На карте изобар обнаруживаются области пониженного и повышенного давления – циклоны и антициклоны. Это и есть барические системы. Циклоны и антициклоны возникают чаще всего в местах сходимости ветров различных направлений: в районе экватора, а также на широтных кругах 60 - 650 южной и северной широты .В зонах сходимости ветров атмосферный воздух закручивается в вихри.
Циклоны – огромные вихри в приземной атмосфере, до 1000 и более километров в поперечнике (обычно более 100 км). На приземной синоптической карте циклоны обрисовываются замкнутыми концентрическими изобарами округлой или овальной формы (рис.2.4). В циклонах самое низкое давление находится в центре вихря, а на периферии давление повышенное. Чем больше разница давления между центром и периферией, тем циклон более глубокий. Тайфуны – глубокие морские тропические циклоны, скорость ветра в которых достигает штормовой или ураганной силы.
Рис. 2.4. Схема циклона в Северном полушарии: линии — приземные изобары, стрелки — направление ветра. Н — центр циклона.
В циклоне сила барического градиента направлена от периферии к центру (от высокого давления к низкому). Но под влиянием силы Кориолиса в северном полушарии ветер поворачивает вправо, закручиваясь против часовой стрелки (рис. 2.4).
Вследствие больших поперечных размеров циклонов, с севера в него «всасывается» холодный воздух, а с юга теплый. Области с тёплым и холодным воздухом образуют в циклоне тёплый и холодный сектора, границы между которыми называются атмосферными фронтами (рис. 2.5). Это полосы, в пределах которых теплый воздух постепенно замещается холодным, или наоборот. Весь циклон и принадлежащие ему фронты перемещаются с той или иной скоростью в направлении ведущего атмосферного потока.
Если в сторону наблюдателя движется теплый сектор циклона, а наблюдатель в исходный момент находится в холодном секторе, то это означает, что приближается теплый фронт (рис. 2.5). В холодном секторе циклона давление выше, в теплом секторе ниже, следовательно, при приближении теплого фронта давление будет падать. В районе фронта, где соприкасаются теплый и холодный воздух, теплый воздух поднимается по клину холодного (рис.2.5, а), охлаждается, начинается конденсация, следовательно, образуются облака и выпадают осадки.
Рис. 2.4. Циклоны и фронты на территории России и стран СНГ.
Если к наблюдателю приближается холодный сектор (рис. 2.4), расположенный в тыловой части циклона, то в этом случае атмосферный фронт принимает характер холодного фронта с продвижением холодного клина вперёд и с вытеснением тёплого воздуха перед ним в высокие слои (рис 2.5, б). Облачная система холодного фронта не так широка, как тёплого, и для неё характерно преобладание или, во всяком случае, наличие кучево-дождевых облаков, дающих ливневые осадки. Перед холодным фронтом нередко возникают шквалы и грозы.
При прохождении фронтов резко усиливается ветер, это способствует перемешиванию загрязненных струй с чистым воздухом и снижению концентрации загрязнений в атмосферном воздухе.
Антициклон, область в атмосфере, характеризующаяся повышенным давлением воздуха. На картах распределения давления антициклон представляется концентрическими замкнутыми изобарами (линиями равного давления) неправильной, приблизительно овальной формы. Наивысшее давление — в центре и убывает к периферии. Давление в центре антициклона на уровне моря повышается до 1025—1040 мб,а иногда (например, зимой в Азии) — до 1070 мб (при среднем давлении на уровне моря 1010—1015 мб).
Продолжительность существования отдельного антициклона — несколько суток, а иногда и недель. Как и циклоны, антициклоны перемещаются в направлении общего переноса воздуха в тропосфере, т. е. с запада на восток, отклоняясь при этом к низким широтам. Средняя скорость перемещения антициклона около 30 км/ч в Северном полушарии, и около 40 км/ч – в Южном, но нередко антициклон надолго принимает малоподвижное состояние. Ветер в антициклоне дует в Северном полушарии по часовой стрелке, в Южном – против часовой стрелки, образуя тем самым гигантский вихрь (см. рис.2.7). Размер антициклона в поперечнике порядка тысяч км.
В антициклоне, в его центральной части, в отличие от циклона, преобладает нисходящее движение воздуха, что способствует накоплению загрязнённого воздуха в приземном слое и ухудшает экологическую обстановку в промышленных центрах.
Рис.2.7. Схема антициклона в Северном полушарии; жирные линии — приземные изобары; стрелки — направление ветра; В — центр антициклона.
Антициклон выбрасывает из центра воздух к периферии (рис. 2.7). Поэтому температура воздуха в нем мало изменяется, фронты практически не выражены. Из-за отсутствия фронтов в антициклоне преобладает ясная безветренная погода. Следовательно, в антициклоне создаются условия, благоприятные для накопления загрязнений в приземном слое атмосферы.
12. Распределение темпетатуры воздуха по вертикали. Нормальная, устойчивая стратификация, приземная и приподнятая иверсия.
Слоистость (стратификация) атмосферы проявляется вследствие различий температуры воздуха по вертикали. Холодный воздух более плотный, теплый воздух менее плотный. Стратификация будет неустойчивой, если у Земли располагается слой теплого воздуха, а над ним – слой холодного. Возникает конвективный подъём теплого воздуха. Если восходящие струи тёплого воздуха содержат водяной пар, то на некоторой высоте по мере его охлаждения начинается конденсация с образованием облаков. Летом во второй половине дня могут сформироваться местные конвективные грозы. Неустойчивая стратификация атмосферы является наиболее типичной. Такая стратификация называется «прямой» или «нормальной», в отличие от «обратной» т.е устойчивой стратификации, когда температура воздуха увеличивается с высотой. При обратной стратификации у Земли образуется холодный (тяжелый) воздух, представляющий собой как бы «запирающий» слой. Этот слой препятствует подъему вверх промышленных выбросов, поэтому загрязнения имеют тенденцию накапливаться у Земли, что создает неблагоприятную экологическую обстановку. Слой атмосферы, в котором наблюдается обратная стратификация, называется слоем «температурной инверсии». Если слой инверсии прижат к Земле, говорят о приземной инверсии. На рис. 2.8 показан слой приподнятой инверсии
Рис. 2.8. Прямая термическая стратификация в приземном слое сменяется на обратную на некоторой высоте (приподнятая инверсия); далее вновь следует прямая стратификация.
