Развитие и разрушение циклонов

Существует ряд различных погодных условий, имеющих устойчивую и потому узнаваемую форму и приносящих с собой определенную последовательность перемен погоды. Для всех, кто живет в умеренных широтах, наиболее важными являются циклоны и антициклоны (то есть области пониженного и повышенного давления соответственно), влияние каждого из которых ощутимо на больших территория по всему земному шару. Ливневые и грозовые осадки локализуются в заметно менее обширных областях, но также обладаю вполне определенным характером проявлений. Самые из них могут причинять заметный ущерб, принося сильный град и смерчи. Еще более опасны тропические циклоны, называемые также ураганами и тайфунами.

ПОЛЯРНЫЙ ФРОНТ

Два полярных фронта - важные атмосферные границы, с которыми связано формирование большинства из сильно изменчивых барических систем, влияющих на погоду умеренных широт. Граница между холодным полярным воздухом и теплым воздухом из субтропиков вовсе не прямолинейна, но извилисто петляет вдоль земных параллелей и обычно имеет четыре или пять ответвлений, которым соответствуют области, где холодный воздух оттесняется к экватору, а теплый - к полюсу (воздушные массы "нахлестываются" друг на друга). По существу, такие ответвления состоят из последовательности чередующихся теплых и холодных фронтов, где попеременно выступают вперед то теплые, то холодные массы.

Вдоль границы постоянно происходят изменения, вызванные тем, что ответвления попеременно растут или сужаются. Обычно они смещаются к востоку по мере вращения Земли, но иногда "блокируются", оставаясь неподвижными в течение значительного времени, а в редких случаях могут даже двигаться к западу. Пограничная зона редко бывает устойчивой, вторичная волна процессов ответвлений приводит к образованию новых циклонов и сопутствующих им антициклонов, приносящих изменчивую погоду в умеренные широты. Все это чрезвычайно важно для понимания того, как формируется погода, и будет подробно обсуждаться далее.

РАЗВИТИЕ И РАЗРУШЕНИЕ ЦИКЛОНОВ

Как было отмечено выше, полярный фронт в каждом из полушарий представляет собой границу, вдоль которой формируется резкий контраст, между холодным полярным воздухом и теплым тропическим. Ветры по обе стороны фронта дуют в противоположных направлениях, вдоль линий изобар (рисунок "А"). Такие условия неустойчивы, и хотя в течении какого-то времени фронт может оставаться квазистационарным, все же, как правило, на нем образуется волнообразный изгиб (рисунок "Б"). Постепенно он растет, пока не превратится в центр области низкого давления, тогда воздух начинает двигаться, пересекая линии изобар, и циркуляция замыкается (рисунок "В"). Формируются отчетливо различимые теплый и холодные фронты, отличающиеся характером ветра, дующего в них. В целом система движется на восток, отчасти направляемая (и, возможно, усиливаемая или ослабляемая) струйными течениями на уровне верхней ее части.

К тому моменту, когда зона низкого давления уже вполне сформируется, холодный фронт (в нашем случае - фронт полярный) оказывается оттесненным к тропикам. Позади него образуется еще один волнообразный изгиб, который , в свою очередь, со временем дает второй, полноценный циклон. В такой паре две циклонические области имеют тенденцию вращаться друг относительно друга, то есть (в Северном полушарии) центр первого циклона движется на северо-запад, тогда как центр второго - на юго-восток. Может формироваться даже несколько вторичных циклонов: один за одним они постепенно оттесняют холодный фронт все далее к экватору. Однако в большинстве случаев каждая последующая циклоническая область оказывается более слабой, чем ее предшественница на восточной стороне, и поэтому последовательность рано или поздно обрывается и новые циклоны могут образовываться уже лишь на определенном удалении, ближе к полюсу.

Появление циклона сопровождается формированием отчетливо различимого теплого сектора между теплым и холодным фронтами. Поначалу он имеет форму широкого клина, но плотный холодный воздух позади холодного фронта вынуждает его двигаться быстрее и нагонять теплый фронт, медленнее уходящий к востоку. От этого теплый сектор постепенно сужается, пока в некоторый момент холодный фронт не настигает наконец фронт теплый. Тогда более легкий воздух теплого фронта отрывается от поверхности земли и, поднимаясь, формирует так называемый фронт окклюзии (рисунок "Г"). Точка, в которой это происходит, называется точкой трех фронтов по очевидной причине. Итак, теплая воздушная масса (ТВМ) поднимается над землей поверхностью и располагается над фронтом окклюзии.

Когда это состояние достигается, циклон начинает разрушаться, хотя до полного его исчезновения может пройти еще довольно много времени, в течении которого может стоять весьма неблагоприятная погода, сопровождаемая сильными ветрами и обильными осадками. Фронты окклюзии известны своей способностью длительно пребывать в неподвижности над той или иной территорией, изливая на нее сильный и продолжительный дождь, который способен привести в дальнейшем к наводнениям. Однако рано или поздно ветры стихают, замкнутая циркуляция убывает и осадки прекращаются.

Диаграмма показывает, каким образом струйные течения могут располагаться над областью циклонов. Мы не будем здесь описывать подробности их влияния на формирование циклонов, но заметим, что со временем циклоническая область принимает все более выраженную S-образную форму в присутствии струйных течений.

ПОЯСНЕНИЯ К РИСУНКАМ:

1. Развитие и разрушение циклона (депрессии), образовавшегося на квази-стационарном фронте между полярной и тропической воздушными массами (а), первоначальная волна и замыкание циркуляции (б), зрелая стадия (в), и начало разрушения (г).

2. Серия циклонов и их положение относительно струйного течения. Кривизна струйного течения увеличивается от самого молодого циклона "С" к самому старому "А". Серым цветом отмечены области наиболее интенсивных осадков.

3. Окклюдированный циклон, покрывающий значительную площадь Британский островов, с четким холодным фронтом, уходящим к Атлантике, и теплым фронтом над Францией, Германией и Италией.