Материал: Распространение антициклонов на территории Беларуси

Распространение антициклонов на территории Беларуси

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Глава 1. Механизм формирования антициклонов

Глава 2. Годовой ход давления на территории Беларуси

Глава 3. Роль антициклонов в формировании климата

Заключение

Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ

Антициклон - это область относительно высокого атмосферного давления в атмосфере. Отличительной особенностью антициклонов является строго определенное направление ветра. Ветер направлен от центра к периферии антициклона, то есть в направлении снижения давления воздуха. Другой составляющей ветров в антициклоне является воздействие силы Кориолиса, обусловленной вращением Земли. В северном полушарии это приводит к повороту движущегося потока вправо. В южном полушарии, соответственно, влево. Именно поэтому ветер в антициклонах северного полушария движется по направлению движения часовой стрелки, а в южном - наоборот.

Объектом исследования являются антициклоны. Предметом исследования - распространение антициклонов на территории Беларуси.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

Рассмотреть особенности механизма формирования антициклонов в умеренных широтах и основные стадии развития антициклонов.

Изучить принципы формирования и развития антициклонов на территории Беларуси. антициклон высокое атмосферное давление

Установить роль антициклонов в формировании погоды и климата.

Раскрыть вопрос движения антициклонов, его особенности и траектории.

На сегодняшний день этот вопрос очень актуальной, потому что атмосфера находится в состоянии глобального потепления и основные климатические системы подвергаются изменениям. Тем более, что антициклоны, впрочем, как и циклоны - одни из главных синоптических объектов.

Для написания работы использовалась литература по физической и синоптической метеорологии, климатологии, а также метеорологические интернет-ресурсы.

ГЛАВА 1. МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ АНТИЦИКЛОНОВ

Атмосфера является чрезвычайно подвижной средой, где постоянно формируются и разрушаются вихри различных размеров. Самые мелкие из них со скоростями ветра 100-200 м/с - торнадо (в Европе их называют тромбами), обладающие большой разрушительной силой, способные поднимать в воздух автомобили, вырывать из Земли с корнем вековые деревья, стирать с лица Земли поселения, имеют диаметр от 20 м до 1-2 км. Время их существования - от нескольких минут до нескольких часов.

Рис. 1.1. Атмосферные вихри на карте погоды [3]

Наиболее крупные атмосферные вихри - внетропические циклоны и антициклоны, имеющие различные размеры и достигающие в диаметре нескольких тысяч километров (рис. 1.1).

Кроме внетропических циклонов и антициклонов выделяют ещё тропические циклоны, субтропические антициклоны. Субтропические антициклоны возникают над океанами по обе стороны от 30-35 параллели. На климатических картах выделяют перманентные субтропические антициклоны в северном полушарии: Северотихоокеанский максимум в Тихом океане, Азорский антициклон - в Атлантике, в южном полушарии: Южноатлантический и Южнотихоокеанский.

Первые попытки представления об атмосферных вихрях - циклонах и антициклонах - оформились в середине XIX века, когда было замечено, что внетропические циклоны и антициклоны играют особо важную роль в изменении погоды на больших пространствах.

С антициклонами связывают ясную солнечную погоду без осадков со слабыми ветрами. Но встречаются антициклоны и со сплошной облачностью, осадками, свежими ветрами. Зимой антициклоны приносят с севера морозную погоду с хорошей видимостью. Летом в антициклонах развиваются кучевые и кучево-дождевые облака с ливнями и грозами.

Горизонтальная протяженность циклонов и антициклонов значительно превышает протяженность по вертикали, которая в основном ограничена пределами тропосферы. Диаметр циклонического вихря может достигать
2 - 3 тысяч километров, диаметр антициклона - 3 - 4 тысяч километров.

В жизни антициклона, так же как и циклона, выделяют несколько стадий развития:

начальная стадия (стадия возникновения),

стадия молодого циклона,

стадия максимального развития,

стадия заполнения циклона

Наиболее благоприятные условия для развития антициклона складываются, когда его приземный центр располагается под тыловой частью высотной барической ложбины на АТ500, в зоне значительных горизонтальных градиентов геопотенциала (высотная фронтальная зона). Усиливающим эффектом является сходимость изогипс при их циклонической кривизне, которая по потоку увеличивается. Здесь происходит накопление воздушных масс, что обусловливает динамический рост давления.

Давление у Земли повышается при понижении температуры в вышележащем слое атмосферы (адвекция холода). Наибольшая адвекция холода наблюдается за холодным фронтом в тылу циклона или в передней части усиливающихся антициклонов, где происходит адвективное повышение давления и где формируется область нисходящих движений воздуха.

Обычно стадии возникновения антициклона и молодого антициклона объединяют в одну из-за небольших отличий в структуре термобарического поля.

В начале своего развития антициклон имеет обычно вид отрога, возникшего в тылу циклона. На высотах антициклонические вихри в начальной стадии не прослеживаются. Стадия максимального развития антициклона характеризуется наибольшим давлением в центре.

В последней стадии антициклон разрушается. У поверхности Земли в центре антициклона давление понижается.

Начальная стадия развития антициклона. В начальной стадии развития приземный антициклон располагается под тыловой частью высотной барической ложбины, а барический гребень на высотах сдвинут в тыловую часть относительно приземного барического центра. Над приземным центром антициклона в средней тропосфере располагается густая система сходящихся изогипс (рис. 1.2). Скорости ветра над приземным центром антициклона и несколько правее в средней тропосфере достигают 70-80 км/ч.

Термобарическое поле благоприятствует дальнейшему развитию антициклона. Согласно анализу уравнения тенденции вихря скорости: при наличии значительных горизонтальных градиентов геопотенциала, имеют место сходимость изогипс при их циклонической кривизне, которая увеличивается по потоку. При таких скоростях в области сходимости воздушных течений происходит значительное отклонение ветра от градиентного (т.е. движение становится нестационарным). Развиваются нисходящие движения воздуха, давление растет, в результате чего антициклон усиливается.

Рис.1.2. Начальная стадия антициклона [3]

Изобары, линия нулевого адвективного изменения давления (коричневым пунктиром) и положение фронтов у поверхности Земли (a); структура термобарического поля тропосферы (b): сплошные черные линии - изогипсы , красный пунктир - изотермы средней температуры слоя , цветом выделены области адвекции тепла и холода, стрелками указаны направления адвекции

На приземной карте погоды антициклон очерчивается одной изобарой. Разность давления между центром и периферией антициклона составляет 5-10 гПа. На высоте 1-2 км антициклонический вихрь не выявляется (см. рис. 1.1).

Область динамического роста давления, обусловленная сходимостью изогипс, распространяется на всё пространство, занятое приземным антициклоном.

Приземный центр антициклона располагается практически под термической ложбиной. Изотермы средней температуры слоя  в передней части относительно приземного центра антициклона отклоняются от изогипс влево, что соответствует адвекции холода в нижней тропосфере. В тыловой части относительно приземного центра располагается термический гребень, и наблюдается адвекция тепла Адвективный (термический) рост давления у земной поверхности охватывает переднюю часть антициклона, где адвекция холода особенно заметна. В тылу антициклона, где имеет место адвекция тепла, наблюдается адвективное падение давления.

Линия нулевой адвекции, проходящая через гребень, делит область входа Высотных фронтальных зон на две части: переднюю, где имеет место адвекция холода (адвективное повышение давления), и тыловую, где имеет место адвекция тепла (адвективное падение давления). Таким образом, суммарно, область роста давления охватывает центральную и переднюю части антициклона. Наибольший рост давления у поверхности Земли (где совпадают области адвективного и динамического роста давления) отмечается в передней части антициклона. В тыловой части, где динамический рост накладывается на адвективное падение (адвекция тепла) суммарный рост у поверхности Земли будет ослаблен. Однако, до тех пор, пока область значительного динамического роста давления занимает центральную часть приземного антициклона, где адвективное изменение давления равно нулю, будет иметь место усиление возникшего антициклона.

Итак, в результате усиливающего динамического роста давления в передней части входа Высотных фронтальных зон происходит деформация термобарического поля, приводящая к образованию высотного гребня. Под этим гребнем у Земли и оформляется самостоятельный центр антициклона. На высотах, где повышение температуры вызывает рост давления, область роста давления смещается в тыловую часть антициклона, в сторону области повышения температуры.

Стадия молодого антициклона. Термобарическое поле молодого антициклона в общих чертах соответствует структуре предыдущей стадии: барический гребень на высотах по отношению к приземному центру антициклона заметно сдвинут в тыловую часть антициклона, а над его передней частью располагается барическая ложбина.

Центр антициклона у поверхности Земли располагается под передней частью барического гребня в зоне наибольшего сгущения сходящихся по потоку изогипс, антициклоническая кривизна которых вдоль потока уменьшается. При такой структуре изогипс условия для дальнейшего усиления антициклона наиболее благоприятны.

Сходимость изогипс над передней частью антициклона благоприятствует динамическому росту давления. Здесь также наблюдается адвекция холода, что также благоприятствует адвективному росту давления. В тыловой части антициклона наблюдается адвекция тепла. Антициклон является термически асимметричным барическим образованием. Термический гребень несколько отстает от барического гребня.

Линии нулевого адвективного и динамического изменений давления в этой стадии начинают сближаться. У поверхности Земли отмечается усиление антициклона - он имеет несколько замкнутых изобар. С высотой антициклон быстро исчезает. Обычно во второй стадии развития замкнутый центр выше поверхности АТ700 не прослеживается. Стадия молодого антициклона завершается переходом его в стадию максимального развития.

Стадия максимального развития антициклона. Антициклон является мощным барическим образованием с высоким давлением в приземном центре и расходящейся системой приземных ветров. По мере его развития вихревая структура распространяется всё выше и выше (рис. 1.3). На высотах над приземным центром ещё существует густая система сходящихся изогипс с сильными ветрами и значительными градиентами температуры.

В нижних слоях тропосферы антициклон по-прежнему, располагается в массах холодного воздуха. Однако, по мере заполнения антициклона однородным тёплым воздухом на высотах появляется замкнутый центр высокого давления. Линии нулевого адвективного и динамического изменений давления проходят через центральную часть антициклона. Это указывает на то, что динамический рост давления в центре антициклона прекратился, а область наибольшего роста давления перешла на его периферию. С этого момента начинается ослабление антициклона.

Рис.1.3. Стадия максимального развития антициклона [3]

Изобары, линия нулевого адвективного изменения давления (коричневым пунктиром) и положение фронтов у поверхности Земли (a); структура термобарического поля тропосферы (b): сплошные черные линии - изогипсы АТ500; красный пунктир - изотермы средней температуры слоя , цветом выделены области адвекции тепла и холода, стрелками указаны направления адвекции

Стадия разрушения антициклона. В четвертой стадии развития антициклон является высоким барическим образованием с квазивертикальной осью. Замкнутые центры высокого давления прослеживаются на всех уровнях тропосферы, координаты высотного центра практически совпадают с координатами центра у Земли (рис. 1.4).

С момента усиления антициклона температура воздуха на высотах повышается. В системе антициклона происходит опускание воздуха, и, следовательно, его сжатие и нагревание. В тыловой части антициклона происходит поступление тёплого воздуха (адвекция тепла) в его систему. В результате продолжающейся адвекции тепла и адиабатического нагревания воздуха антициклон заполняется однородным тёплым воздухом, а область наибольших горизонтальных контрастов температуры перемещается на периферию. На  над приземным центром располагается очаг тепла. Антициклон становится термически симметричным барическим образованием.

Соответственно уменьшению горизонтальных градиентов термобарического поля тропосферы, адвективные и динамические изменения давления в области антициклона значительно ослабевают.

Из-за расходимости воздушных течений в приземном слое атмосферы давление в системе антициклона понижается, и он постепенно разрушается, что на начальном этапе разрушения более заметно у земной поверхности.

Движение воздуха в криволинейных изобарах. В антициклоне сила барического градиента (G) и центробежная (Z) направлены от центра. Антициклон может существовать только в том случае, если сила Кориолиса (К) будет равна сумме первых двух сил. Поскольку сила Кориолиса невелика, то и сумма сил барического градиента и центробежной также должна быть небольшой. Это будет при больших расстояниях между изобарами (см. рис. 1.1). И в самом деле, в антициклонах обычно изобары проходят на больших расстояниях друг от друга. В северном полушарии движение воздуха в антициклоне происходит по часовой стрелке. Под действием силы трения ветер отклоняется в сторону низкого давления. Следовательно, в антициклоне ветер дует по часовой стрелке и от центра. В южном полушарии воздух в антициклоне движется тоже от центра, но против часовой стрелки (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Циркуляция воздуха в антициклоне [11]

Антициклоны, таким образом, являются областями расходимости воздушных течений - областями дивергенции. Барический закон ветра выполняется и в криволинейных изобарах. Он выполняется всегда [4].

Некоторые особенности развития антициклонов. Эволюция циклонов и антициклонов существенно различается с точки зрения деформации термобарического поля. Возникновение и развитие циклона сопровождается возникновением и развитием термической ложбины, антициклона - возникновением и развитием термического гребня. Для последних стадий развития барических образований характерно совмещение барических и термических центров, изогипсы и АТ500  становятся практически параллельными, замкнутый центр прослеживается на высотах, причём, координаты высотного и приземного центров практически совпадают совмещаются (говорят о квазивертикальности высотной оси барического образования). Деформационные различия термобарического поля при формировании и развитии циклона и антициклона приводят к тому, что циклон постепенно заполняется холодным воздухом, антициклон - тёплым воздухом.