Первая и вторая стадии развития циклонов

1. СТАДИИ РАЗВИТИЯ ЦИКЛОНОВ (первая и вторая)

2. СТАДИИ РАЗВИТИЯ ЦИКЛОНОВ

Циклоны могут возникать, углубляться и заполняться. Однако
некоторые циклоны могут не заполниться, а регенерировать.
Регенерация – это особый вид эволюции циклонов.
Возникновение и развитие внетропических циклонов тесно связано с
ВФЗ и СТ. Обычно циклоны зарождаются справа от оси СТ (на
антициклональной стороне СТ) и в процессе развития переходят на
другую (циклоническую) сторону СТ.
Наиболее часто циклоны образуются на тех участках сильно
вытянутых ложбин, где наблюдается резкое уменьшение
горизонтального барического градиента, а также в полосе
пониженного давления между двумя антициклонами.
Признаком возможного образования циклона у поверхности земли
служат отрицательные барические тенденции в области
малоподвижных участков главных фронтов и у точек окклюзии.

3. Схемы возникновения фронтальных циклонов на холодных участках фронтов (а), на теплых участках фронтов (б), у точки окклюзии (в).

4.

Весь цикл жизни нефронтального циклона в типичном случае условно
можно разделить на четыре стадии:
• 1) начальная стадия (возникновения) – от первых признаков
зарождения до первой замкнутой изобары;
• 2) молодого циклона (углубления) – от момента оформления циклона
до начала окклюдирования;
• 3) максимального развития – от момента окклюдирования до начала
заполнения;
• 4) заполнения – от момента заполнения до полного исчезновения
циклона на приземной карте.
Для фронтального циклона выделяют три стадии развития:
• 1) фронтальная волна – до первой замкнутой изобары;
• 2) молодой циклон – от оформления циклона до начала
окклюдирования;
• 3) окклюдированный циклон – от начала окклюдирования до
исчезновения.

5.

Предпочтение отдаётся первому принципу деления в любом случае.
Деление на стадии развития циклонов носит условный характер.
Обычно в процессе развития циклон превращается из низкого
подвижного образования в высокое малоподвижное образование с
вертикальной высотной осью. Продолжительность каждой стадии
колеблется от нескольких часов до нескольких суток. Наименее
продолжительна начальная стадия развития.
При переходе от стадии к стадии существенно меняется
термобарическое поле, горизонтальная и вертикальная структура
циклона.
Циклон не обязательно проходит все стадии развития. Часто
фронтальные волны не развиваются в дальнейшем. Молодой циклон
может начать заполняться, не достигнув максимального развития.
Циклон может регенерировать, не заполняясь.

6. Начальная стадия развития (возникновения) – волны

1. У поверхности земли циклон оформлен одной замкнутой изобарой.
Фронт имеет вид волны (волнообразный изгиб).
2. На всех картах БТ (в том числе и на АТ-850) замкнутых изогипс нет.
Циклон – приземный.
Высотное барическое поле нижней тропосферы имеет волнообразный
изгиб. Позади приземного центра располагается неглубокая
барическая ложбина, а несколько впереди – небольшой гребень
(рис. 1). На АТ-500 – невозмущённое барическое поле.
3. Центр циклона часто (в 60 % случаев) находится под дельтой ВФЗ.
Зона наибольшего сгущения изогипс ОТ 500/1000 несколько смещена
относительно центра в холодную часть. Над центром циклона
располагается слабо выраженный гребень тепла, в тыловой части –
ложбина холода (рис. 1).

7.

Рис. 1. Термобарическое поле циклона в начальной стадии развития
1 – изогипсы АТ-700; 2 – изогипсы ОТ 500/1000

8.

• В передней части циклона наблюдается адвекция тепла (падение
давления перед тёплым фронтом), в тыловой части – адвекция холода
(рост давления за холодным фронтом). Линия нулевой адвекции
проходит через центр. Таким образом, термический фактор
способствует углублению циклона в этой стадии развития.
• 4. Центр циклона находится справа от оси СТ. Ось СТ почти параллельна
фронту (рис. 2).
Рис. 2. Положение оси струйного течения в начальной стадии развития
циклона

9.

5. Положительная адвекция вихря скорости способствует падению
давления в районе волны (оцениваем знак вихревой составляющей в
уравнении тенденции вихря скорости). Благоприятные условия для
возникновения циклона – под передней частью высотной ложбины (рис.
3).
Рис. 3. Термобарическое поле, благоприятное для циклогенеза
(возникновения циклона)

10.

6. Нулевая изаллобара смещена от центра в тыл циклона. В передней
и центральной частях, частично в тыловой части циклона наблюдается
падение давления, далеко в тыловой части циклона – рост давления.
Такое распределение барической тенденции обусловливает усиление
циклонической циркуляции у вершины волны.
Первая начальная стадия развития циклона продолжается обычно
менее суток.

11.

Рис. 4. Пример возникновения циклона

12. Условия погоды в циклоне, находящемся в начальной стадии развития (волны)

Погода по обе стороны фронта (пологая волна) определяется
свойствами разделяемых воздушных масс.
Наблюдается деформация облачной полосы в результате образования
волны.
Впереди тёплого участка фронта в результате входящего движения
тёплого воздуха усиливаются процессы облакообразования, в
результате облачность уплотняется. Облачная полоса расширяется.
Это приводит к расширению фронтальной зоны осадков и
увеличению их интенсивности.
В тылу волны наблюдается прогиб облачной полосы в сторону тёплого
воздуха. Облачная полоса становится уже.

13. Молодой циклон

• 1. У поверхности земли циклон оформлен несколькими замкнутыми
изобарами. Давление в центре циклона заметно понижается,
увеличиваются барические градиенты. Падение давления происходит
в передней и центральной части циклона. Это приводит к его
дальнейшему углублению. Область роста давления находится в
тыловой части циклона за холодным фронтом. Хорошо выражен
тёплый сектор циклона.
• 2. Циклонический вихрь распространяется вверх. На поверхности 700
гПа имеется замкнутая изогипса. Центр циклона на АТ-700 смещён по
отношению к приземному центру циклона в сторону холодного
воздуха (обычно на северо-запад).
• 3. В высотном барическом поле на АТ-500 хорошо выражена ложбина
над тыловой частью и гребень над передней частью приземного
центра циклона. Циклон относится к средним барическим
образованиям.

14.

4. На ОТ 500/1000 по-прежнему соответствует ВФЗ. Она испытывает
большой волнообразный изгиб. Над приземным центром циклона
располагается гребень тепла, над тыловой частью – ложбина холода
(рис. 5). Зона сгущения изогипс на ОТ по-прежнему несколько
смещена в холодную часть циклона относительно его приземного
центра.
Рис. 5. Термобарическое поле молодого циклона
1 – изогипсы АТ-700; 2 – изогипсы ОТ 500/1000

15.

5. Струйное течение приобретает большой волновой изгиб. Центр
молодого циклона ещё располагается справа от оси СТ, но расстояние
до неё становится минимальным (рис. 6).
Рис. 6. Положение оси струйного течения по отношению к центру
молодого циклона
• Таким образом, структура термобарического поля благоприятствует
падению давления в передней и центральной частях молодого
циклона и росту давления в его тыловой части.
• Время существования молодого циклона обычно не более 1,5–2
суток.

16. Условия погоды в молодом циклоне

В молодом циклоне по условиям погоды можно выделить три зоны (рис.
7):
1 – передняя и центральная часть холодного сектора циклона перед
тёплым фронтом (восточная часть циклона);
2 – тёплый сектор циклона между тёплым и холодным фронтом
(южная часть циклона);
3 – тыловая часть холодного сектора циклона за холодным фронтом
(западная часть циклона).

17.

Рис. 7. Условия погоды в молодом циклоне.
Внизу приведён вертикальный разрез по линии 1

18.

В передней и центральной части циклона погода обусловлена, главным
образом, наличием тёплого фронта.
• Чем ближе к центру циклона и линии тёплого фронта, тем мощнее
система облаков Cs–As–Ns и тем вероятнее выпадение обложных
осадков.
• Летом возможны Cb, ливни и грозы на тёплых фронтах, а также
шквалы при грозах.
• С тёплыми фронтами связано образование фронтального гололёда
при выпадении переохлаждённых капель дождя.
• В передней части циклона может возникать адвективный туман при
адвекции тёплого и влажного воздуха на холодную подстилающую
поверхность.
• С тёплым фронтом зимой связаны метели в зоне фронтальных
снегопадов.

19.

В тёплом секторе циклона погода зависит от заполняющей его
воздушной массы.
• Если в тёплом секторе зимой находится морской тропический воздух
(мТВ), то смещаясь на север, он становится устойчивым. Чаще всего в
нём развиваются внутримассовые St, выпадают осадки в виде мороси
или слабого снега, наблюдаются туманы. При малом
влагосодержании наблюдается ясная погода (и зимой и летом).
• Если в тёплом секторе летом находится прогретый кУВ, то вследствие
сухости воздуха преобладает малооблачная погода.
• При неустойчивой стратификации тёплой воздушной массы с высокой
влажностью в тёплом секторе образуются внутримассовые Cu (чаще),
Cb, ливни и грозы (при грозах возможны шквалы).
• Перед холодным фронтом и на линии фронта (особенно ХФ 2 рода)
наблюдаются Cb, ливни, грозы, шквалы. В тёплом воздухе
располагается линия неустойчивости параллельно облачности
холодного фронта.
• Зимой возможны метели при выпадении снега и усилении ветра.

20.

В тыловой части циклона за холодным фронтом погода определяется
свойствами холодного фронта и холодной воздушной массы.
• Если холодный воздух за холодным фронтом сухой, и в нём
развиваются нисходящие движения, то в тыловой части циклона
может быть малооблачная погода. За холодным фронтом второго
рода часто наблюдается прояснение, похолодание, порывистый ветер.
• Если воздушная масса за холодным фронтом приходит из северных
районов и перемещается на юг, то холодная воздушная масса
становится неустойчивой. Вблизи линии холодного фронта в тылу
циклона развиваются при высокой влажности и неустойчивости
холодного воздуха Cb, наблюдаются ливневые осадки, шквалы, летом
грозы, может выпадать град. Зимой в тыловой части циклона при
снегопадах могут наблюдаться метели.
• Летом в тыловой части циклона развиваются внутримассовые Cb,
выпадают ливни.

21.

Зимой неустойчивость будет проявляться вблизи океанов. В
континентальных районах холодная воздушная масса будет иметь
устойчивую стратификацию.
Если холодный фронт смещается медленно (ХФ 1 рода), то в тыловой
части циклона будет облачность Ns–As–Cs и обложные осадки,
которые ослабевают по мере удаления от холодного фронта.
За холодным фронтом 1 рода возможны туманы (2 причины: 1 –
испарение с более тёплой почвы; 2 – радиационное выхолаживание
ночью).
Иногда в зоне медленно смещающихся холодных фронтов образуется
гололёд.

22.

Рис. 8. Пример молодого циклона на синоптической карте

23. Особенности распределения метеовеличин в молодом циклоне

Скорость ветра
Наибольшие скорости ветра наблюдаются в передней и тыловой
частях циклона в небольшом удалении от центра.
Наименьшие скорости ветра обычно отмечаются в южной части
циклона (тёплом секторе).
При движении циклона с юга на север наибольшие скорости ветра
отмечаются на северной периферии циклона.
Облачность и осадки
Наибольшая облачность и осадки наблюдаются в восточной и
западной частях циклона вблизи его центра.
В южной части циклона могут выпадать внутримассовые осадки или
может быть ясная погода. Перед холодным фронтом второго рода
типичны Cb, ливни, грозы, шквалы.
В северной части циклона осадки выпадают только вблизи центра
циклона. На северной периферии циклона отмечается ясная, холодная
погода, летом иногда могут выпадать ливневые осадки из Cb.

24.

Температура
Температура внутри молодого циклона распределяется асимметрично
на всех высотах.
Наиболее тёплыми является южная и юго-восточная части циклона,
наиболее холодными – северная и северо-западная части циклона.