Циклон - атмосферний вихор з низьким тиском в центрі. Вітри в циклоні в північній півкулі дмуть проти годинникової стрілки, і в нижньому шарі відхиляються до центру, в південній півкулі - за годинниковою стрілкою.
Циклони постійно і природно з'являються з-за обертання Землі, завдяки силі Коріоліса. Проходження циклону пов'язано з утворенням потужної хмарності і випадінням опадів.
Розрізняють два основних види циклонів - внетропические і тропічні. Перші утворюються в помірних або полярних широтах і мають діаметр від тисячі кілометрів на початку розвитку, і до декількох тисяч в разі так званого центрального циклону. Другі утворюються в тропічних широтах і мають менші розміри (сотні, рідко - більше тисячі кілометрів), але великі баричні градієнти і швидкості вітру, що доходять до штормових. Тропічні циклони можуть в процесі свого розвитку перетворюватися в внетропические.
Нижче 8-10 ° північної і південної широти циклони виникають дуже рідко, а в безпосередній близькості від екватора - не виникають зовсім.
Циклони виникають не тільки в атмосфері Землі, але і в атмосферах інших планет. Наприклад, в атмосфері Юпітера вже багато років спостерігається так звана Велика червона пляма. що є, по всій видимості, тривалим циклоном. Однак, циклони в атмосферах інших планет вивчені недостатньо. Ціклогенéз - освіту циклону, в помірних широтах виникає на фронтах.
Циклогенез - розвиток або посилення циклонічної циркуляції в атмосфері (область низького тиску). Це загальний термін для кількох різних процесів, все приводять до розвитку якогось одного виду циклону.
Розрізняють два основних види циклонів - внетропические і тропічні. Перші утворюються в помірних або полярних широтах і мають діаметр від тисячі кілометрів на початку розвитку, і до декількох тисяч в разі так званого центрального циклону. Позатропічні циклони формуються у вигляді хвиль уздовж погодних фронтів, перш ніж ці фронту зімкнуться на фронт оклюзії, який пізніше сформує в їхньому життєвому циклі холодну ядро циклону.
Тропічні циклони утворюються в зв'язку з наявністю великої кількості прихованої теплоти, обумовлюючи більшу грозову активність і ядра тепла. Вони можуть бути надзвичайно небезпечними. В основному для формування тропічного циклону потрібна температура приповерхневого шару океанської води мінімум 26,5 ° C на глибині як мінімум до 50 м. Іншим необхідним фактором є швидке охолодження повітря з висотою, що дозволяє вивільнення енергії конденсації, головного джерела енергії тропічного циклону. Також для освіти тропічного циклону необхідна висока вологість повітря в нижніх і середніх шарах тропосфери; за умови великої кількості вологи в повітрі умови сприятливі для утворення нестабільності.
Основні теорії формування
Подання про механізм виникнення циклонів до 20-го століття не відрізнялися ясністю і були вельми спрощеними. У 20 столітті були розвинені термічна (конденсаційна), механічна, хвильова, дивергентная, адвектівние-динамічна теорії формування циклонів, які були більш повними, але продовжували бути недостатньо повними і не враховували всіх факторів.
Зараз встановлено, що переважна більшість циклонів, які виникають в помірних широтах, є фронтальними хвильовими збуреннями.
Фронтальні циклони (і антициклони) є результатом виникнення на тропосферного фронті динамічно нестійких бароклінних хвиль. Бароклінних нестійкість визначається як динамічна нестійкість в основному перенесення в атмосфері, пов'язана з наявністю меридионального градієнта температури, і, отже, термічного вітру. Атмосфера при цьому знаходиться в квазігеострофічній рівновазі (стан руху, при якому горизонтальна складова сили обертання Землі врівноважує силу горизонтального баричного градієнта у всіх точках поля, тобто вітер в точках поля геострофічних, що може бути прийнято у вільній атмосфері, за винятком екваторіальних широт) і володіє статичної стійкістю.
стадія виникнення
Тривалість стадії виникнення циклону триває від перших ознак виникнення баричного освіти до появи першої замкнутої ізобари на приземної карті погоди. Процес триває приблизно добу. У початковій стадії розвитку циклонічні градієнти тиску і вітру слабкі, атмосферний фронт слабо обурене. Циклон в початковій стадії - зазвичай низька баричне освіти.
Стадії молодого фронтального циклону відповідає деформація передньої хмарної смуги. У місці виникнення хвилі, в передній частині, хмарна смуга розширюється в бік холодного повітря і виявляє антициклонний вигин (в сторону холодного повітря). Тут в результаті висхідного ковзання теплого повітря починає формуватися хмарна смуга теплого фронту. На північній периферії хмарності теплого фронту видно викиди перистих хмар. що свідчить про активний процес циклогенезу. В тилу хвилі - циклонічна вигині, формується холодний фронт.
На відміну від слаборозвиненою хвилі, смуги перистої хмарності попереду активної хвилі свідчать про те, що тут у верхній половині тропосфери відбувається винос теплого повітря і формується теплової гребінь. В тилу активної хвилі хмарна смуга звужується і прогинається в сторону теплого повітря. Тут в нижній половині тропосфери поширюється холодне повітря, і формується термічна улоговина.
Таким чином, утворюються з'єднані області адвекции холоду і адвекции тепла, так звана адвектівние термічна пара. Що гучніше горизонтальний градієнт адвекции в області хвилі, тим інтенсивніше буде протікати циклогенез і розвиватися хмарність. У поверхні Землі атмосферний тиск падає, з'являються замкнуті ізобари. збільшується зона опадів.
Формування циклону на стаціонарному атмосферному фронті вказує, що в наступну добу збільшаться градієнти температури і посиляться опади на теплому фронті. На холодному фронті погодні умови суттєво не зміняться.