Синоптические термины

Воздушные массы

Характер погоды над любыми районами земного шара зависит от перемещения и эволюции синоптических объектов: циклонов и антициклонов, атмосферных фронтов, воздушных масс. Воздушная масса — это количество воздуха в тропосфере, соизмеримое по площади с большими частями материков и океанов и обладающее некоторыми общими физическими свойствами. Горизонтально воздушные массы измеряются тысячами километров, а вертикально — несколькими километрами. Воздушные массы имеют разную классификацию:

• теплые, холодные, нейтральные.
• устойчивые и неустойчивые

• арктический воздух
• воздух умеренных широт
• тропический воздух
• экваториальный воздух.

Каждая из перечисленных воздушных масс имеет свои характерные особенности: Арктический воздух, который формируется над северными широтами и Северным Ледовитым океаном, самый холодный, чистый и прозрачный. Зимой он приносит сильные морозы, а осенью и весной заморозки. С ним связаны и летние прохладные дни. Полярный воздух, который формируется над умеренными широтами, имеет более высокие температуры, повышенную влажность, менее прозрачен и чист. Самый теплый, а летом даже жаркий – это тропический и экваториальный воздух. Даже по голубизне неба можно определить в какой воздушной массе находится наш район: арктический воздух делает небо ярко голубым, в то время, как в тропическом воздухе небо имеет белесый оттенок.

Атмосферные фронты

Переходная зона между двумя соседними воздушными массами, которые различаются по своим свойствам, называется фронтальной зоной или атмосферным фронтом. Пересечение этой зоны с поверхностью земли  называется линией фронта. На фронтальной зоне теплая и холодная воздушные массы перемешиваются между собой, образуя переходный слой, ширина которого может быть до 100 км.

При смещении холодного фронта,  холодный воздух идет на смену теплому. Холодный воздух, как более тяжелый, подтекает под отступающий теплый воздух. При этом происходит быстрый подъем вытесняемого теплого воздуха, образуются мощные кучевые облака с ливнями и грозами. При прохождении холодного фронта дует сильный порывистый ветер, падает температура. В случае теплого фронта теплый воздух идет на смену холодному. Теплая воздушная масса, как более легкая,  натекает на холодную. Но теплый воздух поднимается вверх сравнительно медленно. При смещении теплого фронта образуются слоистые облака и выпадают обложные осадки.  При смыкании теплого и холодного фронтов формируются фронты окклюзии. При этом объединяются облачные системы теплого и холодного фронтов.

• арктические;
• полярные или фронты умеренных широт;
• тропические.

• арктический — по широте 60–80°;
• полярный — по широте 40–50°;
• тропический — южнее Японии.

Зимой фронты, как правило, смещаются в более южные широты, летом — в более северные. Над нашими районами действует чаще всего полярный фронт, зимой оказывает влияние арктический, летом иногда — тропический.  Именно на фронтах происходит резкое изменение погоды и происходит образование циклонов.

Циклоны

Циклон — это атмосферное возмущение с пониженным давлением воздуха, диаметр которого колеблется от тысячи до нескольких тысяч километров. В центре циклона давление воздуха минимальное по сравнению с окружающими районами. Образующийся вихрь имеет различное направление вращения: в циклоне северного полушария — против часовой стрелки, в южном полушарии — по часовой стрелке. Циклоны бывают глубокие, которые несут значительные ухудшения погоды, и неглубокие, которые лишь изменяют характер погоды, не вызывая опасных явлений погоды. По географическому району возникновения различают внетропические и тропические циклоны.

Циклон в течение своего жизненного цикла проходит несколько стадий.

Первый импульс к образованию циклона является перепад в скорости ветра. Когда рядом друг с другом перемещаются две воздушные массы, имеющие разную скорость и разную температуру, то на разделяющей их фронтальной поверхности происходит деформация. Холодный воздух смещается к югу, вытесняя часть теплого воздуха, который начинает двигаться на север. На линии фронта образуется волна, которая впоследствии может развиться в  молодой циклон. Обычно циклон, возникающей у поверхности земли, в процессе развития начинает прослеживаться на высотах и постепенно превращается в мощный тропосферный вихрь. Следующей стадией циклона является его разрушение.

Средняя скорость перемещения молодых циклонов составляет 40–50 км/час, в отдельных случаях увеличиваясь до 100 км/час. На поздней стадии развития скорость циклонов резко уменьшается.

В  молодых циклонах различают переднюю часть, тыловую часть и теплый сектор. Погода в разных частях циклона отличается друг от друга.

В передней части циклона погода определяется свойствами теплого фронта: перед фронтом образуется мощная система облаков, идут дожди обложного характера, давление быстро падает, в глубоких циклонах отмечаются сильные ветры восточной составляющей. Воздух холодный, но теплее, чем в тыловой части циклона.

Тыловая часть циклона расположена за холодным фронтом. Она является обычно самой холодной. Дожди в основном носят ливневой, кратковременный характер. Прохождение холодного фронта нередко сопровождается грозами и шквалистым ветром, а так же градом. Преобладают штормовые ветры северных направлений. Давление в этой части циклона растет, а температура резко понижается, наблюдаются прояснения.

Теплый сектор циклона — это зона, заключенная между теплым и холодным фронтами, содержащая теплый воздух. Летом в этом секторе при прояснениях бывает просто жарко, зимой отмечаются оттепели. В этой зоне обычно не бывает очень сильных ветров, ослабевает падение давления, уменьшается интенсивность осадков, часто отмечается моросящий туман.

Все циклоны, проходящие через районы нашей области, можно разбить на три группы:

• западные,
• южные,
• восточные.

"Восточные" циклоны — довольно-таки малочисленная группа. Это циклоны, приходящие с Тихого океана. Зимой они приносят  продолжительные обильные снегопады, метели и резкое потепление. Выходя на Охотское море или на Сахалин, они обычно здесь разрушаются. Иногда такие циклоны, приблизившись к Сахалину, разворачиваются и уходят снова в Тихий океан.

"Западные" циклоны. Наиболее часто над нашими районами проходят циклоны с запада, в Охотское море, не южнее 50° с.ш. В отдельных случаях на южной периферии циклонов формируется еще один центр, который проходит через юг Сахалина. Глубина циклонов в среднем 980–1000 гПа. Наиболее часто эти циклоны отмечаются в теплый период года. Чаще всего с этими циклонами связано непродолжительное ухудшение погоды.

"Южные" циклоны — это циклоны, которые смещаются с южных широт, зарождаясь южнее 45° с.ш. Эти циклоны круто смещаются на  север и северо-восток. Они более глубокие, чем западные циклоны (давление в центре этих циклонов может быть ниже 970 гПа) и имеют более разрушительную силу. Вероятность штормового ветра в этих циклонах велика, особенно по югу области. С этими циклонами также связано выпадение сильных осадков и потепления. К южным циклонам можно отнести и тайфуны.

Антициклоны

Возникновение и развитие как циклонов, так и антициклонов тесно связаны между собой. Это практически единый процесс: в одном месте создается дефицит воздушной массы и возникает циклон, в другом – избыток воздуха, ведущий к формированию антициклона.

Антициклон — это атмосферный вихрь, диаметр которого может достигать нескольких тысяч километров (по своим размерам антициклон примерно в два раза больше, чем циклон). В центре антициклона давление воздуха максимальное по сравнению с окружающими районами. В антициклоне происходит отток воздуха во все стороны от центра, и это исключает возможность сближения двух воздушных масс вблизи центра. В северном полушарии ветер в антициклоне дует по часовой стрелке, в южном — против часовой стрелки.

По географическому району возникновения антициклоны делятся на:

• внетропические,
• субтропические.

Зимой антициклоны образуются над охлажденной поверхностью суши, а летом над холодной морской поверхностью.

Обычно с антициклонами связывают спокойную ясную или малооблачную погоду — но это очень общее представление. Условия погоды в антициклоне различаются в зависимости от происхождения и свойств воздушных масс, формирующих его, особенностей подстилающей поверхности, рельефа местности, времени года. Например, в  в антициклонах с арктическим воздухом преобладает преимущественно ясная погода. Напротив, антициклон, возникающий в начале лета над Охотским морем в морском полярном воздухе, приносит на Сахалин   пасмурную погоду, с моросящими туманами.

В центральной части антициклона преобладает малооблачная  тихая погода, но зимой могут возникать слоистые облака, а летом ночные и утренние туманы.  Погода на окраинах антициклона сходна с условиями погоды в примыкающих к ним секторах циклонов.

Итак, ясная и солнечная погода без осадков со слабыми ветрами в антициклоне летом благоприятствует быстрому созреванию сельскохозяйственных культур, а осенью — сбору урожая.

Однако малоподвижный антициклон весной и летом над одним районом сопровождается засухой: гибнут посевы, горят леса. Зимой в районах антициклонов при низких температурах воздуха и отсутствии снежного покрова вымерзают озимые.

Одновременно на синоптической карте северного полушария может отмечаться до 10 антициклонов. Скорость их смещения в среднем составляет примерно 20–30 км/ч. Максимальное давление в антициклоне может достигать 1090 гПа.

Циклоны и антициклоны являются основным механизмом теплообмена между северными и южными широтами. Если бы не было такого теплообмена, то на экваторе и в тропиках температура воздуха была бы на 10–20° выше, а в умеренных широтах ниже, чем наблюдается в действительности. Именно циклоны и антициклоны обеспечивают перенос теплых и влажных воздушных масс воздуха с юга на север, а холодных и сухих — с севера на юг.

Тропические циклоны (тайфуны)

Это относительно небольшие, но ярко выраженные циклоны, приносящие порой неисчислимые бедствия. От обычных внетропических циклонов они отличаются меньшими размерами (сотни км, редко более 1000 км в поперечнике), более сильными ветрами, обильными ливневыми дождями и грозами. В центре тайфуна атмосферное давление воздуха колеблется в широких пределах, при этом минимальное давление достигает 875 — 900 гПа, что значительно ниже, чем в обычных циклонах. Абсолютный минимум давления – 870 гПа – был зафиксирован в супертайфуне "Тип", оказавшем влияние на Сахалинскую область  в октябре 1979 г.  Скорость ветра достигает 35–50 м/сек. Максимальная скорость ветра в наиболее мощных тропических циклонах 90 — 100 м/с.  В центре тропического циклона обнаруживается безоблачная зона затишья – глаз бури. Это своеобразная воронка в центре мощного атмосферного вихря.  Её диаметр колеблется от 20 до 50 км.  Ветер в тропическом циклоне порождает очень большие волны, распространяющиеся от центра циклона. По мере продвижения циклона наложение волн друг на друга образует исключительно хаотичное волнение, в особенности позади глаза бури. При приближении к берегу, ураган образует громадные волны океанской воды, высота которых может превышать 4 метра. Над открытыми районами океана мощный ураган разгоняет волны более 15 метров высотой. Когда такие волны набегают на берег, они вызывают обширные наводнения. На суше опасность наводнений возникает из-за ливневых дождей.

На земном шаре несколько районов являются очагами зарождения тропических циклонов: Карибское море и Большие Антильские острова в Атлантическом океане; Бенгальский залив, Аравийское море и район Маскаренских островов в Индийском океане; Южно-Китайское море и район Филиппинских  островов, острова Новые Гибриды – Самоа в Тихом океане. Циклоны, возникающие в Атлантическом океане, носят название ураганов.  В Юго-Восточной Азии и на Дальнем Востоке их называют тайфунами: "Тай Фын"  в переводе с китайского -  означает большой ветер.

Тайфуны или ураганы возникают в тропических широтах над океанами преимущественно осенью. Благоприятные условия для их возникновения: — температура поверхности океана выше 27° , наличие облачных скоплений и достаточно мощный слой влажного неустойчивого воздуха. В развитии тропических циклонов решающую роль играют динамические процессы, вызванные подъемом теплого и влажного воздуха над прогретыми районами океана. В год на земном шаре образуется около 80 тропических циклонов, из них около 30 % возникают в Тихом океане. На Сахалинскую область ежегодно оказывают влияние от 1 до 8 тайфунов. Но случаются отдельные годы, когда тайфуны не выходят в умеренные широты. В своем развитии тропические циклоны проходят несколько стадий.

• Тропическая депрессия, скорость ветра не превышает  17 м/с, давление в центре циклона понижается до  1000 гПа. Лишь около 10% тропических депрессий получают дальнейшее развитие.
• Тропический шторм, скорость ветра от 17 до 24 м/с  или сильный тропический шторм, скорость ветра от 25 м/с  до  32 м/с. Разрозненные очаги облаков и осадков образуют систему узких полос дождя, имеющих вихревую структуру, но охватывающих еще небольшую область. Эта стадия может продолжаться несколько суток, но иногда носит и "взрывной" характер, когда за 12 ч возникает хорошо выраженный вихрь с глазом бури.
• Тайфун или ураган, ветер усиливается до 33 м/с и более, давление в центре  циклона падает до минимальных значений, а затем начинает расти. Радиус циклона достигает максимальных размеров, характерных для той или иной акватории. Тихоокеанские тайфуны – самые крупные из тропических циклонов, их диаметр в среднем составляет 600 — 800 км (для ураганов Атлантики – 400 км). В западной части Тихого океана тайфуны с минимальным значением давления ниже 900 гПа   иногда называют "супертайфунами". Такие тайфуны обладают огромной разрушительной силой.  К счастью число таких "супертайфунов" за всю историю наблюдений весьма невелико.
  

Траектории тайфунов связаны в основном с расположением субтропических областей высокого давления над Тихим океаном. Первоначально тайфуны движутся вдоль южной периферии антициклона медленно на запад. Затем часто поворачивают на север, огибая антициклон, и далее перемещаются в северо-восточном  направлении, значительно увеличивая скорость.  Разрушение тайфунов почти всегда связано с их удалением от источников тепла и влаги. Выходя на территорию Китая, они вызывают огромные разрушения, но быстро разрушаются и сами, поскольку прекращается поступление тепла и влаги и возрастает трение на поверхности суши. Тайфуны, поворачивающие на северо-восток, начинают двигаться в более холодные районы океана и постепенно затухают. Часть тайфунов регенерируют на полярном фронте, вызывая значительное ухудшение погоды  на российском Дальнем Востоке. Средняя продолжительность существования тайфунов составляет около 7 суток, а наибольшая продолжительность  их жизни (до 18 дней) отмечается при выходе  в умеренные широты  и превращении в обычные внетропические циклоны.

Тропическим циклонам, в отличие от обычных,  присваивают имена. Начало этой традиции было положено в XVI — XIX вв, когда. тропические циклоны на испанских островах Карибского моря называли по имени того святого, с чьим днем, по католическому календарю, совпадало их опустошительное нашествие. Так, известен громадными разрушениями ураган Санта-Ана на о. Пуэрто-Рико 26 июля 1825 г. Иногда они получали имя той местности, в которой они особенно отличились.  Надолго останется в памяти японцев тайфун залива Исеноуми  (сентябрь 1959 г.), разрушивший г. Нагоя и унесший 5 тыс. человеческих жизней.

С 1953 г. в Бюро погоды США на каждый сезон ураганов стали составлять список женских имен, которыми  называли вновь возникающие тропические циклоны Атлантического океана. Вскоре алфавитные списки женских имен были введены американцами и для тихоокеанских тайфунов.  С 1978 г. в списках тайфунов женские имена чередуются с мужскими. Каждому урагану (тайфуну), образовавшемуся в данном календарном году, кроме имени, присваивается порядковый номер и двухзначная цифра года. Например  цифровое обозначение 1298 означает, что это  двенадцатый тайфун , возникший в 1998г.

Тропические циклоны вызывают огромные разрушения и колоссальные ущербы. Так, в 1954 году в Японии тайфун "Мария" лишил крова около 100 000 человек. Большой паром "Тоя-Мару", на борту которого находилось 1220 пассажиров, затонул в течение нескольких минут, спаслось лишь 155 человек. В июне 1972 года ураган "Агнесс" вызвал мощное наводнение в США, ущерб от которого составил 3 миллиарда долларов.

Наибольший ущерб, приносимый тайфунами на российский Дальний Восток,  связан с ураганными ветрами и обильными осадками, являющимися причиной сильных, порой катастрофических наводнений.

• Тайфун "Джорджия" обрушился на юг Сахалина 18–19  сентября 1970 г.  За считанные часы выпала месячная норма осадков, на реках вода поднялась на 5 м,  были затоплены посевы, погибло большое количество скота, размыты автомобильные и железные дороги. Ураганный ветер привел к массовым разрушениям ЛЭП. Имелись человеческие жертвы.
• Тайфун "Филлис"  двигаясь с Тихого океана на северо-запад, 5–6 августа вызвал в южных и центральных районах Сахалина катастрофическое наводнение. Вода в реках  поднялась на 6,5 м, наблюдались оползни и селевые потоки. Положение усугублялось штормовыми юго-восточными ветрами, вызывающими нагон морской воды на побережьях заливов Анива и Терпения.  Наводнение вызвало человеческие жертвы, более двух тысяч семей остались без крова. Особенно пострадали Анивский, Смирныховский  и Поронайский районы.
• Урожайным на мощные тайфуны выдался 2002 г. С 11 по 15 июля тайфун "Чатаан" и тропическая депрессия "Нерри" вызвали очень сильные дожди на юге Сахалина, селевые потоки, оползни. Были размыты дороги, подтоплены дома.
• 2 сентября тайфун "Руса" принес сильные ливни на юг Сахалина. Вода в реках поднялась на 2,5–4,5 м. Было подтоплено 449 домов, разрушено 9 мостов. В Невельском районе сошло 80 селей.
• 2–3 октября тайфун "Хигос" смещаясь с Японии, пересек южную часть Сахалина и вызвал очень сильные дожди и штормовые ветры. В результате многочисленных аварий на ЛЭП отсутствовала электроэнергия в двадцати населенных пунктах, размыты автодороги. В заливе Терпения затонуло судно. В Южно-Сахалинске сильным ветром повалило более 1000 деревьев, от их падения пострадали несколько человек.

Ввиду значительного ущерба, причиняемого тропическими циклонами, в странах, подверженных их влиянию, существуют службы оповещения и предупреждения о надвигающейся опасности. В соответствии с данными Всемирной метеорологической опасности своевременное предупреждение о стихийных явлениях способно обеспечить до 10% сокращения ущерба. Конечно, непреложным элементом любой такой службы является метеорологический прогноз, перемещения тропического циклона и выхода его на сушу, а также основных параметров шторма: минимального давления в его центре, максимальных ветров, режима осадков, штормового нагона. В настоящее время информация, получаемая со спутников погоды, позволяет легко обнаруживать ураганы и прослеживать пути их перемещения над океанами, специальные службы оповещают об образовании угрожающего урагана и при его приближении выдают штормовое предупреждение.