Ciklonai, anticiklonai, taifūnai, uraganai, tornadai, viesulai – šiuos reiškinius sukelia sūkuriai atmosferoje, lydimi kritulių (didesnių ar mažesnių). Apsvarstykite šio elemento charakteristikas ir sąlygas.
Oro masių judėjimas atmosferoje
Mūsų planetos atmosferoje nuolat cirkuliuoja oro masės, perduodamos energijos ir medžiagų komponentai. Judėjimas vyksta:
- iš šiaurės į pietus ir priešinga kryptimi (dienovidinis);
- iš vakarų į rytus ir priešinga kryptimi (platuma).
Troposferoje, be dienovidinių ir platumos oro masių pernešimų, vyksta sūkuriniai atmosferos judėjimai, kuriuos lydi krituliai – ciklonai ir anticiklonai.
Šie reiškiniai sukelia klimato sąlygų pokyčius visuose planetos regionuose.
Apatiniuose troposferos sluoksniuose, atogrąžų zonoje, oro masės gana stipriai įšyla. Tuo pačiu metu oro masės prisipildo drėgmės (ypač virš vandenynų). Šiltas oras kyla aukštyniki 1000-1200 metrų aukščio, kur pradeda vėsti, vėliau formuojantis debesims. Vietoj iškilusių šiltų masių ateina š altos šiaurinės masės (šiauriniame pusrutulyje). Šiltas oro mases sugauna Koriolio jėga, kurią sukelia Žemės sukimasis. Jie pradeda judėti ne tik aukštyn, bet ir horizontaliai, kartu nukrypdami nuo tiesios krypties – šiauriniame pusrutulyje į šiaurės rytus. Š altos masės eina į pietvakarius (pietiniame pusrutulyje oro masės juda visiškai priešinga kryptimi). Taip formuojasi pasatai.
Vasaros pabaigoje ir rudens pradžioje įšilęs vandenyno vandens paviršius suteikia galimybę formuotis kitoms drėgmės pripildytoms oro masėms – musonams. Jų kryptis yra griežtai priešinga pasato vėjams.
Šiluminė planetos pusiausvyra palaikoma dėl visuotinio platumų perdavimo: šilumos iš atogrąžų platumų į aukštąsias platumų, šalčio iš subpoliarinių (aukštųjų) platumų į tropikus.
Atmosferos cikloninis aktyvumas pagrįstas atogrąžų cirkuliacijos ryšiu su sūkuriu oro masių aktyvumu vidutinio klimato platumose.
Ciklogenezė
Šis terminas reiškia atmosferos sūkurinio judėjimo susidarymą, vystymąsi arba žlugimą kartu su krituliais. Tai yra, bet koks ciklonas - sūkurys, kurio viduje yra žemas slėgis. Šiaurės pusrutulio ciklonų „žarnyne“vėjai pučia prieš laikrodžio rodyklę. Apatinė ciklono sritis būdinga vėjo nukrypimu link jo centro.
Šiuolaikinė meteorologija cikloninius sūkurius skirsto į du tipus: pagal jų vietąkilmė ir vėlesnė veikla – tropiniai ir ekstratropiniai (vidutinio klimato ciklonai).
Pirmieji susiformuoja tropikuose, vystydami pasiekia iki tūkstančio kilometrų (labai retai daugiau). Antrasis – sūkurinis atmosferos judėjimas vidutinio klimato ir subpoliarinių platumų zonoje. Ekstratropiniai ciklonai pasiekia didžiulius (iki kelių tūkstančių kilometrų) dydžius.
Oro sūkurinio judėjimo greitis atogrąžų ciklonuose yra didžiulis, jis gali pasiekti audros vertes. Judėdami šie sūkuriai gali tapti ekstratropiniais.
Sąlygos, būtinos tropiniam sūkuriui susidaryti
Kad susidarytų tropinis sūkurys, būtina, kad aplinkinis oras būtų prisotintas drėgmės (tai suteikia nestabilumo koeficientą). Vanduo vandenyne įšyla iki penkiasdešimties metrų gylio, iki daugiau nei dvidešimt šešių laipsnių Celsijaus. Kai garai kondensuojasi apatiniuose troposferos sluoksniuose, oras turi labai greitai atvėsti (tai yra pagrindinis ciklono energijos š altinis).
Taifūnai ir uraganai – atogrąžų ciklonai
Tolimuosiuose Rytuose ir Pietryčių Azijos šalyse atogrąžų sūkuriniai atmosferos judėjimai, lydimi kritulių, vadinami taifūnais. Šiaurės ir Pietų Amerikos šalyse – uraganai (tarp majų indėnų vėjo dievas yra Hurakanas). Jei audros greitis per audrą viršija šimtą septyniolika kilometrų per valandą, tai jau yra uraganas.
Atogrąžų ciklonai atneša smarkias liūtis. Jūroje per taifūną ir uraganą kyla didžiulės bangos. Bet jie susilpnėja papuolęvėjo veiksmai sausumoje. Atogrąžų ciklonų sukeltos liūtys patenka į žemyną iki keturiasdešimties kilometrų atstumu. Tai labai svarbu sušvelninant sausą žemynų klimatą.
Patys ciklonai neša energijos atsargas iš vienos planetos vietos į kitą, iš tropikų į vidutinio klimato zonas. Tai svarbu visuotiniams cikloniniams procesams atmosferoje, nes dėl to planetoje suartėja temperatūra, išlygina klimatas ir jis tampa švelnesnis.
Ekstratropiniai ciklonai ir anticiklonai
Didžiulio dydžio (keli tūkstančiai kilometrų) sūkuriniai atmosferos judėjimai, lydimi kritulių ir vykstantys vidutinio klimato bei subpoliarinėse zonose, vadinami ekstratropiniais ciklonais ir anticiklonais. Vėjo sūkuriai šiauriniuose ciklonuose sukasi ta pačia kryptimi kaip ir šiauriniai taifūnai.
Atėjus tokiam uraganui, prasideda nepalankus oras, tačiau anticiklonas atneša giedrą ir saulėtą dieną.
Vidutinių platumų ciklonų atsiradimas
Norint pavaizduoti šių darinių atsiradimo mechanizmą, būtina vadovautis atmosferos fronto sąvoka. Pirmuoju apytiksliu būdu tai tik siena, skirianti dvi skirtingas oro mases.
Tiesą sakant, tai kelių dešimčių kilometrų zona, pasvirusi vieno laipsnio kampu. Šiltojo fronto atveju jo nuolydis yra judėjimo kryptimi (jis tarsi dengia š altą masę iš viršaus). Kai š alta – priešingai, priešingoje judėjimo pusėje. Atmosferos judėjimo lygtis išreiškiama Max Margules formule(Australijos meteorologas).
Šilto ir š altojo frontų sąveika lemia cikloninio sūkurio susidarymą. Su tokiu ryšiu dalis šilto fronto įvedama į š altą masę pailgo „liežuvio“pavidalu. Tuo pačiu metu šiltas oras kyla kaip lengvesnis.
Šios sąveikos metu vyksta du procesai, dėl kurių susidaro cikloninis sūkurys. Garų (vandens) molekulės, kildamos aukštyn, pradeda suktis: jas veikia Žemės magnetinis laukas. Į šį sukimosi judėjimą jie įtraukia visą aplinkinį orą. Dėl to iš jo ir vandens molekulių susidaro didžiulis sūkurys.
Viršuje oro masės vėsta. Tokiu atveju kondensuojasi vandens garai, kurie virsta debesimis (tai vėlesnis lietus, kruša, sniegas). Toks oras su blogu oru gali išlikti kelias dienas ar net savaites. Tai priklausys nuo ciklono „ilgaamžiškumo“: kuo didesnis šilto oro tiekimas, tuo ilgiau ciklonas egzistuoja.
Anticiklonų atsiradimas
Šis sūkurys atsiranda dėl atmosferos masių sumažėjimo, kai jos šildomos su aplinkinėmis masėmis, be šilumos mainų. Šio proceso metu viduje sumažėja drėgmė, o tai reiškia, kad išgaruoja jau esantys debesys. Veikiamos Žemės magnetinio lauko, vandens molekulės pradeda suktis – šiauriniuose anticiklonuose – pagal laikrodžio rodyklę. Pastovus oras šiame procese gali trukti iki trijų savaičių.
