Циклон

Циклон — это атмосферный вихрь огромных размеров (от сотен до нескольких тысяч километров в поперечнике) с пониженным давлением воздуха в центре, характеризующийся системой ветров, дующих против часовой стрелки в Северном полушарии и по часовой стрелке — в Южном. Циклоны являются основными переносчиками погоды в умеренных широтах, принося облачность, осадки, ветры и существенные изменения температуры. В отличие от антициклонов, с которыми они чередуются, циклоны связаны с неустойчивой, пасмурной и часто ветреной погодой.

Классификация циклонов

Циклоны классифицируются по нескольким признакам: происхождению, географическому положению, интенсивности и стадии развития.

По происхождению и географическому положению

• Внетропические циклоны — формируются в умеренных и полярных широтах. Они возникают на атмосферных фронтах — границах между холодными и тёплыми воздушными массами. Именно эти циклоны определяют погоду на большей части территории России, Европы и Северной Америки. Внетропические циклоны делятся на фронтальные (основной тип) и термические (возникающие над сильно нагретой поверхностью суши).
• Тропические циклоны — образуются в тропических широтах (обычно между 5° и 30° северной и южной широты) над океаном при температуре воды не ниже 26–27 °C. Они имеют гораздо меньший диаметр (200–500 км), но отличаются огромной энергией, чрезвычайно низким давлением в центре (до 870 гПа) и ураганными ветрами. В зависимости от региона их называют тайфунами (Тихий океан), ураганами (Атлантика и северо-восток Тихого океана) или циклонами (Индийский океан).
• Полярные циклоны (арктические и антарктические) — небольшие, но интенсивные вихри, формирующиеся в высоких широтах над открытой водой в холодное время года. Они часто сопровождаются сильными снегопадами и ветрами.

По стадиям развития

В своём развитии внетропический циклон проходит несколько стадий:

1. Стадия возникновения (волна) — на фронте возникает волновое возмущение, давление начинает падать.
2. Стадия молодого циклона — формируется замкнутая область пониженного давления, появляются тёплый и холодный фронты. Циклон углубляется, давление падает, ветер усиливается.
3. Стадия максимального развития (окклюзия) — холодный фронт догоняет тёплый, образуя фронт окклюзии. Циклон достигает наибольшей интенсивности, давление в центре минимально.
4. Стадия заполнения — циклон теряет энергию, давление в центре растёт, фронты размываются, вихрь затухает.

Строение и механизм действия

В основе циклона лежит восходящее движение воздуха. В центре, где давление минимально, воздух поднимается, охлаждается, водяной пар конденсируется, образуя мощные облака и осадки. Вращение воздуха обусловлено силой Кориолиса, возникающей из-за вращения Земли.

Основные структурные элементы внетропического циклона:

• Центр (глаз) — область самого низкого давления. В тропических циклонах здесь часто наблюдается ясная и тихая погода, окружённая стеной ураганных ветров. Во внетропических — центр менее выражен, погода в нём обычно пасмурная и ветреная.
• Тёплый сектор — часть циклона между тёплым и холодным фронтами, где находится тёплая воздушная масса. Здесь обычно наблюдается облачная погода с моросящими осадками или туманами.
• Холодный фронт — граница, где холодный воздух подтекает под тёплый, вытесняя его вверх. Сопровождается ливнями, грозами, шквалами и резким похолоданием.
• Тёплый фронт — граница, где тёплый воздух натекает на холодный. Приносит обложные осадки, постепенное потепление и ухудшение видимости.
• Линии тока — ветры в циклоне направлены не строго к центру, а по спирали, против часовой стрелки (в Северном полушарии), отклоняясь к центру.

Влияние на погоду и климат

Циклоны являются главным механизмом переноса тепла и влаги из низких широт в высокие. Они обеспечивают выпадение большей части осадков в умеренном поясе. Прохождение циклона через регион обычно вызывает:

• Резкую смену погоды — от ясной и морозной (перед циклоном) к пасмурной, ветреной и оттепельной (в тёплом секторе), а затем к холодной с ливнями и шквалами (после прохождения холодного фронта).
• Усиление ветра — в зоне фронтов и вблизи центра ветер может достигать штормовой силы (более 20 м/с).
• Обильные осадки — от затяжных моросящих дождей до ливней и снегопадов.
• Колебания атмосферного давления — его резкое падение перед приходом циклона и последующий рост.

Циклоны на территории России

Над территорией России циклоническая деятельность наиболее активна в умеренных широтах. Основные пути движения циклонов связаны с западным переносом воздушных масс. Циклоны, приходящие с Атлантики, часто приносят зимой оттепели и снегопады, а летом — прохладную и дождливую погоду. На Дальний Восток выходят циклоны с Тихого океана, в том числе тропические тайфуны, которые могут вызывать катастрофические наводнения.

Особенности региональных циклонов:

• Черноморские циклоны — формируются над Чёрным морем, часто приносят сильные дожди и штормовые ветры на побережье Кавказа и Крыма.
• Арктические циклоны — возникают над Северным Ледовитым океаном, приносят резкое похолодание и снегопады в северные регионы.
• Южные циклоны — формируются над Каспием и Средней Азией, могут вызывать сильные снегопады и метели на юге России.

Тропические циклоны: тайфуны и ураганы

Тропические циклоны представляют наибольшую опасность для прибрежных регионов. Они характеризуются:

• Экстремально низким давлением — рекордное значение 870 гПа зафиксировано в тайфуне «Тип» (1979 год).
• Ураганными ветрами — скорость ветра может превышать 300 км/ч.
• Штормовыми нагонами — подъём уровня моря, вызванный ветром, который может затоплять прибрежные территории.
• Проливными дождями — за сутки может выпасть до 500–1000 мм осадков, что приводит к катастрофическим наводнениям.

Для оценки интенсивности тропических циклонов используется шкала Саффира — Симпсона, которая делит их на пять категорий в зависимости от скорости ветра. Наиболее разрушительные — ураганы 4-й и 5-й категорий.

Методы наблюдения и прогнозирования

Современная метеорология использует комплексный подход для отслеживания циклонов:

• Спутниковые снимки — позволяют видеть облачную структуру циклона, его размеры и траекторию.
• Данные метеорологических радиолокаторов — дают информацию об интенсивности осадков и ветра внутри циклона.
• Самолёты-охотники за ураганами — специально оборудованные самолёты, которые залетают в центр тропических циклонов для измерения давления, температуры и ветра.
• Численные модели прогноза погоды — компьютерные алгоритмы, которые на основе текущих данных рассчитывают будущее положение и интенсивность циклона.

Прогнозирование траектории и интенсивности циклонов, особенно тропических, является одной из сложнейших задач метеорологии. Ошибки в прогнозе могут привести к человеческим жертвам и огромному экономическому ущербу.

Интересные факты

• Самый большой внетропический циклон в истории наблюдений был зафиксирован в 1999 году над Аляской — его диаметр превышал 3000 км.
• В тропических циклонах глаз (центр) может быть абсолютно ясным и безветренным, в то время как в нескольких километрах от него бушует ураган.
• Циклоны не могут образовываться на экваторе (в полосе ±5°), так как там сила Кориолиса, необходимая для закручивания вихря, равна нулю.
• Названия тропическим циклонам присваиваются по заранее утверждённым спискам, которые повторяются каждые несколько лет.

Источники

1. Хромов С. П., Петросянц М. А. Метеорология и климатология. — М.: Издательство МГУ, 2006.
2. Матвеев Л. Т. Основы общей метеорологии. Физика атмосферы. — Л.: Гидрометеоиздат, 1965.
3. Погосян Х. П. Циклоны. — Л.: Гидрометеоиздат, 1976.
4. Воробьёв В. И. Синоптическая метеорология. — Л.: Гидрометеоиздат, 1991.
5. Данные Всемирной метеорологической организации (WMO) по тропическим циклонам.