6.12.1. Циклони

Циклони (від грецького „циклос” – круг, коло) – величезні атмосферні вихори із замкненими ізобарами і найнижчим тиском у їхньому центрі. Повітря в циклонах переноситься від окраїн до центру проти руху годинникової стрілки у північній півкулі та за ходом годинникової стрілки у південній.

Отже, у приземному шарі атмосфери повітря втікає в область циклону, переноситься догори, а у верхніх шарах витікає з нього. Основною властивістю циклону є наявність висхідних рухів на усій його території, що й визначає характер погоди. Підіймаючись у високі шари атмосфери, повітря адіабатично охолоджується, досягає стану насичення, відбувається конденсація водяної пари, утворюються хмари та атмосферні опади.

Розміри циклонів позатропічних широт величезні. Їх діаметр досягає 2-3 тис. км і охоплює зразу кілька країн Європи. Щороку в позатропічних широтах земної кулі виникає до 130 велетенських атмосферних вихорів – циклонів. Щорічно в Україні спостерігається в середньому 43 циклони і 129-136 днів з циклонічною погодою. Найбільше днів з циклонічним характером погоди спостерігається взимку та навесні.

Атмосферний тиск у центрі циклонів помірних широт у більшості випадків знижується до 995-1000 гПа. Порівняно рідко „глибина” циклонів досягає 960-950 гПа у північній півкулі та 923 гПа у південній. Найглибші циклони бувають у високих широтах. Поряд з поглибленням циклону збільшуються і баричні градієнти і його діаметр. Середній тиск у центрі Українських циклонів близько 1005 гПа.

Циклони, як правило, виникають на основних атмосферних фронтах – на полярних (помірних) та арктичних. На поверхні фронту виникають величезні хвилі з довжиною близько 1000 км. Хвилі виникають під впливом величезних горизонтальних градієнтів температури, сходження течій холодного та теплого повітря і відхиляючої сили обертання Землі. На одних ділянках фронт починає рухатись на північ, на інших – на південь. На місці хвилі починається зменшення атмосферного тиску. Це і є центр майбутнього циклону де виникають ділянки теплого і холодного фронту. Отже, центр кожного циклону розташований на атмосферному фронті. Це і є перша стадія розвитку циклону – стадія хвилі. На цій стадії в приземному шарі можуть бути відсутні замкнені ізобари.

Ф

Мал. 6.33. Схема розвитку фронтальних циклонів

а, б) – стадії хвилі, в) – молодий циклон, г, д) – стадії оклюзії

У цій стадії розвитку продовжується зменшення тиску в центральній частині і циклон досягає стадії максимального розвитку. Холодний фронт циклону завжди рухається швидше, ніж теплий, і поступово доганяючи останній, зливається з ним. Відбувається так звана оклюзія циклону. Це остання стадія розвитку циклону. В оклюдованому циклоні поблизу земної поверхні уже немає теплого сектору, тепле повітря витісняється холодним угору, де воно поступово охолоджується шляхом випромінювання. У цій стадії циклон виражений у всій тропосфері і він стає високим холодним баричним утворенням. Швидкість руху такого циклону уповільнюється, тиск в центрі підвищується і він поступово заповнюється. Спочатку він зникає на картах ізобар в приземному шарі і поступово заповнюється на висотах.

На полярному та арктичному фронтах, як правило, виникає не один циклон, а серія циклонів – частіше всього 4-6, і рухаються вони за загальним перенесенням повітря в середній і верхній тропосфері. Течії повітря на висоті 3-5 км мають назву провідної течії в атмосфері. Вздовж цієї течії і рухаються циклони зі швидкістю близько 0,7 швидкості цієї течії. Як правило, циклони рухаються із заходу на схід з невеликим відхиленням у високі широти. Середня швидкість зміщення центру циклону становить 30-40 км/г, а в окремих випадках може перевищувати 80 км/г. В окремих випадках циклони можуть зміщуватись з півночі на південь – це так звані пірнаючі циклони, а інколи навіть із сходу на захід. У стадії оклюзії швидкість циклону різко зменшується.

Внаслідок зменшення швидкості руху в стадії оклюзії циклони однієї серії доганяють один одного й об’єднуються в один величезний циклон. Це так званий центральний циклон, який утворюється в субполярних широтах (мал. 6.34). Центральний циклон сам формує провідні течії атмосфери, порушуючи цим зональні течії атмосфери. Циклони однієї серії існують близько тижня. Центральний циклон існує довше. Центральні циклони найчастіше утворюються у північній частині Атлантичного та Тихого океанів північної півкулі на відповідних широтах.

З виникненням та рухом циклонів пов’язані різкі зміни погоди. Наближення циклону можна помітити за появою перистих хмар у західній частині горизонту у вигляді паралельних смуг. Через деякий час за ними появляються перисто-шаруваті, потім високо-шаруваті і шарувато-дощові, тобто типові хмари теплого фронту, який рухається в передній частині циклону. Для цього фронту характерні тривалі опади облогового характеру. В теплому секторі циклону можуть спостерігатись тумани та опади мрячного характеру, які характерні для холодної частини року. В тиловій частині циклону переважають опади зливового характеру з купчасто-дощових хмар.

Отже, при проходженні циклону встановлюється хмарна погода, опади, змінюється їх характер, різко змінюється температура повітря і напрямок вітру. Територію циклону взагалі займають сильні вітри особливо в зоні холодного фронту. Швидкість вітру в циклонах часто досягає сили шторму. Особливо сильні вітри спостерігаються у глибоких циклонах помірних широт, в які перетворились тропічні циклони, вийшовши в помірні широти. У цих випадках окремі пориви вітру в циклонах можуть досягати 60 м/с.

Мал.. 6.34. Синоптична карта з центральним циклоном та субтропічним антициклоном