Дэннис Пегин - Понять небо

В немного больших масштабах постоянные летние зоны пониженного давления в Калифорнии образуются над Американскими юго-западными пустынями. Серии таких зон возникают над восточными отрогами Скалистых гор и вдоль южных склонов швейцарских Альп. Зона низкого давления у Скалистых гор инициирует приток воздуха из бассейна Миссисипи. Эти ветры в летние месяцы пересекают всю территорию с востока на запад (см. рис. 59).

Рис. 59. Барическая система Скалистых гор

Из-за эффекта Кориолиса они поворачивают к северу, приводя к южным ветрам на Великих равнинах и увлекая на материк влажный воздух из Мексиканского залива, приносящий в Канзас и окружающие штаты грозы, бури, штормы. Аналогичным образом циклон возле Альп притягивает влажность, туманы и моросящие дожди на север Италии. Позднее мы изучим погоду в тропиках и продолжим разговор о локальных циклонах. Теперь мы знаем, что барические системы низкого и высокого давления всегда соседствуют и, взаимодействуя, создают ветры и определяют погоду. Давайте рассмотрим это более детально. На рисунке 60 показаны циклоны и антициклоны, их размещение и примерные границы. Летом антициклоны имеют тенденцию формироваться над водной поверхностью (она холоднее), а циклоны над сушей, зимой наоборот.

Рис. 60. Летние барические системы

В антициклоне у поверхности повышенное давление, это определяет направление ветров. Воздух движется от центра к периферии. В циклоне — картина обратная. Условно это можно изобразить, как показано на рисунке 61.

Рис. 61. Течения вокруг барических систем

Здесь потоки текут с высоких точек в низкие. Однако свои поправки вносит опять эффект Кориолиса.

В северном полушарии по токи доворачивают вправо. Поэтому в антициклоне воздух, двигаясь от центра поворачивает по часовой стрелке (если смотреть сверху). В южном полушарии эффект Корриолиса приводит к повороту влево и движению воздуха в антициклоне против часовой стрелки. Учитывая вышесказанное, можно предположить движение воздуха и в циклоне.

Это важно знать пилотам для определения ветра по синоптической карте, на которой нанесены фронты и барические системы.

Когда циклоны и антициклоны формируются из-за тепловых процессов (а не из-за циркуляции на высотах), они располагаются и взаимно поддерживают друг друга, как показано на рисунке 62.

Рис. 62. Модель циркуляции

Здесь мы видим более высокое давление на поверхности с перетеканием воздуха в зону меньшего давления. Наверху мы видим относительно высокое давление над низким, что толкает воздух для выравнивания давлений. Это течение продолжается до тех пор, пока действует прогрев. Важно обратить внимание, что воздух поступает или опускается сверху около высокого давления, в то время как он поднимается над низким давлением. Это основная модель движения в барических системах, вне зависимости от причин их возникновения. Воздух в антициклоне опускается, что приводит к сжатию, нагреву, уменьшению относительной влажности и увеличению стабильности. Воздух в циклоне поднимается, в результате он расширяется, охлаждается, увеличивается относительная влажность и уменьшается стабильность.

Опускающийся воздух вверху снижается со скоростью всего несколько сантиметров в минуту, но этого достаточно, чтобы небо очистилось, и ясная погода у нас всегда ассоциировалась с антициклоном. Ирония в том, что добавляющийся воздух вверху приводит к большей стабильности воздушных масс, что является главной причиной инверсии. Это обычное явление в непустынных районах умеренной климатической зоны. Даже вслед за холодным фронтом в антициклоне с большой вероятностью следует погода, несущая низкий уровень нестабильности и термической активности, несмотря на чистый холодный воздух, хорошо пропускающий солнечные лучи, согревающие землю и создающих нестабильность на малых высотах. Однако, если антициклон задерживается на несколько дней, над этой территорией воздух постепенно стабилизируется и термическая активность прекращается совсем.

Поднимающийся воздух в циклоне приводит к большому количеству облаков и осадкам. Он также может вызвать нестабильность, вплоть до образования грозы. В основном, приближение циклона вызывает недовольство пилотов во влажных районах, потому что никто не любит летать в дождь.

ИЗОБАРЫ

Достаточно трудно вести разговор о барических системах без упоминания об изобарах. Изобары это линии одинакового давления на картах погоды. Это слово пришло к нам из Греции, Isoобозначает равный, barпереводится как вес или давление.

Изобары очень похожи на изображения холмов и впадин на топографических картах, как на рисунке 61, что делает карты погоды очень похожими на топографические. Изобары на рисунке 63 окружают циклон и антициклон. Кроме основных, различают барические системы с незамкнутыми изобарами: ложбина — вытянутая в виде желоба от центра циклона полоса пониженного давления, располагающаяся между двумя областями повышенного давления; гребень — вытянутый клином от центра антициклона полоса повышенного давления, располагающаяся между двумя областями пониженного давления; седловина — барическая область между двумя крест-накрест расположенными циклонами и антициклонами.

Изобары наносят на карту с шагом обычно 4 гПа или 2 гПа если давление изменяется медленно и надо показать более детально (рис. 63). Более частые линии изобар говорят о большем изменении давления в направлении, перпендикулярном изобарам. Расстояние между изобарами мы называем градиентом давления. Больший градиент давления приводит к большим силам, движущим воздушные массы, к более сильным ветрам.

Рис. 63. Изобары вокруг барических систем

Мы можем заметить закономерность между скоростью ветра и частотой изобар: чем плотнее располагаются изобары, тем сильнее ветер. В таблице показана зависимость расположения изобар у поверхности для ветра 24 км/ч. Отметим, что это изменение с широтой связано с эффектом Кориолиса, который всегда противостоит силе градиента давления.