969. Л.: Наука.
Юсупалиев У., Анисимов Е.П., Маслов А.К., Шутеев С.А. К вопросу формирования геометрических характеристик смерча. Часть II// Прикладная физика. 2001. №1.
Gray W. M. Tropical cyclone genesis// Atmos. Sci. Paper, Colo. St. Univer. 1975. №234.
Альберт Леонидович Бондаренко
, океанолог, доктор географических наук, ведущий научный сотрудник Института водных проблем РАН. Область научных интересов: динамика вод Мирового океана, взаимодействие океана и атмосферы. Достижения: доказательство существенного влияния океанических волн Россби на формирование термодинамики океана и атмосферы, погоды и климата Земли.
albert-bond@mail.ru
Ещё некоторое время назад, до появления метеорологических спутников, учёные и подумать не могли, что в атмосфере Земли ежегодно образовывается около ста пятидесяти циклонов и шестидесяти антициклонов. Ранее многие циклоны были неведомы, поскольку возникали в местах, где не было метеорологических станций, которые смогли бы зафиксировать их появление.
В тропосфере, самом нижнем слое атмосферы Земли, беспрестанно появляются, развиваются и исчезают вихри. Одни из них настолько малы и незаметны, что проходят мимо нашего внимания, другие до того масштабны и настолько сильно влияют на климат Земли, что не считаться с ними нельзя (прежде всего это относится к циклонам и антициклонам).
Циклоны – это области низкого давления в атмосфере Земли, в центре которого давление значительно ниже, чем на периферии. Антициклон, наоборот, являет собою область высокого давления, которое достигает в центре своих наивысших показателей. Пребывая над северным полушарием, циклоны движутся против часовой стрелки и, подчиняясь силе Кориолиса, пытаются уйти вправо. Тогда как антициклон двигается в атмосфере по часовой стрелке и уклоняется в левую сторону (в Южном полушарии Земли всё происходит наоборот).
Несмотря на то, что циклоны и антициклоны – абсолютно противоположные по своей сути вихри, они прочно взаимосвязаны друг с другом: когда в одном регионе Земли давление уменьшается, в другом обязательно фиксируется его возрастание. Также для циклонов и антициклонов является общим механизм, который заставляет двигаться воздушные потоки: неоднородное нагревание разных участков поверхности и обороты нашей планеты вокруг своей оси.
Циклоны характеризует облачная, дождливая погода с сильными порывами ветра, возникающими из-за разницы давления атмосферы между центром циклона и его краями. Антициклон, наоборот, в летнюю пору характеризуется жаркой, безветренной, малооблачной погодой с очень немногочисленными осадками, тогда как зимой благодаря ему устанавливается ясная, но очень холодная погода.
Кольцо змеи
Циклоны (гр. «кольцо змеи») являют собой огромных размеров вихри, диаметр которых нередко может достигать нескольких тысяч километров. Формируются они в умеренных и полярных широтах, когда тёплые воздушные массы с экватора сталкиваются с движущимися навстречу сухими, холодными потоками с Арктики (Антарктиды) и образовывают между собой границу, которая называется атмосферным фронтом.
Холодный воздух, пытаясь преодолеть оставшийся внизу тёплый воздушный поток, на каком-то участке оттесняет часть его слоя назад – и тот приходит в столкновение с массами, следующими за ним. В результате столкновения давление между ними повышается и часть повернувшего назад тёплого воздуха, уступая напору, отклоняется в сторону, начиная эллипсоидное вращение.
Этот вихрь начинает захватывать прилегающие к нему слои воздуха, втягивает их во вращение и начинает передвигаться на скорости от 30 до 50 км/ч, при этом центр циклона движется с меньшей скоростью, чем его периферия. В результате через некоторое время диаметр циклона составляет от 1 до 3 тыс. км, а высота – от 2 до 20 км.
Там, где он движется, резко меняется погода, поскольку центр циклона имеет низкое давление, внутри него наблюдается недостаток воздуха, и чтобы его восполнить, начинают поступать холодные воздушные массы. Они вытесняют тёплый воздух вверх, где он остывает, а находящиеся в нём капли воды конденсируются и образуют облака, из которых выпадают осадки.
Продолжительность жизни вихря обычно составляет от нескольких дней до недель, но в некоторых регионах может просуществовать около года: обычно это области пониженного давления (например, Исландский или Алеутский циклоны).
Стоит заметить, что для экваториальной зоны подобные вихри не характерны, поскольку здесь не действует отклоняющая сила вращения планеты, необходимая для вихреобразного движения воздушных масс.
Самый южный, тропический циклон, формируется к экватору не ближе, чем в пяти градусах и характеризуется меньшим размером в диаметре, но более высокой скоростью ветра, нередко преобразовывающейся в ураган. По своему происхождению существуют такие типы циклонов, как вихрь умеренных широт и тропический циклон, порождающий смертоносные ураганы.
Вихри тропических широт
В семидесятых годах прошлого века тропический циклон Bhola обрушился на Бангладеш. Хотя скорость ветра, и сила была невелика и ему была присвоена лишь третья (из пяти) категория урагана, из-за огромного количества обрушившихся на землю осадков, вышедшая из берегов река Ганг затопила почти все острова, смыв все поселения с лица земли.
Последствия оказались катастрофичны: во время разгула стихии погибло от трёхсот до пятисот тысяч человек.
Тропический циклон гораздо опаснее вихря из умеренных широт: образуется он там, где температура океанической поверхности не ниже 26°, а разница между температурными показателями воздуха превышает два градуса, в результате чего усиливается испарение, влажность воздуха увеличивается, что способствует вертикальному поднятию воздушных масс.
Таким образом, появляется очень сильная тяга, захватывающая собой новые объёмы воздуха, которые нагрелись и набрали влажности над океанической поверхностью. Вращение нашей планеты вокруг своей оси придаёт подъёму воздуха вихреобразное движение циклона, который начинает вращаться на огромной скорости, нередко преобразовываясь в ураганы ужасающей силы.
Формируется тропический циклон лишь над океанической поверхностью между 5-20 градусами северной и южной широт, и оказавшись на суше, довольно быстро затухает. Размеры его обычно невелики: диаметр редко превышает 250 км, но вот давление центр циклона имеет чрезвычайно низкое (чем ниже, тем быстрее движется ветер, поэтому движение циклонов составляет обычно от 10 до 30 м/с, а порывы ветра превышают 100 м/с). Естественно, далеко не каждый тропический циклон несёт с собой гибель.
Существует четыре типа этого вихря:
- Возмущение – движется со скоростью, не превышающей 17м/с;
- Депрессия – движение циклона составляет от 17 до 20 м/с;
- Шторм – центр циклона движется на скорости до 38м/с;
- Ураган – движется тропический циклон на скорости, превышающей 39 м/с.
Центр циклона этого типа характеризуется таким явлением, как «глаз бури» – областью тихой погоды. Диаметр его обычно составляет около 30 км, но если тропический циклон разрушительной силы, может доходить и до семидесяти. Внутри глаза бури, воздушные массы имеют более тёплую температуру и меньшую влажность, чем в остальной части вихря.
Здесь нередко царит штиль, на границе осадки резко прекращаются, небо проясняется, ветер ослабевает, обманывая этим людей, которые решив, что опасность миновала, расслабляются и забывают о мерах предосторожности. Поскольку тропический циклон всегда движется с океана, он гонит перед собой огромные волны, которые, обрушившись на побережье, сметают всё с пути.
Учёные всё чаще фиксируют тот факт, что каждым годом тропический циклон становится опаснее и его активность постоянно возрастает (связано это с глобальным потеплением). Поэтому эти циклоны встречаются не только в тропических широтах, но и доходят до Европы в нетипичное для них время года: обычно они формируются в конце лета/начале осени и никогда не бывают весной.
Так, в декабре 1999 года на Францию, Швейцарию, Германию, и Великобританию набросился ураган «Лотар», мощный настолько, что метеорологи даже не смогли предсказать его появление из-за того, что датчики или зашкалили, или не сработали. «Лотар» оказался причиной гибели более семидесяти человек (в основном они стали жертвами дорожных аварий и падением деревьев), а лишь в одной Германии за несколько минут было уничтожено около 40 тыс. гектаров леса.
Антициклоны
Антициклоном называется вихрь, в центре которого высокое давление, на периферии – пониженное. Образовывается он в нижних слоях атмосферы Земли, когда холодные воздушные массы вторгаются в более тёплые. Возникает антициклон в субтропических и приполярных широтах, а скорость его передвижения составляет около 30 км/ч.
Антициклон является противоположностью циклона: воздух в нём не поднимается, а спускается. Для него характерно отсутствие влажности. Антициклон характеризуется сухой, ясной, и безветренной погодой, летом – жаркой, морозной – зимой. Также характерны значительные колебания температуры в течение суток (особенно сильна разница на континентах: например, в Сибири она составляет около 25 градусов). Объясняется это отсутствием осадков, которые обычно делают температурную разницу менее заметной.
Наименования вихрей
В середине прошлого столетия, антициклонам и циклонам начали давать имена: это оказалось намного удобней при обмене информацией об ураганах и движениях циклонов в атмосфере, поскольку давало возможность избегать путаницы, и уменьшить количество ошибок. За каждым именем циклона и антициклона скрывались данные о вихре, вплоть до его координат в нижнем слое атмосферы.
Прежде чем принять окончательное решение о том, как называется тот или иной циклон и антициклон, было рассмотрено достаточное число предложений: их предлагали обозначать цифрами, буквами алфавитов, названиями птиц, животных и т. д. Это оказалось настолько удобно и эффективно, что через некоторое время все циклоны и антициклоны получили имена (вначале они были женскими, а в конце семидесятых тропические вихри начали называть и мужскими наименованиями).
С 2002 года появилась услуга, предлагающая любому желающему назвать циклон или антициклон своим именем. Удовольствие — это не из дешёвых: стандартная цена на то, чтобы имя заказчика получил циклон, стоит 199 евро, а антициклон – 299 евро, так как антициклон возникает реже.
