Системи вітрів, циклони та антициклони

Зміст

1. Характеристика вітрів

    а) Поривчастість вітру

    б) Вплив перешкод на вітер

    в) Баричний закон вітру (закон Бейс-Балло)

2. Циклони

    а) тропічні

    б) поза тропічні

3.Антициклони

   а) ознаки антициклону

   б) блокуючий антициклон

   в) Географія постійних антициклонів

4.Висновок

5.Список  літератури

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вітер

Вітер — великомасштабний потік газів. На Землі вітер є потоком повітря, що рухається переважно в горизонтальному напрямку, на інших планетах він є потоком властивих цим планетам атмосферних газів іншого складу. Найсильніші вітри на планетах Сонячної системи спостерігаються на Нептуні та Сатурні. Сонячний вітер в космосі є потоком розріджених газів від зірки, такої як Сонце, а планетарний вітер є потоком газів, що відповідає за дегазацію планетарної атмосфери у космос. Вітри, як правило, класифікують за просторовим масштабом, швидкістю, типами сил що їх викликають, місцями існування та ефектом на навколишнє середовище.

На Землі діють постійні вітри, що дують завжди в одному напрямі — від

поясів високого тиску до поясів низького тиску.

Низький тиск над екватором пояснюється тим, що тут сильно нагріте легке

повітря постійно піднімається вгору. У верхніх шарах тропосфери воно

розтікається в напрямку полюсів, охолоджується і приблизно над ЗО" пн.

ш. і пд. ш. починає опускатися. Тут виникають тропічні пояси високого

тиску. Формуються постійні вітри, що дують від 30° пн. ш. до екватора

(північна-схід  ні пасати) і від 30 пд. ш. до екватора (південно— східні

пасати).

 

У помірних широтах дують переважно західні вітри, їх утворення

пояснюється тим, що від тропічних поясів високого тиску вітри спрямовані

не тільки до екватора, але і до полюсів, оскільки біля 65 пн. ш. і пд.

ш. знаходяться пояси низького тиску. Внаслідок обертання Землі ці вітри

відхиляються від свого меридіонального напрямку вправо (у Північній

півкулі) і вліво (у Південній півкулі). Так утворюється потужне західне

перенесення.

 

Над обома полюсами Землі повітря холодне і важке. Тут формуються пояси високого тиску. Звідси вітри спрямовані до 65 пн. ш. і 65° пд. ш. Під

впливом обертання Землі вони перетворюються на північно-східні (у

Північній півкулі) і в південно-східні (у Південній півкулі) вітри,

 

Загальна схема руху повітряних мас ускладнюється і мусонною циркуляцією, найкраще вираженою на сході Євразії. На загальну циркуляцію атмосфери найбільше впливають циклони і антициклони. Вони можуть досягати в діаметрі декількох тисяч кілометрів.

 

На Землі існує і місцева циркуляція. Вона охоплює невеликі території.

Серед місцевих вітрів найбільше відомі бризи, що виникають на узбережжі

морів. Денний бриз віє з моря на суходол, нічний — навпаки.

Поривчастість вітру 

Вітер постійно і швидко міняється по швидкості і напрямку, коливаючись біля якихось середніх значень. Причиною цих коливань (пульсацій, чи флуктуацій) вітру є турбулентність, про яку вже була мова. Коливання вітру можна реєструвати чуттєвими самописними приладами. Вітер, що володіє різко вираженими коливаннями швидкості і напрямку, називають поривчастим. При особливо сильній поривчастості (більше 20 м/с) говорять про шквалистий вітер. При звичайних станційних спостереженнях за вітром визначають середній (згладжений) напрямок і середню його швидкість за проміжок часу порядку декількох хвилин. При спостереженнях по флюгеру Вільда спостерігач повинен протягом двох хвилин стежити за коливаннями флюгарки і дошки Вільда й у результаті визначити середній (згладжений) напрямок і середню (згладжену) швидкість за цей час. Чашковий анемометр дає можливість визначити середню швидкість вітру за будь-який кінцевий проміжок часу. Однак, становить інтерес також і вивчення поривчастості вітру. Поривчастість можна характеризувати відношенням амплітуди коливань швидкості вітру за деякий проміжок часу до середньої швидкості за той ж час, при цьому береться або середня, або амплітуда, найчастіше зустрічається. Під амплітудою мається на увазі різниця між послідовними максимумом і мінімумом миттєвої швидкості. Є й інші характеристики мінливості, у тому числі до напрямку вітру. Поривчастість тим більше, чим більше турбулентність. Отже, вона сильніше виражена над сушею, чим над морем; особливо велика в районах зі складним рельєфом місцевості; більше влітку, чим узимку; має післяполудневий максимум у добовому ході. У вільній атмосфері турбулентність може призводити до бовтанки літаків. Бовтанка особливо велика в сильно розвинутих хмарах конвекції. Але вона різко зростає і при відсутності хмар у зонах так званих струменевих плинів.

Вплив перешкод на вітер 

Усяка перешкода, що стоїть на шляху вітру, збурює поле вітру. Такі перешкоди можуть бути великомасштабними, як гірські хребти, і дрібномасштабними, як будинки дерева, лісосмуги і т.д. Повітряний плин або обгинає перешкода з боків, або перевалює через нього зверху. Частіше відбувається горизонтальне обтікання. Перетікання відбувається тим легше, чим більш нестійка стратифікація повітря, тобто чим більше вертикальні градієнти температури в атмосфері. Перетікання повітря через перешкоди приводить до дуже важливих наслідків, таким, як збільшення хмар і опадів на навітряному схилі гори при висхідному русі повітря і, навпаки, розсіювання хмарності на підвітряному схилі при низхідному русі. Обтікаючи перешкоду, вітер перед ним слабшає, але з бічних сторін підсилюється, особливо у виступів перешкод (кути будинків, миси берегової лінії й ін.). Лінії струму в таких місцях згущаються. За перешкодою швидкість вітру зменшується, там мається вітрова тінь. Дуже істотне посилення вітру при попаданні його орографічне ложе, що звужується, наприклад, між двома гірськими хребтами. При просуванні повітряного потоку його поперечний переріз зменшується. Тому що крізь зменшуваний перетин повинно пройти стільки ж повітря, і швидкість зростає. Цим пояснюються сильні вітри в деяких районах. Наприклад, північні вітри у Владивостоці сильніше, ніж у районах, розташованих північніше його. Тим же пояснюється і посилення вітру в протоках між високими островами і навіть на міських вулицях. Перед перешкодою і за нею іноді створюються так звані навітряні і підвітряні вихори. Вплив полезахисних лісосмуг на мікрокліматичні умови полів зв'язано в першу чергу з ослабленням вітру в приземних шарах повітря, що створюють лісосмуги. Повітря перетікає поверх лісосмуги і, крім того, швидкість його слабшає при просочуванні його крізь просвіти в смузі. Тому безпосередньо за смугою швидкість вітру різко зменшується. З віддаленням від смуги швидкість вітру збільшується. Однак первісна, неослаблена швидкість вітру відновлюється тільки на відстані, рівній 40-50-кратній висоті дерев смуги, якщо смуга ажурна (не суцільна, з правильними пропусками). Вплив суцільної смуги поширюється на відстань, рівній 20-30-кратній висоті дерев і менше.

Баричний закон вітру (закон Бейс-Балло) 

Досвід підтверджує, що вітер у земної поверхні завжди (за винятком широт, близьких до екватора) відхиляється від баричного градієнта на деякий кут менше прямого в північній півкулі вправо, у південному вліво. Звідси випливає таке положення: якщо встати спиною до вітру, а обличчям туди, куди дує вітер, те найбільш низький тиск виявиться ліворуч і трохи перед, а найбільш високий тиск - праворуч і трохи позаду. Це положення було знайдено емпірично ще в першій половині XIX в. і має назву баричного закону вітру, чи закону Бейс-Балло. Точно так само дійсний вітер у вільній атмосфері завжди дме майже по ізобарах, залишаючи (у північній півкулі) низький тиск ліворуч, тобто відхиляючись від баричного градієнта вправо на кут, близький до прямого. Це положення можна вважати поширенням баричного закону вітру на вільну атмосферу.

 

 

 

 

Циклони

Циклон (від грец. - "Обертається") - атмосферний вихор величезного (від сотень до декількох тисяч кілометрів) діаметру зі зниженим тиском повітряв центрі.

Рух повітря (пунктирні стрілки) іізобари (безперервні лінії) в циклоні в північній півкулі.

 

 

Повітря в циклоні циркулює проти годинникової стрілки в північній півкулі і за годинниковою стрілкою в південному. Крім того, в повітряних шарах на висоті від земної поверхні до декількох сот метрів, вітер має доданок, спрямоване до центру циклону, за баричному градієнту (убік зменшення тиску). Величина доданка зменшується з висотою.

Схематичне зображення процесу утворення циклонів (чорні стрілки) через обертання Землі (сині стрілки).

Циклон - не просто протилежність антициклону, у них розрізняється механізм виникнення. Циклони постійно й природно з'являються через обертання Землі, завдяки силі Коріоліса. Наслідком теореми Брауера про нерухому точку є наявність в атмосфері як мінімум одного циклону або антициклону.

Розрізняють два основних види циклонів позатропічні і тропічні. Перші утворюються в помірних або полярних широтах і мають діаметр від тисячі кілометрів на початку розвитку, і до декількох тисяч у випадку так званого центрального циклона. Серед позатропічних циклонів виділяють південні циклони, що утворюються на південному кордоні помірних широт (середземноморські, балканські, чорноморські, южнокаспійскіе і т. д.) і зміщуються на північ і північний схід. Південні циклони володіють колосальними запасами енергії; саме з південними циклонами в середній смузі Росії і СНД пов'язані найбільш сильні опади, вітри, грози, шквали та інші явища погоди.

Тропічні циклони утворюються в тропічних широтах і мають менші розміри (сотні, рідко - більше тисячі кілометрів), але великі баричні градієнти й швидкості вітру, що доходять до штормових. Для таких циклонів характерний також т. зв. " око бурі "- центральна область діаметром 20-30 км з відносно ясною і безвітряну погоду. Тропічні циклони можуть у процесі свого розвитку перетворюватися у внетропические. Нижче 8-10 північної і південної широти циклони виникають дуже рідко, а в безпосередній близькості від екватора - не виникають зовсім.

Циклони в атмосфері Сатурна. Світлина зонда Кассіні.

Циклони виникають не тільки в атмосфері Землі, але і в атмосферах інших планет. Наприклад, в атмосфері Юпітера вже багато років спостерігається так званеВелика червона пляма, яка є, по всій видимості, довгоживучим антициклоном. Однак циклони в атмосферах інших планет вивчені недостатньо.

Тропічні циклони (урагани, тайфуни) – це загальна назва для циклонів, що формуються над океанами в тропіках (за винятком холодних вод Південної Атлантики і південно-східної частини Тихого океану) і не містять контрастних повітряних мас.

Тропічні циклони виникають у різних районах світу, звичайно обрушуючись на східні і приекваторіальні райони материків. Вони зустрічаються в південній і південно-західній частині Північної Атлантики (включаючи Карибське море і Мексиканську затоку), у північній частині Тихого океану (на захід від мексиканського узбережжя, у районі Філіппінських о-вів і в Китайському морі), у Бенгальській затоці й Аравійському морі, у південній частині Індійського океану в берегів Мадагаскару, у північно-західного узбережжя Австралії й у південній частині Тихого океану – від узбережжя Австралії до 140° з.д. За міжнародною згодою, тропічні циклони класифікують у залежності від сили вітру. Виділяють тропічні депресії зі швидкістю вітру до 63 км/год, тропічні шторми (швидкість вітру від 64 до 119 км/год) і тропічні урагани, або тайфуни (швидкість вітру більш 120 км/год). У деяких районах земної кулі тропічні циклони мають місцеві назви: у Північній Атлантиці і Мексиканській затоці – урагани (на о.Гаїті – таємно); у Тихому океані в західного узбережжя Мексики – кордонасо, у західних і більшості південних районів – тайфуни, на Філіппінах – багуйо, або баруйо; в Австралії – віллі-віллі. Тропічний циклон – це величезний атмосферний вихор діаметром від 100 до 1600 км, що супроводжується сильними руйнівними вітрами, зливовими дощами і високими нагонами (підвищенням рівня моря під впливом вітру). Тропічні циклони звичайно рухаються на захід, трохи відхиляючись до півночі, зі зростаючою швидкістю переміщення і збільшуючись у розмірах. Після руху в напрямку полюса тропічний циклон може «розгорнутися», влитися в західний перенос помірних широт і почати рухатися на схід (однак така зміна напрямку руху відбувається не завжди). Обертаючись проти вартовий стрілки циклонічні вітри Північної півкулі мають максимальну силу в поясі діаметром 30–45 км і більше, починаючи від «ока бурі».Швидкість вітру поблизу земної поверхні може досягати 240 км/год. У центрі тропічного циклона звичайно знаходиться вільна від хмар ділянка діаметром від 8 до 30 км, що і називається «оком бурі», тому що небо тут часто буває ясним (або малохмарним), а вітер звичайно дуже слабкий. Зона руйнівних вітрів на шляху руху тайфуну має ширину 40–800 км. Розвиваючись і переміщаючись, циклони переборюють відстані в кілька тисяч кілометрів, наприклад, від вогнища формування в Карибському морі або в тропічній Атлантиці до внутріматерикових районів або Північної Атлантики.

Хоча ураганні вітри в центрі циклона досягають величезної швидкості, сам ураган може переміщатися дуже повільно і навіть зупинятися на якийсь час, що особливо характерно для циклонів тропічних широт, що звичайно рухаються зі швидкістю не більш 24 км/год. У міру віддалення циклона від тропіків швидкість його просування звичайно зростає і в окремих випадках досягає 80 км/год і більш. Ураганні вітри можуть завдати великої шкоди. Хоча вони слабкіші, ніж у смерчі, проте здатні валити дерева, перекидати будинку, обривати лінії електропередачі і навіть пускати під укіс потяга. Але до найбільших людських жертв приводять повені, зв'язані з ураганами. В міру просування шторми часто утворюються величезні хвилі, а рівень моря може за кілька хвилин піднятися більш ніж на 2 м. Невеликі судна виявляються викинутими на берег. Гігантські хвилі руйнують будинку, дороги, мости й інші розташовані на березі будівлі і здатні розмити навіть довгостроково існуючі піщані острови. Велика частина ураганів супроводжується заливними дощами, що заливають поля і псують посіви, розмивають дороги і зносять мости, затопляють низькорозташовані населені пункти. Удосконалювання прогнозів, супроводжуваних оперативними штормовими попередженнями, привело до значного скорочення числа людських жертв. Коли формується тропічний циклон, збільшується частота трансляції прогнозів. Найважливішим джерелом інформації є повідомлення з літаків, спеціально оснащених для спостережень за циклонами. Такі літаки патрулюють на відстані сотень кілометрів від узбережжя, часто проникаючи в центр циклона для одержання точних зведень про його положення і рух.

Смерч (торнадо) – обертова воронкоподібна хмара, що протягається до землі від основи грозової хмари. Колір його міняється від сірого до чорного. Приблизно в 80% торнадо на території США максимальні швидкості вітру досягають 65–120 км/год і тільки в 1% – 320 км/год і вище. Наближення торнадо звичайно видає шум, подібний до гуркоту товарного потяга, що рухається. Незважаючи на порівняно невеликі розміри, смерчі відносяться до найбільш небезпечних штормових явищ. З 1961 по 1999 на території США від торнадо гинуло в середньому 82 чоловік у рік. Однак імовірність того, що смерч пройде в даному місці, украй низька, оскільки середня довжина його пробігу досить коротка (біля 25 км), а смуга охоплення невелика (шириною менш 400 м). Смерч зароджується на висотах до 1000 м над поверхнею. Деякі з них так і не досягають землі, інші можуть торкнутися її і знову піднятися. Смерчі звичайно зв'язані з грозовими хмарами, з яких на землю випадає град, і можуть виникати групами по двох і більш. У цьому випадку першим утвориться більш могутній смерч, а потім ще один або трохи більш слабких вихрів. Для формування смерчу в повітряних масах необхідний різкий контраст температури, вологості, щільності і параметрів повітряних потоків. Прохолодне і сухе повітря з заходу або північно-заходу насувається на тепле і вологе повітря, що знаходиться в приземному шарі. Це супроводжується сильними вітрами у вузькій перехідній зоні, де відбуваються складні перетворення енергії, що можуть викликати формування вихрячи. Імовірно, смерч утвориться тільки при строго визначеному сполученні декількох досить звичайних факторів, що змінюються в широких межах. Смерчі відзначаються по всій земній кулі, але найбільш сприятливої умови для їхнього формування є в центральних районах США. Частота виникнення торнадо звичайно підвищується в лютому у всіх східних штатах, що прилягають до Мексиканської затоки, і досягає максимуму в березні. На території Айови і Канзаса їхня найбільша частота приходиться на травень-червень. З липня по грудень число торнадо в цілому по країні швидко скорочується. Середня кількість смерчів на території США ок. 800 у рік, причому половина з них приходиться на квітень, травень і червень. Найбільших величин цей показник досягає в Техасі (120 у рік), а найменших – у північно-східних і західних штатах (1 у рік). Руйнування, викликані смерчами, жахливі. Вони відбуваються як через вітер величезної сили, так і через великі перепади тиску на обмеженій площі. Смерч здатний рознести на шматочки будинок і розметати його по повітрю. Можуть обрушуватися стіни. Різке зниження тиску приводить до того, що важкі предмети, що навіть знаходяться усередині будинків, піднімаються в повітря, як би усмоктувані гігантським насосом, і іноді переносяться на значні відстані. Неможливо пророчити, де саме утвориться смерч. Однак можна визначити район площею ок. 50 тис. кв. км, усередині якого імовірність появи смерчів досить висока.