Циклоны представляют собой распространенное атмосферное явление — мы постоянно слышим о них в прогнозах или новостях и готовимся к погодным изменениям. Эти мощные вихри нередко становятся причиной масштабных катаклизмов, таких как разрушения и наводнения.
Противоположные циклонам процессы называют антициклонами, которые приводят к обратному эффекту и стабилизируют погоду. В этой статье мы поговорим о различиях между циклонами и антициклонами, узнаем особенности формирования и влияния на погоду, а также разберем разные типы этих атмосферных вихрей.
Циклон и антициклон: определения и основные характеристики
Что такое циклон
Циклон — это воздушные массы, вращающиеся вокруг области с пониженным атмосферным давлением. В Северном полушарии вращение происходит против часовой стрелки, а в Южном — в обратном направлении. Диаметр различных циклонов в среднем составляет 2 000 километров, а высота — всего около 20 километров. Их название происходит от древнегреческого слова «киклон» («κυκλῶν»), что раньше означало «кольцо», а в современном языке также переводится как «циклон».
Что такое антициклон
Антициклон также представляет собой масштабную круговую циркуляцию ветров, но уже вокруг областей с повышенным атмосферным давлением. В Северном и Южном полушариях вращение происходит по и против часовой стрелки соответственно. Антициклоны, как правило, масштабнее циклонов и нередко достигают диаметра 4 000 километров при такой же небольшой высоте.
В чем различия между циклонами и антициклонами
Помимо разницы в атмосферном давлении, направлении вращения воздушных потоков и размеров между циклонами и антициклонами выделяют следующие различия:
- циклоны способствуют похолоданию летом и потеплению зимой, а антициклоны усиливают погоду, типичную для каждого времени года;
- во время прохождения циклона небо затягивает облаками, часто выпадают осадки. При антициклонах небо остается ясным, в редких случаях могут формироваться кучевые или низкие слоистые облака;
- циклоны сопровождаются сильными порывами ветра, при особенно масштабных вихрях у поверхности могут формироваться разрушительные ураганы. Для антициклонов характерны слабый ветер или полный штиль.
Как образуются циклоны
Необходимым условием для образования циклона являются области пониженного давления. Они формируются из-за неравномерного нагрева атмосферы Земли, что связано с наклоном оси вращения нашей планеты и различной степенью рассеивания солнечных лучей. При различной температуре (температурном градиенте) воздушные потоки отличаются по плотности и весу — чем выше температура воздуха, тем ниже атмосферное давление.
В статичной системе воздушные потоки перемещались бы в прямом направлении из областей с высоким давлением в области с низким. Однако вращение земли способствует не только образованию температурного градиента, но и возникновению силы Кориолиса. Движущиеся по инерции воздушные массы начинают отклоняться и в результате закручиваются в циклический вихрь. При циклоне потоки сходятся внутри области с пониженным давлением, что приводит к скоплению облаков и сильным ветрам. В антициклонах потоки расходятся от области повышенного давления, поэтому внутри устанавливается ясная и безветренная погода.
Типы циклонов: от тропических до полярных
В зависимости от места формирования циклоны разделяют на два основных типа: тропические и внетропические. Они отличаются по своим характеристикам и влиянию на погодные условия. Мы с вами рассмотрим более подробную классификацию, которая включает четыре разновидности циклонов.
Тропические
В тропических широтах высокая температура воздуха приводит к интенсивному испарению морской воды. Восходящие потоки водяного пара приводят к выделению тепловой энергии, а соответственно, и нагреву воздуха. Так формируется теплое ядро (глаз циклона), в котором преобладают уже нисходящие воздушные потоки и сохраняется хорошая погода.
Вокруг глаза на высоте 15 километров скапливаются плотные грозовые облака (стены циклона). Оказавшись внутри тропического циклона, можно увидеть «эффект стадиона», при котором наблюдатель со всех сторон будет окружен облаками и сильным ливнем. За стенами следуют внешние дождевые полосы. Вращаясь, они стремятся проникнуть в центр циклона, но смешиваются с более плотными грозовыми облаками.
Размеры тропических циклонов определяют по среднему расстоянию между точками с одинаковым атмосферным давлением, которые называют изобарами. Размер измеряют в градусах широты, равных 111 километрам. Наиболее опасными считаются большие и очень большие тропические циклоны с диаметром 6–8 и более 8 градусов широты соответственно. Средняя скорость ветра в них превышает 60 м/с.
Субтропические
Субтропические циклоны представляют собой промежуточный тип между тропическими и внетропическими. Они образуются из умеренных циклонов, которые доходят до субтропических областей в Атлантическом, Тихом и Индийском океанах. Когда температура поверхности воды составляет в среднем 24 °C, возникает существенная разница в давлении и образуются массивные грозовые тучи. Увлажнение воздуха в зоне пониженного давления приводит к нагреву ядра, вследствие чего поддерживается циркуляция воздушных потоков. Скорость ветра в субтропических циклонах обычно составляет 30 м/с.
Умеренные
Умеренные циклоны образуются в средних широтах обоих полушарий и оказывают наибольшее влияние на погодные условия. Когда встречаются обширные массы холодного и теплого воздуха, при перепадах давления возникают бароклинные волны (изгибы ветров в верхней части тропосферы). По мере их взаимного перемещения образуется холодное ядро и запускается процесс циклогенеза — усиление циркуляции потоков в области низкого давления. Размер умеренного циклона зависит от объема взаимодействующих воздушных масс и температурного контраста между ними. Диаметр таких циклонов может составлять до 3 000 километров, а скорость ветра — более 30 м/с.
Полярные
Такие циклоны часто называют полярными минимумами. Это кратковременные системы низкого давления, которые возникают над Северным и Южным полюсами. Они формируются, когда холодные воздушные массы (ниже -45 °C) взаимодействуют с относительно теплой морской поверхностью (от 0 до -2 °C). В результате образуются вихри, которые, как правило, держатся около двух дней, после чего распадаются из-за чрезмерно высокой силы Кориолиса. Диаметр полярных циклонов обычно не превышает 1 километра, а средняя скорость ветра составляет 20 м/с.
Как циклоны влияют на погоду: особенности и последствия
Независимо от времени года циклоны всегда приносят с собой пасмурную погоду. Внутренняя ориентация циркулирующих потоков способствует вертикальному вытеснению воздуха в центральной части, что приводит к увеличению скорости ветра. Закручивающиеся воздушные массы также способствуют интенсивной конденсации водяного пара, вследствие чего формируются облака и идут осадки.
В летний период циклоны сопровождаются похолоданием, так как плотные облака увеличивают рассеивание солнечных лучей, а сильные ветры остужают воздух у поверхности. Зимой же циклоны приносят теплые воздушные массы, а облака препятствуют остыванию поверхности Земли. Именно поэтому зимой в пасмурную и снежную погоду на улице теплее, чем в ясную.
Особенно мощные циклоны приводят к катастрофическим последствиям в виде ураганов. Из-за сильного ветра разрушаются здания и объекты инфраструктуры, обрываются линии электропередач и падают деревья. Затяжные циклоны способствуют повышению уровня воды, что нередко приводит к наводнениям. Значительные подтопления приводят к эрозии почвы, что чревато разрушительными последствиями.
Сезонные циклоны и антициклоны в Евразии
Сезонные атмосферные процессы наблюдаются в некоторых частях Евразии. Летом в центральных регионах формируются области пониженного давления, в которых начинают циркулировать потоки воздуха, пришедшие с океанов. При перемещении циклонов во многих регионах Юго-Восточной Азии начинаются сезоны дождей. Зимой в центральных регионах континента образуется антициклон, который распределяет холодные воздушные потоки по Дальнему Востоку и северным регионам Китая, где часто устанавливается морозная ясная погода. Для западной части Евразии сезонные циклоны и антициклоны нехарактерны.
Атмосферные фронты: их роль в образовании циклонов и антициклонов
В разделе с описанием умеренных циклонов мы говорили о столкновении теплых и холодных воздушных масс. Границы этих столкновений называют атмосферными фронтами. В зависимости от преобладания какой-либо воздушной массы они могут быть теплыми или холодными. Перемещение как теплых, так и холодных атмосферных фронтов приводит к интенсивному образованию облаков и выпадению осадков. После прохождения теплого фронта формируются антициклоны, а движение холодных фронтов приводит к образованию циклонов.
Почему циклоны получают имена, и как это влияет на восприятие погоды
Метеорологические службы присваивают личные имена тропическим и субтропическим циклонам, скорость ветра в которых превышает 60 км/ч (16,6 м/с). Это делается для того, чтобы упростить обмен информацией между синоптиками. Когда вихри одновременно образуются в одной и той же области, использование имен позволяет быстро понять, о каком из них идет речь без уточнения дополнительных характеристик. В зависимости от региона формирования ответственность за присвоение имени лежит на службах следующих стран:
- США;
- Япония;
- Индия;
- Маврикий;
- Мадагаскар;
- Индонезия;
- Папуа – Новая Гвинея;
- Австралия;
- Фиджи;
- Новая Зеландия;
- Бразилия.
Для обычных людей, которые слушают прогноз погоды, присвоение имени циклону означает его повышенную опасность. Привлечение повышенного внимания облегчает понимание серьезности ситуации — люди чаще соблюдают меры безопасности и, основываясь на прошлом опыте, быстрее эвакуируются из опасных регионов.
Исследования циклонов и антициклонов на других планетах
Циклоны и антициклоны формируются не только на Земле, но и на других планетах Солнечной системы. Самым известным примером является Большое красное пятно — антициклонический шторм в южном полушарии Юпитера, который существует как минимум в течение 200 лет. Скорость ветра в нем достигает 430 км/ч. Внутри Большого красного пятна (диаметр 16 000 километров) может поместиться вся наша планета (диаметр 12 742 километра).
Циклоны и антициклоны на планетах Солнечной системы:
- Венера. Европейский зонд «Венера-Экспресс» в 2006-м году зафиксировал двойной циклонический вихрь на южном полюсе планеты. Циклоны находились на разной высоте и хаотично меняли свою форму;
- Марс. На Марсе достаточно слабая разреженная атмосфера, что не способствует образованию циклонов. Однако в 1999-м году космический телескоп «Хаббл» зафиксировал масштабный полярный циклон диаметром 1 800 километров. На повторных снимках, сделанных спустя 6 часов, вихрь полностью рассеялся;
- Сатурн. На северном полюсе газового гиганта сформирован постоянный циклон в виде правильного шестиугольника, впервые обнаруженный аппаратом «Вояджер» в 1981-м году. Каждая сторона имеет длину около 14 500 километров, а поперечный размер циклона составляет 25 000 километров.
- Нептун. В 1989-м году аппарат «Вояджер-2» обнаружил на ледяном гиганте овальный антициклон размером 13 000 x 6 600 километров, который впоследствии получил название Большое темное пятно. В отличие от юпитерианского вихря, пятно на Нептуне непостоянно — оно появляется и исчезает каждые несколько лет.
Топ-5 фактов о циклонах
- Самый разрушительный циклон в истории образовался в 1757-м году в Индийском океане. Из-за сильнейших волн множество кораблей в Бенгальском заливе затонули. Когда он пришел на восточное побережье Индии, город Калькутта был почти полностью разрушен. Вихрь достиг современной территории Бангладеша, после чего начал стихать. По приблизительным подсчетам, жертвами катаклизма стали более 300 000 человек.
- Самым маленьким среди зафиксированных циклонов является тропический шторм Марко, образовавшийся в 2008-м году в Центральной Америке. Его диаметр составлял всего 37 километров. Скорость ветра при максимальной интенсивности достигала 100 км/ч (27,8 м/с), однако благодаря малым размерам шторма значительного ущерба удалось избежать.
- На экваторе сила Кориолиса, вызванная вращением Земли, равна нулю. Это приводит к тому, что воздушные потоки перемещаются строго по температурному градиенту и не закручиваются, а потому на экваторе не могут формироваться циклоны.
- Несмотря на то, что циклоны и антициклоны являются очень распространенными атмосферными явлениями (ежегодно формируется более 200 подобных вихрей), ученые смогли понять их природу только в середине XX века. Этому поспособствовал запуск искусственных спутников, благодаря которым специалисты смогли наблюдать формирование и движение вихрей.
- Глобальное потепление по-разному влияет на процесс образования циклонов. С одной стороны — их с каждым годом становится меньше, с другой — увеличивается скорость их вращения и перемещения. Тропические циклоны все чаще достигают суши и обрушиваются на густо заселенные прибрежные районы.
Вопрос-ответ
Что такое циклон?
Циклон — это масштабный атмосферный вихрь, который возникает из-за перепада температур взаимодействующих воздушных масс в верхней части тропосферы.
Для чего нужен циклон?
Циклон нужен для изменения погоды, он является необходимым следствием перемещения воздушных потоков разной температуры и плотности.
Чем занимается циклон?
Циклон занимается перемещением воздушных потоков вокруг области с пониженным давлением.
Как работает циклон?
Из-за неравномерного нагрева Земли формируется температурный градиент, который способствует движению воздушных потоков. Благодаря силе Кориолиса, вызванной вращением планеты, потоки закручиваются и образуют циклоны.
Что такое циклон и антициклон?
Циклон — это атмосферный вихрь, ориентированный внутрь области с низким давлением, а антициклон — вихрь, ориентированный наружу из области с высоким атмосферным давлением.
Изображение: Freepik
