Облачные вихри представляют собой крупномасштабные спиралевидные облачные образования. Термин "облачный вихрь" носит условный характер. Центр сходимости спиралей является центром облачного вихря. В циклоническом облачном вихре сходимость полос к центру в северном полушарии наблюдается против часовой стрелки, в южном-по часовой стрелке. Вне циклона вихревая структура встречается редко и всегда бывает связана с циклонической циркуляцией на том уровне, где располагаются облака. Формы и масштабы облаков циклонических вихрей зависят от характера циркуляции, контраста температур на фронте, на котором образовался циклон, а, следовательно, и от характера вертикальных движений в атмосфере. Большие по площади и хорошо развитые циклоны могут иметь частные циклоны, вращающиеся вокруг основного центра В каждом облачном вихре можно обнаружить основную облачную спираль, представляющую собой облачную полосу шириной примерно от 100 до 400 км, кривизна которой по мере удаления от центра облачного вихря постепенно уменьшается. В отдельных случаях облачные вихри могут иметь и несколько спиралей. По морфологическим признакам, согласно исследованию Поповой, можно выделить три основных вида циклонических облачных вихрей:
Основные виды облачных вихрей
1) облачные вихри, состоящие из правильных вытянутых облачных спиралей, близких по форме к гиперболической или логарифмической спирали (кривые I и II). Линейные размеры их, как правило, больше 1000 км. В одном облачном вихре таких спиралей может быть одна, иногда две, редко три. Такие облачные вихри соответствуют термически асимметричным, развитым, изолированным и в основном подвижным циклонам;
2) облачные вихри правильной круглой формы, размеры их в поперечнике 500-800 км (кривые III и IIIa). Вихри эти состоят из одной или нескольких симметрично расположенных облачных спиралей, по внешнему виду напоминающих архимедову спираль. Такие облачные вихри связаны с изолированными, термически симметричными, малоподвижными циклонами;
3)облачные вихри неправильной причудливой формы (кривая IV). Такие облачные вихри имеют различные размеры, от нескольких сотен до 1500- 2000 км. Они возникают в системе циклона со сложной структурой барического и термического поля; образуются обычно в результате регенерации или слияния двух или нескольких циклонов, а также в результате возникновения новых циклонов и волновых возмущений в системе основного циклона.
Каждый облачный вихрь проходит определенный жизненный цикл, в течение которого меняется форма его облачной спирали. Средний цикл жизни облачного вихря, по оценкам Поповой, около 3,5 суток. Наиболее часто удается проследить облачный вихрь в течение 2-3 суток. По истечении этого периода облачный покров деформируется обычно настолько, что спиралевидную его структуру проследить очень трудно. Но в отдельных случаях один и тот же облачный вихрь прослеживается 5-6 суток. Поэтому деление облачных вихрей на указанные здесь виды является условным. С течением времени меняется также и облачность, из которой формируется облачный вихрь. В начальной стадии возникновения циклонического вихря он состоит преимущественно из облаков слоистых форм, которые с течением времени сменяются облачностью кучевых форм.
Стадии развития циклона
В синоптическом анализе известны четыре стадии развития циклона, которые определяются по степени сближения холодного и теплого фронтов, в то же время телевизионные и инфракрасные снимки позволяют различить стадию развития по структуре самой облачности. Установлено, что определенный вид вихревой структуры облачности характеризует степень развития циклона. Этот факт связан с тем, что в процессе развития циклона его облачная система принимает все более и более спиралевидный характер, образуя хорошо оформленный облачный вихрь.
Рассмотрим краткую характеристику структуры облачности для различных стадий развития циклона, которые удается проследить на снимках, полученных со спутника.
Облачность фронтальной волны
При образовании волнового возмущения облачная полоса, соответствующая фронту, расширяется на участке фронта протяженностью в несколько сотен километров. Расширение обычно наблюдается в сторону холодного воздуха. При дальнейшем развитии волны появляется изгиб облачной полосы в сторону холодного воздуха. Искривление у вершины волны сопровождается уплотнением облаков. Наиболее мощная, а на снимках более яркая, светлая облачность располагается непосредственно над вершиной волны, где наиболее интенсивны восходящие движения воздуха. В передней части облачного массива слоистообразные облака приобретают полосную структуру. Облачные полосы совпадают с направлением правого вертикального сдвига ветра в средней атмосфере. В холодном воздухе за сравнительно широкой полосой фронтальной облачности иногда можно наблюдать одну, две или несколько дугообразных облачных полос, как бы повторяющих искривление основной фронтальной полосы.
В теплом воздухе возле фронта относительно мало облаков, но при возникновении волны иногда появляются облачные полосы, вытянутые более или менее по потоку.
Фронтальная волна
В том случае, если волна развита слабо, выражается в искривлении фронта и оформлена одной замкнутой изобарой, на снимке обычно бывает видно расширение облачной полосы, не сопровождающееся характерным циклоническим изгибом того участка фронтальной облачной полосы, который соответствует холодному фронту тыла волны. Когда волна развита хорошо, у поверхности Земли обнаруживаются две-три замкнутые изобары, падает давление, формируется зона осадков. Но такую волну нельзя называть молодым циклоном, поскольку нет еще выраженного термического гребня впереди волны и ложбины в тылу, и недостаточно четко прослеживается циркуляция в средней тропосфере. В подобных случаях на ТВ снимках видно заметное сужение облачной полосы холодного фронта в области волны.
Облачность молодого циклона
Для этой стадии развития циклона характерно то, что облачный массив приобретает вихревую структуру. Фронтальная облачная полоса продолжает деформироваться. При ее широтном расположении участок холодного фронта вместе с облачной системой прогибается к югу, а у вершины волны вытягивается к северу.
Облачность молодого циклона имеет полосное строение, причем полосы спирально сходятся к точке, образуя облачный вихрь. Согласно Мининой, центр облачного вихря совпадает с центром циклона в нижних 3 км и располагается в передней части по отношению к барической ложбине на уровне 500 hPa.
В стадии молодого циклона наиболее мощная облачность наблюдается у вершины еще широкого теплого сектора. В теплом секторе циклона преобладает малооблачная погода. Иногда перед теплым фронтом могут появиться узкие гряды сравнительно более ярких облаков, которые ориентированы параллельно краю фронтальной облачности. Эти гряды свидетельствуют о наличии более неустойчивого воздуха перед теплым фронтом, в котором летом могут развиваться кучевообразных облака. В отдельных случаях завихренность облачности в молодом циклоне прослеживается довольно слабо. Поскольку стадия молодого циклона длится недолго, эту облачную систему не всегда удается зафиксировать со спутника.
Известно, что стадия молодого циклона характеризуется наличием у поверхности Земли двух-трех замкнутых изобар, четко выраженной циклонической циркуляцией в нижних слоях тропосферы и наличием теплого гребня в передней части циклона и холодной ложбины в тыловой. У такого циклона граница завихренной облачной зоны примерно совпадает с крайней замкнутой изобарой.
Облачная система развитого циклона
На стадии максимального развития с облачной системой циклона происходят очень существенные и быстрые изменения в структуре. Она приобретает резко выраженную спиралевидную форму. В центральной части происходит смыкание облачных спиралей, связанных с теплым и холодным фронтами, в единую спираль, закручивающуюся к центру высотного циклона.
Развивающийся циклон над Валенсийсим заливом
Очень часто индикатором стадии максимального развития циклона является сужение теплого сектора. В этом случае на ТВ снимках отчетливо видно уменьшение безоблачного или малооблачного пространства между теплым и холодным фронтом. Сравнительно малооблачная зона прослеживается в тыловой части циклона, здесь интенсивно развиваются гряды кучевообразных облаков, которые вытянуты вдоль линий в слое трения. Таким образом, для стадии развитого циклона характерно образование четырех спиралей - двух облачных и двух безоблачных. Эти спирали сходятся к центру циклонической циркуляции на уровне облаков, причем облачная спираль, связанная с холодным фронтом, становится доминирующей. Начинается образование фронта окклюзии, который формируется из двух смыкающихся облачных спиралей.
Облачность окклюдирующегося циклона
Характерным индикатором окклюдирующегося циклона является то, что облачная полоса, связанная с теплым фронтом, деградирует полностью, от нее остается лишь небольшой выступ. Широкая облачная полоса - основная облачная спираль циклона обычно соответствует фронту окклюзии, который переходит в холодный фронт, имеет форму единой спирали. Рядом с облачной полосой очень часто наблюдается безоблачная зона, имеющая также вид спирали. Такая структура облачности окклюдирующегося циклона остается устойчивой в течение длительного времени (до трех суток).
За холодным фронтом могут наблюдаться поля конвективных ячеек. Ячейки состоят из кучевообразных облаков, которые образуются тогда, когда холодный воздух начинает прогреваться от подстилающей поверхности. Образование облаков конвекции свидетельствует о значительной неустойчивости холодного воздуха. Количество и мощность конвективной облачности могут быть различными и зависят от влажности холодного воздуха, степени его устойчивости и состояния подстилающей поверхности.
С усилением ветра поля конвективных ячеек формируются в гряды. Гряды ориентируются вдоль векторов вертикального сдвига ветра, (сдвиг ветра представляет собой так называемый термический ветер, направленный вдоль изотерм) и поэтому часто сходятся к центру холода. Места сходимости гряд указывают на расположение областей холода.
Центр окклюдирующегося циклопа находится вблизи вершины облачной спирали, а центр высотного циклона обычно точно соответствует центру облачного вихря.
В тыловой части облачного вихря образуется замкнутая область холода, положение термического гребня сохраняется таким же, как у циклона в стадии максимального развития. Очаг максимального падения давления располагается в передней части облачной зоны, связанной с фронтом окклюзии, а очаг роста - в зоне прояснения за холодным фронтом.
Облачность окклюдированного циклона. Для изображения окклюдированного циклона на телевизионных и инфракрасных снимках характерно наличие вихревой облачной системы, изолированной от облачных полос, связанных с фронтальными разделами. Облачные витки в этом случае четко отделяются друг от друга промежутками с почти полным отсутствием облаков.
Облачная система, связанная с фронтом окклюзии и холодным фронтом, на этой стадии развития циклона деградирует и оттесняется па периферию циклона. B стадии окклюдированного циклона могут наблюдаться облачные спирали небольших размеров, сформированные из мощных кучевых и кучево-дождевых облаков. Они обычно находятся в тыловой части циклона и наиболее часто наблюдаются в летний период. Облачная система окклюдированного циклона может существовать в течение нескольких суток. Облачная система регенерировавшего циклона приведена на рисунке. В заключение отметим, что рассмотренная структура облачности циклонов, находящихся в различных стадиях развития, является типичной, но не охватывает всего многообразия встречающихся в природе форм.
Достаточно сказать, что спиралевидная структура облаков прослеживается со спутника далеко не у всех циклонов. Если наличие облачного вихря в большинстве случаев говорит о присутствии циклона, то обратное утверждение не всегда верно.
Над однородной поверхностью океанов рисунок облачности в циклоне бывает более четким, и облачные вихри прослеживаются в виде правильных фигур. Над изрезанным рельефом суши рисунок облачности более сложный, и правильные геометрические линии часто искажаются под влиянием облаков, образование которых обусловлено неровностями земной поверхности.
Вторичные облачные вихри в циклонах. Иногда в системе развитого циклопа можно обнаружить несколько облачных вихрей. При этом центр одного из них - основного - обычно располагается вблизи центра циклона, а "вторичные" вихри, представляющие собой изолированную от основного вихря облачную систему, сдвинуты на периферию циклона. Размеры вторичных облачных вихрей обычно небольшие, они составляют около 200-300 км в диаметре. Наиболее часто вторичные вихри появляются в тыловой холодной части циклона под осью термической ложбины. Облачная система их сформирована из облаков кучевообразных форм. В отдельных случаях вторичные вихри появляются с тыловой стороны облачной системы, связанной с фронтом окклюзии, тогда они состоят из слоистообразных и кучевообразных облаков.
Исследования показывают, что в тех случаях, когда вторичный вихрь появлялся в зоне конвективных облаков за холодным фронтом или вблизи точки окклюзии, то в этом районе через определенный промежуток времени возникал циклон (волна). Поэтому информация о появлении подобных вихрей полезна в анализе синоптического положения, так как они могут служить признаком циклогенеза на холодном фронте или вблизи точки окклюзии.
Рейтинг публикации:
|
