Циклон - система, характеризующаяся вихревым движением двух или трех разнородных масс воздуха и, следовательно, наличием атмосферных фронтов. Поперечник хорошо развитого циклона составляет около 1000 км, замкнутые изобары наблюдаются до высоты 5 км и выше.

Глубина циклона характеризуется давлением в его центре, которое может быть 980-1005 мбар (барический минимум).

В жизни циклона от возникновения до исчезновения можно отметить:

начальную стадию развития, или стадию возникновения циклона – от первых признаков зарождения до появления первой замкнутой изобары;

стадию молодого циклона или углубления;

стадию максимального развития;

стадию заполнения циклона.

Циклон не обязательно проходит все стадии развития, Молодой циклон может начать заполняться, не получив максимального развития. Это деление носит условный характер, между стадиями нет резких границ.

В каждой стадии отмечаются различия в характеристиках погоды. Продолжительность каждой стадии колеблется от нескольких часов до нескольких суток.

Направление перемещения циклона может существенно измениться с течением времени. Как правило, циклоны движутся с запада на восток с составляющей, направленной к высоким широтам (рис. 4.15.).

Скорости перемещения циклонов колеблются в широких пределах: 0 50 км/ч.

Циклоны часто проходят сериями: вслед за первым циклоном идет второй, за ним третий и т.д. В серии может быть до пяти циклонов. В среднем период прохождения каждой серии равен 5,5 сут.

Образование и развитие циклонов. Внетропические циклоны возникают на главных фронтах – умеренном (полярном) и арктическом, разделяющих воздушные массы разной температуры, и в циклоническую циркуляцию втягиваются две различные по своим свойствам массы воздуха (рис. 4.16.).

Начальная стадия развития циклона обусловливается деформацией фронтальной поверхности и может быть отождествлена с волной малой амплитуды и длиной 600-1000 км и более, возникающей на прямолинейном участке малоподвижного (стационарного) фронта. На основном фронте протяженностью в несколько тысяч километров возникает обычно несколько таких волн, перемещающихся чаще всего с запада на восток.

В передней части возникающего циклона возмущение принимает характер теплого фронта, в тылу же возмущение получает характер холодного фронта.

Стадия молодого циклона характеризуется наличием теплого сектора, т.е. сектора с теплым воздухом и ограниченного спереди теплым фронтом, сзади - холодным. Изобары в теплом секторе почти прямолинейны, угол между фронтами 90.

Холодный фронт в развивающемся циклоне движется быстрее теплого.

В молодом циклоне можно выделить три зоны, резко отличающиеся по условиям погоды.

Зона I– передняя и центральная части холодного сектора циклона перед теплым фронтом. Чем ближе к центру циклона и линии теплого фронта, тем мощнее система облаков и тем вероятнее выпадение обложных осадков. Наблюдается падение давления.

Зона II– тыловая часть холодного сектора циклона за холодным фронтом. Здесь погода определяется свойствами холодного фронта и холодной неустойчивой воздушной массы. При достаточной влажности и значительной неустойчивости воздушной массы выпадают ливневые осадки. Атмосферное давление за линией холодного фронта растет.

Зона III– теплый сектор.

Холодный фронт постепенно нагоняет теплый, и наступает момент, когда теплый и холодный фронты циклона смыкаются. Центральная область циклона у земной поверхности вся заполняется холодным воздухом, а теплый воздух оттесняется в более высокие слои.

Этот процесс называется окклюзией (окклюдированием) циклона, а сложный фронт, образовавшийся от соединения теплого и холодного, - фронтом окклюзии.

Скорость ветра в циклоне достигает максимума непосредственно после начала окклюзии, которая является поворотным пунктом в развитии циклона: циклон находится в стадии максимального развития. Барическая депрессия достигает наибольшей глубины у земной поверхности. В последующей наступает стадия заполнения циклона. Атмосферное давление начинает расти, скорость ветра уменьшается, и возмущение постепенно затухает.

Перемещение фронтов. Линии фронтов на картах погоды проходят вдоль осей барических ложбин, поэтому при прохождении фронта ветер довольно резко изменяет свое направление.

Вектор ветра в каждой точке перед и за линией фронта можно разложить на две составляющие: касательную и нормальную к линии фронта. Для перемещения фронта имеет значение лишь нормальная составляющая скорости ветра, величина которой зависит от угла между изобарами и линией фронта.

Погода на теплом фронте. Теплый воздух натекает на холодный, поднимается вверх над клином холодного воздуха и охлаждается. Содержащийся в нем водяной пар достигает насыщения и конденсируется, образуя мощную облачную систему, состоящую из слоисто-дождевых Ns, высокослоистых Аsи перисто-слоистых Сsоблаков, постепенно переходящих одни в другие и образующих вместе как бы гигантский клинообразный массив, сужающийся вперед. Нижняя граница этого облачного массива приблизительно совпадает с верхней границей фронтального слоя. Впереди и несколько выше фронтальной поверхности возникают перистые облака –Cirrus(Ci).

Под поверхностью теплого фронта в массах холодного воздуха обычно образуются разорванно-слоистые облака – Stratusfractus(Stfr).

На рис. 4.17 приведена схема вертикального строения облачной системы теплого фронта.

Перед линией теплого фронта образуется зона обложных осадков, наибольшая ширина которой при дожде достигает 300 км, а при снеге – 400 км. Это связано с тем, что снег из высокослоистых облаков чаще достигает земной поверхности, в то время как дождь в летнее время обычно при падении испаряется и до земной поверхности не доходит.

Внутри области осадков часто наблюдается туман, обусловленный притоков водяного пара в холодный воздух за свет испарения осадков, а также адиабатическим охлаждением воздуха в связи с падением давления. Ширина зоны тумана может достигать 100-200 км.

Предфронтальный туман теплого фронта чаще всего образуется в холодное время года. Плохая видимость и сильный ветер являются основными трудностями, которые могут встретиться при пересечении теплого фронта. Кроме того, зимой здесь возможно обледенение судна. После прохождения теплого фронта наступает потепление, но с моросящими осадками, туманом, сильным ветром.

Вся система облачности находится перед теплым фронтом, поэтому по характеру изменения облачности можно судить о приближении теплого фронта.

При появлении перистых облаков начинается сначала медленное, а затем постепенное ускоряющееся падение давления, которое прекращается незадолго до прохождения линии фронта; после ее прохождения давление остается неизменным или медленно понижается, а иногда растет.

Изменение скорости и направления ветра также является хорошим признаком приближения теплого фронта. По мере падения давления скорость ветра постепенно увеличивается, достигая наибольшей величины перед прохождением фронта. Направление ветра медленно отклоняется влево, а в момент прохождения линии фронта резко поворачивает вправо (в северном полушарии).

Холодный фронт. Структура холодных фронтов различается в зависимости от того, быстро или медленно они движутся. По этой причине различают:

холодные фронты 1-го рода – медленно движущиеся фронты, у которых облачность и осадки располагаются в основном за линией фронта (острый угол с изобарами);

холодные фронты 2-го рода – быстро движущиеся фронты, у которых облачность и осадки расположены в основном перед линией фронта (угол с изобарами близок к прямому).

При холодном фронте 1-го рода происходит вытеснение масс теплого воздуха вторгающегося под него клином холодного воздуха. Здесь характер облачности представляет собой зеркальное изображение облачности теплого фронта (рис.4.18,а.). Непосредственно перед линией фронта возникают кучево-дождевые облака Cb, из которых выпадают ливневые осадки, сопровождаемые грозами. Ширина зоны ливневой облачности - несколько десятков километров. Облачная системаNs-Asс обложными осадками располагается за линией фронта. Ширина зоны облачности, ее мощность и, соответственно, ширина зоны осадков примерно вдвое меньше, чем у теплого фронта. Под основной системой облачности образуются облакаStfr.

Таким образом, в отличие от теплого фронта система облачности холодного воздуха 1-го рода не позволяет заранее обнаружить его приближение.

Холодный фронт 2-го рода отличается тем, что быстрое перемещение вала холодного воздуха вызывает перед линией фронта бурный подъем оттесняемого теплого воздуха, а нисходящие движения воздушных потоков препятствуют распространению облачной системы непосредственно за линией фронта.

Возникающая облачная система представляет собой в основном вал мощных облаков Сb(рис. 4.18,б.). При их растекании в небольшом количестве могут образоваться Ci, Cc, Ac и Sc, а под ними, в зоне выпадающих ливневых осадков, обычно наблюдаются St fr или Сu fr.

Рис. 4.18. Схема строения облачности

а - холодного фронта 1-го рода; б – холодного фронта 2-го рода

Позади линии фронта в холодной массе воздуха наблюдаются нисходящие движения воздуха, особенно значительные в передней части клина холодного воздуха. Поэтому внутримассовые облака здесь не возникают. Вскоре после прохождения линии фронта наступает быстрое прояснение, вплоть до полного; лишь через несколько часов, когда нисходящие движения затухнут и фронтальная поверхность достаточно приподнимется, могут появиться свойственные холодной неустойчивой массе конвективные облака и ливневые осадки.

Ливневые осадки при прохождении холодного фронта 2-го рода непродолжительны (от нескольких минут до 1 ч), поскольку ширина зоны осадков небольшая, а скорость перемещения фронта значительная.

В вале кучево-дождевых облаков холодного фронта 2-го рода иногда встречаются разрывы или менее развитая облачность нижнего и среднего ярусов. На отдельных участках фронта развивается грозовая деятельность, которая, затухнув на одних участках, может появиться на соседних.

Направление ветра при прохождении холодных фронтов обоих родов изменяется так же, как и в случае теплого фронта, но поворот вправо (в северном полушарии) в момент прохождения линии холодного фронта – более значительный и резкий. Одновременно резко усиливается скорость ветра.

При приближении холодного фронта наблюдается непродолжительное, обычно слабое, но постепенно ускоряющееся падение давления. Тотчас по прохождении линии фронта начинается рост давления, обусловленный заменой теплого воздуха холодным.

Температура воздуха после прохождения линии фронта понижается. Скачок температуры зависит от характера сменяющихся масс.

Холодным фронтом обоих родов свойственны предфронтовые шквалы. Для воздуха за холодным фронтом характерно нисходящее движение, которое становится особенно интенсивным в передней части холодного клина, где благодаря трению создается крутой наклон фронтальной поверхности. Холодный воздух, обрушиваясь вниз, как бы перекатывается вперед, подобно гусеницам танка, причем скорость его продвижения нормально к линии фронта во всех случаях оказывается больше, чем соответствующая составляющая скорость теплого воздуха в нижних слоях. Обрушивание холодного воздуха приводит к вытеснению вверх теплого воздуха и к возникновению вдоль фронта вихря с горизонтальной осью; с этим вихрем и связаны явления фронтальных шквалов.

Особенно интенсивное нисходящее движение имеет место в голове холодного воздуха. Опускающийся с высоты нескольких километров, этот воздух адиабатически нагревается, и благодаря этому скачок температуры вдоль фронта сглаживается. В некоторых случаях внутри холодного клина возникает вторичный холодный фронт, отделяющий нагревшийся воздух "головы" от воздуха, лежащего дальше от линии фронта и не захваченного в такой степени нисходящим движением.

Этот второй холодный фронт идет на расстоянии нескольких километров за размывшимся основным фронтом. При его прохождении наблюдается скачок температуры, ветры и шквалы, но облачной системы он не имеет. Это явление называют раздвоением холодного фронта.

В барических ложбинах в тылу циклона иногда формируются вторичные холодные фронты. Они имеют систему облаков, сходную с системой облаков холодного фронта 2-го рода, однако вертикальная протяженность облаков меньше протяженности облаков основных холодных фронтов.

Фронты окклюзии соединяют в себе черты теплого и холодного фронтов, но часто выражены менее резко.

В системе фронтов окклюзии взаимодействуют три воздушные массы, из которых наиболее теплая уже не соприкасается с земной поверхностью. Поэтому, помимо приземной линии, имеется линия верхнего фронта. При образовании этого фронта могут быть три случая: нейтральная, теплая и холодная окклюзии.

Нейтральная имеет место, когда массы холодного воздуха, движущиеся за холодным фронтом, имеют одинаковую температуру с холодным воздухом, перемещающимся впереди теплого фронта (рис. 4.19, а, б, в.). В момент смыкания холодных масс фронт отрывается от земной поверхности и возникает верхний фронт. Характер облачности при этом будет определяться системами облачности как теплого, так и холодного фронтов. В последующем будет происходить размывание облачности и дальнейшее вытеснение теплого воздуха вверх.

Рис. 4.19 Схемы:

а, б, в – образование фронтов окклюзии; г – строения облачности теплого

фронта окклюзии; д – то же, холодного фронта окклюзии

Выбор пути в условиях циклона умеренных широт

В средних и полярных широтах часто возникают глубокие циклона, которые сильно развиты, обладают большой активностью, весьма осложняют мореплавание и представляют серьезную опасность для большинства судов. Обычно они бывают осенью, зимой и в первой половине весны. Давление в центре этих циклонов часто падает до 950-960 мбар. Барометрическая тенденция, т.е. изменение давления за последние 3 ч в передней части циклона составляет 8-10, а нередко – 15-19 мбар.

Прохождение глубоких циклонов сопровождается штормами ураганной силы – скорость ветра часто достигает 40 м/сек и более, а осадки и туманы резко понижают видимость, поэтому их прогнозирование имеет большое значение для безопасности мореплавания. Условия погоды в различных частях циклона неодинаковы. Это объясняется в основном тем, что в циклоне фронты почти всегда имеют одно и то же расположение: теплый – в правой (передней) половине циклона, а холодный – в тыловой.

Смена и характер погоды в циклоне зависят от того, какая часть его проходит через район плавания судна. Например, если глубокий циклон движется с запада на восток (как обычно наблюдается) и судно совершает плавание в южной его части с востока на запад, то погода будет изменяться следующим образом (рис. 4.20.).

Перед теплым фронтом падает давление, появляются перистые облака плохой погоды, а затем – перисто-слоистые. Последние постепенно сменяются более плотными – высокослоистыми, а несколько позднее – слоисто-дождевыми облаками, из которых выпадают продолжительные обложные осадки. Далее судно пересечет линию теплого фронта. При этом юго-восточный ветер перейдет в юго-западный. Наступит заметное потепление. Судно окажется в теплом секторе циклоне, где осадки прекратятся и появится туман, часто с моросью, давление без существенных изменений, ветер сильный, волнение – самое сильное в циклоне, так как зачастую в теплом секторе, который является подветренным, изобары сгущены и спрямлены, т.е. ветер сильный при большом разгоне (на большом расстоянии ветер примерно одного направления).

С приближением холодного фронта туман постепенно рассеивается и может наступить временное прояснение, после чего давление снова резко упадет. Перед прохождением холодного фронта появятся высококучевые облака, а затем – мощные кучевые и кучево-дождевые, из которых могут выпадать интенсивные ливневые осадки с грозами, сопровождаемые сильными шквалистыми ветрами.

После пересечения судном линии холодного фронта наступает похолодание. При этом ветер юго-западный быстро сменится на западный, а затем - на северо-западный; давление возрастет, видимость становится хорошей. Если ливневые осадки при прохождении фронта перейдут в обложные, то с началом увеличения давления они вскоре прекратятся и наступит прояснение и общее улучшение погоды.

Если судно находится в северной части циклона, где нет фронтов, но проходит через центральную его область, то смена погоды вначале будет происходить так же, как и в первом случае. При этом по мере приближения центральной области циклона ветер постепенно поворачивает влево и усиливается. В центральной области штормовые ветры ураганной силы, очень сильное и беспорядочное волнение, осадки, значительно ухудшающие видимость, делают плавание судов особенно тяжелым и опасным.

Таким образом, если судно обойдет южную и центральную штормовые части хорошо развитого глубокого циклона с севера, то оно будет совершать плавание в сравнительно спокойной и безопасной обстановке и потому скорее сможет достигнуть намеченного пункта, несмотря на то, что ему придется пройти большой путь.

Выбрать наиболее благоприятный, безопасный и экономически выгодный путь для плавания данного судна в зависимости от условий погоды можно на основании получаемых по радио прогнозов погоды, синоптических консультаций и уточнения их при плавании по местным признакам и с помощью судовых радиотехнических средств.

При выборе наиболее благоприятного курса через область сильного волнения и большой зыби обязательно нужно принимать во внимание глубину моря и избегать мест, на которых глубина резко уменьшается, т.к. крутизна волн резко увеличивается.

В умеренных широтах, как правило, основным изменениям погоды предшествует ряд понижений давления с вклинивающимися между ними областями высокого давления. Понижение давления имеет для яхтсменов большое значение: при резком падении давления ветер обычно усиливается до штормового и даже при небольшом перепаде давлений меняет свое направление.

Области высокого давления, или антициклоны, - это области, где холодный плотный воздух опускается и становится теплее. Обычно они гораздо стабильнее, чем области низкого давления (см. с. 265), и летом несут с собой долгие периоды теплой сухой погоды. В таких областях образуются небольшие облака, обычно достаточно высоко, но облака могут быть и низкими, особенно над морем. Ветры, дующие в областях высокого давления, довольно слабы. На ход метеоэлементов высокого давления может влиять рельеф берега, если ветер дует на холмистый берег, или морские бризы, сила и направление которых меняются в течение суток (см. с. 273).

Низкое давление (циклоны)

На предыдущем рисунке было показано, как вначале возникает область низкого давления, а затем из небольшого клина в полярном фронте развивается настоящий циклон. Ясно, что погода, которую видит и ощущает наблюдатель, зависит от его положения относительно центра низкого давления. Чем ближе к центру, тем более суровой, вероятнее всего, будет погода.

Рассмотрим типичный циклон, проходящий несколько к северу от наблюдателя. Первые признаки - падение давления (которое зафиксирует барометр яхты) и появление тонкого высокого перистого облака. Чем больше скорость перистого облака и его плотность, тем ниже давление и тем более вероятно, что подует штормовой ветер. Подобные тонкие высокие облака предупреждают яхтсмена о надвигающемся шторме за 12-24 ч в зависимости от того, насколько быстро перемещается циклон.

Перистое облако постепенно становится толще и превращается в перисто-слоистое, которое закрывает небо на большой высоте. У Солнца или Луны появляется гало (светлые круги), давление падает и направление ветра меняется против часовой стрелки: так, западный ветер переменится на юго-западный или юго-юго-западный. При сильном падении давления перисто-слоистые облака становятся толще и быстро переходят в высокослоистые, но при умеренном изменении давления облака выглядят скорее, как на фотографии 3 (см.с.263).

Постепенно облако становится толще и образуются слоисто-дождевые облака.

Видимость ухудшается, основание облака опускается ниже и начинается сильный дождь. Давление продолжает падать, и ветер может отойти дальше к югу или даже перейти в юго-восточную четверть. По мере прохождения теплого фронта дождь превращается в изморось или прекращается совсем. Давление обычно стабилизируется, и ветер опять меняет свое направление ближе к западу. Яхтсмен, находящийся достаточно далеко от центра циклона, может увидеть, как облако распадается.

Холодные фронты

С приближением холодного фронта (который следует за теплыми воздушными массами) давление может начать снова падать (так как область пониженного давления -„впадина" - часто предшествует фронту) и ветер опять повернет немного к югу. Однако видимых признаков приближающегося холодного фронта будет очень мало, так как яхта все еще будет находиться в секторе теплого воздуха.

Когда холодный фронт действительно придет, он может распространяться очень быстро.

Дополнительная энергия холодного фронта изменяет направление ветра, так как холодный воздух устремляется вниз под теплый, заставляя его быстро подниматься. Это вызывает сильные ливни и сопровождается порывами ветра и шквалами. Конвекция теплого воздуха служит причиной формирования больших кучевых облаков - ливневых облаков (см. рисунок 4 на с. 262). Характерная особенность облаков холодного фронта заключается в том, что они идут в направлении, обратном по отношению к облакам теплого фронта, но распознать их достаточно сложно, так как сам фронт обычно проходит в два раза быстрее.

По мере прохождения холодного фронта направление ветра обычно меняется по часовой стрелке, часто в сторону северо-запада, и давление начинает подниматься. Облака рассеиваются, видимость быстро улучшается. Прохождение холодного фронта ближе к ночи дает картину, аналогичную показанной на рисунке 5 (см. с. 263), что подтверждает старую пословицу „Если солнце красно к вечеру - моряку бояться нечего". Высокое облако, исчезающее с наступлением ночи, почти всегда предвещает прекрасную погоду, в то время как высокие облака, появляющиеся на заре с востока, из-за чего небо становится „красно поутру", являются обычно предшественниками теплого фронта и связанного с ним понижения давления - „Если красно поутру - моряку не по нутру".

В зависимости от местонахождения яхты относительно области низкого давления возможны различные варианты изменения погоды и силы ветра. Если циклон очень активен, ветер смещается и перепад давления увеличивается. Скорость распространения области низкого давления может достигать 30 м/с. Облака будут опережать теплый фронт на 960 км, а выпадение дождей -на 160 км.

Мощный циклон может вызвать в море шторм с сильными ветрами и большими волнами. Признаки, предвещающие такую ситуацию, - это быстрое падение давления (по барометру) и приближение тонкого высокого облака. Кроме того, штормовые предупреждения передают по радио, и большинство яхт, находящихся в прибрежных водах, могут укрыться в гавани до начала шторма. Более подробно о различных видах шторма рассказано на с. 274, а о прогнозировании погоды - на с. 277. Если прогноз капитана окажется неправильным и яхту захватит шторм, вы будете вынуждены штормовать в открытом море.

Схема (см. вверху) преобладающих направлений ветров и основных океанских течений	Слева приведена более детальная схема направлений ветров и течений в Северной Атлантике	Стрелки указывают направления ветров - голубые для января, оранжевые для июля. Преобладающие направления ветров обозначены более толстыми стрелками. Темно-красные стрелки - направления основных течений

Ветры - это движение потоков воздуха под действием разности температур и давлений. Холодные тяжелые воздушные массы опускаются к поверхности земли, образуют области высокого давления, а поднимающиеся теплые легкие воздушные массы -области низкого давления. Воздушные потоки, перемещающиеся из области высокого давления в область низкого, называют ветром.

В низких широтах (между экватором и 30° с. ш. и ю. ш.) Земля получает значительно больше солнечного тепла, чем в высоких широтах (60-90° с. ш. и ю. ш.). Перепады температур усложняют движение воздушных масс, появляются области высокого и низкого давлений, которые вызывают характерные ветры по всему земному шару. Приблизительно на широтах 30° к северу и югу от экватора и над полюсами постоянно образуются огромные антициклоны, а на 60° с. ш. и ю. ш. и на экваторе - области низкого давления. Поэтому от 30° с. ш. и ю. ш. воздушные массы перемещаются к экватору, создавая пассаты. Ветры, дующие в направлении областей низкого давления, т. е. 60° с. ш. и ю. ш., называют умеренными западными. Воздушные массы, движущиеся из областей высокого давления над полюсами, - холодные и известны как полярные восточные.

Вращение Земли также влияет на направления ветров. Ветры меридиональных направлений в Северном полушарии отклоняются вправо, в Южном - влево, т. е. северные ветры дуют от северо-западной четверти, а южные - от юго-восточной четверти. В местах встречи ветров образуются подвижные границы раздела, называемые фронтами (см. с. 268).

При встрече северо-восточного и юго-восточного пассатов возникает так называемый межтропический фронт. Поскольку плавание на яхтах наиболее широко распространено в умеренных широтах, яхтсмены должны овладеть знаниями метеорологии этих широт.

Тропическая метеорология (относящаяся к межтропическому фронту) имеет свою специфику. Метеорология умеренных широт здесь не применима. Хотя формирование циклонов в районе экватора происходит аналогично, направление ветров не всегда соответствует правилам вращения, рассмотренным ранее. Решающее значение принадлежит местным ветрам - причинам частых гроз.

На рисунках показаны преобладающие направления ветров над океанами в январе и июле. В Атлантическом и Тихом океанах хорошо известны определенные районы, где зарождаются антициклоны, ярко выраженные в северных водах и менее определенные - в южных. В Атлантике эти ветры вызывают такие течения, как Гольфстрим, Канарское и Северное Пассатное. Подобную картину можно наблюдать и в северной части Тихого океана, где аналогичные ветры создают течения Куросио и Северо-Тихоокеанское. Эти течения под влиянием обтекаемых ими участков суши и вращения Земли изменяют свое направление по часовой стрелке в Северном полушарии и против часовой в Южном.

На рисунках приведена схема основных направлений ветров. Однако ее необходимо уточнять в зависимости от местных систем давлений, рельефа побережья и бризов, меняющих свое направление в течение суток.

Погодные системы

Выше упоминалось, что циклоны влияют на погоду. Теперь попробуем выяснить, как области высокого и низкого давлений изменяют преобладающие направления ветров. Нанесенные на карту линии равного давления (изобары) образуют концентрические фигуры вокруг центров областей высокого и низкого давлений. Воздушные массы стремятся перемещаться прямо от областей высокого к областям низкого давления. Однако из-за вращения Земли воздушные потоки движутся по касательной к изобарам. В Северном полушарии ветры отклоняются против часовой стрелки относительно области низкого давления и по часовой стрелке относительно области высокого давления. В Южном полушарии движение происходит в обратном порядке.

Существует простое правило определения положения областей высокого и низкого давлений. Если встать спиной к ветру в Северном полушарии, область низкого давления будет слева, а область высокого справа, и наоборот - в Южном полушарии.

Однако это правило справедливо на высоте 7 км над поверхностью земли для ветра, который называют градиентным. Вблизи поверхности направление и скорость ветра, интересующего яхтсмена, искажаются. Здесь направление ветра отклоняется внутрь - к центру циклона, а при антициклоне - наружу - от его центра. Угол отклонения зависит от рельефа поверхности. Над морем он равен приблизительно 15°, а над землей - 30°. Кроме того, возможны порывы ветра со скоростью и- направлением, которые характерны для высоты 7 км.

Местные ветры

Яхтсмен должен знать не только преобладающие направления ветров, но и, что особенно важно для тех, кто ходит на швертботах, - направления местных ветров. Местные ветры также возникают в результате разницы температур. Воздушные массы нагреваются непосредственно от поверхности, над которой они движутся, а не от солнца, как нередко считают яхтсмены. В зависимости от скорости и времени нагрева различных поверхностей температуры воздушных масс над ними также будут различными, а это, в свою очередь, определяет направление ветра.

Самые распространенные местные ветры - это морские бризы. Утреннее солнце нагревает землю, а земля отдает тепло воздуху. Над морем воздушные массы холоднее, так как вода, поглощая солнечные лучи, нагревается не так быстро, как суша. Когда теплые воздушные массы поднимаются над сушей, на их место устремляются потоки более холодного воздуха с моря. Этот ветер называют морским бризом. В жаркий летний день морской бриз может дуть на много миль вглубь территории (до середины дня). Ранним утром можно стать свидетелем штиля, а позже начинает дуть бриз - ветер в сторону берега.

Ночью происходит обратное. С какой скоростью суша нагревается в течение дня, с такой же она отдает тепло ночью. Обычно температура поверхности Земли опускается ниже, чем температура моря, и это приводит к легкому ночному (береговому) бризу - ветру с суши, вызванному тем, что воздушные массы над сушей, охлаждаясь, опускаются и перемещаются в сторону моря. Если на побережье есть холмы или горы, холодный воздух устремляется вниз под действием гравитации, вызывая сильный ветер, дующий вниз по склону, который называют нисходящим. Иногда скорость этого ветра такова, что его энергии хватает на несколько миль от берега. Чаще всего нисходящий ветер задувает ночью одновременно с легким береговым бризом.

На внутренних водных путях - озерах или реках - действуют те же принципы возникновения и движения ветров. Воздух над сушей нагревается, поднимается вверх, давая возможность более холодному воздуху над водой двигаться от реки. При плавании на швертботе можно добиться неплохих результатов, учитывая направления этих легких ветров.

Начинающий яхтсмен сразу заметит, что препятствия на берегу влияют на скорость ветра. Очевидно, ошвартованное большое судно создает мертвую зону с подветренной стороны. Причалы, эллинги для хранения лодок и склады также ограничивают движение воздуха. Деревья вдоль линии берега могут уменьшить скорость ветра почти наполовину. Следовательно, надо идти или близко к деревьям, где ветер дует сквозь них, или как можно дальше от деревьев, чтобы они не влияли на скорость ветра.

Необходимо всегда помнить, что скорость ветра на суше и на море различна. Она существенно уменьшается при контакте с поверхностью земли, и в яхт-клубе или на якорной стоянке сильный ветер часто может показаться легким бризом. Однако при помощи шкалы Бофорта можно правильно определить скорость ветра даже на суше. И, конечно, приблизительно оценить реальную силу ветра в море поможет накопленный опыт.

Массы теплого воздуха поднимаются над землей и на их место устремляется более холодный воздух с моря. Этот ветер в сторону берега известен как дневной (морской) бриз	Холодный воздух с гор опускается вдоль склона и вытесняет теплый воздух, поднимающийся над морем. Его называют ночным (береговым) бризом (в некоторых районах - бора)	На реке или озере поднимающийся над берегом теплый воздух вытесняется холодным воздухом с поверхности воды. Эти местные ветры могут использовать те, кто плавает на швертботах

Внетропические муссоны распространены в районах восточных побережий материков в умеренных широтах. При летнем муссоне ветры дуют с океана на материк, зи­мой - с материка на океан, что обусловлено различием на­гревания и охлаждения материков и океанов в течение года и связанным с этим распределением давления воздуха. Над сушей летом устанавливается область пониженного давле­ния, зимой -"повышенного; над океанами же, наоборот: ле­том преобладает высокое давление, зимой - низкое, что и определяет направление ветров летнего и зимнего муссо­нов. Хорошо выражены внетропические муссоны на Даль­нем Востоке России, в Китае, Японии. В этих районах зим­ний северо-западный муссон образуется под влиянием ази­атского антициклона, способствующего выносу холодного сухого воздуха из Сибири на восточное побережье Азиат­ского континента. Поэтому во Владивостоке, расположен­ном на широте Сочи, зимой холоднее, чем в Архангельске. Летний же юго-восточной муссон приносит сюда с океана и Японского моря влажный прохладный воздух с большим количеством осадков и частыми туманами.

Важным фактором межширотного обмена энергией яв­ляются тропические циклоны, которые отличаются от вне- тропических меньшими размерами (в поперечнике обычно 400-600 км, редко до 1000 км), большими перепадами дав­ления воздуха между периферией и центром и, следова­тельно, большими горизонтальными градиентами давления, большими скоростями ветра (25-30 м/с, отмечались скоро­сти 50-100 м/с), обильными ливневыми осадками с силь­ными грозами. По существу, весь тропический циклон представляет собой сплошное грозовое облако. Только в самом центре его находится область диаметром в несколько десятков километров, в которой ясная безветренная погода «глаз бури».

Зарождаются циклоны в тропической зоне над океанами в широтах от 0 до 20° обоих полушарий. Условиями обра­зования их являются высокая температура на поверхности океана (не ниже 27 °С) и большая влажность воздуха, что обеспечивает большую энергию неустойчивости воздуха, необходимую д ля развития циклона.

Тропические циклоны, возникающие на востоке Азии, называют тайфунами, в Индийском океане - орканами, в Атлантическом океане - ураганами.

На рис. 2.9 показаны пути перемещения тропических циклонов. Зарождаясь в тропиках, циклоны перемещаются в северо-западном направлении к высоким широтам со ско­ростью 10-15 км/ч. Переходя в умеренные широты, они меняют направление движения на северо-восточное, при этом скорость их возрастает. При выходе на сушу тропиче­ские циклоны быстро затухают, но при этом успевают при­нести огромные разрушения, связанные с сильным ветром и наводнениями. При движении в более высокие широты над водой циклон приобретает свойства внетропического циклона и также затухает. Иногда тихоокеанские тайфуны доходят до Камчатки.

На земном шаре в среднем за год возникает от 80 до 120 тропических циклонов.

Важной составляющей общей циркуляции атмосферы являются струйные течения, представляющие собой срав­нительно узкие потоки воздуха, с почти горизонтальной осью, характеризующиеся большими горизонтальными и вертикальными сдвигами ветра (градиентами скорости, т.е. изменениями скорости на единицу расстояния).

Протяженность струйных течений - тысячи километров (иногда опоясывают земной шар), ширина - несколько со­тен, а толщина-несколько километров.

Нижний предел скорости для струйного течения принят 30 м/с, максимальные скорости по оси могут достигать 50 и 100 м/с, наблюдались скорости и 200 м/с (720 км/ч).

Струйные течения бывают тропосферные и стратосфер­ные. Тропосферные, в свою очередь, подразделяются на струйные течения умеренных широт, субтропические и экваториальные.

Струйные течения умеренных широт образуются в об­ласти высотных фронтальных зон, являющихся переход­ным слоем между теплым и холодным воздухом с больши­ми градиентами температуры и давления, а также причиной больших скоростей геострофического ветра. Они распола­гаются на высоте 8-10 км зимой и 9-12 км летом. В зоне тропосферных струйных течений тропопауза скачком по­вышается от высоких широт к низким.

Тропосферные струйные течения, являясь составной ча­стью западного переноса, имеют направление с запада на восток.

Стратосферные струйные течения наблюдаются на вы­сотах 25-30 км со скоростями ветра до 200 км/ч. От сезона к сезону (лето-зима) меняют направление на обратное. Имеются стратосферные струйные течения на высотах до 60 км.

Струйные течения переносят по земному шару различ­ные примеси: продукты распада радиоактивных веществ, частицы пыли, вулканического пепла. Особое значение они имеют для авиации.

Все рассмотренные виды циркуляции атмосферы, вхо­дящие в состав общей циркуляции (пассаты, тропические и внетропические муссоны, ветры западного и восточного переноса, тропические циклоны, внетропические циклоны и антициклоны, струйные течения), обеспечивают обмен воздушными массами между океанами и материками, меж­ду высокими и низкими широтами, перенос влаги с океанов на континенты.

Внутризональный обмен происходит в основном за счет потоков воздуха на высотах вдоль параллелей (квазигеост- рофический ветер), межширотный обмен - за счет меридиа- нальной составляющей в приземном слое, а в умеренных широтах - в основном за счет циклонов и антициклонов.

Циклоническая деятельность является также причиной междусуточной изменчивости погоды.

Местные ветры. Местный ветер - это ветер в опреде­ленном ограниченном районе, обладающий характерными особенностями, связанными с географией этого района. Он может быть: проявлением местной циркуляции, независи­мой от общей циркуляции атмосферы (бризы, горно­долинные ветры); результатом воздействия местной топо­графии на течения общей циркуляции атмосферы (фен, бо­ра и др.); проявлением конвекции, иногда вихревого харак­тера (пыльная буря); течением обшей циркуляции с такими особыми для данного района свойствами, как сухость, за- пыление, низкая температура и др. (афганец, хамсин).

Бризы. Бризами называются ветры, возникающие возле береговой линии моря и других крупных водоемов и имеющие отчетливо выраженную суточную смену направ­ления. Днем ветер дует с моря на сушу - это морской бриз, а ночью с суши на море - береговой бриз (рис. 2.10). При­чиной бриза является разность температуры воздуха над морем и над сушей, вследствие которой и возникает замк­нутая термическая циркуляция. Морские бризы обычно сильнее, чем береговые. Это объясняется тем, что разность температур моря и суши днем больше, чем ночью. Именно поэтому морские бризы проникают в глубь суши на десят­ки километров и имеют скорости 4-6 м/с, а береговые бри­зы при скорости 3-4 м/с проникают в глубь акватории моря на 8-10 км.

Бризовая циркуляция сильнее выражена в тропических районах, особенно на побережьях морей, граничащих с пус­тынями.

Склоновые ветры, как и горно-долинные, наблюдаются во многих горных местностях, дуют вдоль склонов днем вверх, а ночью вниз (рис. 2.11). Как и бризы, они имеют суточную периодичность. Днем воздух, прилегающий к склону горы или долины, нагревается сильнее, чем воздух на той же высоте, но удаленный от склона. Теплый воздух поднимается по склону и всасывает воздух из долины, а на смену ему опускается воздух из свободной атмосферы. Об­разуется циркуляция. Ночью при охлаждении склонов про­исходит обратная циркуляция.

Горно-долинные ветры возникают в больших глубоких долинах, выходящих на равнины. Днем ветер дует вверх по долине, а ночью с гор - вниз к равнине. На некоторой вы­соте ветер меняет направление на обратное. Вертикальная протяженность горно-долинных ветров составляет от де­сятков до нескольких сотен метров.

Ледниковые ветры дуют вдоль направления ледников. Эти ветры возникают при охлаждении воздуха, прилегаю­щего к поверхности ледника и в течение суток остаются более холодными, чем воздух над ссужающими склонами. Наибольшей силы эти ветры достигают днем, когда велик контраст между температурами воздуха над ледником и в свободной атмосфере Высота слоя ледниковых ветров от десятков до сотен метров.

Наиболее четко рассмотренные ветры термического происхождения проявляются в антициклонах, когда на них не накладывается влияние крупномасштабных возмущений атмосферы.

Местные ветры могут возникать и вследствие механиче­ских возмущений воздушных течений рельефом местности. К таким ветрам относятся фен и бора.

Фен - сухой и горячий ветер, дующий со стороны высо­ких гор в долину или на море. Этот ветер возникает, если на пути воздушного потока встречается поперек располо­женный горный хребет. Пусть на пути воздушного потока имеется горный хребет высотой 3 км и температура воздуха у его подножья на наветренной стороне составляет 20 °С (рис. 2.12). Предположим, что уровень конденсации нахо­дится на высоте 1,3 км. Приземный поток, встретив препят­ствие, начнет подниматься по склону хребта и адиабатиче­ски охлаждаться, пока не достигнет уровня конденсации, охлаждение его будет происходить по сухоадиабатическо­му закону с вертикальным температурным градиентом 1 °С на 100 м подъема. При дальнейшем подъеме выше уровня конденсации водяной пар начнет конденсироваться, обра­зуя облака с выпадением осадков. Падение температуры воздуха от уровня конденсации и до максимальной высоты подъема (до 3 км) будет происходит по влажно-адиабати­ческому закону с градиентом температуры 0,5 °С на 100 м высоты.

Под влиянием динамического напора часть воздуха, достигнув вершины хребта, начнет затем опускаться к под­ветренному подножию хребта и нагреваться. Нагревание будет происходить по сухоадиабатическому закону с гра­диентом температуры 1 °С на 100 м высоты, в результате чего температура воздуха повысится у подножия хребта до 28,5 °С.

Повышение температуры сопровождается уменьшением относительной влажности воздуха. Изменения температуры и влажности воздуха при фене могут быть быстрыми и рез­кими: за 1-2 ч температура может повыситься на 30-40 °С. Продолжительность фена составляет от нескольких часов до 5 суток и более. Скорость ветра при фене колеблется от небольших значений до 15-20 м/с, а иногда достигает 30-40 м/с.

Фены наблюдаются во всех горных системах мира. Зи­мой фен может привести к снежным обвалам в горах, вес­ной и летом - к бурному таянию снега в горах и разливу горных рек. Летом вследствие высокой сухости и темпера­туры может губительно действовать на растительность.

Суховей - ветер при температуре выше 25 °С (часто до 35-40 °С), относительной влажности воздуха менее 30 %, большом дефиците насыщения, имеющий скорости выше 5 м/с (часто до 20 м/с), наблюдается летом в степной, лесо­степной зонах европейской территории России, особенно в Прикаспийской низменности, а также в Казахстане и Сред­ней Азии.

Суховеи образуются в результате трансформации воз­душных масс, чаще всего арктического происхождения. Арктический воздух вторгается с севера по восточной пе­
риферии антициклона, имея низкие температуру и абсо­лютную влажность. Перемещаясь над континентом в низ­кие широты, он сильно прогревается и становится еще бо­лее сухим. Продолжая свой путь по южной и юго-западной периферии антициклона, арктический воздух поступает в указанные выше районы уже горячим и сухим. На образо­вание суховеев оказывают влияние также нисходящие дви­жения воздуха в центральной части антициклона, способст­вующие прогреву воздуха и уменьшению его влажности.

На юго-востоке европейской части России суховеи мо­гут наблюдаться с апреля по сентябрь, особенно часто в Прикаспийской низменности. В районе Саратов-Астрахань в этот период бывает 40-80 дней с суховеями, а в средне­азиатских пустынях - до 180 дней.

Суховей - одно из неблагоприятных для сельского хо­зяйства метеорологических явлений. Высокая температура, низкая влажность и значительная скорость ветра ведут к интенсивному испарению влаги из почвы, транспирации растениями и в результате - к засухе. В таких условиях растения засыхают даже при достаточном запасе влаги в почве, так как их корневая система не успевает подавать в наземную часть достаточное количество воды.

Жаркие ветры, подобные суховеям, наблюдаются в тро­пических и субтропических районах и имеют местные на­звания.

Самум - местный ветер в пустынях Аравии и Северной Африки, имеющий характер шквала с сильной песчанной; бурей, нередко с грозой.

Хамсин - сухой и жаркий ветер южных направлений на северо-востоке Африки, особенно частый в весенние меся-: цы, переносит в больших количествах пыль и песок, сильно снижающих видимость.

Сирокко - итальянское название для теплых и влажных ветров, в Аравии и Палестине и Месопотамии ветры этого типа очень сухи и несут тучи песчаной пыли.

Бора - сильный, холодный и порывистый, ветер, дую­щий с низких горных хребтов в сторону теплого моря. Об­разуется преимущественно в холодное время года, когда над холодным континентом устанавливается область высо­кого давления, а над теплым водоемом - область низкого давления. При этом холодный воздух начинает двигаться в сторону моря. Если на его пути встречается горный хребет, то воздух стремится перевалить через него на наименьшей высоте, поэтому он чаще всего движется через перевалы. При этом происходит сужение воздушного потока, что при­водит к увеличению его скорости. Ввиду сравнительно малой высоты перевала адиабатический прогрев опускаю­щегося воздуха при боре незначительный.

Бора с давних времен известен в районе Новороссий­ской бухты и на Адриатическом побережье. За год в Ново­российске наблюдается 46 дней с борой. Скорость ветра до 60 м/с, понижение температуры воздуха - на 25°С и более. Новороссийский бора затухает в море уже в нескольких километрах от берега. Продолжительность боры 1-3 суток. Бора есть и на Новой Земле в Арктике. Во Франции мест­ное название боры - мистраль. ^

В Гренландии и особенно в Антарктиде наблюдаются стоковые ветры - это движение охлажденного воздуха под действием силы, тяжести по достаточно длинному по­логому склону.

В Антарктиде высокое ледяное плато способствует об­разованию мощного антициклона над ледяным куполом и стоку охлажденного воздуха. Особенно сильны стоковые ветры на тех участках Антарктиды, где ледовый склон дос­таточно крут или где имеются ледниковые долины, совпа­дающие с направлением стока. К берегу скорость ветра увеличивается и вблизи побережья достигает 20 м/с, отме­чались скорости 45 м/с с порывами до 90 м/с.

Шквалы - резкие кратковременные усиления ветра на ограниченных территориях. В большинстве случаев шква­лы образуются при прохождении кучево-дождевых облаков местной конвекции либо холодного фронта. Скорость ветра 20 м/с и более.

В условиях большой неустойчивости атмосферной стра­тификации кроме грозовых шквалов могут возникать еще особые вихри с вертикальной осью. Это совсем небольшие пыльные вихри, во множестве возникающие над перегре­той почвой в пустынях (но не только в пустынях), особенно на границах* где резко меняются свойства подстилающей поверхности. В пустыне Сахаре на площади 10 кв. км ино­гда наблюдается до 100 таких вихрей в день.

Смерч - вихрь с вертикальной осью, возникающий во время шквала или грозы и имеющий очень большую ско­рость вращения. Соединяя облако с землей или водой, он перемещается со значительной скоростью и обладает большой разрушительной силой. Смерч над сушей называ­ется тромбом, в Америке его называют торнадо. Диаметр смерча над водой составляет около 100 м, над сушей - до 1000 м. Высота около 1 км. По характеру разрушений мож­но было установить, что скорость движения воздуха в этих вихрях 50-100 м/с, а в особо интенсивных торнадо достига­ет 250 м/с, причем имеется большая вертикальная состав­ляющая скорости, равная 70-90 м/с. Внутри вихря очень низкое давление.

5. ОКЕАНИЧЕСКИЕ ТЕЧЕНИЯ

Особое значение для формирования климата имеет взаимодействие между океаном и атмосферой, проявляю­щееся в обмене теплом, влагой, количеством движения. Океан представляет собой огромный аккумулятор солнеч­ного тепла и влаги. Благодаря ему на Земле сглаживаются резкие колебания температуры и увлажняются отдаленные районы суши.

Океаническая циркуляция, возникающая в основном под действием циркуляции атмосферы, играет важную роль в межширотном переносе тепла. Установлено, что около половины общего адвективного переноса тепла из низких широт в высокие и из высоких широт в низкие осуществля­ется океаническими течениями, а остальная половина - че­рез атмосферную циркуляцию.

Океанические течения в первую очередь оказывают влияние на температуру воздуха, ее распределение и тем­пературную стратификацию воздушных масс. Холодные течения усиливают устойчивость атмосферы и тем самым ослабляют вертикальный обмен воздуха и водяных паров. Поэтому увеличивается повторяемость туманов, уменьша­ется облачность и количество осадков, что способствует поддержанию прибрежных пустынь.

Теплые течения, наоборот, способствуют развитию тер­мической конвекции в атмосфере и, следовательно, увлаж­нению воздуха до значительных высот. Особенно велика неустойчивость воздуха над теплыми течениями в зимнее время, что нередко приводит к зимним грозам даже в таких северных районах, как побережье Норвегии. К теплым те­чениям приурочены обычно зоны повышенного количества осадков. Схема течений Мирового океана показана на рис. 2.13.

Течения в широтном направлении являются нейтраль­ными, так как не участвуют в межширотном переносе тепла (к ним относятся северное пассатное, южное пассатное, эк­ваториальное противотечение и др).

Течения от тропического пояса к югу или северу - теп­лые, а течения, направленные из высоких широт в низкие, - холодные. Например, через пролив между Флоридой и Ку­бой из Мексиканского залива выходит мощное теплое Фло­ридское течение, которое дает начало системе Гольфстрима с температурой выше 28 °С. Наибольшая ширина этого по­тока 120 км, глубина - 2 км, протяженность - 10 тыс. км, расход воды составляет 9-10 10 м 3 /ч. Этот поток переносит воды в 22 раза больше, чем все реки земного шара.

Пересекая Атлантический океан, Гольфстрим направля­ется на северо-восток и разделяется на несколько потоков. Он приносит огромное количество тепла к берегам Запад­ной Европы, где, омывая берега Норвегии, проникает в Ба­ренцево море до Шпицбергена, значительно утепляя запад­ный сектор Арктики.

Большое холодное течение из Баффинова моря - Лабра­дорское - направляется на юг, при встрече с Гольфстримом образуется Субполярный гидрологический фронт. Именно здесь часто зарождаются циклоны.

В южном полушарии, в зоне западного переноса, дейст­вует мощное течение западных ветров. Из высоких широт южного полушария вдоль западных берегов Южной Аме­рики проходит холодное Перуанское течение, вдоль запад­ных берегов Северной Америки - холодное Калифорний­ское течение. Крупные океанические циркуляции сущест­вуют и в других районах Мирового океана.

Холодные течения, поступающие из высоких широт, спо­собствуют охлаждению тропиков. Теплые течения из тропи­ческих районов отепляют высокие широты. Океанические течения, возникающие под воздействием атмосферной цир­куляций, оказывают влияние на атмосферную циркуляцию.

На протяжении последних десятилетий большой прак­тический и научный интерес у климатологов вызывает яв­ление Эль-Ниньо, выражающееся в аномальном повыше­нии температуры поверхностных вод Тихого океана у за­падных берегов Южной Америки в летние месяцы. Причи­на этого явления не вполне выяснена, но установлено, что усиление интенсивности Эль-Ниньо отмечается в годы ос­лабления пассатов и изменений других воздушных потоков.

Интенсивность Эль-Ниньо проявляется с некоторой пе­риодичностью. Так, в 1982 г. аномалия температуры по­верхности Тихого океана распространилась на огромные пространства и составила 6 С.

В годы усиления Эль-Ниньо на западном побережье Южной Америки отмечались катастрофические ливни - даже в районах, где прежде не было осадков на протяжении многих лет, как например в пустыне Атакама.

Эль-Ниньо, являясь порождением нарушений общей циркуляции атмосферы, само оказывает влияние на цикло­ническую деятельность на территориях глобального мас­штаба, вызывая аномальные погодные явления, наводнения в одних районах и засухи в других, а также образование смерчей, торнадо.

Поступление Эль-Ниньо оттесняет холодное Перуан­ское течение от берегов Перу и Чили, препятствует подъе­му глубинных холодных вод. Поступление теплых вод в этот район с пониженным содержанием кислорода оказы­вает губительное влияние на растительный мир и живые организмы, что отрицательно сказывается на экономике прибрежных стран, для которых рыбный промысел имеет важное значение.

Таким образом, океанические течения являются мощным климатообразующим фактором, оказывающим влияние на климат обширных районов через атмосферную циркуляцию.

6. РОЛЬ РЕЛЬЕФА В ФОРМИРОВАНИИ КЛИМАТА

Рельеф оказывает большое влияние на климат, осо­бенно крупные формы рельефа - горы. В горной местности создается особый тип климата, носящий название горного климата.

В горах с высотой вследствие уменьшения расположен­ной выше массы воздуха и увеличения его прозрачности увеличивается приток солнечной радиации. Сильно возрас­тает доля коротковолновой радиации. Однако увеличение солнечной радиации не возмещает расход тепла в результа­те интенсивного эффективного излучения. По этой причи­не, а также под воздействием адиабатического охлаждения температура воздуха с высотой понижается. Однако при образовании в зимнее время температурных инверсий тем­пература воздуха до некоторой высоты может увеличивать­ся. Возникновению таких инверсий способствуют котлови­ны, куда скатывается холодный воздух. Так, в Верхоянске (высота 120 м) средняя температура февраля -46,8 °С, а в Семеновском Руднике, расположенном в Верхоянском хребте на высоте 1020 м, температура -30,5°С.

С высотой уменьшаются суточные и годовые амплиту­ды температуры воздуха. Отмечается запаздывание наступ­ления годовых максимальных и минимальных температур по сравнению с низинами.

Абсолютная влажность с высотой уменьшается, относи­тельная - изменяется мало.

Наименьшая облачность в горах наблюдается зимой. Это объясняется тем, что зимой уровень конденсации находится ниже, чем летом, и соответственно ниже располагаются об­лака, обнажая горные массивы. Количество облаков больше на наветренных склонах, а на подветренных - меньше.

Осадков в горах больше, но это увеличение происходит лишь до некоторой высоты, в зависимости от географиче­ских условий, времени года. Так, на Центральном Кавказе количество осадков увеличивается до высоты 3000 м, а за­тем начинает убывать. Осадков выпадает больше на скло­нах, обращенных в сторону влажных ветров.

В высоких горше на некоторой высоте располагается снеговая линия, выше которой снег лежит круглый год.

Высота снеговой линии зависит от географической широ­ты, экспозиции склонов, континентальности климата. В полярных странах она располагается низко; по мере про­движения на юг снеговая линия повышается и в тропиче­ских широтах достигает высоты 4500-5000 м.

Горы оказывают большое влияние на ветер: они задер­живают воздушные массы и изменяют направление их движения. Кроме того, в горной местности создаются мест­ные ветры в виде фена, боры, горно-долинных и леднико­вых ветров.

Атмосферные фронты также подвержены влиянию гор. При приближении к горному хребту фронт замедляет свое движение. Если хребет достаточно высокий, то фронт оги­бает его с боков. Если холодный воздух перетекает через высокий горный хребет, то на подветренной стороне уста­навливается теплая сухая погода вследствие адиабатиче­ского нагревания воздуха при его опускании (эффект фена). Если же хребет невысок, то опускание холодного воздуха вызывает явление боры. Если на горный хребет надвигается теплый фронт, то он сильно деформируется и профиль его восстанавливается только на расстоянии 200-300 км от хребта.

Горные хребты оказывают большое влияние не только на климат местности, где они располагаются, но и на кли­мат прилегающих к ним районов. Задерживая массы возду­ха, особенно холодные, горные хребты могут являться гра­ницей, разделяющей области с различными климатически­ми условиями^ Так, под влиянием Кавказского хребта теп­лый климат Закавказья отличается от сурового климата Предкавказья. Даже невысокие возвышенности (например, Среднерусская, Приволжская и др.) могут оказывать влия­ние на климат в условиях равнинной местности.

Для горных районов характерна большая неравномер­ность (пятнистость) пространственного распределения климатических характеристик.

В горах имеет место высотная климатическая зональ­ность. Эго явление заключается в том, что в горах измене­ние метеорологических элементов с высотой создает бы­строе изменение всего комплекса климатических условий. Образуются расположенные друг над другом климатиче­

ские зоны (или пояса) с соответствующими изменениями растительности. Эта смена высотных климатических зон напоминает смену климатических зон в широтном направ­лении, с той лишь разницей, что для изменений, которые в горизонтальном направлении происходят на протяжении тысяч километров, в горах нужно изменение высоты только на километры. При этом растительность в горах сменяется в следующем порядке: сначала идут лиственные леса (в сухих климатах они начинаются не от подножия, а с некоторой вы­соты), затем следуют хвойные леса и кустарники, альпий­ская растительность из трав и стелющихся кустарников; дальше, за снеговой линией, следует зона снега и льда.

7. КЛАССИФИКАЦИЯ КЛИМАТОВ

На поверхности земного шара наблюдается большое разнообразие климатов. Существуют различные классифи­кации, приводящие климаты земного шара в определенную систему и дающие границы распространения отдельных видов климата. Последнее имеет большое практическое значение, так как с климатом связана хозяйственная дея­тельность человека, жизнедеятельность животных и расти­тельных организмов.

ЛАНДШАФТНО-БОТАНИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ КЛИМАТОВ Л.С. БЕРГА

Большое распространение получила ландшафтно­ботаническая классификация климатов, разработанная Л.С. Бергом. Классификация охватывает сушу. В соответ­ствии с данной классификацией различаются климаты: вечного мороза; тундры; тайги; лиственных лесов, умерен­ной зоны; муссонный климат умеренных широт; степей; средиземноморский; субтропических лесов; внетропиче- ских пустынь; субтропических пустынь; саванн; влажного тропического леса.

Климат вечного мороза создается в Арктике (ледяные плато Гренландии, Земля Франца-Иосифа, часть Новой Земли, Северная Земля), в Антарктиде. Годовой радиаци­онный баланс отрицательный. Наиболее теплой является атлантико-европейская часть Арктики. Средняя температу­ра января на Шпицбергене -13,5 °С, средняя температура июля от 2 до 10 °С. Климат азиатского сектора Арктики отличается большей континентальностью. Средняя темпе­ратура января ниже -30 °С, июля 2-8 °С. Наиболее суровые климатические условия в Гренландии. Толщина льда в цен­тральной части острова 3400 м. Температура января - 49 °С, июля -13 °С, минимальные температуры могут опускаться до -64 °С. Климат Антарктиды более суровый, чем Арктики.

Средние температуры в июле-августе на побережье от -15 до -25 °С, во внутренних районах -50 -5- -70 °С и ниже. Летом на побережье -5 °С (в глубине -28 -35 °С). Осад­

Западные ветры умеренных широт — это ветры, возникающие за счёт разного давления в атмосфере. Преимущественно они формируются на границе между сушей и океанами, морями. Из названия можно определить области, где могут они дуть — в южных широт и северных.

Где могут образоваться

Западные ветры умеренных широт — это движения воздушных масс, имеющие полосу действия в пределах от 35 градусов северной до 65 градусов южной широты. Эти границы находятся между субтропическим хребтом и заканчиваются полярным фронтом. Ветры образуют массированные циклоны и завихрения, накрывающие целые континенты.

Западные ветры умеренных широт — это источники внетропических циклонов, которые глушат встречающиеся с ними тропические ветра. Но последние снова усиливаются за счет вихревой формы западных ветров и становятся ещё более разрушительными. В зависимости от сезонов меняется и сила ветров.

В зимний период скорость циклонов значительно возрастает. Западные ветры умеренных широт — это господствующие двигающиеся воздушные массы Южного полушария. Это происходит за счет огромного пространства, покрытого водной толщей. Проходя через территорию суши, ветры теряют свою силу.

Климат планеты

Западные ветры умеренных широт Южного полушария влияют на климат всей Земли. От силы движения воздушных масс зависит, сколько будет смещено тепла или влажности за счет разности давлений над сушей и морем, океаном. Летний период менее ветреный благодаря снижению разности давлений над полюсами.

Западные ветры умеренных широт Южного полушария влияют на климат не только окружающего воздуха. От силы ветров зависит направление океанических течений, густота растительности и населенность животного мира на суше и в воде. Меняются направления теплых и

Западные ветры умеренных широт никогда не стихают. В зоне их действия повышенная активность циклонов, но в экваториальной части планеты они все же не господствуют. Здесь берут вверх субтропические циклоны.

Времена года

Западные ветры умеренных широт Южного полушария дуют весь год в северной полосе от 60 градусов южной широты. Зафиксирована их средняя скорость ветра, находящаяся в пределах от 7 до 13 м/с. Часто эти ветры внезапно усиливаются и становятся причиной разрушительных ураганов. Именно в зимний период в субтропиках небезопасно. Наблюдается огромное количество тайфунов, цунами.

Западные ветры умеренных широт приносят влагу на побережья и вместе с тем забирают значительную часть тепла с суши. Когда воздух движется от берега в океан с большой силой, начинают формироваться циклические завихрения на многие километры. На снимках из космоса можно наблюдать белые облака, закрученные по спирали над Тихим океаном, морями, Атлантикой. Существуют иные названия западных ветров согласно широте расположения: воющие пятидесятые ветры и ревущие сороковые.

Как происходит формирование циклонов

Преобладают воздушные порывы в стратосфере, также перепады давления образуются в тропосфере. Причем области с высоким давлением всегда принадлежат Там давление воздушных масс намного выше и оно практически не спадает.

Вследствие образования неравномерностей воздуха начинают формироваться западные ветры умеренных широт. Причины возникновения связаны с теплом, получаемым от солнца. Сами же циклоны, которые видны из космоса как закрученные облака, появляются за счет физических явлений от вращения планеты.

Установлена закономерность, западные ветры стараются сместиться к восточному полушарию, что способствует формированию воздушного потока, идущего с запада на восток. Неравномерные полосы циклонов смещаются в зависимости от времени года.

Наименования потоков воздушных масс

Каждое движение воздушной массы получило свое название:

• Ветры, движущиеся с севера на восток, называется пассатами.
• Движение масс в более высоких слоях с юга на запад именуют антипассатами или западными ветрами.

Западные ветры называют еще "вестрелиз" или "пояс западных ветров", часто можно услышать иное наименование - "бравые весты". Чем выше слои воздушных масс, тем более сильные порывы возникают, и тем они более постоянные. Область действия ветров пропорционально расширяется с подъемом.

Исследования ветров пригодились мореплавателям. Следуя законам движения ветров, при помощи парусника получается преодолеть огромные расстояния Тихого океана. Название «пассат» произошло от голландского языка и в переводе на русский означает «постоянный». В Средние века моряки приноровились ловить постоянные ветры и существовали целые морские пути. Одно из таких путешествий на парусе приобрело популярность: из Европы прямиком в Новый Свет.

Попадая на сушу, приносят дожди, шквалы воды выпадают за небольшой промежуток времени. Всем известны внезапные проливные тропические дожди. Они и есть проявления пассатов.

Южные и Северные пассаты разделяются друг от друга полосой внутритропической зоны. Встречное взаимодействие циклонов исключено за счет вращения планеты. Вместе с тем и обеспечивается постоянство пассатов. Ведь они не прекращаются весь год, сменяется только сила ветра.

Природные закономерности

Пассаты способны усиливаться благодаря вертикальному движению воздушных масс. Перепады температуры на поверхности способствуют быстрому опусканию тяжелого воздуха из верхних слоев атмосферы. За счет него и происходит смешивание горизонтальных порывов с подходящими порывами. Нарастание внезапное и приводит к ускорению ветра вдоль водяной поверхности. Порыв бывает настолько сильным, что подходит к суше в виде тайфуна за несколько часов.

Часто стихийные бедствия на тропических островах застают врасплох отдыхающих. Предсказать развитие сильных пассатов крайне сложно. Нарастание скорости ветра происходит по законам Кориолиса или, проще говоря, по окружности совмещаются потоки воздуха. Где и в какой момент произойдет очередное изменение давления, могут сказать лишь ученые, наблюдающие события непосредственно в области формирования катаклизма.

Разновидности воздушных потоков

Пассаты над океанами характеризуются обильными осадками с выпадением дождя. Влагу ветры вбирают с поверхности воды. Существуют и аналогичные движения воздушных масс над пустынями. Они никогда не приносят «благую весть» для её обитателей. Там никогда не идет дождь, ни капли влаги не выпадает на раскаленную землю.

Эти ветры также называют пассатами, только не морскими, а пустынными. Они сухие за счет своеобразного движения воздуха. Слои в этих районах из нижних слоев не могут подняться выше, выпуская всю влагу на побережье. В сторону суши продолжает движение сухой тропический воздух, который дует без остановки в течение всего года.

Атмосферные явления на протяжении столетий были объектом исследования из-за своей значимости и влияния на все сферы жизни. Циклон и антициклон не являются исключениями. Понятие об этих погодных феноменах дает еще в школе география. Циклоны и антициклоны после такого краткого изучения для многих остаются загадкой. и фронты являются ключевыми понятиями, которые помогут отобразить суть этих погодных явлений.

Воздушные массы

Часто бывает так, что на протяжении многих тысяч километров в горизонтальном направлении воздух имеет очень похожие свойства. Эта масса и называется воздушной.

Воздушные массы делят на холодные, теплые и местные:

Холодной масса называется, если ее температура ниже, чем температура поверхности, над которой она находится;

Теплая - это такая воздушная масса, температура которой выше, чем температура той поверхности, что находится под ней;

Местная воздушная масса по температуре ничем не отличается от находящейся под ней поверхности.

Воздушные массы формируются над различными участками Земли, что приводит к особенностям в их свойствах. Если масса образовывается над Арктикой, то, соответственно, она будет называться арктической. Конечно же, такой воздух очень холодный, он может принести густые туманы или легкую дымку. Полярный воздух своим месторождением считает умеренные широты. Его свойства могут меняться в зависимости от того, какое время года наступило. Зимой полярные массы мало чем отличаются от арктических, а вот летом такой воздух может принести очень плохую видимость.

Тропические массы, пришедшие из тропиков и субтропиков, имеют высокую температуру и повышенную запыленность. Они являются виновниками дымки, которой охвачены предметы, если смотреть на них на расстоянии. Тропические массы, сформированные на континентальной части тропического пояса, приводят к пылевым вихрям, бурям и смерчам. Экваториальный воздух очень похож на тропический, но все эти свойства более выражены.

Фронты

Если две воздушные массы, обладающие различной температурой, встречаются, образуется новое погодное явление - фронт, или поверхность раздела.

По характеру движения фронты делят на стационарные и подвижные.

Каждый существующий фронт разделяет между собой воздушные массы. Например, главный полярный фронт является воображаемым посредником между полярным и тропическим воздухом, главный арктический - между арктическим и полярным, и так далее.

Если теплая воздушная масса наползает на холодную, возникает теплый фронт. Для путешественников вход в такой фронт может предвещать либо проливной дождь, либо снег, который значительно снизит видимость. Когда же холодный воздух вклинивается под теплый, наблюдается образование холодного фронта. Корабли, попадающие в область холодного фронта, страдают от шквалов, ливней и гроз.

Бывает так, что воздушные массы не сталкиваются, а догоняют одна другую. В таких случаях образуется фронт окклюзии. Если роль догоняющей выполняет холодная масса, то называют такое явление фронтом холодной окклюзии, если же наоборот, то фронтом теплой окклюзии. Эти фронты несут ливневую погоду с сильными порывами ветра.

Циклоны

Чтобы понять, что такое антициклон, нужно понимать, Это область в атмосфере с минимальным показателем в центре. Его порождают два имеющие разную температуру. Очень благоприятные условия для их образования создаются в фронтах. В циклоне воздух движется от его краев, где давление более высокое, к центру с В центре воздух будто бы выбрасывается вверх, что дает возможность образованию восходящих потоков.

По тому, как движется воздух в циклоне, легко можно определить, в каком именно полушарии он образовался. Если его направление совпадает с движением часовой стрелки, то это определенно Южное полушарие, если же против - это

Циклоны провоцируют такие погодные явления, как скопление облачных масс, сильные осадки, ветер и перепады температуры.

Тропический циклон

От циклонов, образованных в умеренных широтах, отделяют циклоны, которые своим происхождением обязаны тропикам. Они имеют множество названий. Это и ураганы (Вест-Индия), и тайфуны (восток Азии), и просто циклоны (Индийский океан), и арканы (юг Индийского океана). Размеры таких вихрей колеблются от 100 до 300 миль, а диаметр центра - от 20 до 30 миль.

Ветер тут разгоняется до 100 км/час, и это характерно для всей области вихря, что кардинально отличает их от циклонов, образованных в умеренных широтах.

Верным признаком приближения такого циклона является рябь на воде. Причем она идет в противоположную сторону дующему ветру или ветру, который дул незадолго до этого.

Антициклон

Область повышенного давления в атмосфере с максимумом в центре - это и есть антициклон. Давление на его краях более низкое, что позволяет воздуху устремляться от центра к периферии. Воздух, находящийся в центре, постоянно спускается и расходится к краям антициклона. Так образуются нисходящие потоки.

Антициклон является противоположностью циклону еще и потому, что в Северном полушарии он следует за часовой стрелкой, в Южном идет против нее.

Перечитав всю вышеизложенную информацию, с уверенностью можно сказать, что такое антициклон.

Интересным свойством антициклонов умеренных широт является то, что они как бы преследуют циклоны. В таком случае малоподвижное состояние вполне характеризует антициклон. Погода, образуемая этим вихрем, малооблачная и сухая. Ветра практически не наблюдается.

Второе название этого явления - Сибирский максимум. Продолжительность его жизни - около 5 месяцев, а именно конец осени (ноябрь) - начало весны (март). Это не один антициклон, а несколько, которые очень редко уступают место циклонам. Высота ветров достигает 3 км.

Из-за географической среды (горы Азии) холодный воздух не может разойтись, что приводит к еще большему его охлаждению, температура около поверхности опускается до 60 градусов ниже нуля.

Говоря о том, что такое антициклон, можно с уверенностью сказать, что это атмосферный вихрь огромных размеров, приносящий ясную погоду без осадков.

Циклоны и антициклоны. Сходства и отличия

Для того чтобы разобраться лучше, что такое антициклон и циклон, нужно сравнить их. Определения и главные аспекты этих явлений мы выяснили. Остается открытым вопрос о том, чем отличаются циклоны и антициклоны. Таблица покажет эту разницу более четко.

№	Характеристика	Циклон	Антициклон
1.	Размеры	300-5000 км в диаметре	Может достигать 4000 км в диаметре
2.	Скорость перемещения	От 30 до 60 км/ч	От 20 до 40 км/ч (кроме малоподвижных)
3.	Места возникновения	Везде, кроме экватора	Над ледовым покровом и в тропиках
4.	Причины возникновения	Из-за естественного вращения Земли (сила Колиолиса), при дефиците массы воздуха.	Из-за возникновения циклона, при избытке массы воздуха.
5.	Давление	В центре пониженное, на краях высокое.	В центре повышенное, на краях низкое.
6.	Направление вращения	В Южном полушарии - по часовой стрелке, в Северном - против нее.	В Южном - против часовой стрелки, в Северном - по часовой стрелке.
7.	Погода	Пасмурная, сильный ветер, множество осадков.	Ясная или малооблачная, ветра и осадков нет.

Таким образом, мы видим, чем отличаются циклоны и антициклоны. Таблица показывает, что это не просто противоположности, природа их возникновения совершенно разная.