Орографические или подветренные депрессии
Орографические или подветренные депрессииформируются на подветренной стороне горных хребтов.(Рис.7.11)
Рис.7.11. Орографическая или подветренная депрессия.
Когда поток воздуха встречает горный хребет под большим углом, то он задерживается препятствием, значительная часть воздуха обходит хребет с обеих сторон, вместо того, чтобы проходить над вершиной. Это вызывает накопление воздуха на наветренной стороне хребта и недостаток воздуха на подветренной стороне хребта, что проявляется в слабой приземной депрессии на подветренной стороне хребта. Такая система обычно очень низкая и, если воздух сухой и устойчивый, то любой подъем, вызвавший образование депрессии, будет проявляться в теплой, ясной и сухой погоде. Если же воздух влажный, неустойчивый, то подъем воздуха может привести к образованию над горами Cu и Cb с ливнями, возможны грозы и град.
Тропические циклоны.
Над теплой поверхностью океанов с температурой воды около 280С и выше в низких широтах обоих полушарий Земли, между широтами 50-200 ежегодно (главным образом в конце лета и осенью) образуется около ста тропических циклонов, называемых в разных районах Земного шара по разному: ураганы Карибского моря и Атлантики; тайфуны Тихого океана; циклоны Индийского океана и Бенгальского залив и т.п. Природа тропических циклонов совсем иная чем циклонов умеренных и высоких широт. Источником энергии их служит скрытая теплота, в огромных количествах выделяемая в кучево-дождевых облаках, стеной окружающих центр тропического циклона «глаз бури». Вертикальная мощность облаков в тропических циклонах около 18 км. Давление в центре тропического циклона 900-960 мбар и ниже(наиболее низкое зарегистрировано 870 мбар). При относительно небольших горизонтальных
размерах этих циклонов горизонтальные градиенты давления в них оказываются
весьма значительными, а поэтому и скорость ветра очень большая и может достигать 100 м/с и более.
Характерной особенностью тропических циклонов является их перемещение сперва с востока на запад, а затем, после некоторого подъема в более высокие широты, изменение направления движения на северо-восток. Поднимаясь в более высокие широты, тропические циклоны могут регенерировать – превращаться в обычные, но очень глубокие фронтальные циклоны умеренных широт. (Рис.7.12).
Рис.7.12 Зоны TRS и их маршруты.
Тропические циклоны – погодное явление большой разрушительной силы. Жизненный цикл тропического циклона измеряется неделями. В своем развитиях от зарождения до заполнения тропические циклоны проходят жизненный цикл похожий на стадии грозы. Обычно тропическим циклонам присваивается имя. С тропическими циклонами связаны сильные ливни с грозами, ураганные ветры шквалового характера, сильная турбулентность.
В зависимости они интенсивности и скорости ветра тропические циклоны проходят три стадии: тропической депрессии, тропического шторма и тропического циклона. Однако не все тропические циклоны проходят все стадии.
Стадия 1. Тропическая депрессия.В этой стадии в центре грозового комплекса сначала отмечается падение давления и появляется организованная циркуляция с приземными ветрами менее 17 м/с (34 узла,39 миль в час).
Стадия 2. Тропический шторм. Циклон становится более организованным, циркуляционное вращение усиливается, скорости ветра составляют 17-32 м/с (35-64 узла).
Стадия 3. Тропический циклон. (Тайфун или Ураган). Приземное давление продолжает падать и скорости ветра более 32 м/с (более 64 узла).
Во второй стадии тропическому циклону присваивается имя. К концу стадии в центре возникает мощный нисходящий поток воздуха и образуется «глаз» окруженный стеной облаков. Диаметр глаза порядка 50 км. В пределах «глаза» теплый опускающийся воздух приносит слабые ветра и ясную погоду. «Глаз шторма» четко проявляется на спутниковом снимке как черное пятно в центре масс белых облаков (рис.7.13).
Рис.7.13. Спутниковый снимок TRS ( Ураган “Andrew” Август 1992).
В хорошо развитом тропическом циклоне изобары округлены в форме замкнутых изобар с очень большим градиентом давления. Большой градиент давления в низких широтах вызывает очень сильные устойчивые ветры. В нижних частях шторма ветры спиралевидно закручивают вовнутрь, создается конвергенция воздушных потоков и циклоническая циркуляция (против часовой стрелки в Северном полушарии и 105
по часовой стрелке в Южном полушарии). При этом наибольшие скорости ветра отмечаются вокруг стены глаза (до 50 м/с и выше). На вершине шторма, которой обычно является уровень тропопаузы, ветры спиралевидно закручиваются наружу (дивергенция), создавая антициклоническую циркуляцию (по часовой стрелке в Северном полушарии и против часовой стрелки в Южном полушарии).
Вершина шторма обозначается вытянутыми полосами перистых облаков.
Вокруг глаза стена кучевых или кучево-дождевых облаков имеет форму спиралей. Последующие слои слоисто-кучевых облаков в нижнем ярусе, высоко-кучевых и высоко-слоистых в среднем яруса и перисто-слоистых в верхнем ярусе распространяются наружу от основного образования облаков.
Сильные ливни с грозами, сильными шквалами, сильной турбулентностью бывают наиболее интенсивными на внешней стороне стены глаза.
Торнадо
Торнадо – сильное циклоническое завихрение воздуха, имеющее форму воронки с диаметром у земли порядка 100-200 метров и интенсивными вертикальными движениями воздуха, способными поднимать тяжелые объекты в воздух. (Рис.7.14).
Рис.7.14. Торнадо.
Ветры в торнадо быстро и резко усиливаются до очень больших величин (100-150 м/с).
Жизненный цикл торнадо в среднем продолжается около часа, некоторые живут несколько часов. Движутся они со скоростью порядка 20 м/с (70 км/ч). Они особенно связаны с суперячейками гроз в стадии зрелости.
Если торнадо возникает над морем, то называется водяным смерчем. Вдояной смерч обычно продолжается около половины времени торнадо и не имеет такой разрушительной силы.
Антициклоны.
Антициклон – это барическая система, очерчиваемая на приземной карте рядом замкнутых изобар, с наибольшим давлением в центре. К периферии антициклона давление понижается. Возникновение и развитие их тесно связано с циклонами. Антициклоны образуются в тылу циклонов благодаря росту давления у земли за холодным фронтом.
Антициклоны – системы высокого давления с примерно круговыми изобарами, более широко расположенным, чем в циклонах. Антициклоны движутся гораздо медленнее, чем циклоны и могут быть даже стационарными в течение длительных периодов.
Направление воздушных потоков в антициклонах в Северном полушарии по часовой стрелке, а в Южном полушарии – против часовой стрелки.(Рис.7.15)
Рис7.15. Антициклон в плане (а) и вертикальном разрезе (b).
Диаметр хорошо развитого антициклона в среднем составляет около 2000 км. Интенсивность их зависит от стадии развития: в начальной стадии давление в центре порядка 1015 мбар, в стадии максимального развития 1020-1030 мбар. А в холодное полугодие в отдельных случаях оно может достигать 1070-1080 мбар. Средняя скорость перемещения антициклона составляет 25-30 км/ч.
Воздушный поток, связанный с антициклонической конвергенцией высоких уровней, опускается в центре и далее расходится от центра, пересекая изобары по часовой стрелке в Северном полушарии и против часовой стрелки в южном полушарии. Опускающийся воздух вызывает адиабатический нагрев и увеличение устойчивости воздуха, что ограничивает образование облаков и осадков. На некоторой высоте формируется инверсия сжатия, где более теплый опускающийся воздух растекается над более холодным воздухом вблизи подстилающей поверхности.
Антициклон усиливается (давление у земли растет), если сходимость потоков на больших высотах превышает расходимость их на уровне поверхности земли и наоборот, антициклон ослабевает (давление у земли падает), когда расходимость потоков на больших высотах превышает сходимость их у поверхности земли.