Файл: Неклюкова.pdf

ii\ 

'

  1 \ 

I 

\ 

Хвостовая 

конвективная 

.. облачность 

\ 2 

Рис. 69. Тропический циклон. 1 — ветры в нижней атмосфере; 2 — ветры 

в верхней атмосфере; 3 — тропопауза; перистые облака; ПВК — полоса внеш­

ней конвекции; КЗ — кольцевая зона 

Рис. 70. Распространение тропических циклонов 

Новой Гвинеи до острова Самоа. В Атлантическом океане, зани­

мающем второе место, очаги образования тропических циклонов 

(местное название — ураганы): Мексиканский залив, Карибское 

море, район Малых Антильских островов. Реже всего посещают 

тропические циклоны Индийский океан, развиваясь над Аравий­
ским морем, Бенгальским заливом, в районах между Мадагаска­
ром и Маскаренскими островами и между северо-западным побе­
режьем Австралии и Кокосовыми островами (местные названия — 
орканы и вилли-вилли'). От очагов образования тропические 
вихри двигаются в обход субтропических антициклонов, в север­
ном полушарии — на северо-запад, в южном — на юго-запад. Если 
тропический циклон достигает умеренных широт, направление 
его изменяется в соответствии с западным переносом воздуха в 
этих широтах (в северном полушарии на юго-западное). При­
ближаясь к умеренным широтам, тропический циклон постепенно 

теряет свои специфические свойства: расширяется, скорости 
ветра уменьшаются, глаз бури исчезает. Он затухает или пре­

вращается в циклон умеренных широт (внетропический). Осо­

бенно быстро затухает тропический циклон, попадая на сушу, 
где всасываемый им воздух не содержит так много влаги, как над 

Океаном (циклон получает меньше энергии), а расход энергии 

на трение о подстилающую поверхность увеличивается. Тропи-

1

 Во время второй мировой войны тропическим циклонам стали давать 

женские имена, что оказалось значительно удобнее принятых ранее обо­

значений их координатами. 

в*

 № 

ческие циклопы переносят большое количество энергии из низких 
широт в более высокие, по пока их влияние на процессы, проис­

ходящие в атмосфере, недостаточно изучено, так же как недо­
статочно еще ясен механизм их образования. 

Тропические циклоны способны вызывать страшные бедствия. 

Они разрушают постройки, переносят на большие расстояния 
предметы (например, известен случай, когда мебель была пере­
брошена через пролив шириной 80 км), обрушивают потоки 
воды сверху, вызывая наводнения, оползни, обвалы, затопление 
возделываемых полей. Но, пожалуй, самое страшное — волны 
высотой с десятиэтажный дом (20—30 м), смывающие все на 

своем пути. В ноябре 1970 г. ураган, обрушившийся на Бен­
гальское побережье, и сопровождавшие его волны, затопившие и 
острова и широкую полосу суши, уничтожили (по неполным дан­

ным) более 300 тыс. человек, разрушили селения, портовые соору­

жения, железные дороги, дамбы, мосты и т. д. Тропический ура­
ган — стихийное бедствие, с которым пока невозможно бороться, 
но его можно предвидеть, заранее предсказать, чтобы принять 

соответствующие меры. Для этого в странах, «посещаемых» тро­

пическими циклонами, организована специальная служба, сле­

дящая за их продвижением и развитием. 

Малые вихри. В атмосфере постоянно наблюдаются вихревые 

движения разного масштаба. Рассмотренные выше циклоны — 
очень крупные вихри; смерчи, томболо — вихри мелкие, мало­
масштабные. Их диаметр всего от нескольких десятков метров 

(над водой) до нескольких сотен метров (над сушей). Ось малого 

вихря слабо наклонена. Воздух в таком вихре быстро вращается 

(со скоростью 50—200 м/сек), и одновременно весь вихрь пере­

мещается со скоростью около 10—20 м/сек. 

Вихрь может образоваться и над морем —

 смерч,

 и над су­

ш е й —

 тромб

 (в Северной Америке их называют торнадо). Воз­

никают смерчи (тромбы) при неустойчивом вертикальном равно­
весии атмосферы над перегретой поверхностью перед наступаю­
щим холодным воздухом, в результате резкого поднятия теплого 
воздуха и сильного падения давления на некоторой высоте над 
земной поверхностью. В появившуюся разреженную область 
с очень низким давлением сверху засасывается облако, образо­
вавшееся при быстром поднятии воздуха, снизу — вода, пыль 

и пр. В атмосфере видны две воронки, соединенные узкими кон­
цами на некоторой высоте у поверхности, в центре вихря давле­

ние очень низкое. 

Маломасштабные вихри обладают большой разрушительной 

силой. Скорость ветра в тромбах может быть значительно больше, 
чем в тайфунах (до 200 м/сек). Они способны вырывать с кор­
нями деревья, разрушать здания. Налетевший вихрь может «вы­

сосать» водоем вместе со всем его «населением», а затем где-то 
выпадут удивительные «осадки» из водорослей, рыб, лягушек. 

Ш 

При прохождении вихря давление падает так быстро, что в зда­
ниях могут вылететь стекла. Известны случаи, когда здания при 
этом взрывались. 

Тромбы (торнадо) — очень частое явление в Северной Аме­

рике. В США с 1915 по 1950 г. отмечено 5204 торнадо, «стоивших 
476 млн. долларов и унесших 7961 жизнь». В Европе тромбы 
возникают сравнительно редко. 

Антициклоны. В умеренных широтах между циклонами возни­

кают подвижные антициклопы. И те и другие перемещаются в 
направлении движения ведущего потока, т. е. с запада на восток, 
со скоростью 30—40 км/ч. Движение циклона над нагретой по­

верхностью, а антициклона над охлажденной замедляется, и они 

могут более или менее стабилизироваться. Легче стабилизируются 

антициклоны. Иногда над холодной поверхностью возникает мест­
ный холодный антициклон. 

Развитие антициклона обычно начинается с возникновения 

приземной области повышенного давления под областью сходимо­
сти потоков в более высоких слоях тропосферы. Возникает отток 
воздуха из центра максимума, компенсируемый его опусканием 
из области сходимости. 

В

 первой стадии

 развития молодой антициклон представляет 

собой сравнительно небольшой нисходящий вихрь, обнаруживаю­

щийся до высоты 2—3 км. Во второй стадии —

 стадии макси­

мального развития

 — в антициклониальное движение включаются 

все более высокие слои — до высоты 8—12 км. В третьей стадии — 

стадии разрушения

 — антициклон становится малоподвижным, 

приток воздуха наверху и его опускание в центре антициклона 
прекращаются. 

Хотя такой антициклон образуется во фронтальной зоне, фрон­

та в нем нет; воздушные течения, направляющиеся от центра, 
относят фронт на периферию. Обычно фронт окаймляет антици­
клон почти с трех сторон (это характерно для антициклона, 

лежащего между двумя циклонами). Фронтальная поверхность 

может прослеживаться на некоторой высоте в центральной части 
антициклона. 

Нисходящее движение воздуха в антициклоне, сопровождаю­

щееся адиабатическим нагреванием, приводит к появлению 
типичной для антициклонов

 инверсии сжатия,

 возникающей 

вследствие того, что скорость снижения воздуха на более высоком 

уровне меньше, чем в нижней части антициклона, где происхо­
дит не только опускание, но и растекание воздуха в стороны. На 
рисунке 71 даны числовые значения высот и температуры, пока­
зывающие образование инверсионного слоя. Верхняя граница 
слоя,

 а\

 снижается быстрее, чем нижняя

 Ъ\.

 Когда в результате 

опускания эти границы займут положение

 а<±

 и

 Ь^,

 мощность 

слоя уменьшится от

 Е\

 до Я

2

. Граница

 а\

 переместилась вниз на 

расстояние 2300 м, температура при этом повысилась на 23° 

165 

Ь=3000м 

Рис. 71. Инверсия в антициклоне 

(1°/100 м), граница

 Ъ\

 переместилась только на 1500 м, и, соот­

ветственно, температура стала выше на 15°. Если в слое

 а\ Ъ\

 на 

каждые 100 м высоты наблюдалось изменение температуры, рав­
ное 0,5°, то в слое аг

 Ъч

 вертикальный температурный градиент 

составляет уже 1,5° и он оказывается теплее нижележащего слоя 
атмосферы. 

Инверсионный слой, образовавшийся вследствие сжатия, пре­

пятствует образованию конвективных облаков. Именно поэтому 

в антициклоне образование облаков и осадки — явления редкие. 

Только в нижнем-слое в холодпое время года и суток в связи 

с охлаждением поверхности возможно возникновение тумана и 
низких слоистых облаков, иногда под слоем инверсии появля­

ются волнистые облака. 

В центре антициклона у земной поверхности обычны штили, 

но на периферии могут быть ветры значительной силы. 

Из анализа развития циклонов и антициклонов ясно, что воз­

никшие в приземном слое тропосферы циклоны и антициклоны 
продолжают существовать до тех пор, пока наверху процессы 
оттока воздуха от области расходимости и притока в область 
сходимости изобар оказываются интенсивнее процессов оттока 
и притока воздуха в центрах вихрей внизу, полностью их компен­
сируя. 

Развитие гребней высокого давления может привести к их 

обособлению, к превращению в замкнутую область высокого дав­

ления — возникает

 теплый высотный антициклон.

 В результате 

развития ложбин низкого давления на их месте могут сформи­
роваться

 холодные высотные циклоны

'. Формированию высот-

1

 Высотные циклоны и антициклоны выражены только в средней и 

верхней тропосфере. 

№ 

Рис. 72. Отклонение циклонов и антициклонов. Черные стрелки — откло­

няющая сила вращения Земли; белые — сила барического градиента 

ных циклопов и антициклонов способствует приток холодного 

воздуха со стороны полюсов к ложбинам и теплого — со стороны 

экватора к гребням '. 

В противоположность высотным приземные циклоны, распола­

гаясь под областью растекания воздуха, пришедшего со стороны 
экватора (западнее осп гребня), оказываются теплыми, а при­
земные антициклоны, расположенные под областью сходимости 
потоков воздуха, идущего от полюсов (западпее осп ложбины),— 
холодными. Перемещаясь вместе с ведущим потоком воздуха на 
восток, высотные циклоны и антициклоны, двигаясь быстрее при­
земных, смыкаются с ними, и тропосфера оказывается разделен­
ной на ряд огромных вихрей, в одних местах исчезающих, в дру­

гих формирующихся. 

При движении на восток циклоны испытывают отклонение к 

полюсам, антициклоны — к экватору (рис. 72). Причина такого 
«поведения» циклонов и антициклонов — отклоняющее действие 
осевого вращения Земли, возрастающее с возрастанием широты. 
И в циклоне и в антициклоне отклоняющая сила больше в той 
части вихря, которая ближе к полюсу. Но так как при этом в цик­

лонах она направлена от центра (противоположна барическому 
градиенту), циклон одновременно с перемещением па восток 

постепенно смещается к северу. Около 65° широты в северном и 
южном полушариях циклопы задерживаются под влиянием повы­

шенного давления в полярных районах, образуя

 зону понижен­

ного давления. 

В антициклонах при направлении барического градиента от 

центра отклоняющая сила вращения Земли направлена, наоборот, 
к центру, и поэтому антициклоны смещаются к экватору. В ре-

1

 При притоке теплого воздуха наверху происходит то же, что при 

нагревании и поднятии воздуха: давление на некотором уровне становится 

больше и оказывается выше, чем над соседними участками на том же 

уровне. Поступление холодного воздуха наверху вызывает понижение дав­

ления. 

167 

Рис. 73, Две серии циклонов на синоптической карте 

зультате ослабления отклоняющей силы в низких широтах 

около широты 25—30° в каждом полушарии антициклоны 
скапливаются, создавая почти непрерывную зону высокого 

давления. Особенно концентрируются они над Океаном, образуя 

так

 называемые субтропические максимумы, сильно вытянутые 

по широте'. 

Между областью скопления высотных холодных циклоноз 

близ полярного круга и областью скопления высотных теплых 
антициклонов около субтропиков в умеренных широтах обра­
зуется зона особенно резких изменений температуры и давле­

ния — высотная фронтальная зона, обладающая огромными запа­
сами энергии. Здесь возникают струйные течения, формируются 

атмосферные фронты, образуется большинство циклонов и анти­
циклонов. 

1

 Антициклоны возникают, перемещаются и исчезают, но в многолет­

нем среднем высокое давление над океанами и в субтропиках преобладает. 

168 

Роль циклонов и антициклонов в общей циркуляции атмосферы 

огромна. Отклоняющее действие вращения Земли препятствует 
обмену воздухом между широтами, превращая меридиональные 
воздушные потоки в широтные. Перенос воздуха из низких 
широт в высокие, а следовательно, и обмен теплом осуществляется 
главным образом посредством циклонов и антициклонов. Особен­
но это заметно во впетропических широтах. В том случае, если 

рядом расположены интенсивные, высокие и малоподвижные 
циклоны и антициклоны, в тыловой части циклона воздух пере­
носится из высоких широт в низкие, в передней части антицик­
лона, наоборот, из умеренных широт в высокие. Такой тип 

атмосферной циркуляции в умеренных широтах называется

 мери­

диональным

 в отличие от

 зонального

 типа, при котором хорошо 

выражен западный перенос, а вторжение воздуха в тыловых 
частях циклонов очень незначительно. Эти два типа циркуля­
ции атмосферы в умеренных широтах в течение года сменяют 

друг друга. От их смены, преобладания одного из них зависит 

погода. 

На странице 139 приведена, но не объяснена планетарная 

схема зонального распределения атмосферного давления у земной 
поверхности. Объяснение этой схемы требует учета смещений 
циклонов и антициклонов. Если низкое давление на экваторе и 
высокое в полярных областях связаны с термическими причинами 

(в первом случае — нагревание, во втором — охлаждение воздуха 

от поверхности), то низкое давление в умерепных широтах и вы­
сокое в субтропических — результат скопления в первом случае 

циклонов, во втором — антициклонов. 

ГОСПОДСТВУЮЩИЕ ВЕТРЫ 

С зональным распределением давления связана зональность 

господствующих у земной поверхности ветров. От областей высо­
кого давления в полярных широтах и у субтропиков воздух дви­
жется к поясам пониженного давления, т. е. к экватору и к уме­
ренным широтам. Направление ветра, господствующего в поясе 
между субтропиками и умеренными широтами — юго-западное и 
западное в северном полушарии и северо-западное и западное 

в южном. Оно в общем совпадает с западным переносом, господ­
ствующим в тропосфере. Зато ветры, дующие из полярных обла­
стей в умеренные широты и из субтропиков к экватору, северо­
восточные в северном полушарии и юго-восточные в южном, пред­
ставляют собой явные нарушения западного переноса. 

Самое сильное нарушение западного переноса в тропосфере 

связано с пассатами.

 Пассаты

 — ветры, дующие от субтропиче­

ских широт к экватору. Точнее — это ветры в обращенных 
к экватору частях субтропических антициклонов. Ясно, что они 
не могут быть в северном полушарии только северо-восточными, 

169

 • 

Рис. 74, Схема переноса воздуха в зоне пассатов 

в южном — только юго-восточными ветрами. Это их преобладаю­
щие направления. В восточной и западной частях антициклонов 
пассаты дуют соответственно к экватору и от него (рис. 74). Так 
как воздух в антициклоне выше слоя трения движется по изоба­

рам, преобладающее направление движения пассатов вне слоя 

трения — восточное. Пассаты несут тропический воздух. 

Поскольку пассаты связаны с субтропическими антициклона­

ми, приходящими из умеренных широт, наблюдается зависимость 
пассатов от процессов, происходящих в умеренных широтах. 

Вертикальная мощность пассатов к экватору увеличивается: 

если у 25° ш. она достигает высоты всего 1 — 2 км, то вблизи 
экватора захватывает всю тропосферу. Скорость пассатов дости­

гает 5—8 м/сек. 

Пассаты перемещаются к экватору над Океаном с менее на­

гретой на более нагретую поверхность, поэтому в них возникает 
сильная конвекция. Но развивается она только в нижнем слое, 

так как на высоте 1200—2000 м лежит слой инверсии в не­

сколько сотен метров толщиной. Пассатная инверсия — инвер­
сия сжатия (результат оседания воздуха), характерная для анти­

циклонов, с которыми связаны пассаты. Инверсионный слой 
мешает вертикальному развитию облаков, поэтому для пассатов 
характерна плоская кучевая облачность и малое количество 
осадков. 

Пассаты противоположных полушарий, направляясь навстречу 

друг другу, сходятся вблизи экватора. В области их сходимости 

(внутритропическая зона конвергенции) возникают сильные вос­

ходящие токи воздуха, образуются мощные кучевые и кучево-

Рис. 75. Схема общей циркуляции атмосферы 

дождевые облака, выпадают обильные ливневые осадки. Зоной 
затишья (как считалось ранее) эта зона не является. Здесь дуют 
шквальные ветры, хотя и не сильные. Местами во внутритропи-
ческой зоне конвергенции дуют западные ветры, причина возник­
новения которых еще не ясна. 

В общей циркуляции воздуха тропосферы схематично можно 

выделить в каждом полушарии по три незамкнутых звена, свя­
занных между собой и не изолированных от вышележащих слоев 

атмосферы: полярное, умеренное и тропическое. 

Полярное (высокоширотное) звено

 ограничено широтой 65°. 

Здесь до высоты менее двух километров преобладают сильные 
восточные ветры, над которыми — западный перенос, с некоторым 
отклонением в сторону низкого давления (т. е. к полюсу).

 Уме­

ренное (среднеширотное) звено

 расположено между 65° и 

25—30° широты. Господствует западный перенос, усиливающийся 

с высотой. Межширотный перенос осуществляется посредством 

циклонов и антициклонов.

 Тропическое (низкоширотное) звено 

находится между 25—30° и экватором. Общее направление дви­
жения воздуха до высоты 1—2 км у тропиков и до верхней 
границы тропосферы у экватора — с востока на запад. Господст­

вуют пассаты. Особого, противоположного пассатам — антипас­
сатного — воздушного течения над пассатами не обнаружива­

ется. Там, где пассаты не достигают верхней границы тропо­

сферы, — западный перенос. Меридиональная составляющая за-

171