Реферат: Атмосферна циркуляція

Фронтальні депресії південної півкулі в принципі такі ж, як і в північній півкулі, однак якщо на фронтах північної півкулі вітер повертає за годинниковою стрілкою, то в південній півкулі він повертає у зворотному напрямку (з півночі на північний захід на теплому фронті й із заходу на південний захід - на холодному).

Подібні моделі дозволяють робити прогноз погоди на добу у фронтальних депресіях за умови, що синоптичні спостереження охоплюють досить більшу площу. Для Європи район спостережень повинен простиратися на захід, охоплюючи прилягаючі райони Атлантичного океану, оскільки депресії звичайно рухаються зі швидкістю 1000 км у день (напрямок і 70% швидкості приземного вітру в теплому секторі дають зразкову оцінку для переміщення депресії). Кожна депресія має свої індивідуальні особливості, і жодна ідеалізована модель не може описати якусь конкретну депресію. Однак загальні риси представлених вище моделей можна знайти в кожному окремому випадку. Спостереження у верхніх шарах атмосфери істотно полегшують прогноз погоди в районі, зайнятому депресією, завдяки двом обставинам. По-перше, відомо, що між дивергенцією західного потоку верхньої тропосфери й утворенням депресії (циклогенезом) є зв'язок.

У середніх широтах крім класу фронтальних депресій, описаних вище, зустрічаються й інші типи депресій. Фронтальні депресії часто рухаються уздовж полярного фронту цілими сімействами, і часто вторинні депресії утягуються в рух навколо великого циклона. Найпоширеніші серед них депресії, що утворяться «на хвості» холодного фронту первинного циклона й стають «зчепленими» з ним. Як правило, кожний наступний член сімейства депресій рухається по траєкторії, розташованої ближче до екватора, чим траєкторія попередні.

Тропічні циклони

Це відносно невеликі, але яскраво виражені циклони, відомі також під назвами тайфунів, ураганів і під іншими місцевими назвами. Моряки називають їх «тропічні обертові шторми». По визначенню, сила вітру в них досягає 12 балів по шкалі Бофорта (швидкість вітру більше 33 м/сек, або 64 вузлів). Менш сильні циклони називають «тропічними депресіями» і «тропічними штормами». Тропічні циклони не мають фронтальної границі, але швидкість вітру в них звичайно набагато вище, ніж у депресіях середніх широт, і часто перевершує 50 м/сек (100 вузлів). Тому вони становлять серйозну небезпеку для судів і викликають значні руйнування, коли виходять на сушу. Розміри тропічних циклонів звичайно менше половини розміру типової депресії середніх широт, але тиск у їхньому центрі опускається до 960 Мб і нижче, так що різниця між тиском у центрі й на периферії досягає 50 Мб, у порівнянні з депресіями середніх широт, де ця різниця має порядок 30 мб.

Оскільки в низьких широтах немає помітних фронтальних контрастів, тропічні циклони повинні породжуватися динамічними причинами, які супроводжують термічній нестійкості. Першою стадією їхнього утворення звичайно є розвиток хвилі в потоці східних пасатів над океаном. Вона пов'язана з регіоном зниженого тиску, що простирається в область пасатів з боку Екваторіальної балки. Поперед балки має місце горизонтальна конвергенція - повітря піднімається й конденсація водяної пари приводить до утворення хмарності. З багатьох східних хвиль лише деякі переростають у тропічні циклони. Установлено, що для розвитку останніх істотними є наступні умови: температура поверхні океану перевищує 27°С, є досить потужний шар вологого нестійкого повітря, широта району більше 5°, вертикальний зрушення швидкості мале. Перші дві умови визначають можливість живлення циклона достатньою кількістю потенційної енергії, третє необхідно для встановлення циклонічної циркуляції (поблизу екватора сила Коріолиса мала), четверте визначає вертикальний розвиток циклона, при якому не відбувається скривлення осі. Навіть при наявності всіх перерахованих умов лише невелика частина збурювань розвивається в тропічні циклони. Загальне їхнє число в році на всій земній кулі досягає 50. Ще одна необхідна умова для утворення тропічного циклона - це існування у верхній тропосфері антициклона, що забезпечує дивергенцію на своїй верхній границі й пов'язаний з нею приплив повітря знизу.

Тропічний циклон, що сформувався, можна розглядати як симетричний. Сильні вітри спрямовані по спіралі до центра, проти годинникової стрілки в північній півкулі й по вартовий - у південному. У центрі розташовується область затишку, піднебіння часто безхмарне - це очей циклона. На найбільшому видаленні від центра циклона спостерігаються спіральні смуги пір'ястих і шаруватих хмар. Чим ближче до центра, тим могутніше хмарність, супроводжувана сильними опадами. Око циклона оточене щільними й потужними дощовими хмарами. Саме тут відбувається швидкий підйом повітря й при конденсації водяної пари виділяється величезна кількість схованої енергії. Тут, ідуть зливові дощі, супроводжувані грозами. Розвитий циклон має тепле ядро завдяки виділенню схованої теплоти. Це підсилює антициклон у верхній тропосфері, що визначає у свою чергу конвергенцію повітря. У самому оці циклона, що звичайно має діаметр близько 40 км, повітря осідає, що приводить до його адіабатичного нагрівання.

Траєкторії тропічних циклонів зв'язані в основному з розташуванням субтропічних областей високого тиску над океаном. Спочатку циклони рухаються на захід, але потім часто повертають на північ, рухаючись навколо центра високого тиску, і далі рухаються в східному напрямку. Швидкість їхнього переміщення менше, ніж у депресій середніх широт. Спочатку вони рухаються зі швидкістю не більше 15 вузлів, але після повороту на схід їхня швидкість може зрости до 25 вузлів. Руйнування циклонів майже завжди пов'язане з їхнім видаленням від джерел тепла й вологи. Зустрівши на своєму шляху сушу, вони викликають величезні руйнування, але швидко руйнуються й самі, оскільки припиняється надходження тепла й вологи й зростає тертя на поверхні. Після повороту на схід циклони починають рухатися в більше холодні райони океану й поступово загасають. Типові траєкторії тропічних циклонів. Зі схеми видно, що вони не заходять у південну частину Атлантичного океану й у південно-східну частину Тихого океану.

Це пояснюється відносно низкою температурою поверхні океану в зазначених районах і пов'язаним з таким фактом обставиною, що навіть улітку південної півкулі екваторіальна депресія не проникає тут південніше 5° півден.ш. Сезон тропічних циклонів - це звичайно три-чотири місяці після літнього сонцестояння, коли температура води максимальна. Однак в Аравійському морі й у Бенгальській затоці вони можуть утворюватися в будь-який час року, крім лютого й березня.

Вітер у тропічному циклоні породжує дуже більші хвилі, що поширюються від центра циклона. У міру просування циклона накладення хвиль один на одного утворить винятково хаотичне хвилювання, особливо за оком циклона. Моряки розрізняють безпечний для плавання півколо, що розташовується до екватора від траєкторії циклона (при русі його на захід), і небезпечне півколо, у якому вітер несе судно до передньої частини циклона й у якому напрямок вітру й рух циклона збігаються. Існують докладні інструкції для моряків щодо того, як розпізнати наближення тропічного циклона й що потрібно зробити, щоб уникнути влучення в небезпечне півколо й у центр циклона, якщо судно перебуває поблизу його.

Антициклони

Будучи пов'язані з опусканням повітря й дивергенцією, антициклони є джерелами повітряних мас і, як правило, характеризуються сухою спокійною погодою. Хоча при тому самому градієнті тиску швидкість вітру в антициклоні повинна бути більше, ніж у циклоні, у реальних умовах вітер в антициклоні більше слабкий через те, що самі градієнти тиску малі. У поверхні вітер, спрямований за годинниковою стрілкою в північній півкулі й проти годинникової стрілки в південному, перетинає ізобари в напрямку від центра. Повітря, таким чином, розходиться, характеристики повітряної маси залишаються приблизно постійними, і фронти малоймовірні. Повітря, що опускається, нагрівається, його відносна вологість падає, і наявні хмари поступово випаровуються. У нижній частині повітря, що опускається, звичайно виникає інверсія температури, що обмежує вертикальний розвиток хмарності, що могла бути викликана ефектами турбулентного перемішування в нижніх шарах або конвекції в сонячний день. Антициклони, як правило, рухаються повільно або взагалі стоять на місці й тому приносять сталу погоду на кілька днів або тижнів. Вони забезпечують такі умови, при яких улітку виникають морський і береговий бризи, а взимку - адвективний туман.

Великомасштабні антициклони розташовуються над субтропічними районами океану, а взимку у високих широтах над континентальними областями. Улітку й узимку в середніх широтах часто зустрічаються менш стійкі антициклони. Вони можуть бути розділені на теплі й холодні. Холодний антициклон має ядро підвищеного тиску за рахунок того, що повітря в ньому холодніше, ніж навколишній. Це невеликі по вертикалі утворення. Теплий антициклон виникає в результаті конвергенції повітря у високих шарах, що збільшує масу повітря в центрі в порівнянні з периферією. Такі утворення мають своїм походженням динамічні причини й пов'язані з потоком у верхній тропосфері. До зазначеного типу ставляться субтропічні пояси високого тиску й антициклони, що утворяться під хвилями Россбі в потоці західних вітрів верхньої тропосфери.

Холодні антициклони утворяться, як правило, над сушею й над полярними областями й мають сильну температурну інверсію. У результаті цього в нижніх шарах накопичується пил і різні, що приводить до зменшення видимості й створенню димки, що при наявності адвективного туману легко переходить у смог. Якщо повітря залишається чистим, можливі сильні морози. Теплий антициклон, що встановився летом над сушею, супроводжує ясна сонячна погода, причому спільний вплив сонячного випромінювання й адіабатичного нагрівання може привести до дуже високих температур. Над морем зміни температури поверхні менше й менше розходження в погодних умовах в антициклонах улітку й узимку. В антициклонах середніх широт улітку часто зустрічаються хмари, що виникли в результаті вертикального турбулентного перемішування. Узимку може спостерігатися суцільна хмарність. Однак ці хмари мають невелику вертикальну потужність, і з них рідко випадають опади.

Література

1. Некіс В.Е. Основи радіофізичної географії. - Харків, 1986

2.Одум Ю. Основи екології. - К, 1995

3. Павлов А.В. Теплофизика ландшафтов. – Новосибирск, 1999

4.Щульц Г.Э. Загальна фенологія. - К, 1989

5. Рябчиков А.М. Структура и динамика геосферы. – М, 2002