Понятие о погоде

Под погодой понимают совокупность процессов, происхо­дящих в нижнем слое атмосферы в том или ином пункте в опре­деленный момент. Погода представляет собой сложный комплекс явлений: температура, давление, ветер, влажность, облачность, осадки, а также звуковые и электрические явления в атмо­сфере. Все они находятся в связи и во взаимодействии. Изменение одного явления, например температуры, приводит к изменениям давления, влажности, облачности и осадков. Кроме того, погода формируется в результате сложного взаимодействия солнечной радиации, поступающей на поверхность земли, и цир­куляции воздуха над поверхностью. Солнечная радиация посту­пает на землю неравномерно. Это зависит не только от широты места, но и от разнообразия поверхности. Например, южные склоны гор и возвышенностей нагреваются сильнее, чем север­ные; водоемы — медленнее, чем суши; ноля — сильнее, чем леса и болота. Таким образом, важнейший элемент погоды — темпера­тура в разных местах бывает различна. А разнообразие темпе­ратурных условий в свою очередь оказывает влияние на другие элементы погоды. Резкие изменения в погоде чаще всего вызваны сменой воздушных масс.

Воздушные массы и фронты. Нижний слой атмосферы, со­прикасаясь с разнообразной поверхностью, приобретает от нее некоторые свойства. Над разогретой поверхностью формируются теплые массы, над охлажденной — холодные. Кроме того, в ниж­ний слой постоянно поступает то или иное количество водяных паров. Чем дольше воздушная масса находится над поверхно­стью, с которой испаряется влага, тем она влажнее. Воздуш­ная масса — это огромный движущийся объем воздуха с опре­деленными физическими свойствами: температурой, плотностью, влажностью и прозрачностью. И зависимости от того, где массы воздуха формируются, их подразделяют на арктические, умерен­ные, тропические и экваториальные.

Над ледяными просторами Арктики формируется арктиче­ская масса — холодная, сухая, имеющая большую прозрач­ность и плотность.

В умеренные широты поступают арктические и тропические массы воздуха. Из них формируются умеренные воздуш­ные массы (умеренный воздух). Если формирование этих масс происходит над океаном, то их называют морскими. Морская воздушная масса, теплая зимой и прохладная летом, отличается большой влажностью. С поступлением ее, например, на территорию европейской части России зимой наблюдается потепление, а летом — похолодание, сопровождающееся облач­ностью и выпадением осадков.

В субтропических и тропических широтах (в условиях повы­шенного атмосферного давления, большого поступления солнечной радиации) возникают тропические массы воздуха. В основном они с малой относительной влажностью, плотные, с высокой температурой. Если они возникают над океанами, их называют морскими, а над материками — континенталь­ными. Континентальная масса отличается от морской меньшей относительной влажностью, более высокими температурами и сильной запыленностью.

В экваториальном поясе (в условиях пониженного атмосфер­ного давления и большой влажности) формируется экватори­альная масса. Поскольку экваториальный пояс на больших пространствах покрыт лесами, которые испаряют влагу не мень­ше, чем океан, большого различия между морской и континен­тальными массами в этих районах не возникает.

Россия расположена в умеренном поясе, поэтому в западных районах преобладают умеренные морские массы, а в восточных над большей частью территории — континентальные.

Границы разделов воздушных масс, образовавшихся над природными поясами, называют атмосферными фронтами. Так, между арктическими и умеренными массами воздуха проходит арктический фронт. Он постоянно перемещается: летом на материке проходит по зоне тундры и над океаном — севернее полярного круга, а зимой заходит в пределы умеренного пояса. Нередко его южная граница достигает субтропиков.

Между умеренными и тропическими массами воздуха прохо­дит фронт умеренных широт. Он также перемещается, на отдель­ных участках материка «размывается» ввиду того, что умеренный воздух по своим физическим свойствам мало чем отличается от тропического. Тропический воздух отделяется от экваториального тропическим фронтом.

Главным физическим свойством воздушной массы является температура. Поэтому при наблюдениях, прежде всего подмечают, какая поступила масса воздуха: теплая или холодная. Теплой массой называют такую, которая, поступив в данный район, начинает охлаждаться. Холодной массой называют такую, которая, поступив в данный район, начинает прогреваться.

Если наступает теплая масса воздуха на холодную, то об­разуется теплый фронт. Поскольку холодная масса более плотная, то она удерживается над поверхностью земли и мед­ленно отступает под натиском теплой, образуя в разрезе наклон­ную плоскость под углом 1—2° к поверхности земли. Поверхность фронта нередко имеет протяженность свыше 1000 км и поднима­ется над поверхностью земли на высоту до 9 км. Там образуются слоисто-дождевые облака, из которых выпадают обложные осадки. Такие осадки тянутся полосой в ширину до 300—500 км. Так изменяется облачность и осадки на теплом фронте. Изменя­ются и другие элементы погоды: медленно понижается давление, плавно поднимается температура, ветры чаще бывают юго-за­падные и южные.

На границе холодной массы, наступающей на теплую, обра­зуется холодный фронт. Холодный воздух устремляется на теплый в виде вала, поэтому поверхность фронта имеет больший наклон. Теплые массы воздуха выбрасываются высоко вверх. Процесс конденсации водяных паров происходит бурно, перед фронтом образуются кучево-дождевые облака, из которых в виде ливней выпадают осадки. При прохождении фронта давление резко повышается, дует ветер северных направлений, температу­ра понижается. Небо проясняется, днем в летний период образу­ются кучевые облака, зимой наступают морозы.

Циклоны и антициклоны. Смена погоды часто происходит в результате поступления той или иной воздушной массы. Дви­жутся воздушные массы обычно в виде вихрей самой различной величины — от мелких, наблюдающихся перед грозой, до круп­ных, занимающих пространства в сотни тысяч и даже миллионы квадратных километров. К огромным воздушным вихрям отно­сятся циклоны и антициклоны (рис 20, 20а).

Циклон представляет собой огромный воздушный вихрь в диаметре до 2000 км, высотой до 6—8 км. В центре такого вих­ря пониженное атмосферное давление. В циклоне возникает си­стема ветров, и изменение в их направлении происходит в север­ном полушарии против часовой стрелки, в южном — по часовой стрелке. На направление движения воздуха оказывает влияние отклоняющая сила вращении Земли вокруг оси. В центре этого огромного вихря происходит поднятие воздуха и растекание его на высоте, что приводит к охлаждению воздуха и конденсации водяных паров. Поэтому для циклонов характерна ненастная погода: зимой большая облачность, снегопады, метели, некоторое потепление; летом дожди, грозы, понижение темпера туры и уси­ление ветра.

Непременное условие образования циклона - встреча двух воздушных масс: теплой и холодной. Разность температур, а зна­чит, и давления вызывает их движение.

Для умеренного пояса встреча воздушных масс чаще проис­ходит в областях пониженного давления над океанами. Теплый воздух в виде волны заходит в пределы холодного. На вершине волны возникает пониженное атмосферное давление — центр циклона.

Продолжительность жизни циклонов 5—7 дней. Движутся они со скоростью 30—40 км в час, причем зимой быстрее, чем летом.

Погода, при прохождении циклона изменяется в зависимости от того, какая часть циклона проходит над данным пунктом: ведь передняя часть циклона теплая, а тыловая — холодная. В центре циклона наблюдается окно с безоблачным небом, ко­торое моряки называют «глазом бури».

В умеренном поясе циклоны часто образуются на арктическом фронте и фронте умеренных широт.

Тропические циклоны, образующиеся над западной частью Тихого океана, называют тайфунами. Они иногда заходят в умеренный пояс — на восточное побережье Азии (Япония, Дальний Восток), принося большие опустошения.

Антициклоны тоже огромные воздушные вихри в нижних слоях атмосферы, но с меньшей скоростью ветра, повышенным давлением в центре, с изменением направления ветров по часо­вой стрелке в северном полушарии и против часовой — в южном. Характерная особенность антициклонов состоит в том, что они образуются в нижних (приземных) слоях атмосферы из однород­ной воздушной массы. Поэтому в антициклоне удерживается в течение продолжительного времени устойчивая погода: летом ясная, теплая; зимой ясная, морозная. В центре антициклона наблюдаются нисходящие потоки воздуха. Когда воздух опуска­ется, он нагревается, поэтому нет условий для конденсации водя­ных паров, нет облаков и осадков.

Размеры антициклонов превышают площади, занимаемые циклонами. Так, над материком Евразия в зимний период обра­зуется из холодного континентального воздуха умеренных шпрот мощный сибирский антициклон с центром в Монголии. Его отрог распространяется далеко на запад, охватывая центральную часть Восточно-Европейской равнины.

Предсказание погоды. Деятельность человека всегда связана с погодными условиями. Знать изменение погоды на ближайшее время чрезвычайно важно для работников сельского хозяйства, моряков, летчиков, изыскателей, рыбаков и т.п.

В России создана постоянная служба погоды — Гидрометеорологический центр, куда постоянно по­ступают сведения с метеорологических станций всего мира. Здесь они наносятся на синоптические карты России и всего мира.

На синоптической карте выделяют области пониженного дав­ления — циклопы, области повышенного давления — антицикло­ны, проводятся фронты —теплый, холодный, области выпадения осадков. Таким образом, на карте делается обзор погоды. Анализ погодных условий в сравнении дает основание синоптикам пред­сказывать погоду на ближайшее время. Особое внимание обра­щается на перемещение основных масс воздуха. Например, на 9 часов утра центр циклона находился над Великобританией, а на 13 часов он переместился к Балтийскому морю. Направление и скорость движения циклона вычисляют по карте. Это дает осно­вание предсказать погоду па завтра в центральных районах Во­сточно-Европейской равнины п па Урале. При этом учитывается, в какой стадии придет циклон, какая его часть займет данную местность, какие фронты — теплый или холодный — пройдут.

Для уточнений предсказания погоды в настоящее время ши­роко используют фотографии облачности со спутников (облач­ность — очень важный показатель атмосферных процессов). На­пример, в низких широтах над океанами образуются тропические циклоны, облачность которых хорошо видна на фотографиях в виде вихря. Эти вихревые образования фотографируют через определенное время и по снимкам определяют направление и скорость движения тропических циклонов. Об их движении оповещают население прибрежных областей.