Барические системы, условия пог оды и пол етов в них

 

Барическими системами называются системы распределения ат мосферного давления, х арактеризуемы е определенным расположением изобар на картах погоды. Различают главные барические системы, к которым от носятся циклоны и ант ициклоны, а также вторичные - ложбины, гребни, седловины.

 

Циклоны. В приземном слое в области циклона возд ух соверш ает вращательное д вижение против часовой ст релки (Северное полушарие), от клоняясь в сторону центра циклона (рис. 8.20). Благодаря этому, в циклоне наблюдается сходимость воздушных потоков и приток масс воздуха от периферии к центру.

 

 

 

 

Рис. 8.20. Дв ижение в оздуха в циклоне

 

 

Упорядоченный подъем в циклоне приводит к расширению и охлаждению воздуха, что приб лижает его к состоянию насыщения водяным паром, образованию облачности и осадков, т.е. к сложным метеорологическим условиям. В зависимост и от вида подъема воздуха (конвекция, восх одящее скольжение, т урб улент ност ь) в циклоне образуются облака всех типов: кучевообразны е, слоистообразные и волнист ообразные.

Циклоны представляют собой гигантские вихри с циркуляцией возд ух а против часовой

стрелки, размеры их колеблются от нескольких сотен д о тысячи и более километ ров в д иаметре. Продолжительность сущ ествования циклонов 7…10 суток. В систему циркуляции циклона вовлекаются огромны е массы воздуха, об ладающие колоссальными запасами кинетической энергии. Поэтому образование циклонов возможно лишь в тех случ аях, когд а в атмосфере сущест вуют необ ходимые запасы энергии и складываются условия, при кот орых становится возможным переход накопленной потенциальной энергии в кинетическую. Такие условия в ат мосфере образуются в областях с большими энергет ическими конт растами, т.е. под высот ными фронтальными зонами, особенно под т еми их участ ками, где наблюдают ся б ольшие перепады температ уры и давления.

Под авляющее число циклонов умеренных широт возникает на главных (основных) атмосферных фронтах в результате волновых колебаний их фронтальных поверхностей. Эти колебания происходят под действием ряда факторов, основными из которых являются отличие плотностей и скорост ей перемещ ения воздушных масс, лежащих по обе стороны фронта. Волны теплого воздуха проникают своими вершинами в холодный воздух. Вокруг волны об разуется завихрение, приводящее к падению давления у вершины волны. Передняя часть волны становится участком теплого фронт а, тыловая - холодного. При длине менее, 1000 км волна постепенно затухает, смещ аясь вдоль фронта. При длине более 1000 км волны обычно развиваются в циклоны.

Циклоны могут быт ь низкими (до 3 км), средними (до 5 км) и высокими (более 5 км)

барическими образованиями.

В своем развитии на атмосферных фронтах циклоны могут прох одить четыре стад ии:

I – стадия волны, или стад ия возникновения - от первых признаков развит ия циклона до появления одной замкнутой изобары, крат ной 5 гПа;

II – стадия молодого циклона - от оформления циклона и появления не менее двух замкнутых изобар до начала окклюдирования;

III – стадия максимального развития - от начала окклюдирования до нач ала заполнения;

IV – стадия заполнения (зат ухания) - от начала заполнения до полного исчезновения циклона как самостоят ельного барического образования на приземной карте погоды.

 

Стадия волны (рис. 8.21). На этой стадии атмосферный фронт, лежащий в параллельных изоб арах, испытывает искривление. На фронт е возникает волна. У ее вершины перед т еплым участком фронта д авление падает, а в т ыловой част и, за холодным участ ком фронт а - раст ет. Изобары у верш ины волны искривляют ся, образуя ложбину, а зат ем и одну замкнутую изоб ару вблизи цент ра образования циклона. Облачная система остается такой же, как на участке фронта к момент у возникновения волны. Циклон прослеживает ся д о вы соты 1…2 км и существует до 1 суток.

 

 

 

Рис. 8.21. Начальная стадия развития циклона (стадия волны)

 

Моло дой цик ло н (рис. 8.22). Д ал ьнейшее р аз вит ие фр онтальной волны пр иводит к все б ол ьшему искр ивлению л инии фр онт а. В моло до м цикло не обр аз ует ся т еплый сектор - широкий участок т еплого воздух а между теплым фронт ом и холодным фронт ом.

 

 

 

 

Рис. 8.22. Вторая стадия развития циклона (молодой циклон)

Давление в центральной и передней частях циклона продолжает пад ать. При э том падение давления перед т еплым фронт ом превышает рост за холодным фронтом. Циклон углубляется, появляются все новые и новые замкнутые изобары. При этом он развивает ся вверх, просмат ривает ся на карте AT-700 гПа (примерно 3 км), сущ ест вует 1…2 суто к. Условия погоды в циклоне определяются свойствами воздушных масс и резко выраженными атмосферными фронтами.

 

Стадия ма ксим ального развития (рис. 8.23). Д авление в цент ре цик лона достигает минимума, пад ение давл ения перед т еплым фронтом ст ановит ся равным росту за х олод ны м фронтом. Происх одит сужение тепло го сек тора и слияние фронтов, начинается про цесс фо рмиро вания фронта окк люзии. В мо мент окклюд иро вания циклона интенсивные во схо дящ ие движения в об ласти циклона приводят к увел ич ению о блачност и и расширению зоны осадков. Мест о, где происходит слияние фронтов, называется точ кой окклюзии. По мере окклюд иро вания эт а то чка все больш е уд аляется от цент ра циклона к его пер иферии. С момент а о кклюдирования в цент ре циклона прекращает ся пад ение давления и начинает ся его рост, происходит заполнение циклона. Об ласть наибольш его падения д авления сох раняет ся перед т очкой окклюзии, а област ь р ост а - за т очкой окклю зии. Циклон просл еживает ся на карт ах АТ-500 гПа (пример но

5 км) и AT- 400 гПа (примерно 7 км). Продол жительно сть сущ ествования цик лона в

д анной ст адии со ст авляет 1…2 сут ок.

 

 

 

Рис. 8.23. Циклон, достигший максимального развития

 

Заполняющийся циклон (рис. 8.24). Вытеснение т еплого воздуха вверх приводит к т ому, что в окклюдированном циклоне все пространство у земли оказывает ся занят ым х олодным воздухом. Наблюдает ся б ыстрый рост давления в тылу циклона. При эт ом рост давления в тыловой части значительно превосходит падение в передней части циклона. Циклон заполняет ся, его облачные системы размываются, редеют, осадки прекращают ся. Начинается пост епенное улучш ение погоды. Длит ельность заполнения окклюдированного циклона до нескольких суток.

 

 

Рис. 8.24. Заполняю щийся циклон

 

В зависимости от расположения воздушных масс и атмосферных фронтов, а т акже по условиям погоды и полетов площадь циклона можно разделить на четыре части: центральную, переднюю, тыловую и теплый сектор (рис. 8.25).

 

 

 

 

Рис. 8.25. Условия погоды в различных частях циклона

 

Центральная часть располагает ся в радиусе до 100 км от цент ра (в пред елах первой замкнутой изобары) и характ еризует ся самыми неблагоприятными условиями погоды. Здесь наблюдается сплошная низкая облачность больш ой вертикальной протяженност и (зачастую до тропопаузы). Выпадают интенсивные осадки, наблюдается пониженная видимост ь и сильные ветры, летом - сильные грозы, зимой - мет ели. В об лаках происходит обледенение воздушных судов, особенно сильное в зоне т емперат ур 0…-10°С.

 

Передняя часть располагается перед теплым фронт ом, который и обуславливает погоду данной части циклона. Наб людаются преимущественно слоистообразная облачност ь, обложные осадки, частые туманы, общ ие мет ели. Л етом ночью и утром – скрытые грозы.

Тыл овая часть располагает ся за холодным фронтом. Здесь находит ся х олодный воздух, который в теплое время года становится неуст ойчивой возд уш ной массой с соответст вующ ей погодой, а в холодное время года, как правило, устойчивой возд уш ной массой со слоист о-куч евыми облаками, из которых выпадает слаб ый снег. Наблюдаются сильные порывист ые ветры, часто проходят вторичные фронты.

 

Теплый сектор - это часть циклона, расположенная межд у теплым и холодным фронтами. Здесь находится т еплы й воздух, кот орый зимой является устойчивой воздушной массой, а летом - неуст ойчивой. Наиболее сложные условия наблюдаются в холодное время года, когда в теплом сект оре об разуют ся низкие слоистые и слоисто-кучевые облака, моросящие осадки и адвективные туманы.

Развитие циклонов на атмосферных фронтах обычно происх одит сериями, состоящими из нескольких циклонов (3…4). В серии каждый циклон, как правило, идет по пути, лежащему южнее предыдущего циклона. Главный фронт после каждого циклона опускается к югу на расстояние примерно в 5° широт ы. Между отдельными циклонами серии наблюдаются области повышенного давления в вид е антициклонов или гребней высокого давления (рис. 8.26).

 

 

 

Рис. 8.26. Серия циклонов на атмосферном фронте

 

Циклоническую серию завершает обширный антициклон, сформированный из х олодного воздух а. Циклоны серии чащ е всего перемещ аются с юго-запада на северо-восто к. За год через Европу проходит в среднем около 65 серий циклонов. Между прохождением первых циклонов двух последоват ельных серий проходит в среднем 5,5 суток. Иногда над Eвропейской территорией наблюдается аномальное движение циклонов. Появляют ся так называемые “ныряющие” циклоны, которые движут ся с севера или северо-запада на юг или юго-вост ок, а также “черноморские циклоны”, перемещающ иеся с юго-запада или юго- вост ока на север или северо-запад.

 

Антициклоны. В антициклоне в приземном слое наблюдается расходимость воздушных потоков от цент ра к периферии, что вызывает нисх одящие потоки над его цент ральной частью (рис. 8.27). Нисходящие потоки приводят к сжат ию воздуха и нагреванию, что способ ствует удалению его от состояния насыщ ения вод яным паром и уменьшению

облачност и. Поэтому в ант ициклоне, как правило, наблюдается ясная или малооблачная погода со слабыми ветрами в цент ре, которые усиливаются к периферии. Их диаметр может достигат ь нескольких тысяч километров.

 

 

 

 

Рис.8.27.Движения в оздуха в антициклоне

 

По аналогии с циклонами ант ициклоны могут быть низкими, средними и высокими барическими об разованиями. Они могут быть подвижными и ст ационарными, сформирован- ными в холод ной или от носительно теплой воздушной массе. Возникновение и развитие антициклонов тесно связано с развитием циклонов. Это единый процесс. В своем развитии антициклон проходит три стад ии: молод ой, максимально развит ый, разрушающийся.

 

Молодой антициклон обычно формирует ся в холодном воздух е в т ыловой част и циклона и имеет вид гребня с интенсивным рост ом давления. Прослеживается до высоты 3 км.

 

Максим ально развитый антициклон - эт о высокое барическое образование. Распространяется до высоты не менее 4 км, а иногд а д о 12 км и более. На карт ах погоды он выражен несколькими замкнут ыми изобарами. Давление в передней части антициклона растет, в тыловой - падает.

 

Разрушающийся антициклон. Нисх одящие потоки ослабевают, давление в центральной части понижается, начинается его разрушение.

Продолжительность существования антициклона несколько недель и даже месяцев.

По условиям погоды и полетов антициклон можно разделить на 3 части (рис. 8.28):

центральную часть, восточную и западную периферию.

 

 

 

 

Рис. 8.28.Условия погоды в разных частях антициклона

В центральной части антициклона преобладает ясная или малооблачная погода с низкими т емперат урами зимой и высокими – летом. При дост аточной влажности зимой и летом ночью за счет сильного радиационного выхолаживания воздуха под слоем инверсии сжат ия могут образовываться радиационные туманы, а иногда низкие слоист ые облака.

На восточной периферии антициклона возд ух выносится с севера. В т еплое время года об разуется неустойчивая возд уш ная масса, а в холодное - устойчивая воздушная масса с соответст вующ ей погодой.

На западной периферии антициклона возд ух вы носится с юга. В холодное время года об разуется устойчивая воздуш ная масса, в теплое - неустойчивая. Наиболее сложные условия наблюдают ся в холодное время года, когда при д остат очной влажности воздуха об разуются адвективные туманы и низкие слоист ые и слоист о-куч евы е облака.

Ложбина - эт о узкая выт янутая полоса пониженного давления, расположенная на периферии циклона (рис. 8.29 а) или между двумя антициклонами (рис. 8.29 б).

Ось ложбины является об ластью сходимости приземных ветров, поэтому погода в ложбине, как правило, облачная с осад ками и сильными ветрами. Част о вдоль оси прох одят атмосферные фронты, которы е и об уславливают погоду в данной ложбине.

 

 

 

 

Рис. 8.29. Ложбина

 

Гребень - это узкая вытянутая полоса повышенного давления, расположенная на периферии антициклона (рис. 8.30 а) или межд у двумя циклонами (рис. 8.30 б).

Ось гребня является областью расходимости приземных ветров. Поэтому погода в гребне, как правило, ясная или малооблачная и обуславливает ся неуст ойчивой воздушной массой летом и устойчивой - зимой.

 

 

 

 

Рис. 8.30. Гребень

Седловина - это барическая система, которая образуется между двумя циклонами и антициклонами, расположенными крестооб разно (рис. 8.31).

 

 

 

Рис. 8.31. Седловина

 

Если рассматривать град иентные вет ры, связанные с циклонами и антициклонами, то в седловине можно провести д ве оси: сжат ия и растяжения.

Вд оль оси сжатия происходит расходимость воздушных масс, поэтому преобладает

ясная или малооблачная погода, кот орая об уславливается устойчивой воздушной массой

зимой и неустойчивой - летом.

Вд оль оси растяжения происходит сходимость воздушных масс, поэтому здесь преобладает облачная погода, и иногда прох од ят атмосферные фронт ы. В центральной част и седловины обычно наблюдаются слабые ветр ы неустойчивого направления. Условия погоды определяются устойчивой воздушной массой в холодное время года и неустойчивой - в теплое.

 

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ И КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ

 

1. Что называется общей циркуляцией атмосф еры (ОЦА)?

2. Какие факторы определяю т общую циркуляцию атмосферы?

3. Что называется центрами действия атмосферы?

4. Какие центры действ ия атмосф еры называются перманентными (сезонными)?

5. Какие циркуляционные зоны выделя ют в системе общей циркуляции атмосферы?

6. Чем определяю тся условия погоды в низкоширотной (умеренных, полярных) зонах общей

циркуляции атмосферы?

7. Что называется в оздушной массой?

8. От чего зависят условия погоды и полетов в воздушной массе?

9. Какая в оздушная масса назыв ается теплой (холодной)?

10. Какая в оздушная масса назыв ается устойчивой (неустойчив ой)?

11. Какие условия погоды и полетов наблюдаются в устойчивой (неустойчивой) воздушной массе?

12. Когда над континентами образуется устойчивая (неустойчивая) воздушная масса?

13. Что положено в основу географ ической классификации воздушных масс?

14. Какие воздушные массы выделяются в соответствии с географической классиф икацией?

15. Что называется атмосф ерным фронтом?

16. Что называется теплым фронтом?

17. Какие условия погоды и полетов наблюдаются в зоне теплого фронта в холодное (теплое) время года?

18. Когда и почему образуются грозы на теплом фронте?

19. Какие облака являются предв естниками теплого фронта?

20. Ч то называется холодным фронтом?

21. Какие условия погоды и полетов наблю даются в зоне холодного фронта 1-го рода (2-го рода) в теплое (холодное) время года?

22. Какие облака являются предвестниками холодного фронта 2-го рода?

23. Какой фронт имеет самую большую скорость перемещения?

24. Ч то называется фронтом окклю зии?

25. Почему образуются фронты окклю зии?

26. Какие условия погоды и полетов наблю даются в зоне теплого (холодного) ф ронта окклюзии?

27. Какой атмосферный фронт называется вторичным?

28. Какие условия погоды и полетов наблю даются в зоне вторичного холодного (теплого) фронта?

29. Какой атмосферный фронт называется стационарным?

30. Какие условия погоды и полетов наблюдаю тся в зоне стационарного фронта в холодное (теплое)

в ремя года?

31. Ч то называется барическими системами?

32. Ч то называется циклоном?

33. Какая погода, как правило, наблюдается в циклоне и почему?

34. Какое направление перемещения циклонов умеренных широт является преобладающим?

35. Какие циклоны называю тся “ныряющими” (“черноморскими”)?

36. Какие существуют стадии развития циклонов?

37. На какие части делится циклон по условиям погоды и полетов?

38. Ч то обуслав ливает условия погоды и полетов в передней (тылов ой, теплом секторе) части

циклона?

39. Ч то называется антициклоном?

40. Какая погода, как правило, наблюдается в антициклоне и почему?

41. На какие части делится антициклон по условиям погоды и полетов?

42. Какие условия погоды и полетов наблю даются в центральной части антициклона, на его в осточной и западной периферии в различное время года?

43. Ч то обуславливает условия погоды и полетов в ложбине?

44. Ч то обуславливает условия погоды и полетов в гребне?

45. Ч то обуславливает условия погоды и полетов в седловине?