Cyclonen, anticyclonen, tyfoons, orkanen, tornado's, tornado's - deze verschijnselen worden veroorzaakt door vortexbewegingen in de atmosfeer, vergezeld van neerslag (meer of minder). Overweeg de kenmerken en voorwaarden voor het optreden van dit element.
Beweging van luchtmassa's in de atmosfeer
In de atmosfeer van onze planeet is er een constante circulatie van luchtmassa's met de overdracht van energie en materiële componenten. Beweging in uitvoering:
- van noord naar zuid en in de tegenovergestelde richting (meridiaan);
- van west naar oost en in de tegenovergestelde richting (breedtegraad).
In de troposfeer zijn er, naast meridionale en breedte-overdrachten van luchtmassa's, wervelbewegingen van de atmosfeer, vergezeld van neerslag - cyclonen en anticyclonen.
Deze verschijnselen veroorzaken veranderingen in de klimatologische omstandigheden in alle regio's van de planeet.
In de onderste lagen van de troposfeer, in de tropische zone, warmen de luchtmassa's vrij sterk op. Tegelijkertijd zijn de luchtmassa's gevuld met vocht (vooral boven de oceanen). Warme lucht stijgt optot een hoogte van 1000-1200 meter, waar het begint af te koelen met de daaropvolgende vorming van wolken. In plaats van de verhoogde warme massa's komen koude noordelijke massa's (op het noordelijk halfrond). Warme luchtmassa's worden opgevangen door de Coriolis-kracht die wordt veroorzaakt door de rotatie van de aarde. Ze beginnen niet alleen naar boven te bewegen, maar ook horizontaal, terwijl ze afwijken van een rechtlijnige richting - op het noordelijk halfrond naar het noordoosten. Koude massa's gaan naar het zuidwesten (op het zuidelijk halfrond bewegen luchtmassa's in precies de tegenovergestelde richting). Dit is hoe de passaatwinden worden gevormd.
Het wateroppervlak van de oceaan, opgewarmd tegen het einde van de zomer en het begin van de herfst, biedt de mogelijkheid voor de vorming van andere luchtmassa's gevuld met vocht - moessons. Hun richting is strikt tegengesteld aan de passaatwinden.
Het thermisch evenwicht van de planeet wordt in stand gehouden dankzij wereldwijde inter-breedtegraad overdracht: warmte van tropische breedtegraden naar hoge breedtegraden, koude van subpolaire (hoge) breedtegraden naar de tropen.
De cyclonische activiteit van de atmosfeer is gebaseerd op de verbinding van tropische circulatie met de wervelende activiteit van luchtmassa's op gematigde breedtegraden.
Cyclogenese
Deze term verwijst naar de vorming, ontwikkeling of ineenstorting van de vortexbeweging van de atmosfeer, vergezeld van neerslag. Dat wil zeggen, gewoon elke cycloon - een draaikolk met een lage druk binnenin. "In de ingewanden" van de cyclonen van het noordelijk halfrond waaien de winden tegen de klok in. Het onderste deel van de cycloon wordt gekenmerkt door de afwijking van de wind naar het midden.
De moderne meteorologie verdeelt cyclonale wervelingen in twee soorten: op basis van hun locatieoorsprong en daaropvolgende activiteit - tropisch en extratropisch (gematigde cyclonen).
De eerste worden gevormd in de tropen, met ontwikkeling bereiken ze een grootte van maximaal duizend kilometer (zeer zelden meer). De tweede is de vortexbeweging van de atmosfeer in de zone van gematigde en subpolaire breedtegraden. Extratropische cyclonen bereiken enorme (tot enkele duizenden kilometers) afmetingen.
De snelheid van de wervelende beweging van lucht in tropische cyclonen is enorm, het kan stormwaarden bereiken. Deze wervelingen kunnen extratropisch worden als ze bewegen.
Omstandigheden die nodig zijn voor de vorming van een tropische wervelbeweging
Om een tropische draaikolk te kunnen vormen, is het noodzakelijk dat de omringende lucht verzadigd is met vocht (dit geeft een instabiliteitsfactor). Het water in de oceaan warmt op tot een diepte van vijftig meter, tot een temperatuur van meer dan zesentwintig graden Celsius. Wanneer dampen condenseren in de onderste lagen van de troposfeer, moet de lucht zeer snel afkoelen (dit is de belangrijkste energiebron van de cycloon).
Tyfoons en orkanen - tropische cyclonen
In het Verre Oosten en in de landen van Zuidoost-Azië worden tropische wervelbewegingen van de atmosfeer vergezeld van neerslag tyfoons genoemd. In de landen van Noord- en Zuid-Amerika - orkanen (onder de Maya-indianen is de god van de wind Hurakan). Als de snelheid van een storm tijdens een storm hoger is dan honderdzeventien kilometer per uur, dan is dit al een orkaan.
Tropische cyclonen brengen zware regenval. Op zee ontstaan tijdens een tyfoon en een orkaan enorme golven. Maar ze worden verzwakt door onder te vallenwindactie op het land. Stortbuien veroorzaakt door tropische cyclonen vallen landinwaarts op afstanden tot veertig kilometer. Dit is erg belangrijk om het droge klimaat van de continenten te verzachten.
De cyclonen zelf vervoeren energiereserves van de ene plaats op de planeet naar de andere, van de tropen naar gematigde zones. Dit is belangrijk voor wereldwijde cyclonale processen in de atmosfeer, omdat het leidt tot een convergentie van temperaturen op de planeet, het klimaat egaliseren en milder maken.
Extratropische cyclonen en anticyclonen
Enorme (enkele duizenden kilometers) wervelbewegingen van de atmosfeer, vergezeld van neerslag en voorkomend in gematigde en subpolaire zones, worden extratropische cyclonen en anticyclonen genoemd. Windwervelingen in noordelijke cyclonen draaien in dezelfde richting als noordelijke tyfoons.
Met de komst van zo'n orkaan komt er slecht weer, maar de anticycloon zorgt voor een heldere en zonnige dag.
Het optreden van cyclonen op gematigde breedtegraden
Om het mechanisme van optreden van deze formaties weer te geven, is het noodzakelijk om te werken met het concept van een atmosferisch front. In de eerste benadering is dit slechts een grens die twee verschillende luchtmassa's scheidt.
In feite is dit een zone van enkele tientallen kilometers, gekanteld onder een hoek van één graad. In het geval van een warmtefront ligt de helling ervan in de bewegingsrichting (het bedekt als het ware de koude massa van bovenaf). Als het koud is - integendeel, aan de andere kant van de beweging. De bewegingsvergelijking van de atmosfeer wordt uitgedrukt door de formule van Max Margules(Australische meteoroloog).
De interactie van warme en koude fronten leidt tot de vorming van een cyclonale vortex. Bij een dergelijke verbinding wordt een deel van het warme front in de vorm van een langwerpige "tong" in de koude massa gebracht. Tegelijkertijd stijgt warme lucht op als lichtere lucht.
Tijdens deze interactie vinden twee processen plaats, die leiden tot een cyclonale vortex. Stoommoleculen (water), stijgend, beginnen te roteren: ze worden beïnvloed door het magnetische veld van de aarde. Ze betrekken bij deze rotatiebeweging alle omringende lucht. Als gevolg hiervan wordt er een enorme draaikolk en watermoleculen gevormd.
Bovenaan koelen de luchtmassa's af. In dit geval condenseert waterdamp, die in wolken verandert (dit zijn regen, hagel, sneeuw). Dergelijk weer met slecht weer kan enkele dagen of zelfs weken aanhouden. Dit zal afhangen van de "levensduur" van de cycloon: hoe groter de toevoer van warme lucht, hoe langer de cycloon bestaat.
Voorkomen van anticyclonen
Het ontstaan van deze vortex is te wijten aan het verlagen van de atmosferische massa's wanneer ze worden verwarmd met de omringende massa's, zonder warmte-uitwisseling. Tijdens dit proces da alt de vochtigheid binnenin, en dit brengt de verdamping van reeds bestaande wolken met zich mee. Onder invloed van het aardmagnetisch veld beginnen watermoleculen - in de noordelijke anticyclonen - met de klok mee te draaien. Stabiel weer in dit proces kan tot drie weken duren.
