Гидравлика, гидрология и метеорология (стр. 55 )

Погода в зоне стационарного фронта обычно характеризуется небольшим ветром и обложными осадками.

19.5. Циклоны и антициклоны

Согласно действию горизонтального барического градиента воздух должен перемещаться от области высокого давления к области низкого давления перпендикулярно изобарам (линиям с одинаковым давлением). Однако при его перемещении относительно вращающейся Земли обязательно действует и сила Кориолиса, отклоняющая линии тока воздуха по отношению к направлению вращения Земли в северном полушарии вправо, а в южном – влево. В связи с этим возникают области атмосферного возмущения с пониженным и с повышенным давлением (циклоны и антициклоны).

Ц и к л о н  характеризуется как область пониженного давления с циркуляцией воздуха вокруг центра против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой стрелке в южном полушарии в соответствии с действием силы Кориолиса. На синоптических картах циклон представлен замкнутыми изобарами с понижением давления к центру циклона (рис. 19.7). Принято различать внетропические циклоны и тропические. Предел распределения у земной поверхности  в н е т р о п и ч е с к и х  ц и к л о н а х  может быть от 1 до 2 – 3 тыс. километров.

а	б	в

Рис. 19.7. Схема действия циклона:

а – в северном полушарии; б – в южном полушарии; в – вертикальный разрез

Т р о п и ч е с к и е  циклоны имеют меньшие диаметры, но большие барические градиенты и штормовые скорости ветра, а также другие различия. Ветер в циклоне дует примерно параллельно изобарам, но имеет при этом составляющую, направленную внутрь циклона в соответствии с барическим градиентом, которая уменьшается с высотой циклона. С понижением давления в центральной части кругового движения теплый воздух постепенно вытесняется вверх. Высота циклона определяет его мощность, самые мощные циклоны могут достигать верхней границы тропосферы.

Вертикальный разрез циклона представлен вертикальным разрезом изобарических поверхностей – линий высот над уровнем моря с одинаковым давлением (рис. 19.7, в).

Погода в циклоне зависит от места расположения рассматриваемого пункта по отношению к центру циклона. Во многом она определяется значением горизонтального и вертикального барических градиентов. В соответствии с направлением передвижения воздушных масс (в северном полушарии – против часовой стрелки и к центру циклона) северный и северо-западный сектора циклона всегда, а западный и северо-восточный практически всегда состоят из холодных воздушных масс, отличающихся от других секторов циклона низкими температурами воздуха.

Южный сектор практически всегда теплый. Температура в юго-западном, юго-восточном и восточном секторах изменяется в зависимости от передвижения образующихся в циклоне фронтальных разделов между воздушными массами различного происхождения. Направление ветра примерно параллельно изобарам (против часовой стрелки в северном полушарии) с возможными небольшими отклонениями, чаще всего к центру циклона. Исключение составляют предфронтальные области, где ветер направлен, как правило, к центру циклона и дует приблизительно перпендикулярно изобарам. Скорость ветра зависит от горизонтального барического градиента, который на синоптической карте можно определить по частоте изобар.

Большинство циклонов имеют области выпадающих осадков, которые почти всегда занимают его центральную часть и территории вдоль проходящих атмосферных фронтов. В тыловой части циклона, на территориях, где прошли осадки, можно наблюдать туманы. Другие погодные явления, в том числе опасные (грозы, шквалы и т. п.), возможны в зонах прохождения атмосферных фронтов.

А н т и ц и к л о н  характеризуется как область повышенного давления с циркуляцией воздуха вокруг центра по часовой стрелке в северном полушарии и против часовой стрелки в южном полушарии в соответствии с действием силы Кориолиса. На синоптических картах антициклон представлен замкнутыми изобарами с понижением давления от центра циклона (рис. 19.8). В приземном слое трения угол отклонения ветра от горизонтального градиента давления меньше прямого и линии тока воздуха отклоняются от центра. Вертикальный разрез антициклона показан на рис. 19.8,в в виде изобарических поверхностей.

а	б	в

Рис. 19.8. Схема действия антициклона:

а – в северном полушарии; б – в южном полушарии; в – вертикальный разрез.

В центре антициклона преобладает нисходящее течение воздуха с вертикальной составляющей порядка десятков – сотен метров в сутки. С оседанием воздуха и адиабатическим его нагреванием связаны постепенное повышение температуры и ясная или малооблачная погода.

В соответствии с общим направлением циркуляции воздушных масс, южный, юго-восточный и восточный секторы антициклона являются более теплыми по сравнению с его остальным пространством. Иногда вследствие охлаждения воздуха от земной поверхности в холодное время года и ночью возможно образование приземных инверсий низких слоистых облаков или радиационных туманов. Летом над сушей возможна умеренная  дневная конвекция с образованием не очень мощных кучевых облаков.

Суточная амплитуда температуры у поверхности земли в антициклоне имеет не малую величину, так как при постоянном безоблачном небе земная поверхность днем интенсивно нагревается, а ночью охлаждается из-за радиационного излучения Земли. Поэтому нередко в условиях антициклона бывают ночные заморозки на почве.

Различают подвижные и неподвижные антициклоны.

Подвижные антициклоны зарождаются в Арктике и перемещаются в умеренные широты, принося сюда сухой и холодный воздух.

Неподвижные антициклоны образуются преимущественно над океанами. Удерживаются они в одной и той же области по несколько недель и даже месяцев (например, сибирские антициклоны).

На Европейской части СНГ характер погоды и ее изменения в основном определяются циклонической деятельностью (чередованием циклонов и антициклонов). Циклоны чаще всего поступают сюда с северной части Атлантического океана через Скандинавию или Прибалтику. Некоторые приходят со Средиземного или Черного морей. Антициклоны приходят летом с северо-запада, а зимой – с северо-востока и востока.

20. АНОМАЛЬНЫЕ ПОГОДНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

20.1. Аномалии теплого периода

Заморозки. З а м о р о з к о м  называют понижение температуры воздуха или деятельной поверхности до 0єС и ниже на фоне положительных средних температур воздуха. Характеристики заморозков необходимы для установления сроков сева, посадки и уборки сельскохозяйственных культур, а также для разработки мер защиты растений от этого явления.

Заморозки особенно опасны, когда совпадают с вегетационным периодом сельскохозяйственных культур, т. е. поздние весенние и ранние осенние заморозки.

По характеру погодных условий различают три типа заморозков:

1. А д в е к т и в н ы е, возникающие от вторжения холодного воздуха. Такие заморозки охватывают большие территории, могут длиться несколько суток подряд и мало зависят от местных условий. Различие между температурами почвы и приземного слоя воздуха на высоте 2 м незначительно.

2. Р а д и а ц и о н н ы е, обусловленные интенсивным охлаждением деятельной поверхности в результате излучения в ясные тихие ночи. Образуется инверсия температуры на поверхности на 2,5 – 4,5єС ниже, чем на высоте 2 м. Радиационные заморозки наблюдают в ясные ночи, они усиливаются в утренние часы перед восходом солнца.

3. А д в е к т и в н о - р а д и а ц и о н н ы е, образующиеся вследствие вторжения холодного воздуха и дальнейшего ночного охлаждения его при ясном небе. Такие заморозки случаются даже в начале лета в период вегетации растений, в результате теплолюбивые виды растений повреждаются и болеют.

Заморозки на поверхности почвы весной заканчиваются позже, а осенью начинаются раньше, чем в воздухе (на высоте 2 м). Поэтому беззаморозковый период на почве на 20 – 30 сут короче, чем в воздухе.

На интенсивность и продолжительность радиационных и адвективно-радиационных заморозков сильное влияние оказывает рельеф: наветренные склоны, открытые холодные ветрам, являются более заморозкоопасными; низины и долины, куда стекает охлажденный воздух, также более подвержены заморозкам, чем холмы и верхние части склонов.

В лесу во время радиационных заморозков температура на 2 – 3єС выше, чем в открытом поле.

На склонах, покрытых лесом, холодный воздух задерживается на опушках, и заморозкоопасность открытых участков склонов увеличивается.

На берегах морей, больших озер продолжительность беззаморозкового периода увеличивается на 25 – 35 сут.

Сухие и разрыхленные почвы, особенно осушенные торфяники, способствуют возникновению радиационных заморозков на поверхности почвы. Такие почвы плохо проводят тепло из глубоких слоев к поверхности.

На восточных и юго-восточных склонах растения повреждаются заморозками сильнее, так как сразу с восходом солнца попадают под действие его лучей, а от быстрого нагрева повреждения обмороженных частей растения усиливаются.

Температуру, ниже которой растения повреждаются или гибнут, называют  к р и т и ч е с к о й. Она зависит от вида, сорта, фазы развития и сотсояния растений. Для плодовых и ягодных культур заморозки особенно опасны в период цветения и образования завязей.

Средние и крайние даты заморозков, а также вероятность различных дат начала и конца заморозков приведены в справочниках по агроклиматическим ресурсам.