Циклондар, антициклондар, тайфундар, дауылдар, торнадолар, торнадолар – бұл құбылыстар атмосферадағы жауын-шашынмен (көп немесе аз) жүретін құйынды қозғалыстардан туындайды. Бұл элементтің сипаттамалары мен пайда болу шарттарын қарастырыңыз.
Атмосферадағы ауа массаларының қозғалысы
Біздің планетамыздың атмосферасында энергия мен материалдық құрамдастардың тасымалдануымен ауа массаларының тұрақты айналымы жүреді. Қозғалыс жүріп жатыр:
- солтүстіктен оңтүстікке және қарама-қарсы бағытта (меридианалды);
- батыстан шығысқа және қарама-қарсы бағытта (ендік).
Тропосферада ауа массаларының меридиандық және ендік бойынша ауысуларынан басқа атмосфераның жауын-шашынмен - циклондар мен антициклондармен жүретін құйынды қозғалыстары болады.
Бұл құбылыстар планетаның барлық аймақтарындағы климаттық жағдайлардың өзгеруіне әкеледі.
Тропосфераның төменгі қабаттарында, тропиктік белдеуде ауа массалары айтарлықтай қатты қызады. Бұл кезде ауа массалары ылғалға толады (әсіресе мұхиттардың үстінде). Жылы ауа көтеріледі1000-1200 метр биіктікке дейін, кейіннен бұлттардың пайда болуымен салқындай бастайды. Көтерілген жылы массалардың орнына суық солтүстік массалар (солтүстік жарты шарда) келеді. Жылы ауа массалары Жердің айналуынан туындаған Кориолис күшімен ұсталады. Олар солтүстік жарты шарда солтүстік-шығысқа қарай түзу сызықты бағыттан ауытқи отырып, тек жоғарыға ғана емес, көлденең бағытта да қозғала бастайды. Суық массалар оңтүстік-батысқа қарай барады (оңтүстік жарты шарда ауа массалары тура қарама-қарсы бағытта қозғалады). Соғыс желдері осылай қалыптасады.
Жаздың соңы мен күздің басында жылыған мұхиттың су беті ылғалға толы басқа ауа массаларының – муссондардың пайда болуына мүмкіндік береді. Олардың бағыты пассат желдеріне мүлдем қарама-қарсы.
Планетаның жылулық тепе-теңдігі жаһандық ендік аралық ауысу есебінен сақталады: тропиктік ендіктен жоғары ендікке жылу, субполярлық (жоғары) ендіктен тропикке дейін суық.
Атмосфераның циклондық белсенділігі тропикалық циркуляцияның қоңыржай ендіктердегі ауа массаларының құйынды белсенділігімен байланысына негізделген.
Циклогенез
Бұл термин атмосфераның жауын-шашынмен бірге құйынды қозғалысының қалыптасуын, дамуын немесе құлауын білдіреді. Яғни, кез келген циклон - ішіндегі қысымы төмен құйынды. Солтүстік жарты шардың циклондарының «ішегінде» желдер сағат тіліне қарсы соғады. Циклонның төменгі аймағы желдің ортасына қарай ауытқуымен сипатталады.
Қазіргі метеорология циклондық құйындыларды екі түрге бөледі: орналасуына қарайшығу тегі және кейінгі қызметі – тропиктік және экстратропикалық (қоңыржай циклондар).
Біріншілері тропикте қалыптасады, дамуымен олар мың километрге дейін жетеді (өте сирек кездеседі). Екіншісі - қоңыржай және субполярлық ендіктер аймағындағы атмосфераның құйынды қозғалысы. Экстратропикалық циклондар үлкен (бірнеше мың километрге дейін) өлшемдерге жетеді.
Тропикалық циклондардағы ауаның құйынды қозғалысының жылдамдығы өте үлкен, ол дауылдық мәндерге жетуі мүмкін. Бұл құйындылар қозғалған сайын экстратропикалық болып кетуі мүмкін.
Тропикалық құйынды қозғалыстың қалыптасуына қажетті шарттар
Тропикалық құйынның пайда болуы үшін айналадағы ауа ылғалмен қаныққан болуы керек (бұл тұрақсыздық факторын береді). Мұхиттағы судың тереңдігі елу метрге дейін, температура Цельсий бойынша жиырма алты градустан асады. Булар тропосфераның төменгі қабаттарында конденсацияланған кезде ауа өте тез салқындауы керек (бұл циклонның негізгі энергия көзі).
Тайфундар мен дауылдар - тропикалық циклондар
Қиыр Шығыста және Оңтүстік-Шығыс Азия елдерінде жауын-шашынмен бірге жүретін атмосфераның тропикалық құйынды қозғалысы тайфундар деп аталады. Солтүстік және Оңтүстік Америка елдерінде – дауылдар (майя үндістерінде жел құдайы – Хуракан). Егер дауыл кезінде дауыл жылдамдығы сағатына жүз он жеті шақырымнан асса, бұл қазірдің өзінде дауыл болып табылады.
Тропикалық циклондар қатты жаңбыр жауады. Теңізде тайфун мен дауыл кезінде үлкен толқындар пайда болады. Бірақ олар құлау арқылы әлсірейдіжелдің құрлықтағы әрекеті. Тропикалық циклондардың әсерінен болатын нөсер жаңбырлар қырық шақырымға дейінгі қашықтықта құрлықтың ішкі бөлігіне түседі. Бұл континенттердегі құрғақ климатты жеңілдету үшін өте маңызды.
Циклондардың өзі энергия қорын планетаның бір жерінен екінші жерге, тропиктік аймақтардан қоңыржай аймақтарға тасымалдайды. Бұл атмосферадағы жаһандық циклондық процестер үшін маңызды, себебі ол планетадағы температуралардың жақындауына, климатты теңестіруге және оны жұмсақ етуге әкеледі.
Экстратропикалық циклондар мен антициклондар
Жауын-шашынмен бірге жүретін және қоңыржай және субполярлық белдеулерде болатын атмосфераның көлемі бойынша орасан зор (бірнеше мың километр) құйынды қозғалысын экстратропикалық циклондар мен антициклондар деп атайды. Солтүстік циклондардағы жел құйындылары солтүстік тайфундармен бірдей бағытта айналады.
Осындай дауылдың келуімен қолайсыз ауа-райы басталады, бірақ антициклон ашық және шуақты күн әкеледі.
Қоңыржай ендіктер циклондарының пайда болуы
Бұл түзілістердің пайда болу механизмін көрсету үшін атмосфералық фронт ұғымымен әрекет ету керек. Бірінші жуықтауда бұл екі түрлі ауа массасын бөлетін шекара ғана.
Шын мәнінде бұл бір градус бұрышқа қисайған бірнеше ондаған шақырымдық аймақ. Жылы фронт жағдайында оның еңісі қозғалыс бағытында жатыр (ол, жоғарыдан суық массаны жабады). Суық болған кезде - керісінше, қозғалыстың қарама-қарсы жағында. Атмосфераның қозғалыс теңдеуі Макс Маргулес формуласы арқылы өрнектеледі(Австралиялық метеоролог).
Жылы және суық фронттардың әрекеттесуі циклондық құйынның пайда болуына әкеледі. Осындай байланыспен жылы фронттың бір бөлігі ұзартылған «тіл» түрінде суық массаға енгізіледі. Сонымен бірге жылы ауа жеңілірек ауа ретінде көтеріледі.
Бұл өзара әрекеттесу кезінде циклондық құйынға әкелетін екі процесс орын алады. Бу (су) молекулалары көтеріліп, айнала бастайды: оларға Жердің магнит өрісі әсер етеді. Олар бұл айналмалы қозғалысқа қоршаған ауаның барлығын қосады. Нәтижесінде одан үлкен құйын мен су молекулалары пайда болады.
Жоғарғы жағында ауа массалары салқындап тұр. Бұл жағдайда су буы конденсацияланады, ол бұлтқа айналады (бұл кейінгі жаңбыр, бұршақ, қар). Қолайсыз ауа-райы бар мұндай ауа-райы бірнеше күн, тіпті аптаға созылуы мүмкін. Бұл циклонның «ұзақ өмір сүруіне» байланысты болады: жылы ауа неғұрлым көп болса, циклон соғұрлым ұзақ болады.
Антициклондардың пайда болуы
Бұл құйынның пайда болуы атмосфералық массаларды жылу алмасусыз, қоршаған массалармен бірге қыздырған кезде олардың төмендеуіне байланысты. Бұл процесс кезінде ішіндегі ылғалдылық төмендейді, бұл бұрыннан бар бұлттардың булануына әкеледі. Жердің магнит өрісінің әсерінен су молекулалары – солтүстік антициклондарда – сағат тілімен айнала бастайды. Бұл үдерістегі тұрақты ауа райы үш аптаға дейін созылуы мүмкін.
