Главная страница Случайная страница
Разделы сайта
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Негативные воздействие вихревых движений
|
|
Час.
Тема №2. Атмосферные ОПП
Занятие 1. Лекция
Метеогенные воздействия
1. Масштабы движения атмосферы. Общая циркуляция атмосферы, струйные течения, пассаты, муссоны. Сезонные изменения.
2. Атмосферные фронты, циклоны, антициклоны. Ураганы, бури. Генезис. Характеристики. Негативные следствия.
Занятие 2. Лекция
Негативные воздействие вихревых движений
1. Торнадо, смерчи, местные ветры, шквалы, ветровые воздействия. Шкала Бофорта. Негативные следствия.
2. Интенсивные дожди, грозы, град, туманы. Негативные следствия. Основы защиты и профилактики.
Чрезвычайная ситуация (ЧС) - это обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия, которые могут повлечь или повлекли за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей природной среде, значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности людей.
| Чрезвычайная ситуация | Опасные явления |
| Космогенная | Столкновения Земли с метеоритами, астероидами, кометами; падение метеоритов, кометные ливни, магнитные бури. (Тунгусский метеорит – 30.06.1908, Западная Сибирь; Челябинский метеорит – 15.02.2013). |
| Геофизическая | Землетрясения, извержения вулканов. |
| Геологическая (экзогенная геологическая) | Оползни, сели, обвалы, осыпи, лавины, склоновый смыв, просадка лёссовых пород, карст, абразия, эрозия, курумы, пыльные бури. |
| Метеорологическая | Бури (9–11 баллов), ураганы (12–15 баллов), смерчи (торнадо), шквалы, вертикальные вихри. |
| Гидрометеорологическая | Крупный град, сильный дождь, сильный снегопад, сильный гололед, сильный мороз, сильная метель, сильная жара, сильный туман, засуха, суховей, заморозки. |
| Морская гидрологическая | Тропические циклоны, цунами, сильное волнение (более 5 баллов), сильный тягун в портах, ранний ледяной покров или припай, напор льдов, интенсивный дрейф льдов, непроходимый (труднопроходимый лед), обледенение судов, отрыв прибрежных льдов |
| Гидрологическая | Высокие и низкие уровни воды, половодье, дождевые паводки, заторы и зажоры, ветровые нагоны, ранний лед на судоходных водоемах и реках, повышение уровня грунтовых вод. |
| Природные пожары | Лесные пожары, пожары степных и хлебных массивов, торфяные пожары, подземные пожары горючих ископаемых. |
Чрезвычайные ситуации – метеорологические, гидрометеорологические, морские гидрологические, гидрологические – связаны со сложными процессами циркуляции воздуха в приземном слое атмосферы и циркуляцией воды в гидросфере Земли. Причиной циркуляции является нагрев атмосферы и океана солнечным излучением и инфракрасным излучением поверхности Земли.
Нагрев атмосферы и поверхности Земли солнечным излучением зависит от времени года и от географической широты. Поэтому в метеорологии используется представление о средней атмосфере – среднегодичное распределение давления, температуры и плотности атмосферы по высоте. На рис.1 показано распределение температуры по высоте в средней атмосфере.
Тропосфера расположена (рис.1) на высотах 
(максимальное значение верхней границы соответствует тропическим широтам, а минимальное значение – полярным широтам). В тропосфере средняя концентрация частиц порядка 
, длина свободного пробега частиц достигает 
. Температура в тропосфере уменьшается с увеличением высоты: от 
до 
на верхней границе в полярных областях и до 
- в тропиках.
В тропосфере сосредоточены весь водяной пар и углекислый газ атмосферы. Воздух в тропосфере поглощает часть инфракрасного излучения суши и океана. Энергия поглощенного излучения идет на возбуждение колебательных уровней молекул и на увеличение их кинетической энергии, т.е. на нагрев воздуха. Температура в тропосфере понижается с удалением от поверхности в среднем на 
через каждые 100 м.
Чем выше концентрация паров воды и углекислого газа, тем эффективнее нагрев воздуха. Поглощают инфракрасное излучение также пыль и дым. В состав пыли входят песчинки почвы, морская соль, бактерии и споры, космическая пыль. Пылинки с размерами 
могут долго удерживаться в воздухе.
В последние десятилетия из-за неконтролируемых промышленных выбросов происходит накопление в приземном слое озона. Озон имеет высокую электротрицательность, сравнимую с электроотрицательностью фтора. Поэтому он легко вступает в химические реакции и обладает токсическими свойствами. Избыток озона снижает урожайность сельскохозяйственных культур, поражает легочные ткани живых существ.
Нагрев тропосферы вызывает ее конвективное перемешивание: нагретые небольшие объемы воздуха (конвективные элементы или «термики») расширяются, их плотность уменьшается и они поднимаются вверх (закон Архимеда). При подъеме «термик» отдает тепло окружающему воздуху, остывает, сжимается, его плотность увеличивается, и под действием силы тяжести он опускается вниз к теплой поверхности. Вновь нагревается и начинает повторное всплытие.
Конвективное перемешивание является причиной общей циркуляции атмосферы – система движений воздуха, масштабы которых сравнимы с океанами и материками. Общая циркуляция атмосферы зависит от
- изменения нагрева поверхности солнечным излучением в течение года (зависит от времени года),
- неравномерность нагрева поверхности по широте,
- ускорения Кориолиса (зависит от широты),
- трения воздуха о поверхность (разное для суши и океана).
Гипотезу о существовании конвективного перемешивания атмосферы выдвинул в 1735 г. Дж. Хэдли для того, чтобы объяснить существование пассатов над океаном. В честь Хэдли названы самые устойчивые конвективные ячейки - ячейки Хэдли, которые образуются в тропическом поясе тропосферы.
Образование ячеек Хэдли происходит из-за неравномерного нагрева поверхности планеты солнечным излучением. Температура поверхности суши и океана уменьшается с удалением от экватора, потому что освещенность поверхности уменьшается с удалением от экватора (рис.2). Поэтому конвективный нагрев воздуха тоже неодинаковый на разных широтах. Более теплый воздух имеет более высокое давление и вытесняет воздух с меньшим давлением. Поднимающийся вблизи экватора воздух в верхней атмосфере течет от экватора к полюсам (рис.3).
Средняя скорость конвективного ветра у поверхности океана порядка 
Скорость течения воздуха 
в верхней тропосфере можно оценить, предполагая приблизительное сохранение плотности импульса потока воздуха:
,
где 
- плотность воздуха у поверхности, 
- плотность воздуха в верхней тропосфере. В этом случае находим, что в верхней тропосфере дуют ураганные ветра:
.
Прямые измерения с помощью стратостатов подтверждают этот вывод.
Характерное время нагрева тропосферы можно оценить по характерному времени изменения погоды в тропиках: 
Поэтому масштаб ячейки Хэдли (длина пути конвективного элемента) примерно равен:
При конвективном подъеме воздух попадает в слои все более низкого давления. Ненасыщенный влагой воздух с подъемом охлаждается. Если воздух с относительной влажностью около 50% поднимется более чем на 1 км, начнется конденсация паров воды и образование облака. Конденсация сначала происходит у основания облака, которое растет вверх до тех пор, пока пары воды не перестанут подниматься.
Над экватором Земли всегда много облаков. Высота облаков в тропиках порядка 6 – 15 км, в полярных поясах 1 – 3 км.
Основа современной международной классификации облаков была заложена в 1803 английским метеорологом-любителем Л. Говардом.
Облака нижнего яруса - слоистые, слоисто-кучевые и слоисто-дождевые - состоят почти исключительно из капель воды, их основания располагаются примерно до высоты 2 км. Облака, стелющиеся по земной поверхности, называются туманом.
Основания облаков среднего яруса - высококучевых и высокослоистых - находятся на высотах 2 - 7 км. Эти облака имеют температуру от 0оС до –25оС и часто состоят из капель воды и ледяных кристаллов.
Облака верхнего яруса - перистые, перисто-кучевые и перисто-слоистые - обычно имеют нечеткие очертания, так как состоят из ледяных кристаллов. Их основания располагаются на высотах более 7 км, а температура ниже –25оС.
Самые большие кучевые и кучево-дождевые облака простираются от нижнего до верхнего яруса. Основания кучево-дождевых облаков находятся всего в нескольких сотнях метров от земной поверхности, а вершины могут достигать высот 15–17 км. В нижней части они состоят из капелек воды, а в верхней – из кристаллов льда.
Поток воздуха ячейки Хэдли вблизи поверхности направлен по меридиану к экватору. Это направление изменяется из-за ускорения Кориолиса 
, которое направлено на запад в северном полушарии. Поэтому результирующее направление скорости потока воздуха происходит с северо-востока на юго-запад в северном полушарии. Именно поэтому в тропиках и субтропиках северного полушария над океанами дуют северо-восточные ветра – северо-восточные пассаты (немецкое слово Passat, вероятно, от испанского viento de pasade – ветер, благоприятствующий переезду). В южном полушарии на соответствующих широтах дуют юго-восточные пассаты (ускорение Кориолиса направлено на восток). Яснее всего пассаты выражены над Тихим океаном. Пассаты являются тепловыми ветрами, которые формируются вследствие неравномерного нагрева поверхности и ускорения Корриолиса в нижней тропосфере.
В низких широтах вблизи экватора ускорение Кориолиса очень мало, поэтому здесь образуется полоса штиля 
, в которой нет горизонтального ветра.
В верхней тропосфере поток воздуха ячейки Хэдли направлен от экватора, поэтому он смещается на запад из-за ускорения Кориолиса. В верхней тропосфере дуют преимущественно юго-западные ветра в северном полушарии, а в южном полушарии – северо-западные ветра (рис.4).
Таким образом, в верхней тропосфере у потоков воздуха ячеек Хэдли появляется компонента скорости, которая направлена вдоль параллелей с запада на восток в обоих полушариях. Эта компонента максимальна у потока в верхней тропосфере, потому что скорость воздуха растет при уменьшении плотности.
Взаимодействие конвективных элементов воздуха в верхней тропосфере приводит к тому, что часть конвективных элементов образует поток воздуха, направленный с запада на восток, а другая часть опускается вниз. Это происходит в обоих полушариях: образуются два потока направленные с запада на восток преимущественное вдоль параллелей с широтой приблизительно 
. Эти потоки назвали струйными течениями– тепловоетечение, которое формируется благодаря конвекции и ускорению Кориолиса в верхней тропосфере.
Чем сильнее конвекция, тем мощнее ячейки Хэдли и сильнее струйные течения. Поэтому в северном полушарии летом струйное течение смещается к северу до широт порядка 
, а летом в южном полушарии – до широты 
. Струйные течения находятся на высоте около 9 км; ширина потока по горизонтали 800 - 1000 км, по вертикали 2 – 4 км; вертикальное сечение потока имеет эллиптическую форму, средняя скорость потока порядка 200 – 300 км/час (максимальная измеренная скорость 700 км/час), облет вокруг Земли происходит за 8 – 10 дней. Струйное течение может существенно влиять на путевую скорость современных самолётов. В северном полушарии струйное течение проходит над Гималаями.
Изгибы струйных течений возникают из-за 1) сезонного изменения их положения и 2) трения потоков воздуха о поверхность гор. Эти изгибы стимулируют образование вихревых движений в нижерасположенных слоях тропосферы, которые мы воспринимаем как изменения погоды. В южном полушарии мало высоких гор, поэтому в этом полушарии более стабильная погода.
В конвективных ячейках Хэдли воздух опускается к поверхности вблизи широт . Опускающийся воздух 1) сухой, т.к. все пары воды остались в облаках над экватором, и 2) горячий, потому что при падении в поле тяжести увеличивается средняя кинетическая энергия молекул. Температура воздуха порядка 
, поэтому на материках находятся все крупные пустыни планеты. Над океаном на этих широтах образуются области с очень слабыми ветрами. В эпоху парусного флота эти широты называли «конскими широтами», потому что когда суда, пересекавшие Атлантику и перевозившие лошадей в Вест-Индию, попадали в штиль из-за слабых переменных ветров и запасы воды истощались, то моряки были вынуждены выбрасывать лошадей за борт. Для этих широт характерны небольшая облачность и незначительное количество осадков.
В средних широтах в тропосфере образуются ячейки Феррела (1856 г., рис.3). Они являются результатом самоорганизации океана и тропосферы. Их образование стимулируется ячейками Хэдли, морскими течениями и струйными течениями. Над океаном в ячейках Хэдли опускается горячий воздух с повышенным давлением. Он вытесняет приземные слои воздуха к экватору и полюсам. Вблизи 
широт вытесненный воздух начинает подниматься из-за нагрева теплыми морскими течениями (Гольфстрим, Куросио, Бразильское и Восточно-австралийское течения). Поднимающиеся пары воды конденсируются в облака.
На высоте около 9 -10 км поднявшийся воздух течет в сторону струйных течений, потому что на этих высотах давление тропосферы выше, чем в окрестности струйных течений. Вблизи струйных течений конвективные элементы ячейки Феррела опускаться к поверхности. В Беринговом проливе ячейки Феррела менее устойчивы, чем на севере Атлантического океана. Иногда они сливаются с ячейкой Хэдли и образуют удлиненную конвективную ячейку.
Ускорение Кориолиса смещает поток воздуха в ячейке Феррела вблизи поверхности океана на запад (западные ветра – антипассаты), а в верхней части тропосферы - на восток, в обоих полушариях.
Взаимодействие ячеек Феррела над океаном приводит к образованию на широтах 
аналогов струйных течений. В струйных течениях давление воздуха ниже, чем у поверхности суши, поэтому воздух из приземного слоя движется от поверхности к области пониженного давления и образует ячейку Феррела над сушей. В результате образуется пояс ячеек Феррела.
Над полярными областями образуются полярные конвективные ячейки (рис.3) благодаря теплым морским течениям, которые нагревают воздух вблизи широт . Относительно теплый воздух поднимается на высоты порядка 9 км и благодаря бароклинной неустойчивости течет к полюсам. Воздух охлаждается и сжимается, его плотность увеличивается и под действием силы тяжести он опускается к поверхности в окрестности полюсов. Воздух сухой и холодный, поэтому над полюсами практически всегда ясное небо (полярный антициклон).
Как целое тропосфера не вращается относительно поверхности Земли, потому что ветра в верхней и нижней тропосфере компенсируют друг друга.
Перемещение воздушных масс зависит от времени года, от теплового и динамического их взаимодействия с океаном и рельефом материков, от приливного воздействия Луны и Солнца. Поэтому реальная циркуляция атмосферы имеет значительно более сложную структуру, чем приведенная выше схема.
Существует много переменных струйных течений в атмосфере: арктическое, внетропичеческое, экваториальное, субтропическое, тихоокеанское (над Японией), южноамериканское (над востоком Тихого океана), центральноазиатское (над Аравийским полуостровом), южноатлантическое, южноафриканское, австралийское зимнее (вдоль субтропиков), субполярное, стратосферное (высота около 25 км), умеренных широт и др.
В струйных течениях происходит перенос воздушных масс. Поэтому эти течения аналогичны волнам в жидкости. Волны формируют струйное течение. На фронте волны меняются метеорологические параметры - температура, давление и влажность. Поэтому фронт волны называется атмосферным фронтом.
Воздушные фронты имеют масштабы от десятков и сотен метров (суточные бризы над морскими побережьями) до сотен и тысяч километров. Их изменения приводят к формированию в тропосфере муссонов, циклонов и антициклонов.
Слово муссон происходит от арабского маусим, что значит сезон. Арабские моряки называли этим словом систему ветров над Аравийским морем и Бенгальским заливом. Еще в IV - III вв. до н.э. индийские и персидские мореплаватели использовали муссонные ветра при плавании в Аравийском море. Муссоны имеют годичную цикличность. Муссон – преобладающее направление ветра в течение теплого и холодного сезона. Муссоны делят на две большие группы – тропические и внетропические.
Физическая причина существования муссонов связана с тем, что теплоемкость воды больше теплоемкости вещества суши. С наступлением весны суша нагревается быстрее прибрежных вод. Поэтому летом над сушей начинается конвективный подъем прогретого воздуха, который, остыв, опускается над океаном. В результате вблизи поверхности суши создается низкое давление. Это способствует притоку влажного воздуха с океана (ветер с океана), и начинается сезон дождей. Зимой прибрежные воды теплее суши, и конвективный подъем воздуха происходит над ними, а холодный сухой воздух опускается над сушей, и начинается сухой сезон (ветер в сторону океана).
Муссоны распространены в тропиках на огромных территориях от Западной Африки до Юго-Восточной Азии и Индонезии. Они формируют климат юга Дальнего Востока России: с июня по сентябрь выпадает более 60% годового количества осадков.
При изменении струйных течений может происходить сдвиг муссонных ветров. Отсутствие муссонных дождей приводит к засухам и обмелению рек. В то же время слишком интенсивный муссон с продолжительными ливнями вызывает наводнения.
Циклоны и антициклоны образуются при торможении струйного течения, когда происходит изменение атмосферного фронта. При торможении увеличивается амплитуда волны. При этом ускорение Кориолиса начинает закручивать волну.
Если тормозится область с пониженным давлением, то волна превращается в циклон (от греческого kyklon – кружащийся) – вихрь, в котором в центре воздух поднимается вверх и закручивается ускорением Кориолиса против часовой стрелки в северном полушарии (по часовой стрелки в южном полушарии). Циклон образуется благодаря ускорению Кориолиса и контрасту давления – внешнее давление больше давления внутри циклона.
 
|
Антициклон зарождается в областях повышенного давления. В антициклоне воздух движется вниз и закручивается ускорением Кориолиса по часовой стрелке в северном полушарии (против часовой стрелки в южном полушарии). Для образования циклонов и антициклонов необходимо, чтобы ускорение Кориолиса было достаточно большим, поэтому они образуются на широтах выше ±5о.
Самые мощные циклоны образуются в тропических областях всех океанов. Эти тропические циклоны наиболее часто (87% случаев) возникают в полосах широт ± (5° - 20°), где дуют пассатные ветры. В более высоких широтах они возникают лишь в 13% случаев. Тропические циклоны встречаются
- в южной и юго-западной части Северной Атлантики (включая Карибское море и Мексиканский залив),
- в северной части Тихого океана (к западу от мексиканского побережья, в районе Филиппинских о-вов и в Китайском море),
- в Бенгальском заливе и Аравийском море,
- в южной части Индийского океана у берегов Мадагаскара,
- у северо-западного побережья Австралии,
- в южной части Тихого океана – от побережья Австралии до 140о западной долготы. Никогда не отмечалось возникновение тропических циклонов севернее 35° и южнее -22°.
Тропические циклоны, достигшие значительной интенсивности, в каждом районе имеют свое название. В восточной части Тихого океана и в Атлантике их называют ураганами (от испанского слова «уракан»), в странах полуострова Индостан – циклонами или штормами, на Дальнем Востоке – тайфунами (от китайского слова «тай», что означает сильный ветер). Есть и менее распространенные местные названия: «вилли-вилли» – в Австралии, «вилли-вау» – в Океании и «багио» – на Филиппинах.
Тайфунам Тихого океана и ураганам Атлантики присваивают имена согласно установленным спискам. Для тайфунов используются четыре списка имен, для ураганов установлен один. Каждому тайфуну или урагану, образовавшемуся в данном календарном году, кроме имени присваивается порядковый номер двухзначная цифра года: например, 0115, что означает пятнадцатый по счету номер тайфуна в 2001.
Тропические циклоны образуются над областями океана диаметром от 10 км до 3000 км, в которых температура поверхности воды выше 26°, а разность температур вода-воздух более 2°. Это приводит к усилению испарения воды, повышению концентрации паров воды в воздухе и более быстрому его нагреву по сравнению с соседними областями, где температура воды ниже. Нагретый воздух расширяется, и начинается его вертикальной подъем до высот 5 – 15 км. При подъеме происходит конденсация паров воды в облака. Вращение Земли придает подъему воздуха вихревое движение против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой стрелке в южном полушарии.
 
|
В результате образуется вращающийся столб облаков (рис.5). Диаметр этого столба бывает от 100 до 1600 км, а высота – от 5 до 15 км. В центре тропического циклона обычно находится свободный от облаков участок, который называется «глазом бури» (рис.6). Когда глаз бури хорошо выражен, на его границе осадки внезапно прекращаются, небо проясняется, а ветер значительно ослабевает, иногда до штиля. Форма глаза бури может быть самой разной, она постоянно меняется. Иногда встречается даже двойной глаз. Средний диаметр глаза бури в хорошо развитых циклонах равен 10 – 25 км, а в разрушительных он составляет 60 – 70 км.
Погода внутри циклона пасмурная с сильными ветрами. Циклонические ветры Северного полушария имеют максимальную силу на расстоянии 30–45 км от «глаза бури». Скорость ветра вблизи земной поверхности может достигать 240 км/час. Сам циклон перемещается медленно и может даже останавливаться на некоторое время, что особенно характерно для циклонов тропических широт, которые обычно движутся со скоростью не более 24 км/ч.
Благодаря струйным течениям и морским течениям циклоны передвигаются и преодолевают расстояния в несколько тысяч километров: например, от очага формирования в Карибском море или в тропической Атлантике до внутриматериковых районов или Северной Атлантики (рис.7).
Тропические циклоны смещаются со скоростью 400 - 700 км/сут., существуют 5––15 дней, максимум до 5 недель, проходят за это время до 15 - 20 тыс. км, в том числе над сушей до 500 км, реже до 2000 - 2500 км, максимум - до 4000 км (от Мексиканского залива в Канаду). По мере удаления циклона от тропиков скорость его продвижения обычно возрастает и в отдельных случаях достигает 80 км/ч и более.
Ежегодно возникает около 50 тропических циклонов, достигающих ураганной силы, в том числе около 20 в западной части Тихого океана с движением циклонов к восточным берегам Азии, вплоть до Камчатки, 14 - в Индийском океане с движением к южным берегам Азии и восточным берегам Африки, 7 - 8 - в Атлантике с движением к берегам Центральной Америки и США, вплоть до полуострова Лабрадор, 6 –– в восточной части Тихого океана с движением к западным берегам США. От года к году число тропических циклонов, зарождающихся в каждом районе, колеблется в пределах 50 %, среднее за ряд лет - в пределах 30 % с приблизительно 11-летней и более длинной ритмичностью.
Территории России разрушительные циклоны Атлантики достигают относительно редко. Наиболее сильное воздействие западных циклонов проявляется в обильных осадках, ливневых наводнениях, буранах, снегозаносах и ощущается преимущественно в европейской части страны. Камчатка, Сахалин, Курильские острова в Приморье посещаются сильными тайфунами раз в несколько лет, слабыми - до 2 - 4 раз в год. Рекордная скорость ветра во Владивостоке - 65 м/с, довольно частая - более 40 м/с.
Достигнув суши, тропический циклон может вызвать появление торнадо (смерчи) - вращающееся воронкообразное облако, которое протягивается к поверхности суши от основания грозового облака на высотах до 1000 м. Цвет его меняется от серого до черного, максимальные скорости ветра достигают 65 – 120 км/ч и только в 1% – 320 км/ч. Средняя длина пробега торнадо около 25 км, а максимальный диаметр воронки порядка 400 м. Как правило, торнадо длятся не более нескольких минут, но самые сильные и опасные из них могут продолжаться часами Приближающийся торнадо обычно издает шум, подобный грохоту движущегося товарного поезда. Несмотря на сравнительно небольшие размеры, смерчи относятся к наиболее опасным штормовым явлениям.
Для формирования торнадо в воздушных массах необходим резкий контраст температуры, влажности, плотности и скоростей воздушных потоков. Воздух поднимается вверх и закручивается ускорением Кориолиса. Чем больше контраст температур, тем больше скорость подъема, соответственно больше ускорение Кориолиса и выше скорость вращения торнадо.
Тропические циклоны могут в процессе своего развития превращаться во внетропические.
Внетропические циклоны (средние широты) менее опасны, они возникают преимущественно в умеренных или полярных широтах, где встречаются две воздушные массы с разной температурой и влажностью. Для внетропических циклонов характерен диаметр порядка 1000 км, максимум 4000 км, существуют они до 3 - 4 недель, за которые проходят расстояния до 10 тыс. км, в том числе до 5 - 7 тыс. км над сушей со скоростью обычно 30 - 40 км/ч, редко до 100 км/ч.
В северном полушарии самые обширные циклоны обычно наблюдаются над акваториями Атлантического и Тихого океанов - средиземноморские, балканские, черноморские, южнокаспийские и т. д. Они смещаются на север и северо-восток. Южные циклоны обладают колоссальными запасами энергии. Именно с ними в средней полосе России связаны наиболее сильные осадки, ветры, грозы, шквалы.
Повторяемость внетропических циклонов зависит от времени года и географического района. В среднем, в северном полушарии циклоны над европейской частью континента более часты зимой, над азиатской – летом.
Внетропические циклоны часто формируются с подветренной стороны горных хребтов, обтекаемых конвективными потоками и струйными течениями.
На движущийся в циклоне воздух оказывают влияние рельеф местности и встречающиеся на его пути предметы. Например, непосредственно на земной поверхности и близ нее существует сила трения, которая заставляет потоки воздуха завихряться внутрь к области низкого давления. Это создает циклонические формы. Внетропические циклоны часто формируются с подветренной стороны горных хребтов, обтекаемых конвективными потоками и струйными течениями.
Наводнения при прохождении тропических циклонов вызываются осадками и нагоном морской воды на низменные берега.
Над большими городами образуются локальные циклоны, которые являются следствием локального подогрева и засорения тропосферы парниковыми газами. Поэтому с конца прошлого века в большинстве северных городов наблюдаются «тропические ливни» и «ливневый снегопад».
Антициклон – область повышенного давления в атмосфере с максимумом в центре (на уровне моря 1, 05 –1, 07 атм.). Поперечник антициклона – порядка тысяч километров. Антициклон характеризуется системой ветров, дующих по часовой стрелке в Северном полушарии и против часовой стрелки – в Южном, малооблачной и сухой погодой и слабыми ветрами. Однако при значительной влажности воздуха в холодную половину года в центральной части антициклона могут наблюдаться сплошные облака, а туманы наблюдаются как зимой, так и летом.
Размеры антициклонов обычно больше, чем циклонов, и перемещаются они медленнее. Антициклоны занимают площади, сравнимые с размером материков, над которыми они лучше развиваются зимой, а над океанами – летом. Подвижных антициклонов над континентами немного больше, чем над океанами. В среднем, повторяемость антициклонов в 2, 5 – 3 раза меньше, чем циклонов.
Движение системы циклонов и антициклонов в основном определяет погоду средних и высоких широт. Например, известно, что «погода в Москву (широта 
) приходит из Петербурга (
)». Если погоду приносит тропический атлантический циклон, достигший Северной Европы благодаря течению Гольфстрим, то его насыщенные водой облака западными ветрами отклоняются к востоку, т.е. циклон пройдет через Петербург к Москве. Если погоду приносит циклон из северной Атлантики, то силы Кориолиса сносят его к востоку, т.е. опять от Петербурга к Москве.
Потепление климата планеты изменяет морские течения и струйные течения, это приводит к изменению траекторий движения циклонов и антициклонов, которые к тому же становятся более мощными. Поэтому изменения погоды становятся более резкими, условия на планете становятся менее комфортными.
Циклоны в Cеверном полушарии:
- Желтое море, Филиппинские острова и Тихий океан к востоку от них до 170° в. д. В этом районе наблюдается наибольшее по сравнению с другими количество тропических циклонов: в среднем за год 28, из них около половины с ураганной силой ветра в 9—12 баллов. В отдельные годы их бывает до 50. Тропические циклоны этого района носят местное название тайфунов. Тайфуны движутся вначале на запад и северо-запад. Если они достигают при этом берегов Китая, они быстро затухают над сушей. Но чаще они, не достигнув материка, поворачивают к северо-востоку и при этом нередко (в 15% случаев) проходят через южные Японские острова или вблизи них. Изредка они могут даже достигать района Камчатки.
- Тихий океан к западу от Мексики. Здесь возникает в среднем за год 6 тропических циклонов со штормовыми и, сравнительно редко, с ураганными ветрами.
- Тропики северного Атлантического океана, в особенности на западе океана — в Карибском море, в районе Малых Антильских островов и в Мексиканском заливе — и на востоке океана — в районе островов Зеленого Мыса. Местное их название — ураганы. Над северным Атлантическим океаном возникает в среднем в год 10 тропических циклонов.
- Бенгальский залив. Здесь возникает в среднем за год 6 циклонов. Попадая на сушу в Индии, они часто производят сильные опустошения; особенно страшны связанные с ними нагоны воды на плоские берега.
- Аравийское море. Здесь возникает в среднем меньше двух циклонов в год, как и в Бенгальском заливе, — весной и осенью.
Циклоны в Южном полушарии:
- Тихий океан к востоку от Новой Гвинеи и северной Австралии (Квинсленда) до островов Самоа, а может быть, и дальше. Повторяемость здесь — 7 циклонов в год; циклоны ураганной силы редки.
- Индийский океан между Мадагаскаром и Маскаренскими островами. Здесь в среднем 7 циклонов в год.
- Индийский океан между северо-западным побережьем Австралии и Кокосовыми островами. Циклоны здесь очень редки — в среднем 2 в год. Местное название — вили-вили.
- В южной части Атлантического океана тропических циклонов штормовой и ураганной силы не возникает. За 60-ти летний период наблюдений было отмечено только 2 урагана неподалёку от побережья Бразилии.
Всего на Земном шаре возникает за год в среднем около 120 тропических циклонов со штормовыми и ураганными ветрами. Максимум их, как правило, приходится на лето и осень данного полушария. Зимой их почти не бывает.
|
|