Погода. Радиационный баланс Земли. Локальные ветры и бризы. Движение Земли и погода, страница 13

Движение воздуха в антициклонах

Движение воздуха в антициклонах следует обычным законам течения из области высокого давления в область низкого, подобно воде, стекающей с горы. Однако вращение Земли закручивает эти потоки в спираль (по часовой стрелке). Там, где изобары сближаются, скорость увеличивается. Там, где расходятся, – уменьшается. На высотах, больших 500 м, ветер почти строго следует линиям изобар, поскольку практически отсутствует трение. У поверхности Земли это не так: ветер замедляется вследствие трения  воздуха о земную поверхность, эффект вращения Земли ослабляется, и ветер начинает спирально расходиться от области высокого давления.

Угол между изобарами и направлением ветра составляет от 10⁰ над океаном до 45⁰ или больше над поверхностью ровной суши.  Таким образом, вверху ветер обычно сдвинут вправо на 45⁰ от направления у поверхности Земли, а его скорость приблизительно в два раза больше.

Если учесть, что воздух в средних широтах в основном движется на восток с отклонением к северу (западный перенос), северо-западные ветры обычно указывают на приближение антициклона; юго-восточные – циклона.

Формирование циклонов

Выделяют несколько способов формирования циклонов:

а) взаимодействие двух антициклонов с разной температурой приводит к образованию некоего подобия морской волны на границе соприкосновения. Такая волна неустойчива и в конце концов опрокидывается и закручивает воздух в ячейку низкого давления (циклон). Это основной механизм образования большинства циклонов[21] (рис. 2.18).

б) локальный циклон может образоваться в результате быстрого подъема воздуха под большим облаком. Окружающий воздух притекает внутрь области низкого давления и закручивается против часовой стрелки из-за вращения Земли. Такие локальные циклоны достигают в диаметре 30 – 35 км.

в) тепловые циклоны формируются над пустынями и другими сильно нагретыми поверхностями за счет интенсивного утекания горячего воздуха вверх.

г) иногда циклоны формируются на подветренной стороне горных массивов.

Высокие и низкие циклоны и антициклоны

При увеличении высоты барические градиенты (градиенты поля давления) приближаются  по направлению к градиентам температуры (см. разд. 16). Следовательно, изобары приближаются к изотермам. Но изотермы в циклонах и антициклонах обнаруживают несимметричное распределение температуры. Обычно в передней (восточной) части циклона температура выше (ветры направлены из низких широт); в тыловой (западной) части температура ниже, поскольку ветры направлены из высоких широт, где температура ниже, в низкие. В антициклонах имеет место противоположная ситуация. Следовательно изотермы, а вместе с ними и изобары,  в верхней части циклонов и антициклонов имеют волнистую форму. В передней части циклона они продвинуты к высоким широтам, в задней – к низким. В антициклоне – наоборот. Следовательно, изобары на некоторой высоте уже не имеют вида замкнутых кривых, размыкаются и становятся волнообразными. При этом на восточной (передней) части циклона имеется гребень высокого давления, совпадающий с «языком» теплого воздуха, а над тыловой частью – ложбина пониженного давления, совпадающая с холодным сектором  циклона.

Однако бывают ситуации, когда температура в области циклона или антициклона распределяется достаточно равномерно, то есть, горизонтальные градиенты температуры малы. Тогда изобары остаются замкнутыми до больших высот. В такой ситуации характер изменения поля давления с высотой зависит только от того, выше или ниже температура внутри образования, чем вне него. В частности, если циклон существует в холодном воздухе, и температура в его центральной части самая низкая, то с высотой барические градиенты мало меняют направление, и замкнутые изобары обнаруживаются до больших высот тропосферы. Говорят, что холодный циклон является высоким. В отличие от него циклон с теплой воздушной массой имеет в центре наивысшую температуру, и составляющая термического ветра (см. разд. 16), определяемая градиентом температуры, направлена против градиента давления в нижних слоях атмосферы. Следовательно, ветер будет ослабляться с высотой, и такой циклон будет низким. В вышележащих над ним слоях атмосферы будет  располагаться антициклон. Соответственно, холодные антициклоны являются низкими, а теплые – высокими.