Тропических широт или атмосферный вихрь. Что такое циклон и антициклон? Атмосферные фронты России
Тропические циклоны - это вихри, в центре которых низкое давление; образуются они летом и осенью над теплой поверхностью океана.Обычно тропические циклоны возникают только в низких широтах около экватора, между 5 и 20° Северного и Южного полушарий.
Отсюда вихрь диаметром примерно 500-1000 км и высотой в 10-12 км начинает свой бег.
Тропические циклоны широко распространены на Земле, и в различных частях света их называют по-разному: в Китае и Японии - тайфунами, на Филиппинах - бэгвиз, в Австралии - вилли-вилли, вблизи побережья Северной Америки - ураганами.
По разрушительной силе тропические циклоны могут соперничать с землетрясениями или извержениями вулканов.
За один час один такой вихрь диаметром в 700 км выделяет энергию, равную 36 водородным бомбам средней мощности. В центре циклона часто бывает так называемый глаз бури - небольшая область затишья диаметром 10-30 км.
Здесь малооблачная погода, небольшая скорость ветра, высокая температура воздуха и очень низкое давление, а вокруг, вращаясь по часовой стрелке, дуют ветры ураганной силы. Их скорость может превышать 120 м/с, при этом возникает мощная облачность, сопровождаемая сильными ливчями, грозами и градом.
Вот, например, кахие беды натворил ураган «Флора», пронесшийся в октябре 1963 г. над островами Тобаго, Гаити и Куба. Скорость ветра достигала 70- 90 м/с. На Тобаго началось наводнение. На Гаити ураган уничтожил целые селения, погибли 5 тыс. человек и 100 тыс. остались без крова. Количество осадков, сопровождающих тропические циклоны, кажется невероятным в сравнении с интенсивностью дождей при самых сильных циклонах умеренных широт. Так, при прохождении одного урагана через Пуэрто-Рико за 6 часов выпало 26 млрд. т воды.
Если разделить это количество на единицу площади, осадков будет значительно больше, чем их выпадает за год, например, в Батуми (в среднем 2700 мм).
Смерч - одно из наиболее разрушительных атмосферных явлений - огромный вертикальный вихрь высотой в несколько десятков метров.
Конечно, активно бороться с тропическими циклонами люди пока не могут, но важно вовремя подготовиться к урагану, будь то на суше или на море. Для этого над необъятными просторами Мирового океана круглосуточную вахту несут метеорологические спутники, оказывающие большую помощь в прогнозе путей перемещения тропических циклонов.
Они фотографируют эти вихри даже в момент их зарождения, а по фотографии можно довольно точно определить положение центра циклона, проследить его движение. Поэтому в последние годы удавалось предупредить население обширных районов Земли о приближении тайфунов, которые нельзя было обнаружить обычными метеорологическими наблюдениями.
Смерч, наблюдавшийся в заливе Тампа Бей во Флориде в 1964 г.
Смерч - одно из наиболее разрушительных и в то же время эффектных атмосферных явлений.
Это огромный вихрь с вертикальной осью длиной в несколько сотен метров.
В отличие от тропического циклона он сконцентрирован на небольшой площади: весь как бы на глазах.
На берегу Черного моря можно видеть, как из центральной части мощного кучево-дождевого облака, нижнее основание которого принимает форму опрокинутой воронки, вытягивается гигантский темный хобот, а навстречу ему с поверхности моря поднимается другая воронка.
Если они сомкнутся, образуется огромный, быстро перемещающийся столб, вращающийся против часовой стрелки.
Смерчи образуются при неустойчивом состоянии атмосферы, когда воздух в ее нижних слоях очень теплый, а в верхних - холодный.
При этом происходит очень интенсивный воздухообмен, сопровождаемый вихрем огромной скорости - несколько десятков метров в секунду.
Диаметр смерча может достичь нескольких сот метров, а перемещается он иногда даже со скоростью 150-200 км/ч.
Внутри вихря образуется очень низкое давление, поэтому смерч втягивает в себя все, что встречает на пути: он может переносить на большое расстояние воду, почву, камни, части построек и т. д.
Известны, например, «рыбные» дожди, когда смерч из пруда или озера вместе с водой втягивал в себя и находящуюся там рыбу.
Корабль, выброшенный волнами на берег.
Смерчи на суше в США и Мексике называют торнадо, в Западной Европе - тромбом. Торнадо в Северной Америке довольно частое явление - здесь их в среднем возникает более 250 в год. Торнадо - самый сильный из смерчей, наблюдаемых на земном шаре, со скоростью ветра до 220 м/с.
Смерч на море. Диаметр смерча может достигать нескольких сот метров и перемещаться со скоростью 150-200 км/ч.
Самый страшный по своим последствиям торнадо пронесся в марте 1925 г. через штаты Миссури, Иллинойс, Кентукки и Теннесси, где погибло 689 человек. В умеренных широтах нашей страны смерчи бывают раз в несколько лет. Исключительно сильный смерч со скоростью ветра 80 м/с пронесся через г. Ростов Ярославской области в августе 1953 г. Смерч прошел через город за 8 мин; оставив полосу разрушений шириной 500 м.
Он сбросил с железнодорожных путей два вагона весом 16 т.
Признаки ухудшения погоды.
Перистые облака в виде крючков движутся с запада или юго-запада.
Ветер к вечеру не стихает, а усиливается.
Луна окаймляется маленьким венчиком (гало).
После появления быстро движущихся перистых облаков небо покрывается прозрачным (как вуаль) слоем перисто-слоистых облаков. Они видны в форме кругов около Солнца или Луны.
На небе одновременно видны облака всех ярусов: кучевые, «барашки», волнистые и перистые.
Если развившееся кучевое облако переходит в грозовое и в верхней части его образуется «наковальня», то следует ожидать града.
Утром появляются кучевые облака, которые растут и к полудню принимают форму высоких башен или гор.
Дым идет книзу или стелется по земле.
Предвидеть образование и путь движения торнадо по суше трудно: он перемещается с огромной скоростью и очень кратковременен. Однако сеть наблюдательных пунктов сообщает в Бюро погоды о возникновении торнадо и его местонахождении. Там эти данные анализируют и передают соответствующие предупреждения.
Шквалы. Раздался удар грома, сплошной черно-серый вал облаков стал еще ближе - и вот словно все смешалось. Ураганный ветер ломал и вырывал с корнем деревья, срывал крыши с домов. Это налетел шквал.
Шквал возникает в основном перед холодными атмосферными фронтами или вблизи центров небольших подвижных циклонов при вторжении холодных масс воздуха в теплые. Холодный воздух при вторжении вытесняет теплый, заставляя его быстро подниматься, и чем больше разность температур между встречающимся холодным и теплым воздухом (а она может превышать 10-15°), тем больше сила шквала. Скорость ветра при шквале достигает 50-60 м/с, а длиться он может и до одного часа; он нередко сопровождается ливнем или градом. После шквала происходит заметное похолодание. Шквал может возникнуть во все сезоны года и в любое время суток, но чаще летом, когда сильнее прогревается земная поверхность.
Шквалы - грозное явление природы, особенно из-за внезапности их появления. Приводим описание одного шквала. 24 марта 1878 г. в Англии на берегу моря встречали прибывающий из дальнего плавания фрегат «Эвридик». «Эвридик» уже показался на горизонте. До берега оставалось каких-нибудь 2-3 км. Вдруг налетел ужасающий шквал со снегом. Море покрылось огромными валами. Явление продолжалось всего минуты две. Когда шквал закончился, от фрегата не осталось никаких следов. Он был опрокинут и затонул. Ветер более 29 м/с называют ураганом.
Ураганные ветры чаще всего наблюдаются в зоне сближения циклона и антициклона, т. е. в областях с резким перепадом давления. Такие ветры наиболее характерны для прибрежных районов, где встречаются морские и континентальные воздушные массы, или в горах. Но бывают они и на равнинах. В начале января 1969 г. холодный антициклон с севера Западной Сибири быстро переместился на юг Европейской территории СССР, где встретился с циклоном, центр которого располагался над Черным морем, при этом в зоне сближения антициклона и циклона возникли очень большие разности давления: до 15 мб на 100 км. Поднялся холодный ветер со скоростью 40-45 м/с. В ночь со 2 на 3 января ураган обрушился на Западную Грузию. Он разрушил жилые дома в Кутаиси, Ткибули, Самтредиа, с корнем вырывал деревья, рвал провода. Остановились поезда, прекратил работу транспорт, кое-где возникли пожары. Огромные волны двенадцатибалльного шторма обрушились на берег около Сухуми, были повреждены корпуса санаториев курорта Пицунда. В Ростовской области, Краснодарском и Ставропольском краях ураганные ветры подняли в воздух вместе со снегом массу земли. Ветер срывал крыши с домов, разрушил верхний слой почвы, выдул посевы озимых. Снежные бури занесли дороги. Перекинувшись на Азовское море, ураган погнал воду от восточного берега моря к западному. От городов Приморско-Ахтарска и Азова море отступило на 500 м, а в Гениченске, находящемся на противоположном берегу, затопило улицы. Ураган прорвался и на юг Украины. На побёрежье Крыма были повреждены причалы, краны и пляжные сооружения. Таковы последствия лишь одного урагана.
Грозовые явления часто сопровождают вулканические извержения.
Ураганные ветры часты на побережьях арктических и дальневосточных морей, особенно зимой и осенью при прохождении циклонов. В нашей стране на станции Пестрая Дресва - на западном берегу залива Шелихова - ветер в 21 м/с и больше наблюдается раз шестьдесят в году. Станция эта расположена у входа в узкую долину. Попадая в нее, слабый восточный ветер с залива за счет сужения потока усиливается до ураганного.
Когда при сильном ветре выпадает снег, возникают метели или бураны. Метелью называется перенос снега ветром. Последний часто сопровождается вихревыми движениями снежинок. Образование метелей зависит не столько от силы ветра, сколько от того, что снег является сыпучим и легким материалом, который легко поднимается ветром с земли. Отсюда метели возникают при различных скоростях ветра, иногда начиная уже с 4-6 м/с. Метели заносят снегом дороги, взлетно-посадочные полосы аэродромов, наметают громадные сугробы.
Борьба тёплых и холодных течений, стремящихся выровнять разность температур между севером и югом, происходит с переменным успехом. То тёплые массы берут перевес и проникают в виде тёплого языка далеко к северу, иногда до Гренландии, Новой Земли и даже до Земли Франца Иосифа; то массы арктического воздуха в виде гигантской «капли» прорываются на юг и, сметая на своём пути тёплый воздух, обрушиваются на Крым и республики Средней Азии. Особенно резко выражена эта борьба зимой, когда разность температур между севером и югом возрастает. На синоптических картах северного полушария всегда можно видеть несколько языков тёплого и холодного воздуха, проникающих на различную глубину к северу и к югу.
Арена, на которой развёртывается борьба воздушных течений, приходится как раз на самые насе...
Введение. 2
1. Образование атмосферных вихрей. 4
1.1 Атмосферные фронты. Циклон и антициклон 4
1.2 Приближение и прохождение циклона 10
2. Изучение атмосферных вихрей в школе 13
2.1 Изучение атмосферных вихрей на уроках географии 14
2.2 Изучение атмосферы и атмосферных явлений с 6 класса 28
Заключение.35
Список используемой литературы.
Введение
Введение
Атмосферные вихри - тропические циклоны, смерчи, бури, шквалы и ураганы.
Тропические циклоны - это вихри, с низким давлением в центре; они бывают летом и зимой. Tропические циклоны возникают только в низких широтах около экватора. По разрушениям циклоны могут сравнится с землетрясениями или вулканами.
Скорость циклонов превышает 120 м/с, при этом возникает мощная облачность, бывают ливни, грозы и град. Ураган может уничтожать целые селения. Количество осадков кажется невероятным в сравнении с интенсивностью дождей при самых сильных циклонах в умеренных широт.
Смерч -разрушительное атмосферное явлене. Это огромный вертикальный вихрь высотой в несколько десятков метров.
Люди пока не могут активно бороться с тропическими цикло нами, но важно вовремя подготовиться, будь то на суше или на море. Для этого круглосуточно вахту несут метеорологические спутники, которые оказывают большую помощь в прогнозе путей перемещения тропических циклонов. Они фотографируют вихри, а по фотографии можно довольно точно определить положение центра циклона и проследить его движение. Поэтому в последние время удавалось предупредить население о приближении тайфунов, которые нельзя было обнаружить обычными метеорологическими наблюдениями.
Не смотря на то, что смерч имеет разрушительный эффект в то же время он является эффектным атмосферным явлением. Он сконцентрирован на небольшой площади и весь как бы на глазах. На берегу можно видеть, как из центра мощного облака вытягивается воронка, а навстречу ему с поверхности моря поднимается другая воронка. После смыкания, образуется огромный, перемещающийся столб, который вращается против часовой стрелки. Смерчи
Образуются тогда, когда воздух в нижних слоях очень теплый, а в верхних - холодный. Начинается очень интенсивный воздухообмен, который
сопровождается вихрем, имеющим большую скорость - несколько десятков метров в секунду. Диаметр смерча может достичь нескольких сот метров, а скорость 150-200 км/ч. Внутри образуется низкое давление, поэтому смерч втягивает в себя все, что встречает на пути. Известны, например, «рыбные»
дожди, когда смерч из пруда или озера вместе с водой втягивал в себя и находящуюся там рыбу.
Буря - это сильный ветер, при помощи которого на море может начаться большое волнение. Буря может наблюдаться при прохождении циклона, смерча.
Скорость ветра бури превышает 20 м/с и может достигать 100 м/с., а при скорости ветра больше 30 м/с начинаеться ураган, а усиления ветра до скоростей 20-30 м/с называются шквалами.
Если на уроках географии изучают лишь явления атмосферных вихрей, то во время уроков ОБЖ учатся способам защиты от этих явлений, и это очень важно, поскольку зная способы защиты сегодняшние ученики, смогут защитить от атмосферных вихрей не только себя но друзей и близких тоже.
Фрагмент работы для ознакомления
19
В районе Северного Ледовитого океана и в Сибири формируются области с высоким давлением. Оттуда на территорию России направляются холодные и сухие воздушные массы. Со стороны Сибири идут континентальные умеренные массы, приносящие морозную ясную погоду. Морские воздушные массы зимой приходят с Атлантического океана, который в это время теплее, чем материк. Следовательно, эта воздушная масса приносит осадки в виде снега, возможны оттепели, снегопады.
III. Закрепление нового материала
Какие воздушные массы способствуют образованию засух и суховеев?
Какие воздушные массы приносят потепление, снегопады, а летом смягчают жару, приносят часто пасмурную погоду и осадки?
Почему летом на Дальнем Востоке идут дожди?
Почему зимой восточный или юго-восточный ветер на Восточно-Европейской равнине часто бывает намного холоднее, чем северный?
На Восточно-Европейской равнине выпадает снега больше. Почему тогда в конце зимы толщина снежного покрова больше в Западной Сибири?
Домашнее задание
Ответить на вопрос: «Как вы объясните тип погоды сегодня? Откуда он пришел, по каким признакам вы это определили?»
Атмосферные фронты. Атмосферные вихри: циклоны и антициклоны
Цели: сформировать представление об атмосферных вихрях, фронтах; показать связь между сменой погоды и процессами в атмосфере; познакомить с причинами образования циклонов, антициклонов.
20
Оборудование: карты России (физическая, климатическая), демонстрационные таблицы «Атмосферные фронты» и «Атмосферные вихри», карточки с баллами.
Ход урока
I. Организационный момент
II. Проверка домашнего задания
1. Фронтальный опрос
Что такое воздушные массы? (Крупные объемы воздуха, отличающиеся по своим свойствам: температуре, влажности и прозрачности.)
Воздушные массы делятся на типы. Назовите их, чем они отличаются? (Примерный ответ. Над Арктикой формируется арктический воздух - всегда холодный и сухой, прозрачный, т. к в Арктике нет пыли. Над большей частью России в умеренных широтах формируется умеренная воздушная масса - зимой холодная, а летом теплая. В Россию летом приходят тропические воздушные массы, которые формируются над пустынями Средней Азии и приносят жаркую и сухую погоду с температурой воздуха до 40 °С.)
Что такое трансформация воздушных масс? (Примерный ответ. Изменение свойств воздушных масс при их передвижении над территорией России. Например, морской умеренный воздух, приходящий с Атлантического океана, теряет влагу, летом прогревается и становится континентальным - теплым и сухим. Зимой морской умеренный воздух теряет влагу, но охлаждается и становится сухим и холодным.)
Какой океан и почему оказывает большее влияние на климат России? (Примерный ответ. Атлантический. Во-первых, большая часть России
21
находится в господствующем западном переносе ветров, во-вторых, препятствий для проникновения западных ветров с Атлантики фактически нет, т. к. на западе России - равнины. Низкие Уральские горы препятствием не являются.)
2. Тест
1.Общее количество радиации, достигающей поверхности Земли, называется:
а) солнечной радиацией;
б) радиационным балансом;
в) суммарной радиацией.
2.Самый большой показатель отраженной радиации имеет:
а) песок; в) чернозем;
б) лес; г) снег.
3.Над Россией зимой перемещаются:
а) арктические воздушные массы;
б) умеренные воздушные массы;
в) тропические воздушные массы;
г) экваториальные воздушные массы.
4.Роль западного переноса воздушных масс усиливается на большей части России:
а) летом; в) осенью.
б) зимой;
5.Самый большой показатель суммарной радиации в России имеет:
а) юг Сибири; в) юг Дальнего Востока.
б) Северный Кавказ;
22
6.Разница между суммарной радиацией и отраженной радиацией и тепловым излучением называется:
а) поглощенной радиацией;
б)радиационным балансом.
7.При движении к экватору величина суммарной радиации:
а) уменьшается; в) не изменяется.
б) увеличивается;
Ответы: 1 - в; 3 - г; 3 - а, б; 4 - а; 5 - б; 6 - б; 7 - б.
3. Работа по карточками
- Определите, какой тип погоды описан.
1.На рассвете мороз ниже 35 °С, а снег едва виден сквозь туман. Скрип слышен на несколько километра. Дым из труб вертикально поднимается вверх. Солнце красное как раскаленный метал. Днем сверкает и солнце и снег. Туман уже растаял. Небо голубое, пронизано светом, если посмотреть вверх, то такое впечатление как будто лето. А на дворе стужа, сильный мороз, воздух сух, ветра нет.
Мороз становится крепче. По тайге слышен гул от звуков растрескивающихся деревьев. В Якутске средняя температура января -43 °С, а с декабря по март выпадает в среднем 18 мм осадков. (Континентальный умеренный.)
2.Лето 1915 г. было очень ненастное. Шли все время дожди с большим постоянством. Однажды два дня подряд шел очень сильный ливень. Он не позволял людям выходить из домов. Опасаясь, что лодки унесет водой, вытащили их подальше на берег. В течение одного дня несколько раз
23
опрокидывали их и выливали воду. К концу второго дня вдруг сверху вода пришла валом и сразу затопила все берега. (Муссонный умеренный.)
III. Изучение нового материала
Комментарии. Учитель предлагает прослушать лекцию, по ходу которой учащиеся дают определение терминов, заполняют таблицы, делают рисунки-схемы в тетради. Затем учитель с помощью консультантов проверяет работу. Каждый ученик получает по три карточки с указанием баллов. Если в течение
урока ученик отдал карточку-балл консультанту, значит, ему требуется еще работа с учителем или консультантом.
Вы уже знаете, что на территории нашей страны движутся воздушные массы трех видов: арктические, умеренные и тропические. Они достаточно сильно отличаются друг от друга по главным показателям: температура, влажность, давление и т. д. При сближении воздушных масс, имеющих
различные характеристики, в зоне между ними увеличивается разница температуры воздуха, влажности, давления, возрастает скорость ветра. Переходные зоны в тропосфере, в которых происходит сближение воздушных масс с различными характеристиками, называются фронтами.
В горизонтальном направлении протяженность фронтов, как и воздушных масс, имеет тысячи километров, по вертикали - около 5 км, ширина фронтальной зоны у поверхности Земли - порядка сотни километров, на высотах - несколько сотен километров.
Время существования атмосферных фронтов составляет более двух суток.
Фронты вместе с воздушными массами перемещаются со скоростью в среднем 30-50 км/ч, а скорость холодных фронтов нередко достигает 60-70 км/ч (а иногда 80-90 км/ч).
24
Классификация фронтов по особенностям перемещения
1.Теплыми называются фронты, перемещающиеся в сторону более холодного воздуха. За теплым фронтом в данный регион приходит теплая воздушная масса.
2.Холодными называются фронты, перемещающиеся в сторону более теплой воздушной массы. За холодным фронтом в данный регион приходит холодная воздушная масса.
IV. Закрепление нового материала
1. Работа с картой
1.Определите, где расположены арктические и полярные фронты над территорией России летом. {Примерный ответ}. Арктические фронты летом расположены в северной части Баренцева моря, над северной частью Восточной Сибири и морем Лаптевых и над Чукотским полуостровом. Полярные фронты: первый летом протягивается от побережья Черного моря над Среднерусской возвышенностью к Предуралью, второй расположен на юге
Восточной Сибири, третий - над южной частью Дальнего Востока и четвертый - над Японским морем.)
2. Определите, где расположены арктические фронты зимой. {Зимой арктические фронты сдвигаются к югу, но остается фронт над центральной частью Баренцева моря и над Охотским морем и Корякским нагорьем.}
3. Определите, в каком направлении происходит сдвиг фронтов зимой.
25
{Примерный ответ}. Зимой фронты перемещаются к югу, т. к. все воздушные массы, ветры, пояса давления сдвигаются к югу вслед за видимым движением
Солнца.
Солнце 22 декабря находится в зените в Южном полушарии над Южным тропиком.)
2. Самостоятельная работа
Заполнение таблиц.
Атмосферные фронты
26
Циклоны и антициклоны
Признаки
Циклон
Антициклон
Что это?
Атмосферные вихри, переносящие воздушные массы
Как показаны на картах?
Концентрические изобары
Атмосфер
ное давление
Вихрь с низким давлением в центре
Высокое давление в центре
Движение воздуха
От периферии к центру
От центра к окраинам
Явления
Охлаждение воздуха, конденсация, образование облаков, выпадение осадков
Прогревание и иссушение воздуха
Размеры
2-3 тыс. км в поперечнике
Скорость пере
мещения
30-40 км/ч, подвижны
Малоподвижны
Направле
ние движения
С запада на восток
Место рождения
Северная Атлантика, Баренцево море, Охотское море
Зимой - сибирский антициклон
Погода
Пасмурная, с осадками
Малооблачная, летом - теплая, зимой - морозная
27
3. Работа с синоптическими картами (картами погоды)
Благодаря синоптическим картам можно судить о продвижении циклонов, фронтов, облачности, сделать прогноз на ближайшие часы, сутки. Синоптические карты имеют свои условные знаки, по которым можно узнать о погоде в любом районе. Изолиниями, соединяющими точки с одинаковым атмосферным давлением (их называют изобарами), показаны циклоны и антициклоны. В центре концентрических изобар стоит буква Н (низкое давление, циклон) или В (высокое давление, антициклон). Изобары указывают и давление воздуха в гектопаскалях (1000 гПа = 750 мм рт. ст.). Стрелками показано направление движения циклона или антициклона.
Учитель показывает, как на синоптической карте отражена различная информация: давление воздуха, атмосферные фронты, антициклоны и циклоны и их давление, области с осадками, характер осадков, скорость и направление ветра, температура воздуха.)
- Из предложенных признаков выберите, что характерно для
циклона, антициклона, атмосферного фронта:
1) атмосферный вихрь с высоким давлением в центре;
2) атмосферный вихрь с низким давлением в центре;
3) приносит пасмурную погоду;
4) устойчив, малоподвижен;
5) устанавливается над Восточной Сибирью;
6) зона столкновения теплых и холодных воздушных масс;
28
7) восходящие потоки воздуха в центре;
8) нисходящее движение воздуха в центре;
9) движение от центра к периферии;
10) движение против часовой стрелки к центру;
11) бывает теплым и холодным.
{Циклон - 2, 3, 1, 10;. антициклон - 1, 4, 5, 8, 9; атмосферный фронт - 3,6, 11.}
Домашнее задание
Список литературы
Список используемой литературы
1. Теоретические основы методики обучения географии. Под ред. А. Е. Бибик и
др., М., «Просвещение», 1968 г.
2. География. Природа и люди. 6кл._Алексеев А.И. и др_2010 -192с
3. География. Начальный курс. 6 класс. Герасимова Т.П., Неклюкова
Н.П. (2010, 176с.)
4. География. 7кл. В 2ч. Ч.1._Домогацких, Алексеевский_2012 -280с
5. География. 7кл. В 2ч. Ч.2._Домогацких Е.М_2011 -256с
6. География. 8кл._Домогацких, Алексеевский_2012 -336с
7. География. 8 класс. учебник. Раковская Э.М.
8. География. 8кл. Поурочные планы по учебнику Раковской и Баринова_2011
348с
9. География России. Хозяйство и географические районы. Учебник для 9
класса. Под. ред. Алексеева А.И. (2011, 288с.)
10. Изменение климата. Пособие для педагогов старших классов. Кокорин
А.О., Смирнова Е.В. (2010, 52с.)
Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
Основные закономерности формирования атмосферных вихрей
Приведено собственное, отличное от общепринятого объяснение формирования атмосферных вихрей, в соответствии с которым они образуются океанским волнами Россби. Подъём воды в волнах формирует температуру поверхности океанов в виде отрицательных аномалий, в центре которых вода холоднее, чем на периферии. Эти аномалии воды создают отрицательные аномалии температуры воздуха, которые превращаются в атмосферные вихри. Рассмотрены закономерности их формирования.
В атмосфере нередко формируются образования, в которых воздух, и содержащаяся в нём влага и твёрдые вещества вращаются циклонически в Северном полушарии и антициклонически - в Южном, т.е. против часовой стрелки в первом случае и по её движению - во втором. Это атмосферные вихри, к которым относятся циклоны тропические и средних широт, ураганы, торнадо, тайфуны, тромбо, орканы, вили-вилли, бегвиз, смерчи и т. п.
Природа этих образований во многом общая. Тропические циклоны обычно в диаметре меньше, чем в средних широтах и составляют 100-300 км, но скорости движения воздуха в них большие, достигающие 50-100м/с. Вихри с большими скоростями движения воздуха в районе тропической зоны западной части Атлантического океана около Северной и Южной Америки получили название ураганов, торнадо, аналогичные около Европы – тромбо, около юго-западной части Тихого океана – тайфунов, около Филиппин -бегвиза, около берегов Австралии – вили-вилли, в Индийском океане – орканов.
Тропические циклоны образуются в экваториальной части океанов на широтах 5-20° и распространяются в западном направлении вплоть до западных границ океанов, а затем в северном полушарии движутся на север, в южном – на юг. При движении на север или юг они часто усиливаются и называются тайфунами, торнадо и т.д. Выходя на материк, они довольно быстро разрушаются, но успевают нанести значительный ущерб природе и людям.
Рис. 1. Торнадо. Образования формы, изображённой на рисунке часто называют “воронкой торнадо”. Образование от верхней части торнадо в виде облака до поверхности океана называют трубой или хоботом торнадо.
Подобные вращательные движения воздуха меньших размеров над морем или океаном получили название смерчей.
Принятая гипотеза формирования циклонических образований. Считается, что возникновение циклонов и пополнение их энергией происходит в результате подъёма больших масс тёплого воздуха и скрытой теплоты конденсации. Считается, что в районах образования тропических циклонов вода теплее атмосферы. В этом случае воздух нагревается от океана и поднимается вверх. В результате влага конденсируется и выпадает в виде дождей, давление в центре циклона падает, что и приводит к возникновению вращательных движений воздуха, влаги, твердых веществ, заключенных в циклоне [Грей, 1985, Иванов, 1985, Наливкин, 1969, Gray, 1975]. Считается, что в энергетическом балансе тропических циклонов важную роль играет скрытая теплота испарения. При этом температура океана в области зарождения циклона должна быть не меньше 26° C.
Эта общепринятая гипотеза формирования циклонов возникла без анализа натурной информации, путём логических умозаключений и представлений её авторов о физике развития подобных процессов. Естественно предположить: если воздух в образовании поднимается, что происходит в циклонах, то он должен быть легче, чем воздух на его периферии.
Рис. 2. Вид сверху на облако торнадо. Частично оно расположено над п-ом Флорида. http://www.oceanology.ru/wp-content/uploads/2009/08/bondarenko-pic3.jpg
Так и считается: лёгкий тёплый воздух поднимается, влага конденсируется, давление падает, возникают вращательные движения циклона.
Некоторые исследователи видят слабые стороны этой, хотя и общепринятой, гипотезы. Так, они считают, что локальные перепады температуры и давления в тропиках не настолько велики, чтобы только эти факторы могли сыграть решающую роль в возникновении циклона, т.е. столь значительно ускорить воздушные потоки [Юсупалиев, и др., 2001]. До сих пор остаётся неясным, какие физические процессы протекают на начальных стадиях развития тропического циклона, каким образом усиливается исходное возмущение, как возникает система крупномасштабной вертикальной циркуляции, подводящая энергию в динамическую систему циклона [Моисеев и др., 1983]. Приверженцы этой гипотезы никак не объясняют закономерностей потоков тепла из океана в атмосферу, а просто предполагают их наличие.
Мы же видим очевидный следующий недостаток этой гипотезы. Так, чтобы воздух нагревался от океана, недостаточно, чтобы океан был теплее воздуха. Необходим поток тепла с глубины к поверхности океана, а следовательно, и подъём воды. Вместе с тем, в тропической зоне океана вода на глубине всегда холоднее, чем у поверхности, и такого тёплого потока не существуeт. В принятой гипотезе, как отмечалось, циклон формируется при температуре воды более 26°C. Однако в реальности мы наблюдаем иное. Так в экваториальной зоне Тихого океана, где активно образуются тропические циклоны, средняя температура воды ~ 25°C. При этом циклоны чаще образуются во время Ла-Ниньа, когда температура поверхности океана понижается до 20°C и редко во время Эль-Ниньо, когда температура поверхности океана повышается до 30°C. Поэтому можно считать, что принятая гипотеза формирования циклонов не может реализоваться, во всяком случае, в тропических условиях.
Мы провели анализ этих явлений и предлагаем иную гипотезу формирования и развития циклонических образований, на наш взгляд, правильнее объясняющую их природу. Активную роль в формировании и пополнении энергией вихревых образований играют океанические волны Россби.
Волны Россби Мирового океана. Они составляют часть взаимосвязанного поля свободных, прогрессивных, распространяющихся в пространстве волн Мирового океана, обладают свойством в открытой части океана распространяться в западном направлении. Волны Россби присутствуют во всём Мировом океане, но в экваториальной зоне они большие. Движение частиц воды в волнах и волновой перенос (Стоксов, Лагранжев) это, фактически, волновые течения. Их скорости (эквивалент энергии) изменяются во времени и пространстве. По итогам исследований [Бондаренко, 2008] скорость течения равна амплитуде колебания скорости течения волн, фактически – максимальной скорости в волне. Поэтому наибольшие скорости волновых течений наблюдаются в областях сильных крупномасштабных течений: западных пограничных, экваториальных и циркумполярном течении (рис.3а, б).
Рис. 3а, б. Векторы средних по ансамблю дрифтерных наблюдений течений Северного (а) и Южного (б) полушарий Атлантического океана. Течения: 1 – Гольфстрим, 2 – Гвианское, 3 – Бразильское, 4 – Лабрадорское, 5- Фольклендское, 6 – Канарское, 7 –Бенгельское.
В соответствии с исследованиями [Бондаренко, 2008] линии токов течений волн Россби в узкой приэкваториальной зоне (2° – 3° от Экватора на север и юг) и её окружении схематически можно представить в виде линий токов диполя, (рис. 5а, б). Напомним, что линии токов указывают на мгновенное направление векторов течений, или, что одно и то же, направление силы, создающей течения, скорость которых пропорциональна плотности линий токов.
Рис. 4. Пути всех тропических циклонов за 1985-2005 гг. Цвет указывает их силу по шкале Саффира-Симпсона .
Видно, что у поверхности океана в экваториальной зоне плотность линий токов гораздо больше, чем за её пределами, следовательно, больше и скорости течений. Вертикальные скорости течений в волнах невелики, они составляют приблизительно тысячную часть горизонтальной скорости течения. Если учесть, что горизонтальная скорость на Экваторе достигает 1 м/с, то вертикальная равна приблизительно 1 мм/с. При этом, если длина волны равна 1 тыс. км, то область подъёма и опускания волны составит 500 км.
Рис. 5 а,б. Линии токов волн Россби в узкой приэкваториальной зоне (2° – 3° от Экватора на север и юг) в виде эллипсов со стрелками (вектор волновых течений) и её окружение. Сверху – вид по вертикальному сечению вдоль Экватора (А), снизу – вид сверху на течение. Голубым и синим цветом выделена область подъёма на поверхность холодных глубинных вод, желтым – область опускания на глубину теплых поверхностных вод [Бондаренко, Жмур, 2007].
Последовательность волн как во времени, так и в пространстве, представляет собой непрерывный ряд сформированных в модуляции (группы, цуги, биения) малых - больших - малых и т.д. волн. Параметры волн Россби экваториальной зоны Тихого океана определены по измерениям течений, образец которых представлен на рис. 6 а и температурным полям, образец которых представлен на рис. 7а, б, в. Период волн легко определяется графически по рис. 6 а, он приблизительно равен 17-19 суткам.
При неизменной фазе в модуляциях укладывается примерно 18 волн, что по времени соответствует одному году. На рис. 6а такие модуляции чётко выражены, их три: в 1995, 1996 и 1998 гг. В экваториальной зоне Тихого океана укладывается десять волн, т.е. почти половина модуляции. Порой модуляции имеют стройный квазигармонический характер. Это состояние можно рассматривать как типичное для экваториальной зоны Тихого океана. Когда-то они выражены нечетко, а иногда волны разрушаются и превращаются в образования с чередованием больших и малых волн или волны в целом становятся малыми. Такое наблюдалось, например, с начала 1997 г. и до средины 1998 г. во время сильного Эль-Ниньо, температура воды достигала 30°C. После этого наступило сильное Ла-Ниньа: температура воды опускалась до 20°С, временами до 18°C.
Рис. 6 а,б. Меридиональная составляющая скорости течения, V (а) и температура воды (б) в пункте на Экваторе (140° з.д.) на горизонте 10 м за период 1995-1998 гг. В течениях заметно выделяются колебания скорости течений с периодом порядка 17 – 19 суток, образованные волнами Россби. В измерениях прослеживаются и колебания температуры с аналогичным периодом.
Волны Россби создают колебания температуры поверхности воды (механизм описан выше). Большим волнам, наблюдаемых во время Ла-Ниньа соответствуют большие колебания температуры воды, а малым, наблюдаемых во время Эль-Ниньо – малые. Во время Ла-Ниньа волны формируют заметные температурные аномалии. На рис. 7в выделяются зоны подъёма холодной воды (синий и голубой цвет) и в промежутках между ними зоны опускания тёплой воды (светло синий и белый цвет). Во время Эль-Ниньо эти аномалии небольшие и не заметны (рис. 7б).
Рис. 7 а,б,в. Средняя температура воды (°C) экваториальной области Тихого океана на глубине 15 м. за период 01.01.1993 - 31.12.2009 (а) и аномалии температуры во время Эль-Ниньо декабрь 1997 г. (б) и Ла-Ниньа декабрь 1998 г. (в) .
Формирование атмосферных вихрей (гипотеза автора). Тропические циклоны и торнадо, цунами и т.д. движутся по экваториальным и зонам западных пограничных течений, в которых волны Россби имеют наибольшие вертикальные скорости движения воды (рис.3, 4). Как отмечалось, в этих волнах подъём глубинной воды на поверхность океана в тропических и субтропических зонах приводит к созданию на поверхности океана значительных отрицательных аномалий воды овальной формы, с температурой в центре ниже температуры вод, их окружающих, “температурных пятен” (рис. 7в). В экваториальной зоне Тихого океана аномалии температуры имеют такие параметры: ~ 2 – 3 °C, диаметр ~ 500 км.
Сам факт движения тропических циклонов и торнадо по зонам экваториальных и западных пограничных течений, а также анализ развития таких процессов, как апвеллинг – даунвеллинг, Эль-Ниньо – Ла-Ниньf, пассатов и навёл нас на мысль о том, что атмосферные вихри как-то должны быть связаны физически с активностью волн Россби, а точнее должны ими порождаться, чему впоследствии мы нашли объяснение.
Аномалии холодной воды охлаждают атмосферный воздух, создавая отрицательные аномалии овальной формы, близкой к круговой, холодного воздуха в центре и более тёплого на периферии. В результате и давление внутри аномалии оказывается ниже, чем на её периферии. Как следствие этого возникают усилия, обусловленные градиентом давления, которые движут массы воздуха и содержащейся в нём влаги и твёрдых веществ в центр аномалии – F д. На массы воздуха действует сила Кориолиса - F k , которая отклоняет их вправо в Северном полушарии и влево в Южном. Таким образом, массы будут двигаться в цент аномалии по спирали. Чтобы циклоническое движение возникло, сила Кориолиса должна быть отлична от нуля. Так как F k =2mw u Sinf , где m – масса тела, w – угловая частота вращения Земли, f - широта места, u - модуль скорости движения тела (воздуха, влаги, твёрдых веществ). На экваторе F k = 0, поэтому циклонические образования там не возникают. В связи с движением масс по окружности образуется центробежная сила - F ц, стремящаяся оттолкнуть массы от центра аномалии. В целом на массы будет действовать сила стремящаяся сместить их по радиусу - F r = F д - F ц. и сила Кориолиса. Скорость вращения масс воздуха, влаги и твёрдых веществ в образовании и подачи их в центр циклона будет зависеть от градиента силы F r . Чаще всего в аномалии F д > F ц. Сила F ц достигает существенной величины при больших угловых скоростях вращения масс. Такое распределение усилий приводит к тому, что воздух с содержащимися в нём влагой и твердыми частицами устремляется в центр аномалии и там выталкивается вверх. Именно выталкивается, но не поднимается, как это считается в принятых гипотезах образования циклонов. При этом поток тепла направлен из атмосферы, а не из океана, как в принятых гипотезах. Подъём воздуха вызывает конденсацию влаги и, соответственно, падение давления в центре аномалии, образование облачности над ней, выпадение осадков. Это приводит к уменьшению температуры воздуха аномалии и ещё большему падению давления в её центре. Возникает своего рода связь процессов, взаимно усиливающих друг друга: падение давления в центре аномалии увеличивает подачу в нее воздуха и, соответственно, его подъём, что в свою очередь приводит к ещё большему падению давления и, соответственно, увеличению поступления масс воздуха, влаги и твёрдых частиц в аномалию. В свою очередь это приводит к сильному увеличению скоростей движения воздуха (ветра) в аномалии, образуя циклон.
Итак, мы имеем дело со связью процессов, взаимно усиливающих друг друга. Если процесс протекает без усиления, в вынужденном режиме, то, как правило, скорость ветра небольшая - 5-10 м/с, но в отдельных случаях может достигать и 25 м/с. Так, скорость ветров – пассатов составляет 5 – 10 м/с при различиях температуры поверхностных вод океана 3-4°C на 300 – 500 км. В прибрежных апвеллингах Каспийского моря и в открытой части Черного моря ветры могут достигать 25 м/с при различиях температуры воды ~ 15°C на 50 – 100 км. При “работе” связи процессов, взаимно усиливающих друг друга в тропических циклонах, торнадо, смерчах скорость ветра в них может достигать существенных величин - свыше 100-200 м/с.
Подпитка циклона энергией. Мы уже отмечали, что волны Россби вдоль Экватора распространяются на запад. Они формируют на поверхности океана отрицательные по температуре аномалии воды в диаметре ~ 500км, которые поддерживаются отрицательным потоком тепла и массы воды, поступающей с глубины океана. Расстояние между центрами аномалий равно длине волны, ~ 1000 км. Когда циклон находится над аномалией, то он подпитывается энергией. Но когда циклон оказывается между аномалиями, он практически не подпитывается энергией, поскольку в этом случае отсутствуют вертикальные отрицательные потоки тепла. Эту зону он проскакивает по инерции, возможно, с небольшой потерей энергии. Далее в очередной аномалии он получает дополнительную порцию энергии, и так продолжается на всём пути движения циклона, переходящего нередко в торнадо. Разумеется, могут возникать условия, когда циклон не встретит аномалий или они будут малыми, и он может со временем разрушиться.
Формирование торнадо. После того, как тропический циклон достигнет западных границ океана, он движется на север. За счёт увеличения Кориолисовой силы увеличиваются угловая и линейная скорости движения воздуха в циклоне, давление в нём падает. Перепады давления внутри и вне циклонического образования достигают величин более 300 мб, в то время как в циклонах средних широт эта величина составляет ~ 30 мб. Скорости ветра превышают 100 м/с. Область подъёма воздуха и содержащихся в нём твёрдых частиц и влаги сужается. Она получила название хобота или трубы вихревого образования. Массы воздуха, влаги и твёрдых веществ поступают с периферии циклонического образования в его центр, в трубу. Такие образования с трубой получили название торнадо, тромбов, тайфунов, смерчей (см. рис. 1, 2).
При больших угловых скоростях вращения воздуха в центре торнадо возникают условия: F д ~ F ц.. Сила F д стаскивает массы воздуха, влаги и твёрдых частиц с периферии торнадо на стенки трубы, сила F ц - с внутренней области трубы на ее стенки. В этих условиях влага и твердые вещества в трубе отсутствуют и воздух прозрачен. Такое состояние торнадо, цунами и др. получило название “глаз бури”. На стенках трубы результирующая сила, действующая на частицы, практически равна нулю, а внутри трубы она мала. Также малы угловая и линейная скорости вращения воздуха в центре торнадо. Это и объясняет отсутствие ветра внутри трубы. Но такое состояние торнадо, с “глазом бури” наблюдается не во всех случаях, а только тогда, когда угловая скорость вращения веществ достигает значительной величины, т.е. в сильных торнадо.
Торнадо, как и тропический циклон, на всём пути следования над океаном подпитывается энергией температурных аномалий воды, создаваемых волнами Россби. На суше такой механизм подкачки энергии отсутствует и поэтому торнадо относительно быстро разрушается.
Ясно, что для прогноза состояния торнадо по пути его следования над океаном необходимо знать термодинамическое состояние поверхностных и глубинных вод. Такую информацию дают съёмки из космоса.
Тропические циклоны и торнадо обычно образуются летом и осенью, в это время в Тихом океане формируется Ла-Ниньа. Почему? В экваториальной зоне океанов именно в это время волны Россби достигают наибольшей амплитуды и создают аномалии температуры значительной величины, энергией которых и питается циклон [Бондаренко, 2006]. Нам не известно, как ведут себя амплитуды волн Россби в субтропической части океанов, поэтому нельзя утверждать, что аналогичное происходит и там. Но хорошо известно, что глубокие отрицательные аномалии в этой зоне появляются летом, когда поверхностные воды нагреты сильнее, нежели зимой. В этих условиях возникают температурные аномалии воды и воздуха с большими перепадами температуры, чем и объясняется образование сильных торнадо в основном летом и осенью.
Циклоны средних широт. Это образования без трубы. В средних широтах циклон, как правило, не переходит в торнадо, поскольку выполняются условия Fr ~ Fk, т.е. движение масс геострофическое.
Рис. 8. Поле температуры поверхностных вод Чёрного моря на время 19 ч. 29 сентября 2005г.
В этих условиях вектор скорости движения масс воздуха, влаги и твёрдых частиц направлен по окружности циклона и все эти массы только слабо поступают в его центр. Поэтому циклон не сжимается и не превращается в торнадо. Нам удалось проследить образование циклона над Чёрным морем. Волны Россби нередко создают отрицательные темпера-турные аномалии поверхностных вод в центральных районах западной и восточной его частях. Они и образуют над морем циклоны, иногда с большой скоростью ветра. Нередко температура в аномалиях достигает ~ 10 – 15 °C, в то время, как над остальным морем температура воды ~ 230C. На рис.8 приведено распределение температуры воды Чёрного моря. На фоне относительно тёплого моря с температурой поверхностных вод до ~ 23°C в западной его части выделяется аномалия воды до ~ 10°C. Различия весьма существенны, что и сформировало циклон (рис. 9). Этот пример свидетельствует о возможности реализации предложенной нами гипотезы формирования циклонических образований.
Рис. 9. Схема поля атмосферного давления над Чёрным морем и около его, соответствующее времени: 19ч. 29 сентября 2005г. Давление в мб. В западной части моря находится циклон. Средняя скорость ветра в районе циклона равна 7 м/с и направлена циклонически вдоль изобар.
Нередко к Чёрному морю со стороны Средиземного приходит циклон, который значительно усиливается над Чёрным морем. Так, скорее всего, в ноябре 1854г. образовалась знаменитая Балаклавская буря, потопившая Английскиё флот. Аналогичные изображённым на рис.8 температурные аномалии воды образуются и в других замкнутых или полузамкнутых морях. Так, торнадо движущиеся в сторону США, часто значительно усиливаются при прохождении над Карибским морем или Мексиканским заливом. Для обоснования наших выводов приведём дословно выдержку из сайта Интернета “Атмосферные процессы в Карибском море”: “Ресурс представляет динамическое изображение тропического урагана Dean (торнадо), одного из наиболее мощных в 2007 году. Наибольшую силу ураган набирает над водной поверхностью, а при прохождении над сушей происходит его “размывание” и ослабление”.
Смерчи. Это вихревые образования небольших размеров. Как и торнадо, они имеют трубу, образуются над океаном или морем, на поверхности, которых возникают температурные аномалии небольших по площади размеров. Автору статьи приходилось многократно наблюдать смерчи в восточной части Чёрного моря, где большая активность волн Россби на фоне очень тёплого моря приводит к образованию многочисленных и глубоких температурных аномалий поверхностных вод. Развитию смерчей в этой части моря также способствует очень влажный воздух.
Выводы. Атмосферные вихри (циклоны, торнадо, тайфуны и пр.) формируются температурными аномалиями поверхностных вод с отрицательной температурой, в центре аномалии температура воды ниже, на периферии - выше. Эти аномалии формируются волнами Россби Мирового океана, в которых происходит подъём холодной воды с глубины океана к его поверхности. При этом температура воздуха в рассматриваемых эпизодах обычно бывает выше температуры воды. Впрочем, выполнение этого условия не обязательно, атмосферные вихри могут быть образованы, когда температура воздуха над океаном или морем ниже температуры воды. Главное условие образования вихря: наличие отрицательной аномалии воды и разности температур вода – воздух. В этих условиях и создаётся отрицательная аномалия воздуха. Чем больше разность температур атмосфера – вода океана, тем активнее развивается вихрь. Если температура воды аномалии равна температуре воздуха, то вихрь не образуется, а существующий в этих условиях не развивается. Далее всё происходит так, как было описано.
Литература:
Бондаренко А.Л. Эль-Ниньо – Ла-Ниньа: механизм формирования// Природа. №5. 2006. С. 39 – 47.
Бондаренко А.Л., Жмур В.В. Настоящее и будущее Гольфстрима// Природа. 2007. № 7. С. 29 – 37.
Бондаренко А.Л., Борисов Е.В., Жмур В.В. О длинноволновой природе морских и океанских течений// Метеорология и гидрология. 2008. №1. С. 72 – 79.
Бондаренко А.Л. Новые представления о закономерностях формирования циклонов, торнадо, тайфунов смерчах. 17.02.2009г.
http://www.oceanographers.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=1534&Itemid=52
Грей В.М. Генезис и интенсификация тропических циклонов// Сб. Интенсивные атмосферные вихри. 1985. М.: Мир.
Иванов В.Н. Зарождение и развитие тропических циклонов// C.: Тропическая метеорология. Труды III Международного симпозиума. 1985. Л. Гидрометеоиздат.
Каменкович В.М., Кошляков М.М., Монин А.С. Синоптические вихри в океане. Л.: Гидрометеоиздат. 1982. 264с.
Моисеев С.С., Сагдеев Р.З., Тур А.В., Хоменко Г.А., Шукуров А.В. Физический механизм усиления вихревых возмущений в атмосфере// Доклады Академии наук СССР. 1983. Т.273. №3.
Наливкин Д.В. Ураганы, бури, смерчи. 1969. Л.: Наука.
Юсупалиев У., Анисимов Е.П., Маслов А.К., Шутеев С.А. К вопросу формирования геометрических характеристик смерча. Часть II// Прикладная физика. 2001. №1.
Gray W. M. Tropical cyclone genesis// Atmos. Sci. Paper, Colo. St. Univer. 1975. №234.
Альберт Леонидович Бондаренко
, океанолог, доктор географических наук, ведущий научный сотрудник Института водных проблем РАН. Область научных интересов: динамика вод Мирового океана, взаимодействие океана и атмосферы. Достижения: доказательство существенного влияния океанических волн Россби на формирование термодинамики океана и атмосферы, погоды и климата Земли.
[email protected]
Срочно скажите что такое атмосферный фронт!!! и получил лучший ответ
Ответ от Nick[гуру]
Зона раздела воздущных масс с различными метеопараметрами
Источник: инженер-синоптик
Ответ от Курочкин Кирилл
[новичек]
Циклон - это атмосферный вихрь с низким давлением в своем центре, вокруг которого можно провести хотя бы одну замкнутую изобару, кратную 5 гПа.
Антициклон - такой же вихрь, но с высоким давлением в своем центре.
В северном полушарии ветер в циклоне направлен против часовой стрелки, а в антици-клоне - по часовой стрелке. В южном полушарии - наоборот.
В зависимости от географического района, особенностей возникновения и развития различают:
циклоны умеренных широт - фронтальные и нефронтальные (местные или терми-ческие) ;
тропические циклоны (см. следующий пункт) ;
антициклоны умеренных широт - фронтальные и нефронтальные (местные или термические) ;
субтропические антициклоны.
Фронтальные циклоны часто образуют серию циклонов, когда на одном и том же ос-новном фронте возникает, развивается и последовательно перемещается несколько цикло-нов. Фронтальные антициклоны возникают между этими циклонами (промежуточные анти¬циклоны) и в конце серии циклонов (заключительный антициклон) .
Циклоны и антициклоны могут быть одноцентровыми и многоцентровыми.
Циклоны и антициклоны умеренных широт называют просто циклонами и антицикло-нами без упоминания их фронтальной природы. Нефронтальные циклоны и антициклоны чаще называют местными.
Циклон в среднем имеет диаметр около 1000 км (от 200 до 3000 км) , давление в центре до 970 гПа и среднюю скорость перемещения около 20 узлов (до 50 узлов) . Ветер отклоняет¬ся от изобар на 10°-15° к центру. Зоны сильных ветров (штормовые зоны) располагаются обычно в юго-западной и южной частях циклонов. Скорости ветра достигают 20-25 м/с, реже -30м/с.
Антициклон в среднем имеет диаметр около 2000 км (от 500 до 5000 км и более) , дав¬ление в центре до 1030 гПа и среднюю скорость перемещения около 17 узлов (до 45 узлов) . Ветер отклоняется от изобар на 15°-20° от центра. Штормовые зоны чаще отмечаются в се-веро-восточной части антициклона. Скорости ветра достигают 20 м/с, реже - 25 м/с.
По вертикальной протяженности циклоны и антициклоны делят на низкие (вихрь про-слеживается до высот 1,5 км) , средние (до 5 км) , высокие (до 9 км) , стратосферные (когда вихрь выходит в стратосферу) и верхние (когда вихрь прослеживается на высотах, а у под-стилающей поверхности его нет) .
Ответ от P@nter@
[эксперт]
граница атмосферы
Ответ от Ђатошка Каввайнойе
[гуру]
Атмосфе́рный фронт (от. др. -греч. ατμός - пар, σφαῖρα - шар и лат. frontis - лоб, передняя сторона) , фронты тропосферные - переходная зона в тропосфере между смежными воздушными массами с разными физическими свойствами.
Атмосферный фронт возникает при сближении и встрече масс холодного и тёплого воздуха в нижних слоях атмосферы или во всей тропосфере, охватывая слой мощностью до нескольких километров, с образованием между ними наклонной поверхности раздела.
Различают
тёплые фронты,
холодные фронты,
фронты окклюзии.
Основными атмосферными фронтами являются:
арктические,
полярные,
тропические.
здесь
Ответ от Ленок
[активный]
Атмосферный фронт - переходная зона (ширина несколько десятков км) между воздушными массами с разными физическими свойствами. Различают арктический фронт (между арктическим и среднеширотным воздухом) , полярный (междусреднеширотным и тропическим воздухом) и тропический (между тропическим и экваториальным воздухом).
Ответ от Master1366
[активный]
Атмосферный фронт это граница раздела теплых и холодных масс воздуха, если холодный воздух меняет теплый то фронт называют холодным и наоборот. Как правило любой фронт сопроваждается осадками и перепадом давления, а также облачностью. Где то так.
Ещё некоторое время назад, до появления метеорологических спутников, учёные и подумать не могли, что в атмосфере Земли ежегодно образовывается около ста пятидесяти циклонов и шестидесяти антициклонов. Ранее многие циклоны были неведомы, поскольку возникали в местах, где не было метеорологических станций, которые смогли бы зафиксировать их появление.
В тропосфере, самом нижнем слое атмосферы Земли, беспрестанно появляются, развиваются и исчезают вихри. Одни из них настолько малы и незаметны, что проходят мимо нашего внимания, другие до того масштабны и настолько сильно влияют на климат Земли, что не считаться с ними нельзя (прежде всего это относится к циклонам и антициклонам).
Циклоны – это области низкого давления в атмосфере Земли, в центре которого давление значительно ниже, чем на периферии. Антициклон, наоборот, являет собою область высокого давления, которое достигает в центре своих наивысших показателей. Пребывая над северным полушарием, циклоны движутся против часовой стрелки и, подчиняясь силе Кориолиса, пытаются уйти вправо. Тогда как антициклон двигается в атмосфере по часовой стрелке и уклоняется в левую сторону (в Южном полушарии Земли всё происходит наоборот).
Несмотря на то, что циклоны и антициклоны – абсолютно противоположные по своей сути вихри, они прочно взаимосвязаны друг с другом: когда в одном регионе Земли давление уменьшается, в другом обязательно фиксируется его возрастание. Также для циклонов и антициклонов является общим механизм, который заставляет двигаться воздушные потоки: неоднородное нагревание разных участков поверхности и обороты нашей планеты вокруг своей оси.
Циклоны характеризует облачная, дождливая погода с сильными порывами ветра, возникающими из-за разницы давления атмосферы между центром циклона и его краями. Антициклон, наоборот, в летнюю пору характеризуется жаркой, безветренной, малооблачной погодой с очень немногочисленными осадками, тогда как зимой благодаря ему устанавливается ясная, но очень холодная погода.
Кольцо змеи
Циклоны (гр. «кольцо змеи») являют собой огромных размеров вихри, диаметр которых нередко может достигать нескольких тысяч километров. Формируются они в умеренных и полярных широтах, когда тёплые воздушные массы с экватора сталкиваются с движущимися навстречу сухими, холодными потоками с Арктики (Антарктиды) и образовывают между собой границу, которая называется атмосферным фронтом.
Холодный воздух, пытаясь преодолеть оставшийся внизу тёплый воздушный поток, на каком-то участке оттесняет часть его слоя назад – и тот приходит в столкновение с массами, следующими за ним. В результате столкновения давление между ними повышается и часть повернувшего назад тёплого воздуха, уступая напору, отклоняется в сторону, начиная эллипсоидное вращение.
Этот вихрь начинает захватывать прилегающие к нему слои воздуха, втягивает их во вращение и начинает передвигаться на скорости от 30 до 50 км/ч, при этом центр циклона движется с меньшей скоростью, чем его периферия. В результате через некоторое время диаметр циклона составляет от 1 до 3 тыс. км, а высота – от 2 до 20 км.
Там, где он движется, резко меняется погода, поскольку центр циклона имеет низкое давление, внутри него наблюдается недостаток воздуха, и чтобы его восполнить, начинают поступать холодные воздушные массы. Они вытесняют тёплый воздух вверх, где он остывает, а находящиеся в нём капли воды конденсируются и образуют облака, из которых выпадают осадки.
Продолжительность жизни вихря обычно составляет от нескольких дней до недель, но в некоторых регионах может просуществовать около года: обычно это области пониженного давления (например, Исландский или Алеутский циклоны).
Стоит заметить, что для экваториальной зоны подобные вихри не характерны, поскольку здесь не действует отклоняющая сила вращения планеты, необходимая для вихреобразного движения воздушных масс.
Самый южный, тропический циклон, формируется к экватору не ближе, чем в пяти градусах и характеризуется меньшим размером в диаметре, но более высокой скоростью ветра, нередко преобразовывающейся в ураган. По своему происхождению существуют такие типы циклонов, как вихрь умеренных широт и тропический циклон, порождающий смертоносные ураганы.
Вихри тропических широт
В семидесятых годах прошлого века тропический циклон Bhola обрушился на Бангладеш. Хотя скорость ветра, и сила была невелика и ему была присвоена лишь третья (из пяти) категория урагана, из-за огромного количества обрушившихся на землю осадков, вышедшая из берегов река Ганг затопила почти все острова, смыв все поселения с лица земли.
Последствия оказались катастрофичны: во время разгула стихии погибло от трёхсот до пятисот тысяч человек.
Тропический циклон гораздо опаснее вихря из умеренных широт: образуется он там, где температура океанической поверхности не ниже 26°, а разница между температурными показателями воздуха превышает два градуса, в результате чего усиливается испарение, влажность воздуха увеличивается, что способствует вертикальному поднятию воздушных масс.
Таким образом, появляется очень сильная тяга, захватывающая собой новые объёмы воздуха, которые нагрелись и набрали влажности над океанической поверхностью. Вращение нашей планеты вокруг своей оси придаёт подъёму воздуха вихреобразное движение циклона, который начинает вращаться на огромной скорости, нередко преобразовываясь в ураганы ужасающей силы.
Формируется тропический циклон лишь над океанической поверхностью между 5-20 градусами северной и южной широт, и оказавшись на суше, довольно быстро затухает. Размеры его обычно невелики: диаметр редко превышает 250 км, но вот давление центр циклона имеет чрезвычайно низкое (чем ниже, тем быстрее движется ветер, поэтому движение циклонов составляет обычно от 10 до 30 м/с, а порывы ветра превышают 100 м/с). Естественно, далеко не каждый тропический циклон несёт с собой гибель.
Существует четыре типа этого вихря:
- Возмущение – движется со скоростью, не превышающей 17м/с;
- Депрессия – движение циклона составляет от 17 до 20 м/с;
- Шторм – центр циклона движется на скорости до 38м/с;
- Ураган – движется тропический циклон на скорости, превышающей 39 м/с.
Центр циклона этого типа характеризуется таким явлением, как «глаз бури» – областью тихой погоды. Диаметр его обычно составляет около 30 км, но если тропический циклон разрушительной силы, может доходить и до семидесяти. Внутри глаза бури, воздушные массы имеют более тёплую температуру и меньшую влажность, чем в остальной части вихря.
Здесь нередко царит штиль, на границе осадки резко прекращаются, небо проясняется, ветер ослабевает, обманывая этим людей, которые решив, что опасность миновала, расслабляются и забывают о мерах предосторожности. Поскольку тропический циклон всегда движется с океана, он гонит перед собой огромные волны, которые, обрушившись на побережье, сметают всё с пути.
Учёные всё чаще фиксируют тот факт, что каждым годом тропический циклон становится опаснее и его активность постоянно возрастает (связано это с глобальным потеплением). Поэтому эти циклоны встречаются не только в тропических широтах, но и доходят до Европы в нетипичное для них время года: обычно они формируются в конце лета/начале осени и никогда не бывают весной.
Так, в декабре 1999 года на Францию, Швейцарию, Германию, и Великобританию набросился ураган «Лотар», мощный настолько, что метеорологи даже не смогли предсказать его появление из-за того, что датчики или зашкалили, или не сработали. «Лотар» оказался причиной гибели более семидесяти человек (в основном они стали жертвами дорожных аварий и падением деревьев), а лишь в одной Германии за несколько минут было уничтожено около 40 тыс. гектаров леса.
Антициклоны
Антициклоном называется вихрь, в центре которого высокое давление, на периферии – пониженное. Образовывается он в нижних слоях атмосферы Земли, когда холодные воздушные массы вторгаются в более тёплые. Возникает антициклон в субтропических и приполярных широтах, а скорость его передвижения составляет около 30 км/ч.
Антициклон является противоположностью циклона: воздух в нём не поднимается, а спускается. Для него характерно отсутствие влажности. Антициклон характеризуется сухой, ясной, и безветренной погодой, летом – жаркой, морозной – зимой. Также характерны значительные колебания температуры в течение суток (особенно сильна разница на континентах: например, в Сибири она составляет около 25 градусов). Объясняется это отсутствием осадков, которые обычно делают температурную разницу менее заметной.
Наименования вихрей
В середине прошлого столетия, антициклонам и циклонам начали давать имена: это оказалось намного удобней при обмене информацией об ураганах и движениях циклонов в атмосфере, поскольку давало возможность избегать путаницы, и уменьшить количество ошибок. За каждым именем циклона и антициклона скрывались данные о вихре, вплоть до его координат в нижнем слое атмосферы.
Прежде чем принять окончательное решение о том, как называется тот или иной циклон и антициклон, было рассмотрено достаточное число предложений: их предлагали обозначать цифрами, буквами алфавитов, названиями птиц, животных и т. д. Это оказалось настолько удобно и эффективно, что через некоторое время все циклоны и антициклоны получили имена (вначале они были женскими, а в конце семидесятых тропические вихри начали называть и мужскими наименованиями).
С 2002 года появилась услуга, предлагающая любому желающему назвать циклон или антициклон своим именем. Удовольствие — это не из дешёвых: стандартная цена на то, чтобы имя заказчика получил циклон, стоит 199 евро, а антициклон – 299 евро, так как антициклон возникает реже.