12
янв 10

Зарождение тропических циклонов

Тропические циклоны возникают в низких широтах субтропических областей океанов. Тепло, требующееся для их зарождения, всегда в достаточном количестве содержит теплый в этих районах океан. Но там, где температура воды составляет менее 27°С, тропические циклоны зарождаются с трудом. Так, они никогда не возникают над Южной Атлантикой. Не образуются они и в экваториальном поясе, между 5° с. ш. и 5° ю. ш. Мы еще не знаем точно, почему это так, но можно полагать, что, поскольку на экваторе не действует сила Кориолиса, здесь не может существовать та циркуляция воздуха, которая необходима для образования    тропического    циклона.

Слабые ветры и теплый воздух в районе экватора приводят к возникновению здесь обычных волновых циклонов, которые в конце концов перерождаются в тропические циклоны. Конечно, не все волновые циклоны  становятся тропическими, но со многими из них, это случается, особенно в конце лета и осенью. Точно объяснить процесс развития тропического циклона еще нельзя. Это отчасти потому, что нет достаточного объема исходных данных с континентальных станций. Основная информация получается из судовых и самолетных наблюдений, а в последние годы также и с орбитальных спутников, следящих за траекториями тропических циклонов. Для прослеживания тропических циклонов, которые приближаются к континенту, но еще находятся над океаном, в 240—320 км от берега, используют также радиолокаторы. Приход тропического циклона с моря на сушу можно точно предсказать за 24 часа, но пока еще затруднительно с достаточной надежностью определить место, куда он придет.

В летние месяцы в районе Бермудских и Азорских островов располагается почти неподвижный антициклон. Район, лежащий к югу от этого антициклона, служит очагом зарождения тропических циклонов, приходящих в США. Антициклон представляет собой область, в которой имеет место определенная циркуляция воздуха. В северной части этой области господствуют умеренные ветры системы западного переноса. На южном же ее фланге дует восточный пассат тропического пояса. Антициклон сформирован там, где господствуют нисходящие движения воздуха, создающие субтропический пояс повышенного давления.

В теплом и влажном воздухе тропического циклона развивается конвекция и часто выпадают осадки. Образование осадков из облаков, появляющихся в результате конденсации  водяного  пара,   приводит к высвобождению большого количества скрытой теплоты, которая способствует дальнейшему усилению ветра, Выделение скрытой теплоты благоприятствует также сходимости восточных воздушных потоков, в результате чего они становятся все более и более сильными.

В поясе восточных пассатов преобладают теплые и влажные воздушные массы.

Конвекция приземного воздуха усиливается, когда он становится теплее и получает больше пара. Образуются облака, которые тоже начинают подниматься. Интенсивная конвекция создает в поясе пассатов область низкого давления.

Конвекция приземного воздуха прослеживается до высоты около 5 км. Если конвекция усиливается, то приземное давление понижается и в поясе пассатов начинает формироваться циклоническая система движения воздуха. Когда ветер начинает дуть по спирали вокруг области пониженного давления, то эта область может превратиться в опасный тропический циклон.

Преобладающие восточные ветры перемещают тропический циклон, достигший зрелой стадии, на запад и северо-запад. Скорость перемещения его к моменту вступления на континент составляет 16—48 км.

Проходя над водной поверхностью, тропические циклоны пополняют запас энергии за счет поступления теплого и влажного воздуха. Но когда они выходят на сушу, то отдают ей часть своей энергии и постепенно теряют силу. В случае же если тропические циклоны, пройдя остров, вышли на водную поверхность, они снова получают энергию и усиливаются.

Выйдя на сушу, тропический циклон быстро увеличивает свою площадь. Но это ослабляет его. Поскольку в циклон уже не поступает теплый и влажный воздух, он начинает затухать. Кроме того, на суше сила трения, которая на океане была не столь значительной, тоже замедляет его продвижение и ускоряет гибель.

На океане нет столь большого контраста между температурой поверхности воды и воздуха, какой наблюдается на суше между почвой и воздухом. Тропический циклон, вступающий на континент, за счет этого сначала даже получает некоторое дополнительное количество энергии, его скорость может возрасти до 100 км/ч. Поэтому даже перед гибелью он еще может пройти значительный путь и причинить немалый ущерб. Хотя дождь может продолжаться даже и после того, как тропический циклон потерял последние силы, трение и расход тепла в конце концов заставляют его закончить свое существование.

12
янв 10

Районы зарождения тропических циклонов

Основными районами, где возникают тропические циклоны, поступающие на территорию США в мае-июне, являются Карибское море и Мексиканский залив. Позднее очаг их формирования перемещается на Атлантический океан, а затем им снова становятся Карибское море и Мексиканский залив. Чаще всего тропические циклоны наблюдаются в период с июня по сентябрь, но вообще в США они возможны с мая до ноября. Другими районами зарождения тропических циклонов являются западные районы Мексики, Филиппинские острова и Южно-Китайское море, Бенгальский залив и южные районы Индийского и Тихого океанов.   В большинстве перечисленных районов тропические циклоны наблюдаются в конце лета и осенью. Однако на восточном побережье Азии и Индии тайфуны, поступающие сюда из западной части Тихого океана и из северных районов Индийского океана, могут наблюдаться круглый год.

11
янв 10

Названия тропических циклонов

Для человека, далекого от метеорологии, одним из самых интересных вопросов, связанных с работой службы предупреждения о тропических циклонах, является вопрос о том, каким образом циклоны получают свои названия. Прослушивая ежедневные радиосообщения об усилении бурь до стадии тропического циклона, мы уже привыкли к тому, что они носят женские имена. Первоначально они назывались по именам тех святых, на день которых приходилось их появление. Кроме того, в США циклонам присваивался также номер, соответствовавший широте и долготе места их появления. Однако такая система нумерации в конце концов оказалась слишком громоздкой для практических целей.

Во время второй мировой войны информация о бурях подлежала быстрой передаче. Для этого тропическим циклонам присваивались последовательные буквы алфавита, для точной передачи которых, скажем по телефону, применялись имена, начинавшиеся с этих букв. Отсюда в конце концов и возникла система присвоения тропическим циклонам женских имен.

В 1953 г. бюро погоды США (ныне национальная служба погоды США) официально приняло эту систему наименования тропических циклонов женскими именами в их алфавитном порядке. В 1960 г. были установлены 4 постоянных списка по 21 имени в каждом. Каждый год используют один из этих списков, которые, таким образом, повторяются через 4 года. Имена придают лишь тем тропическим циклонам, которые представляют собой действительно сильную бурю, причем имена эти не должны были применяться на протяжении последних 10 лет. Так, имя тропического циклона Бетси, проходившего в 1965 г., в течение следующих 10 лет в список имен не включалось. Такие же списки имен имеются и для тайфунов, образующихся над Тихим океаном.

Тропические циклоны хотя и представляют собой серьезную опасность, приносят с собой и некоторые благоприятные явления. Например, около одной четверти всех осадков, выпадающих на юго-востоке США, дают тропические циклоны, приходящие с Карибского моря. То же наблюдается и в восточной части Мексики благодаря тропическим циклонам, приходящим с Мексиканского залива.

Таким образом, тропические циклоны вносят значительный вклад в формирование погоды указанных районов и в то же время самые сильные из них причиняют большой ущерб и уносят много человеческих жизней.

В сентябре 1900 г., во время тропического циклона, прошедшего над городом Галвестоном в штате Техас, погибло 6000 человек. В сентябре 1928 г. тропический циклон, прошедший над штатом Флорида, унес 2000 жизней — главным образом в связи с выходом из берегов озера Окичоби.

Тропический циклон 21 сентября 1938 г. погубил 600 жителей Новой Англии, а циклон Одри в июне 1957 г. привел к гибели 380 человек в штате Луизиана.

Прохождение тропического циклона имеет много вторичных последствий. Огромные морские волны идут в сотнях километров перед таким циклоном и, вторгаясь на рав--нинное побережье, ударяют по прибрежным населенным пунктам, так что много людей погибает фактически еще до прихода самого тропического циклона. Один такой циклон может дать до 150—300 мм осадков, породить крупные наводнения и нанести большой ущерб внутренним водным путям и судоходству. Волны и течения, возникающие в связи с тропическим циклоном, выделяют огромное количество, энергии, сравнимое с энергией волн при подводных землетрясениях. Поэтому тропический циклон наносит огромный урон кораблям, а также морским отмелям, на которые обрушиваются волны, связанные с этим циклоном.

В настоящее время служба погоды обязана заранее предупреждать людей о приближении тропических циклонов. Это уменьшает число погибших, но пока еще не приводит к значительному уменьшению материального ущерба.

11
янв 10

Другие атмосферные возмущения

Существует несколько видов атмосферных возмущений или бурь, тесно связанных с торнадо и с грозами. Их названия, а также возможность их появления различны в разных районах, но все они возникают в результате неустойчивости воздушных масс и взаимодействия атмосферы с сушей и водоемами.

10
янв 10

Водяные смерчи

Водяные смерчи чаще образуются в Мексиканском заливе и в западных районах Атлантического и Тихого океанов. В сущности, они представляют собой торнадо, но только возникающие не над сущей, а над открытым морем.

10
янв 10

Волны холода

Волнами холода называются ветры северной части горизонта, дующие из антициклона. Они отличаются очень низкой температурой и потому быстро и резко понижают температуру воздуха у земной поверхности. Волны холода сопровождаются выпадением снега, снежной крупы или холодного дождя. Холодные волны часто наблюдаются в Южной Америке, где их называют „памперо".

09
янв 10

Вихри (смерчи над сушей)

Вихри (называемые также пыльными вихрями) представляют собой вращающиеся массы воздуха, но не столь обширные и интенсивные, как торнадо. Они возникают в тех случаях, когда теплая земная поверхность быстро нагревает прилегающий к ней слой воздуха, в котором развивается маленький циклон.

08
янв 10

Метели

Метелью называется холодный ветер со снегом. Сильный ветер поднимает снег с земной поверхности и порой превращает его в плотную мелкозернистую быстро несущуюся массу. Скорость ветра при этом составляет более 50 км/ч, а температура воздуха ниже 0°С.

07
янв 10

Динамика атмосферы

Как мы уже видели, атмосфера не статична. Различия в степени нагревания воздуха, наблюдаемые даже в незначительных районах, способствуют возникновению перепадов давления в воздушных массах и приводят их в движение. Огромные массы воздуха перемещаются в атмосфере и вблизи земной поверхности, и на больших высотах.

Изучение атмосферы показывает, что в отдельных районах земного шара ветры сравнительно устойчивые или хотя бы преобладающие. Так, в некоторых районах ветер может дуть в одном направлении в течение почти всего года. Несмотря на видимую простоту такой картины, механизм возникновения даже устойчивых ветров сложный. Многие особенности циркуляции атмосферы еще не изучены, и это затрудняет предсказание погоды на долгий срок.

Циркуляционные движения воздуха, которые' мы наблюдаем в атмосфере, создает солнечная радиация, получаемая Землей. Если бы не было циркуляции атмосферы, экваториальные районы были бы еще более жаркими, а полярные — еще более холодными, чем теперь. Перенос тепла от экватора к полюсам происходил бы в этом случае только путем теплопроводности, т. е. был бы очень медленным. В действительности тепло в атмосфере переносится с помощью целого ряда циркуляционных „ячеек" или „поясов", причем гораздо интенсивнее, чем только за счет теплопроводности. Сама циркуляция атмосферы испытывает влияние вращения Земли вокруг своей оси и воздействие термического режима атмосферы.

Обычно движения воздуха вызываются  изменением его температуры. Хотя в развитии движений часто принимает большое участие сила тяжести, но поддерживаются они в основном различиями температуры. Движения воздуха переносят тепло из одних районов в другие, перераспределяют водяной пар между этими районами. Однако воздушные течения не являются просто переносом теплого воздуха в более холодные области Земли. Температура воздуха в свою очередь изменяется от района к району вследствие различного поглощения солнечной радиации разными участками земной поверхности. По мере поглощения радиации воздухом тепловая энергия при участии силы тяжести переходит в кинетическую энергию движений.

Исследуя особенности погоды на Земле, ученые постепенно находят ключ к разгадке ее тайн. Таким ключом является циркуляция атмосферы, осуществляемая ее ячейками.

07
янв 10

Сила Кориолиса

Движения воздуха на земной поверхности не обязательно прямолинейны. Воздух, как и любой другой предмет, движущийся, по Земле, испытывает влияние вращения Земли. В то время как предмет .двигается прямолинейно по поверхности нашей вращающейся планеты, его траектория как бы отклоняется от прямолинейной и становится криволинейной по отношению к вращающейся Земле. Это видимое отклонение движения вызвано действием силы Кориолиса, впервые описанной математически французским физиком Г. Кориолисом в XIX в.

В северном полушарии движущееся тело отклоняется вправо от направления первоначального движения, а в южном полушарии — влево. Следует заметить, что сила, заставляющая предмет отклоняться, не действительная, а инерционная, т. е. имеет как бы мнимый характер. Это значит, что ч>на не приложена к телу извне н появляется лишь тогда, когда тело начинает двигаться под действием других сил. Видимое отклонение тела от прямолинейного направления движения зависит от широты места и от скорости движения. Если бы не было силы Кориолиса, предметы двигались бы по земной поверхности прямолинейно. Действие силы Кориолиса можно заметить также в поведении морских течений.

Земля вращается с запада на восток с постоянной угловой скоростью. Но это вращение не вызывает изменения траектории объектов, движущихся по земной поверхности вдоль широтных кругов. Если же предмет — например, воздушная масса — движется по земной поверхности на север или на юг, наблюдатель, находящийся в начальной точке этого движения, заметит, что предмет постепенно отклоняется от прямолинейной траектории. В северном полушарии наблюдатель, стоящий спиной к ветру, заметит, что ветер поворачивает вправо, в южном полушарии ветер отклонится влево.

Сила Кориолиса появляется в результате вращения Земли. Но для наблюдателя, находящегося на Земле, поскольку он не замечает ее вращения, единственным заметным следствием этого вращения служит отклонение предметов, движущихся на земной поверхности, от прямолинейной траектории движения. (Утверждение о том, что мы не замечаем непосредственного вращения Земли вокруг своей оси, в настоящее время звучит несколько банально, но, чтобы разбить представление о неподвижной Земле и вращающейся вокруг нее вселенной, ученым понадобились тысячелетия.)

Если предмет движется в меридиональном направлении, например на север, он пересекает ряд широтных кругов, имеющих последовательно уменьшающиеся радиусы. Поэтому скорость вращательного движения Земли с запада на восток в каждой точке пересечения этим предметом широтных кругов становится меньше, чем вращательная скорость рассматриваемого предмета. Иначе говоря, вращательная скорость предмета больше, чем скорость каждой точки той широты, которую предмет проходит в данный момент. В связи с этим предмет отклоняется от направления своего движения вправо. Двигаясь с севера на юг, тот же предмет пересекает постепенно увеличивающиеся широтные круги, поэтому его вращательная скорость меньше скорости вращения Земли и он отстает от нее, а для наблюдателя, расположившегося лицом к югу, движущийся предмет все равно будет отклоняться вправо.

05
янв 10

Барический закон ветра

Причиной возникновения ветра служат различия давления в разных точках земной поверхности. Наблюдатель, обратившийся лицом в ту сторону, куда дует ветер, может, учитывая действие силы Кориолиса, определить местоположение ближайших областей повышенного и пониженного давления. Соотношение между распределением давления и направлением ветра определил X. Бейс-Баллот в 1857 г. Это соотношение можно кратко выразить следующим образом: если в северном полушарии встать спиной к ветру, область высокого давления будет находиться справа, а область низкого давления — слева. Иными словами, низкое давление расположено слева от направления воздушного потока,   а    высокое   давление справа. В южном полушарии имеет место противоположное соотношение.

05
янв 10

Силы, действующие в атмосфере

Направление движения воздуха определяется взаимодействием нескольких сил. Сила Кориолиса является только одной из четырех основных сил, действующих на движущийся воздух. Другие такие силы — сила тяжести, сила градиента давления и центробежная сила. Как только воздух начинает двигаться и возникает ветер, вступают в действие и три последние силы.

04
янв 10

Градиент давления

В холодном воздухе молекулы атмосферных газов расположены теснее, чем в теплом. Поэтому холодный воздух плотнее теплого. Различие плотности соседних порций воздуха служит причиной того, что воздух начинает перемещаться из одних районов в другие. Различия температуры создают разность давления, которая и действует как сила, направленная из районов более высокого давления в районы более низкого давления.

На картах погоды изобары — линии, соединяющие точки с одинаковым давлением, часто могут иметь вид неправильных окружностей. Эти окружности ограничивают местоположение областей высокого и низкого    давления.     Обычно   изобары на картах проводят с интервалом 2, 3, 4 или 6 миллибар (в СССР интервал 5 миллибар, на более детальных картах 2,5 в редких случаях 1 миллибар). Расстояние между изобарами характеризует скорость изменения давления по горизонтали, а тем самым и силу, действующую в направлении от высокого к более низкому давлению.

Изменение давления от одного района к другому называется градиентом давления. Чем больше разность давления между двумя районами, тем более значительная сила действует на воздух. Если изобары на карте погоды расположены довольно густо, то это указывает на сравнительно быстрое изменение давления   на   небольшом   участке.  Такое расположение изобар говорит о большом градиенте давления в данном районе.

03
янв 10

Циклонические движения воздуха

В северном полушарии воздух втекает в область пониженного давления, вращаясь вокруг нее против часовой стрелки. В южном полушарии вращение воздуха вокруг такой области совершается по часовой стрелке. Такой тип движения воздуха называется циклоническим. Ветер в областях пониженного давления бывает довольно сильным, так как градиенты давления в них сравнительно велики.

Области повышенного давления создают систему ветров, называемую антициклонической. Ветер по спирали вытекает из области повышенного давления, совершая При этом в северном полушарии вращение по часовой стрелке, а в южном — против часовой стрелки. Антициклонический тип движения воздуха образует систему, площадь которой обычно больше площади циклонической системы. В антициклонах ветер более слабый, чем в циклонах.

Когда воздух по спирали втекает в циклон, он совершает восходящее движение в центральной части этой системы. Из антициклона воздух вытекает также по спиральным траекториям, но расходящимся от центра. На высотах воздух, наоборот, втекает в его центральную часть.

02
янв 10

Общая циркуляция атмосферы

Воздух, перемещающийся из одних районов Земли в другие, создает целую систему циркуляционных областей, опоясывающих весь земной шар. В каждой такой циркуляционной области преобладают свои ветры и свое распределение давления. Циркуляционные области, окружающие земной шар, более однородны над океанами, чем над сушей, поскольку поверхность океанов однороднее поверхности суши. Вследствие неодинакового соотношения между площадями континентов и океанов в северном полушарии циркуляция атмосферы  сложнее,  чем в южном.