Вопрос № 23.Воздушные массы. Циклоны и антициклоны.

Воздушные массы — это подвижные части тропосферы, отличающиеся друг от друга температурой и влажностью. Воздушные массы бывают морскими и континентальными. И в различных климатических поясах Земли формируются свои воздушные массы: экваториальные, тропические, умеренные, арктические и антарктические.

Арктические воздушные массы формируются над Северным Ледовитым океаном (зимой — и над севером материков Евразия и Северная Америка). Они отличаются низкой температурой, невысокой влажностью и повышенной прозрачностью воздуха. Вторжения арктических воздушных масс в умеренные широты вызывают резкое похолодание. При этом устанавливается преимущественно ясная и малооблачная погода. При продвижении в глубь материка на юг арктические воздушные массы трансформируются в сухой континентальный воздух умеренных широт.

Континентальные арктические воздушные массы формируются над ледяной Арктикой (в центральной и восточной ее частях) и над северным побережьем материков (зимой). Их особенностями являются очень низкие температуры воздуха и низкое содержание влаги. Вторжение континентальных арктических воздушных масс на материк приводит к сильному похолоданию при ясной погоде.

Морские арктические воздушные массы формируются в более теплых условиях: над свободной от льда акваторией с более высокой температурой воздуха и большим влагосодержанием — это европейская Арктика. Вторжения таких воздушных масс на материк зимой даже вызывают потепление. Аналогом арктического воздуха Северного полушария в Южном полушарии являются антарктические воздушные массы. Их влияние распространяется в большей степени на прилегающие морские поверхности и редко на южную окраину материка Южная Америка.

Умеренный (полярный) воздух — это воздух умеренных широт. Умеренные воздушные массы проникают в полярные, а также субтропические и тропические широты.

Континентальные умеренные воздушные массы зимой обычно приносят ясную погоду с крепкими морозами, а летом — достаточно теплую, но облачную, нередко дождливую, с грозами.

Морские умеренные воздушные массы на материки переносятся западными ветрами. Их отличают высокая влажность и умеренные температуры. Зимой морские умеренные воздушные массы приносят пасмурную погоду, обильные осадки и оттепели, а летом — большую облачность, дожди и понижение температуры .

Тропические воздушные массы формируются в тропических и субтропических широтах, а летом — и в континентальных районах на юге умеренных широт. Тропический воздух проникает в умеренные и экваториальные широты. Высокая температура — общая черта тропического воздуха.

Континентальные тропические воздушные массы отличаются сухостью и запыленностью, а морские тропические воздушные массы — высокой влажностью.

Экваториальный воздух, возникающий в области Экваториальной депрессии, очень теплый и влажный. Летом в Северном полушарии экваториальный воздух, смещаясь на север, вовлекается в циркуляционную систему тропических муссонов. Экваториальные воздушные массы формируются в экваториальной зоне. Их отличают высокие температуры и влажность в течение всего года, причем это касается воздушных масс, формирующихся как над сушей, гак и над океаном. Поэтому на морские и континентальные подтипы экваториальный воздух не подразделяется.

Вся система воздушных течений в атмосфере называется общей циркуляцией атмосферы.

Воздушные массы постоянно движутся, изменяют свои свойства (трансформируются), но между ними остаются довольно резкие границы — переходные зоны шириной в несколько десятков километров. Эти пограничные зоны называются атмосферными фронтами и характеризуются неустойчивым состоянием температуры, давления, влажности воздуха, направления и скорости ветра. Пересечение такого фронта с земной поверхностью называется линией атмосферного фронта. При прохождении атмосферного фронта через какую-либо местность над ней меняются воздушные массы и, как следствие, погода.

Для умеренных широт характерны фронтальные осадки. В зоне атмосферных фронтов возникают обширные облачные образования протяженностью в тысячи километров и выпадают осадки. Атмосферный фронт можно рассматривать как границу двух воздушных масс, которая наклонена к земной поверхности под очень малым углом. Холодный воздух находится рядом с теплым и над ним в виде пологого клина. При этом теплый воздух поднимается вверх по клину холодного воздуха и охлаждается, приближаясь к состоянию насыщения. Возникают облака, из которых выпадают осадки. Если фронт перемещается в сторону отступающего холодного воздуха, наступает потепление; такой фронт называется теплым. Холодный фронт, наоборот, надвигается на территорию, занятую теплым воздухом

Рис. 1. Типы атмосферных фронтов: а — теплый фронт; б — холодный фронт

В тропосфере средних и высоких широт постоянно образуются как небольшие, так и гигантские по площади (несколько тысяч километров) атмосферные возмущения - циклоны и антициклоны.

В центре циклона низкое давление, в центре антициклона — высокое. В связи с этим в циклоне вихревые потоки движутся по спирали к центру и затем поднимаются вверх, образуя восходящие потоки. В антициклоне же воздух опускается, образуя нисходящие потоки, и растекается во все стороны, т. е. перемещается к периферии (рис. 1).

В Северном полушарии вращение воздуха в циклонах происходит против часовой стрелки, а в антициклонах — по часовой стрелке. В Южном полушарии вращение воздуха в циклонах и антициклонах происходит в обратном направлении.

Циклоны и антициклоны часто возникают в умеренных поясах. Их диаметр достигает 4000 км при высоте до 20 км. Это плоские вихри с большой осью наклона вращения. Они могут существовать несколько суток, перемещаясь с запада на восток со скоростью до 40 км/ч. Если условия благоприятны (для циклона — теплая поверхность, для антициклона — холодная), то вихри могут задержаться.

Тропические циклоны образуются только над морем, между 10-15° с. ш. и ю. ш. Они, как правило, небольшие, их диаметроколо 250 км, но с очень низким давлением в центре. Перемещаются тропические циклоны в основном с востока на запад, однако траектория их движения отклоняется в сторону высоких широт (например, в Северном полушарии они движутся к северо-западу). Это очень мощные вихри с исключительно сильными ветрами (20-30 м/с, в порывах до 100 м/с и более). Они вызывают сильнейшее волнение на море, большие разрушения на суше, приводят к человеческим жертвам.

Рис. 1. Циклон (а) и антициклон (6) в Северном полушарии.

12 ноября 1970 г. был отмечен один из страшнейших тропических циклонов за всю историю регистрации метеорологических наблюдений у берегов Восточного Пакистана (теперь — Бангладеш). Ураган обрушился совершенно неожиданно. Скорость ветра доходила до 240 км/ч, а высота приливной волны, которая обрушилась на побережье, — до 15 м. По различным оценкам, от урагана в один миг погибло около четверти миллиона человек. Но катастрофа на этом не закончилась. Началась эпидемия. А так как район оказался отрезанным стихией от остального мира, от холеры в день умирало по нескольку тысяч человек. В результате погибло около 500 тыс. человек.

В среднем за год на нашей планете отмечается более 70 случаев возникновения тропических циклонов. Большинство из них охватывает районы Антильских островов, юго-восточное побережье Азии, Аравийское морс. Бенгальский залив, восток о. Мадагаскар.

Циклоны и антициклоны — это естественные «механизмы», переносящие воздушные массы и влияющие на изменения погоды.

С приходом циклона погода резко меняется. Ветер усиливается, обязательно выпадают осадки.

С приходом антициклона погода становится ясной и сухой. Летом устанавливается жаркая погода, а зимой — морозная.

Облачность — важная характеристика погоды. Ночью она препятствует понижению температуры приземного слоя воздуха, днем не допускает чрезмерного нагревания земной поверхности Солнцем. Кроме того, облака являются источником атмосферных осадков.