Формирование циклона. Циклогенéз. Что такое циклон? Действие и характеристика атмосферного циклона Сравнение особенностей атмосферных вихрей

Цикло́н

атмосферный вихрь с пониженным давлением в середине и циркуляцией воздуха по спирали. Термин происходит от греч. слова, означающего «кольца змеи» или «спираль». Благодаря разнице давления потоки воздуха устремляются от периферии циклона к центру, но под действием силы Кориолиса отклоняются вправо в Сев. полушарии и влево – в Южном и приобретают, т. обр., спиральную конфигурацию. В центре циклона имеют место интенсивные восходящие движения. Различают циклоны двух принципиально различных типов: тропические и внетропические.
Тропические циклоны появляются в широтном диапазоне от 5 до 30° каждого полушария, только над тёплыми (не ниже 26–28 °C) океанами. Такие условия обычно наблюдаются в кон. лета – нач. осени каждого полушария. Тропические циклоны могут продвигаться до более высоких широт, чем р-ны их зарождения: иногда до 45°. Их бывает не очень много: обычно 50–60 в год по всей планете. В зависимости от р-на происхождения некоторые тропические циклоны имеют местные названия – тайфун, ураган и т. д. Осн. источник энергии тропического циклона – реализация скрытой теплоты при конденсации водяного пара в мощных кучево-дождевых облаках вблизи центра циклона. Для этого необходимо мощное испарение с тёплой поверхности океанов, поэтому тропические циклоны быстро затухают, попадая на сушу, или трансформируются во внетропические при выходе на холодные океанские воды. Типичное строение тропического циклона включает т. н. глаз бури в самом центре (область малооблачной или безоблачной погоды), окружённый гигантскими стенами кучево-дождевых облаков с макс. скоростью ветра вблизи уровня земли и самыми сильными дождями. На периферии тропического циклона располагаются спиральные полосы более слабо развитых кучево-дождевых облаков.Диаметр тропического циклона составляет несколько сотен километров, изредка достигая тысячу км. Выс. от 12 до 14, иногда до 20 км. Типичное время существования тропических циклонов – несколько дней, иногда несколько недель. Скорость ветра в них может достигать 100 м/с, хотя чаще находится в пределах 30–50 м/с. Общая сумма осадков в данном месте за время прохождения тропического циклона может составлять до 2500 мм. Тропические циклоны представляют собой наиболее сильное стихийное бедствие на Земле как по величине ущерба, так и по числу жертв (по разным оценкам, от 500 тыс. до 1 млн. человек погибло из-за затопления прибрежной зоны при выходе тропического циклона из Бенгальского залива на тер. Бангладеш 12 ноября 1970 г.). В то же время тропические циклоны нередко прекращают развитие засухи в некоторых р-нах, принося туда обильные осадки.

Циклон. Изобары и приземные линии тока: а – Северное полушарие; б – Южное полушарие

Внетропические циклоны образуются на широтах выше 30° над любым типом подстилающей поверхности и при любой тем-ре, и поэтому их бывает намного больше, чем тропических: обычно каждый день в мире образуется не менее 30–35 этих вихрей. Они формируются во все сезоны года, но чаще встречаются зимой соответствующего полушария. Осн. источник энергии внетропического циклона – реализация скрытой теплоты при конденсации водяного пара в областях, где вследствие значительных контрастов тем-ры воздуха и соответствующих различий в плотности и влажности развиваются интенсивные вертикальные и горизонтальные потоки. Поэтому такие циклоны развиваются на атмосферных фронтах и, в свою очередь, делают их более активными. Циклоны заставляют воздушные массы, разделяемые фронтом, продвигаться в р-ны, через которые они проходят, и тем самым вызывают все наиболее значительные изменения погоды вне тропиков, а также приносят большинство стихийных бедствий в эти широты, но в то же время обеспечивают им осн. часть осадков. В отличие от тропических циклонов, во внетропических отсутствует глаз бури, а вся центр. часть занята наиболее плотными облаками и наиболее интенсивными осадками. Ещё одно отличие от тропических циклонов – более низкая тем-ра в центре, чем на периферии, и наибольшая скорость ветра не у земли, а на выс. 2–3 км. Диам. внетропических циклонов обычно составляет 1–1,5 тыс. км, доходя в редких случаях до 2,5–3 тыс. км. Типичная продолжительность существования 1–2 недели, но её вариации возможны в пределах от 2–3 дней до 1,5 мес. Наибольшая повторяемость внетропических циклонов наблюдается в субарктических и субантарктических широтах: иногда каждые 30–50 ч здесь появляется новый циклон в течение нескольких недель подряд. В отличие от тропических циклонов, не все внетропические представляют собой стихийное бедствие: многие просто меняют погоду на своём пути, а бедствия приносят только наиболее мощные из них. Ущерб от внетропических циклонов происходит в осн. из-за сильных ветров, необычно сильных и/или продолжительных осадков, приводящих к наводнениям, интенсивным снегопадам. Побочным следствием активных холодных фронтов в циклонах являются смерчи .

География. Современная иллюстрированная энциклопедия. - М.: Росмэн .Под редакцией проф. А. П. Горкина .2006 .

В курсе географии 8 класса изучается ряд тем, посвященных различным процессам в атмосфере. Их необходимо изучить и понять, так как в них раскрываются причины и способы формирования и изменения погоды, ее предсказания, что имеет практическую ценность для каждого человека.

Что такое циклоны и антициклоны

Одним из наиболее интересных механизмов являются своеобразные «воздушные насосы» - атмосферные вихри огромных размеров, основной ролью которых является формирование погоды на больших площадях земной поверхности.

Высота их составляет до 20 км., а диаметр может достигать 4-5 тыс. км.

Рис. 1. Гигантский атмосферный вихрь.

Циклон при этом представляет собой воздушный вихрь, собирающий и выбрасывающий воздух вверх из собственного центра. Антициклон, наоборот, втягивает воздух из верхних слоев атмосферы и распределяет его у поверхности.

Это происходит потому, что циклон представляет собой область низкого давления, воздух устремляется туда, где давление наиболее низкое, то есть в центр циклона. Там формируются восходящие потоки воздуха.

ТОП-1 статья которые читают вместе с этой

Антициклон является атмосферным вихрем, характеризующимся высоким давлением. Он наоборот, «разгоняет» воздушные массы от собственного центра, втягивая их из более высоких слоев атмосферы. В его центре формируются нисходящие потоки, которые спирально от центра распределяются по земной поверхности.

Образуются атмосферные вихри часто в областях атмосферных фронтов, основной причиной их формирования является вращение Земли.

Рис. 2. Схема структуры циклона и антициклона.

Подобные явления наблюдаются и в атмосфере других планет. Внеземным долгоживущим циклоном является Малое Темное Пятно в атмосфере Нептуна, а антициклоном – Большое Красное Пятно на Юпитере.

Сравнение особенностей атмосферных вихрей

Циклоны и антициклоны обладают чертами различия и сходства. Сходство их состоит в:

• вихревой структуре;
• важной роли в формировании погоды над большими по площади регионами.

На появление антициклона оказывает влияние формирование циклонов поблизости - избыточный воздух, выбрасываемый вихрем с низким давлением, накапливается и провоцирует развитие области повышенного давления, антициклонов.

Черты различия атмосферных вихрей представлены в таблице сравнительных характеристик:

На синоптических картах для обозначения циклонов и антициклонов используются буквы: Н - означает область низкого давления, В - область высокого давления.

Рис. 3. Синоптическая карта.

Виды циклонов и антициклонов

Существует несколько типов циклонов, называемых по месту формирования:

• арктические;
• умеренных широт;
• южные внетропические;
• тропические.

Большинство циклонов, проходящих по территории России формируются над Атлантикой, двигаются с запада на восток и относятся к арктическим или умеренным. Это большие по площади атмосферные вихри.

Тропические циклоны являются самыми опасными - они характеризуются сравнительно небольшими размерами всего в сотни километров, аномально низким давлением в центре, а следовательно - очень большими скоростями ветров, доходящими до буревых. Именно такие циклоны причиняют наибольшие разрушения в прибрежных странах Азии и Северной Америки. Они возникают только над морем и быстро затухают при переходе на сушу.

Антициклоны и циклоны имеют в среднем срок жизни в 3-10 дней, пока не выровняется атмосферное давление. Однако, существуют и постоянные, существующие годами, например: Исландский и Алеутский циклоны, Индийский и Сибирский антициклоны.

Что мы узнали?

Образование атмосферных вихрей зависит от распределения давления воздуха в атмосфере и сил Кориолиса, возникающих при вращении Земли. При некотором сходстве они много чем отличаются друг от друга: вращаются в разные стороны, обеспечивают разную погоду, возникают в различных условиях.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.1 . Всего получено оценок: 552.

Многие полагают, что воздух – прозрачное вещество, перемещающееся в хаотичном порядке. В действительности он формирует фронты, движущиеся над земной поверхностью, образующие воздушные вихри – циклоны и антициклоны. Данные вихри взаимосвязаны, но противоположны по воздействию на погодные условия.

Что такое циклон и как он образуется?

Циклон – обширный атмосферный вихрь, в диаметре достигающий от сотни до многих тысяч километров, связанный с движением теплого фронта (наступлением теплой воздушной массы на холодную). устремлены от краев в центр, движутся в Северном полушарии против часовой стрелки, в Южном – по часовой. В центральной зоне формируется низкое давление, воздушные потоки направлены вверх.

Восходящие воздушные массы формируют плотную облачность. Признаки циклонального процесса – пасмурная погода, сопровождающиеся , порывистым ветром. В летний сезон циклон вызывает охлаждение воздуха, в зимний – .

По области возникновения выделяют виды циклонов:

• арктические;
• возникающие в умеренных поясах;
• южные, возникающие вне тропических широт.

Отмечаются стадии развития циклона:

1. Начало. Сбор воздушных потоков занимает несколько суток.
2. Молодость. В центре падает давление. Появляется плотное облачное кольцо.
3. Зрелость. Завершается падение давления. Скорость ветра достигает максимального значения. Стадия существует от часа до нескольких суток.
4. Затухание. Происходит при перемещении циклона с морского пространства на сушу.

Для циклонов характерно разрушительное воздействие, его степень определяется интенсивностью вихревого потока. По силе действия выделяются типы:

• возмущения (скорость воздушных масс не выше 15 м/с);
• депрессия (до 20 м/с);
• шторм (до 35 м/с);
• ураган (выше 35 м/с).

Наиболее опасны мощные тропические циклоны, формирующиеся в широтах 5 – 25° над прогретым морским пространством. Они отличаются от вихрей умеренных поясов меньшими размерами (не превышают сотни километров), несут невероятную разрушительную силу. В центральной зоне давление экстремально низкое, формируются ветры со штормовой скоростью. В Тихоокеанских странах тропические вихри называются , в Атлантических – ураганы.

Обычно циклоны существуют пару суток. Но в регионах со стабильным пониженным давлением фиксируются вихри, сохраняющие активность до 10 – 12 месяцев.

Что такое антициклон и как он развивается?

Антициклон – это воздушный поток, характеризующийся высоким давлением, определенной направленностью ветра (по часовой стрелке в Северном полушарии, против – в Южном). Формируется в субтропиках и приполярных поясах в нижних атмосферных слоях при образовании холодного фронта (вторжении холодной воздушной массы в теплую). Воздух движется со скоростью 30 – 40 км/ч. Диаметр не превышает 5 тысяч километров.

Так явление выглядит из космоса

Антициклоны делятся на:

• низкие – с преобладающими холодными потоками воздуха, замкнутыми изобарами в приземной части тропосферы, отсутствием области высокого атмосферного давления в верхнем тропосферном слое;
• высокие – с преобладающими теплыми воздушными потоками, высоким давлением на протяжении тропосферы (возможно возникновение нескольких центров).

Антициклоны несут ясную погоду, безветренную, малооблачную и безоблачную. Зимой и осенью возможно появление слоистой облачности, ночных морозов, в теплый сезон – кучевой облачности без осадков.

Чем отличается циклон от антициклона?

Сходство циклонов и антициклонов заключается в:

• вихреобразной форме;
• значимости для формирования погодных условий на обширных территориях.

Разница между явлениями кардинальная, что видно в нижеприведенной таблице.

Циклоны имеют множество отличий от антициклонов, однако явления тесно связаны. При снижении атмосферного давления в одной области оно непременно растет в соседней. Для циклональных и антициклональных потоков един механизм возникновения: неоднородность нагревания земной поверхности при осевом вращении планеты.

Содержание статьи

ЦИКЛОН , (от греческого kyklon – кружащийся) – область пониженного давления в атмосфере с минимумом в центре. Поперечник циклона – несколько тысяч километров. Характеризуется системой ветров, дующих против часовой стрелки в Северном полушарии и по часовой – в Южном. Погода при циклонах преобладает пасмурная с сильными ветрами. Это связано с особенностями распределения давления и характером циркуляции воздуха.

Под влиянием трения в нижних слоях атмосферы в циклоне наблюдается, помимо кругового движения воздуха, еще и движение от периферии к центру, и поэтому возникает постоянное вертикальное, восходящее, движение воздуха и его охлаждение по мере подъема. Воздух, охлаждаясь, становится влагонасыщенным, в нем образуются облака, дающие осадки. В циклонах, особенно вблизи их центров, всегда велика разность давления между центром и периферией (т.е. велики так называемые горизонтальные градиенты давления) и, следовательно, постоянно наблюдаются сильные порывистые ветры (вихри). По своему происхождению вихри разделяются на две основные группы: тропические (ураганы, тайфуны) и циклоны умеренных широт.

Тропические циклоны.

Родина тропических вихрей – океанские просторы в приэкваториальной области примерно между 10–15° северной и южной широт, их диаметр – несколько сотен километров, а высота – от 5 до 15 км. Тропические циклоны могут возникать в любое время года в тропических частях всех океанов, за исключением юго-восточной части Тихого океана и южной части Атлантики. Наиболее часто (в 87% случаев) тропические циклоны возникают между широтами 5° и 20°. В более высоких широтах они возникают лишь в 13% случаев. Никогда не отмечалось возникновение циклонов севернее 35° северной широты и южнее 22° южной широты. 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» или английского «харикейн»), 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.

Чаще всего они образуются в северной части тропической зоны Тихого океана: здесь, в среднем, за год прослеживается около 30 циклонов. В умеренные широты тропические циклоны выходят в период с конца июня по начало октября, а наиболее активны в августе-октябре. Отличительной особенностью циклонов этой группы является то, что они термически однородны (т.е. нет температурных контрастов между различными частями вихря), в них сосредоточено колоссальное количество энергии, они приносят с собой штормовые ветры и сильные осадки.

Тропические циклоны образуются там, где наблюдается высокая температура поверхности воды (выше 26°), а разность температур вода-воздух более 2°. Это приводит к усилению испарения, увеличению запасов влаги в воздухе, что, в известной степени, определяет накопление тепловой энергии в атмосфере и способствует вертикальному подъему воздуха. Появляющаяся мощная тяга увлекает все новые и новые объемы воздуха, нагревшиеся и увлажнившиеся над водной поверхностью. Вращение Земли придает подъему воздуха вихревое движение, и вихрь становится подобным гигантскому волчку, энергия которого грандиозна. Центральную часть воронки называют «глазом бури». Это феноменальное явление, которое поражает особенностями своего «поведения». 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.

Тропические циклоны в зависимости от их интенсивности:
1. Тропическое возмущение – скорости ветра небольшие (менее 17 м/с).
2. Тропическая депрессия – скорость ветра достигает 17–20 м/с.
3. Тропический шторм – скорость ветра до 38 м/с.
4. Тайфун (ураган) – скорость ветра превышает 39 м/с.

В жизненном цикле тропического циклона выделяют четыре стадии:
1. Стадия формирования. Начинается с появления первой замкнутой изобары (изобара – линия равного давления). Давление в центре циклона опускается до 990 гПа. Лишь около 10% тропических депрессий получает дальнейшее развитие.
2. Стадия молодого циклона или стадия развития. Циклон начинает быстро углубляться, т.е. отмечается интенсивное падение давления. Ветры ураганной силы образуют вокруг центра кольцо радиусом 40–50 км.
3. Стадия зрелости. Падение давления в центре циклона и увеличение скорости ветра постепенно прекращаются. Область штормовых ветров и интенсивных ливней увеличивается в размерах. Диаметр тропических циклонов в стадии развития и в зрелой стадии может колебаться от 60–70 км до 1000 км.
4. Стадия затухания. Начало заполнения циклона роста давления в его центре). Затухание происходит при перемещении тропического циклона в зону более низких температур поверхности воды или при переходе на сушу. Это связано с уменьшением притока энергии (тепла и влаги) с поверхности океана, а при выходе на сушу еще и с увеличением трения о подстилающую поверхность.
Двигаясь в сторону умеренных широт, тропические циклоны постепенно теряют свою силу и затухают.

Циклон — атмосферный вихрь с низким давлением в центре. Ветры в циклоне в северном полушарии дуют против часовой стрелки, и в нижнем слое отклоняются к центру, в южном полушарии — по часовой стрелке.

Циклоны постоянно и естественно появляются из-за вращения Земли, благодаря силе Кориолиса. Прохождение циклона связано с образованием мощной облачности и выпадением осадков.

Различают два основных вида циклонов — внетропические и тропические. Первые образуются в умеренных или полярных широтах и имеют диаметр от тысячи километров в начале развития, и до нескольких тысяч в случае так называемого центрального циклона. Вторые образуются в тропических широтах и имеют меньшие размеры (сотни, редко — более тысячи километров), но большие барические градиенты и скорости ветра, доходящие до штормовых. Тропические циклоны могут в процессе своего развития превращаться в внетропические.

Ниже 8-10 ° северной и южной широты циклоны возникают очень редко, а в непосредственной близости от экватора — не возникают вовсе.

Циклоны возникают не только в атмосфере Земли, но и в атмосферах других планет. Например, в атмосфере Юпитера уже много лет наблюдается так называемая Большое красное пятно, что является, по всей видимости, длительным циклоном. Однако, циклоны в атмосферах других планет изучены недостаточно. Циклогенéз — образование циклона, в умеренных широтах возникает на фронтах.

Циклогенез — развитие или усиление циклонической циркуляции в атмосфере (область низкого давления). Это общий термин для нескольких различных процессов, все приводят к развитию какого-то одного вида циклона.

Различают два основных вида циклонов — внетропические и тропические . Первые образуются в умеренных или полярных широтах и имеют диаметр от тысячи километров в начале развития, и до нескольких тысяч в случае так называемого центрального циклона. Внетропические циклоны формируются в виде волн вдоль погодных фронтов, прежде чем эти фронта сомкнутся на фронт окклюзии, который позже сформирует в их жизненном цикле холодное ядро циклона.

Тропические циклоны образуются в связи с наличием большого количества скрытой теплоты, обусловливая большую грозовую активность и ядра тепла. Они могут быть чрезвычайно опасными. В основном для формирования тропического циклона нужна температура приповерхностного слоя океанской воды минимум 26,5 ° C на глубине как минимум до 50 м. Другим необходимым фактором является быстрое охлаждение воздуха с высотой, что позволяет высвобождение энергии конденсации, главного источника энергии тропического циклона. Также для образования тропического циклона необходима высокая влажность воздуха в нижних и средних слоях тропосферы; при условии большого количества влаги в воздухе условия благоприятные для образования нестабильности.

Основные теории формирования

Представление о механизме возникновения циклонов до 20-го века не отличались ясностью и были весьма упрощенными. В 20 веке были развиты термическая (конденсационная), механическая, волновая, дивергентная, адвективные-динамическая теории формирования циклонов, которые были более полными, но продолжали быть недостаточно полными и не учитывали всех факторов.

Сейчас установлено, что подавляющее большинство циклонов, которые возникают в умеренных широтах, является фронтальными волновыми возмущениями.

Фронтальные циклоны (и антициклоны ) является результатом возникновения на тропосферной фронте динамично неустойчивых бароклинных волн. Бароклинных неустойчивость определяется как динамическая неустойчивость в основном переносе в атмосфере, связана с наличием меридионального градиента температуры, и, следовательно, термического ветра. Атмосфера при этом находится в квазигеострофичний равновесии (состояние движения, при котором горизонтальная составляющая силы вращения Земли уравновешивает силу горизонтального барического градиента во всех точках поля, то есть в точках поля геострофических, что может быть принято в свободной атмосфере, за исключением экваториальных широт) и обладает статической устойчивостью.

Стадия возникновения

Продолжительность стадии возникновения циклона длится от первых признаков возникновения барического образования до появления первой замкнутой изобары на приземной карте погоды. Процесс длится примерно сутки. В начальной стадии развития циклонические градиенты давления и ветра слабые, атмосферный фронт слабо возмущенное. Циклон в начальной стадии — обычно низкое барическое образования.

Стадии молодого фронтального циклона соответствует деформация передней облачной полосы. В месте возникновения волны, в передней части, облачная полоса расширяется в сторону холодного воздуха и обнаруживает антициклонный изгиб (в сторону холодного воздуха). Здесь в результате восходящего скольжения теплого воздуха начинает формироваться облачная полоса теплого фронта. На северной периферии облачности теплого фронта видно выбросы перистых облаков, что свидетельствует об активном процессе циклогенеза. В тылу волны — циклоническая изгибе, формируется холодный фронт.

В отличие от слаборазвитой волны, полосы перистой облачности впереди активной волны свидетельствуют о том, что здесь в верхней половине тропосферы происходит вынос теплого воздуха и формируется тепловой гребень. В тылу активной волны облачная полоса сужается и прогибается в сторону теплого воздуха. Здесь в нижней половине тропосферы распространяется холодный воздух, и формируется термическая ложбина.

Таким образом, образуются соединены области адвекции холода и адвекции тепла, так называемая адвективные термическая пара. Чем значительнее горизонтальный градиент адвекции в области волны, тем интенсивнее будет протекать циклогенез и развиваться облачность. У поверхности Земли атмосферное давление падает, появляются замкнутые изобары, увеличивается зона осадков.

Формирования циклона на стационарном атмосферном фронте указывает, что в следующие сутки увеличатся градиенты температуры и усилятся осадки на теплом фронте. На холодном фронте погодные условия существенно не изменятся.