Cikloni, anticiklone, tajfuni, uragani, tornada, tornada - ove pojave uzrokovane su vrtložnim kretanjima u atmosferi, praćenim oborinama (većim ili manjim). Razmotrite karakteristike i uvjete za pojavu ovog elementa.
Kretanje zračnih masa u atmosferi
U atmosferi našeg planeta postoji stalna cirkulacija zračnih masa uz prijenos energije i materijalnih komponenti. Kretanje u tijeku:
- od sjevera prema jugu i u suprotnom smjeru (meridionalno);
- od zapada prema istoku iu suprotnom smjeru (latitudinalno).
U troposferi, osim meridijanskih i širinskih prijenosa zračnih masa, postoje vrtložna kretanja atmosfere, praćena oborinama - ciklona i anticiklona.
Ove pojave uzrokuju promjene klimatskih uvjeta u svim regijama planeta.
U nižim slojevima troposfere, u tropskoj zoni, zračne se mase prilično snažno zagrijavaju. Istodobno, zračne mase su ispunjene vlagom (osobito iznad oceana). Topli zrak se dižedo visine od 1000-1200 metara, gdje se počinje hladiti uz naknadno stvaranje oblaka. Na mjesto podignutih toplih masa dolaze hladne sjeverne mase (na sjevernoj hemisferi). Tople zračne mase hvata Coriolisova sila uzrokovana rotacijom Zemlje. Počinju se kretati ne samo prema gore, već i vodoravno, dok odstupaju od pravocrtnog smjera - na sjevernoj hemisferi prema sjeveroistoku. Hladne mase idu na jugozapad (na južnoj hemisferi zračne se mase kreću u točno suprotnom smjeru). Ovako nastaju pasati.
Vodena površina oceana, zagrijana krajem ljeta i početkom jeseni, pruža priliku za stvaranje drugih zračnih masa ispunjenih vlagom - monsuna. Smjer im je strogo suprotan od pasata.
Terminska ravnoteža planeta održava se zahvaljujući globalnom prijenosu među zemljopisnim širinama: toplina s tropskih širina na visoke zemljopisne širine, hladnoća iz subpolarnih (visokih) širina na tropske.
Ciklonska aktivnost atmosfere temelji se na povezanosti tropske cirkulacije s vrtložnim djelovanjem zračnih masa u umjerenim geografskim širinama.
Cyclogenesis
Ovaj izraz se odnosi na stvaranje, razvoj ili kolaps vrtložnog gibanja atmosfere, praćenog oborinama. Odnosno, bilo koji ciklon - vrtlog s niskim tlakom iznutra. "U utrobi" ciklona sjeverne hemisfere pušu vjetrovi u smjeru suprotnom od kazaljke na satu. Donji dio ciklone karakterizira odstupanje vjetra prema njegovom središtu.
Moderna meteorologija dijeli ciklonske vrtloge u dvije vrste: prema njihovoj lokacijiporijeklo i naknadna aktivnost - tropska i ekstratropska (umjereni cikloni).
Prvi nastaju u tropima, razvojem dostižu veličinu i do tisuću kilometara (vrlo rijetko više). Drugi je vrtložno kretanje atmosfere u zoni umjerenih i subpolarnih širina. Ekstratropske ciklone dosežu ogromne (do nekoliko tisuća kilometara) veličine.
Brzina vrtložnog kretanja zraka u tropskim ciklonima je ogromna, može doseći vrijednosti oluje. Ovi vrtlozi mogu postati ekstratropski dok se kreću.
Uvjeti potrebni za stvaranje tropskog vrtložnog kretanja
Da bi nastao tropski vrtlog, potrebno je da okolni zrak bude zasićen vlagom (to daje faktor nestabilnosti). Voda u oceanu zagrijava se do dubine od pedeset metara, na temperaturu veću od dvadeset i šest stupnjeva Celzija. Kada se pare kondenziraju u nižim slojevima troposfere, zrak se mora vrlo brzo ohladiti (ovo je glavni izvor energije ciklone).
Tajfuni i uragani - tropski cikloni
Na Dalekom istoku iu zemljama jugoistočne Azije, tropska vrtložna kretanja atmosfere praćena oborinama nazivaju se tajfuni. U zemljama Sjeverne i Južne Amerike - uragani (među Indijancima Maja bog vjetra je Hurakan). Ako brzina oluje tijekom oluje prelazi sto sedamnaest kilometara na sat, onda je to već uragan.
Tropski cikloni donose obilne kiše. Na moru, tijekom tajfuna i uragana, nastaju ogromni valovi. Ali oni su oslabljeni padanjemdjelovanje vjetra na kopnu. Pljuskovi uzrokovani tropskim ciklonima padaju u unutrašnjost na udaljenosti do četrdesetak kilometara. Ovo je vrlo važno za ublažavanje suhe klime kontinenata.
Sami cikloni prenose rezerve energije s jednog mjesta na planetu do drugog, od tropskih do umjerenih zona. To je važno za globalne ciklonalne procese u atmosferi, jer dovodi do konvergencije temperatura na planetu, ujednačavanja klime i čineći je blažom.
Ekstratropske ciklone i anticiklone
Ogromna (nekoliko tisuća kilometara) vrtložna kretanja atmosfere, praćena oborinama i koja se javljaju u umjerenim i subpolarnim zonama, nazivaju se ekstratropskim ciklonima i anticiklonama. Vrtlozi vjetra u sjevernim ciklonima rotiraju u istom smjeru kao i sjeverni tajfuni.
Dolaskom ovakvog uragana nastupa loše vrijeme, ali anticiklona donosi vedar i sunčan dan.
Pojava ciklona umjerenih širina
Da bismo prikazali mehanizam nastanka ovih formacija, potrebno je operirati konceptom atmosferske fronte. U prvoj aproksimaciji, ovo je samo granica koja razdvaja dvije različite zračne mase.
Zapravo, ovo je zona od nekoliko desetaka kilometara, nagnuta pod kutom od jednog stupnja. U slučaju tople fronte, njezin nagib leži u smjeru kretanja (ona, takoreći, pokriva hladnu masu odozgo). Kad je hladno - naprotiv, na suprotnoj strani pokreta. Jednadžba gibanja atmosfere izražena je kroz formulu Maxa Margulesa(australski meteorolog).
Interakcija tople i hladne fronte dovodi do stvaranja ciklonskog vrtloga. Takvom se vezom dio tople fronte unosi u hladnu masu u obliku izduženog "jezika". U isto vrijeme, topli zrak se diže kao lakši zrak.
Tijekom ove interakcije događaju se dva procesa koji dovode do ciklonskog vrtloga. Molekule pare (vode), dižući se, počinju se okretati: na njih utječe magnetsko polje Zemlje. Oni uključuju u ovo rotacijsko kretanje sav okolni zrak. Kao rezultat toga, od njega i molekula vode nastaje ogroman vrtlog.
Na vrhu se zračne mase hlade. U tom slučaju dolazi do kondenzacije vodene pare koja se pretvara u oblake (to su naknadna kiša, tuča, snijeg). Takvo vrijeme s lošim vremenom može se zadržati nekoliko dana, pa čak i tjedana. To će ovisiti o "dugovječnosti" ciklone: što je veća zaliha toplog zraka, ciklona duže postoji.
Pojava anticiklona
Nastanak ovog vrtloga je posljedica snižavanja atmosferskih masa kada se zagrijavaju s okolnim masama, bez izmjene topline. Tijekom tog procesa dolazi do pada vlage iznutra, a to podrazumijeva isparavanje već postojećih oblaka. Pod utjecajem Zemljinog magnetskog polja, molekule vode počinju se okretati – u sjevernim anticiklonima – u smjeru kazaljke na satu. Stabilno vrijeme u ovom procesu može trajati do tri tjedna.
