Погода в циклонах и барических ложбинах

Строение фронтального циклона.

В центре циклона есть место с наиболее низким давлением. Если таких мест несколько, то депрессия называется многоцентровой. Изобары очерчивающие центр депрессии, чаще всего имеют форму, близкую к кругу или овалу. Давление в центре депрессии в умеренных широтах обычно составляет 950−1010 гПа. От центра циклона в ложбинах проходят фронты (рис.4).

Рисунок 4 Молодой циклон.

До начала окклюзии они направлены в разные стороны. Теплый фронт направлен на восток, юго-восток или юг. Теплый фронт простирается примерно на тысячу километров и постепенно исчезает. Холодный фронт уходит на запад или юго-запад очень далеко. На нем могут возникать новые циклоны.

Большая облачность находится в центре циклона, широкой полосой перед теплым фронтом и сравнительно узкой полосой вокруг холодного или за ним, в зависимости от характера самого холодного фронта. Граница облачного вихря примерно совпадает с положением последней замкнутой изобары на приземной карте погоды. Осадки выпадают на огромных территориях. Лишь тыловая часть циклона сравнительно свободна от облаков и осадков.

Так как холодный воздух тяжелее теплого воздуха, то давление растет. Это проявляется в отклонении изобар влево сразу после теплого фронта (по той же причине при пересечении линии холодного фронта в обратном направлении, изобары отклоняются вправо в холодном воздухе).

Поскольку сам циклон и фронты в нем со временем передвигаются примерно в том же направлении (от Х к Х¹), то в каждой фиксированной точке пространства перед теплым фронтом давление падает. Барометрическая тенденция отрицательна, на ленте барографа кривая давления опускается вниз. После прохождения теплого фронта падение давления прекращается. На судне прохождение фронта можно заметить, засекая момент стабилизации давления на барографе.

Прохождение фронта можно так же заметить по изменению направления ветра по часовой стрелке, т. е. ветер поворачивает вправо (в северном полушарии). Наиболее часто перед теплым фронтом наблюдается юго-западный ветер. В теплом секторе циклона он становится западным, а после прохождения холодного фронта — северо-западным.

Облачность и осадки на фронтах соответствуют описанию погоды во фронтах.

Если центр циклона южнее, то мы оказываемся в холодном воздухе. Теплый воздух находится наверху. На протяжении нескольких сотен километров наблюдается низкая слоисто-дождевая облачность и обложные осадки. Осадки выпадают из теплого воздуха. Летом теплые капли, попадая в холодный воздух, частично испаряются и, образовавшийся водяной пар может опять конденсироваться. В результате такой переконденсации влаги, под нижней границей слоисто-дождевых облаков могут возникать клочья разорвано-дождевых облаков (Fr nb).

Погода в отдельных частях циклона.

Обычно циклонический тип погоды связывают с пасмурной, с осадками и сильными ветрами погодой. Антициклон, напротив, отождествляют с малооблачной без осадков и слабыми ветрами погодой. Однако такое представление является весьма общим, во-первых, потому, что погодные условия в этих крупномасштабных вихрях зависят от сектора, где находится судно относительно их центров, и, во-вторых, от индивидуальных особенностей циклонов и антициклонов.

Погодные условия во внетропических циклонах определяются свойствами воздушных масс, интенсивностью циклонов и активностью фронтов, скоростями вертикальных движений воздуха, географическими особенностями района, сезоном года, свойствами подстилающей поверхности, стадией его развития и т. д.

Наиболее типичный циклонический характер погоды выражается в молодом циклоне. В этом случае выделяют три зоны с резко отличающимися условиями погоды.

Зона I — передняя и центральная части циклона. Погодные условия здесь обусловливаются холодной устойчивой воздушной массой и приближающимся теплым фронтом. Чем ближе к центру циклона и линии теплого фронта, т. е. при быстром углублении циклона и значительной влажности воздуха образуются слоисто-дождевые облака (Ns), нередко захватывающие вершину теплого сектора, из которых выпадают интенсивные обложные осадки. Тем самым более мощной становится система облаков Ns-As. Зимой в таких случаях может наблюдаться резкое ухудшение видимости, а летом возможна гроза. При низких значениях влажности воздуха облачная система не успевает полностью развиться, поэтому осадки в этом случае менее интенсивны и чаще носят моросящий характер. Вдоль линии теплого фронта широкая (300−400 км, а в холодный период до 600 км) полоса обложных осадков. Видимость плохая из-за осадков.

Рисунок 5 Погода в циклоне.

Зона II — тыловая часть циклона за холодным фронтом. Погода здесь обусловливается холодной неустойчивой воздушной массой и свойствами холодного фронта. При высокой влажности и значительной неустойчивости в этой зоне выпадают осадки и нередки грозы. В непосредственной близости от фронта ветер шквалистый, возможны смерчи. Если фронт движется медленно и его облачная система является зеркальным отражением облачной системы теплого фронта, то за ним будут обложные осадки на протяжении, как правило, не более 200 км. По мере прояснения (за линией холодного фронта) на большом удалении видимость улучшается и может быть значительной (особенно в холодное время года при плавании в полярных морях), атмосферное давление растет. Ветер и волнение зависят от плотности изобар. Если влажность воздуха большая, то могут местами появляться кучево-дождевые облака (Cb) и выпадать внутримассовые ливневые осадки. Над океанами это наиболее часто наблюдается в ночное время.

Если холодный фронт быстро движется, то в относительно неширокой полосе (50−100 км) вдоль линии фронта выпадают ливневые осадки. Вдали от фронта, так же, как и в первом случае, холодный воздух стратифицирован неустойчиво, видимость хорошая, погода малооблачная, возможны локальные осадки из Cb.

Зона III — теплый сектор между фронтами. Характер погоды здесь обусловливается теплой устойчивой воздушной массой: пасмурно, сплошная или значительная слоистая или слоисто-дождевая облачность (St, Sc), обложные и моросящие осадки, адвективные туманы, плохая видимость, умеренные и слабые ветры, низкое давление (ровный ход или слабое падение), высокие и длинные волны зыби, зимой возможно обледенение. Летом погода может быть облачной или безоблачной, а иногда даже с ливневыми осадками в зависимости от устойчивости и влажности теплого воздуха.

В молодом циклоне теплый воздух движется быстрее, чем перемещается сам вихрь, поэтому все новые и новые порции теплого воздуха притекают к циклону, опускаются по клину холодного воздуха в тылу его и восходят в передней части. В таком состоянии циклон находится около 2 суток. Примерно вдвое дольше (3−4 суток) продолжается стадия окклюдирования. Постепенно теплый сектор циклона суживается и наступает момент, когда движущийся быстрее холодный фронт (скорость его движения составляет 0,8 скорости геострофического ветра) нагоняет теплый и смыкается с ним. Центральные районы циклона у поверхности земли заполняются холодным воздухом, а теплый сектор оттесняется в более высокие слои. Это и есть процесс окклюзии циклона, т. е. наступает момент максимального развития циклона. На приземной карте можно видеть, что циклон очерчен максимальным числом изобар, вплоть до исчезновения последней замкнутой изобары.

В начале окклюдирования можно выделить несколько зон с различными условиями погоды. В окклюдированном циклоне можно выделить зоны преобладающих условий погоды аналогично типизации ее в молодом циклоне. В отличие от молодого циклона теплый сектор в окклюдированном циклоне либо полностью отсутствует, либо располагается на периферии циклона. Поэтому в окклюдированном циклоне практически выделяют лишь две зоны преобладающих условий погоды: обширная передняя область циклона перед фронтом окклюзии и тыловая часть за фронтом окклюзии. Условия погоды здесь определяются свойствами воздушных масс по обе стороны от фронта окклюзии. Характер погоды в передней части окклюдированного циклона в холодное время года определяется теплым фронтом окклюзии, а в теплое время года — холодным фронтом окклюзии. Условия погоды в тыловой части окклюдированного циклона схожи с условиями погоды в тыловой части молодого циклона. По мере заполнения циклона зона осадков распадается на отдельные участки, фронты размываются, и условия погоды постепенно выравниваются во всех секторах циклона.

Скорость ветра в циклоне достигает максимума сразу же после начала окклюдирования. Область наибольших скоростей ветра располагается на расстоянии 1/3 радиуса вихря вблизи холодного атмосферного фронта.

Начало окклюдирования циклона является поворотным моментом в его развитии. Барическая депрессия достигает наибольшей глубины у земной поверхности и циклон становится высоким холодным барическим образованием. В дальнейшем наступает стадия заполнения циклона: атмосферное давление начинает расти, скорость ветра уменьшается, количество изобар уменьшается от срока к сроку.

В южном полушарии молодой циклон является зеркальным отображением циклона северного полушария.

Как и фронтальные циклоны северного полушария, он перемещается с западным переносом на восток, несколько отклоняясь к полюсу (к юго-востоку в южном полушарии). Теплый сектор циклона обращен к экватору. На рисунке очерчена зона выпадающих осадков. На теплом фронте это широкая полоса, на холодном — узкая. Поскольку на холодном фронте полоса осадков показана за фронтом, холодный фронт является медленно движущимся. Таким образом, все, что рассказывалось о циклонах для северного полушария, в равной степени относится и к циклонам южного полушария, только все как бы в зеркальном отображении. В циклонах южного полушария воздух движется по часовой стрелке и к центру.