Cikloni, anticikloni, tajfuni, orkani, tornadi, tornadi – te pojave povzročajo vrtinčna gibanja v ozračju, ki jih spremljajo padavine (večje ali manjše). Upoštevajte značilnosti in pogoje za pojav tega elementa.
Premikanje zračnih mas v ozračju
V ozračju našega planeta poteka stalno kroženje zračnih mas s prenosom energijskih in materialnih komponent. Gibanje v teku:
- od severa proti jugu in v nasprotni smeri (meridionalno);
- od zahoda proti vzhodu in v nasprotni smeri (zemljepisna širina).
V troposferi se poleg meridionskih in zemljepisnih prenosov zračnih mas pojavljajo vrtinčna gibanja ozračja, ki jih spremljajo padavine - cikloni in anticikloni.
Ti pojavi povzročajo spremembe podnebnih razmer v vseh regijah planeta.
V spodnjih plasteh troposfere, v tropskem pasu, se zračne mase precej močno segrejejo. Hkrati so zračne mase napolnjene z vlago (zlasti nad oceani). Topel zrak se dvigado višine 1000-1200 metrov, kjer se začne ohlajati s kasnejšim nastajanjem oblakov. Namesto dvignjenih toplih gmot prihajajo hladne severne gmote (na severni polobli). Tople zračne mase zajame Coriolisova sila, ki jo povzroči vrtenje Zemlje. Začnejo se premikati ne samo navzgor, ampak tudi vodoravno, medtem ko odstopajo od premočrtne smeri - na severni polobli proti severovzhodu. Hladne mase gredo proti jugozahodu (na južni polobli se zračne mase premikajo ravno v nasprotni smeri). Tako nastanejo pasati.
Vodna površina oceana, segreta do konca poletja in začetka jeseni, daje priložnost za nastanek drugih zračnih mas, napolnjenih z vlago - monsunov. Njihova smer je strogo nasprotna od pasatov.
Toplotno ravnovesje planeta se ohranja zaradi globalnega prenosa med širinami: toplota iz tropskih zemljepisnih širin na visoke zemljepisne širine, mraz iz subpolarnih (visokih) zemljepisnih širin v trope.
Ciklonska aktivnost ozračja temelji na povezavi tropskega kroženja z vrtinčnim delovanjem zračnih mas v zmernih širinah.
ciklogeneza
Ta izraz se nanaša na nastanek, razvoj ali kolaps vrtinčnega gibanja atmosfere, ki ga spremljajo padavine. Se pravi, vsak ciklon - vrtinec z nizkim tlakom v notranjosti. "V črevesju" ciklonov na severni polobli pihajo vetrovi v nasprotni smeri urinega kazalca. Za spodnji del ciklona je značilen odklon vetra proti njegovemu središču.
Sodobna meteorologija deli ciklonske vrtince na dve vrsti: glede na njihovo lokacijoizvor in kasnejša dejavnost - tropska in ekstratropska (zmerni cikloni).
Prve nastanejo v tropih, z razvojem dosežejo velikost do tisoč kilometrov (zelo redko več). Drugi je vrtinčno gibanje atmosfere v območju zmernih in subpolarnih širin. Ekstratropski cikloni dosegajo ogromne (do nekaj tisoč kilometrov) velikosti.
Hitrost vrtinčnega gibanja zraka v tropskih ciklonih je ogromna, lahko doseže nevihtne vrednosti. Ti vrtinci lahko med premikanjem postanejo ekstratropski.
Pogoji, potrebni za nastanek tropskega vrtinčnega gibanja
Da nastane tropski vrtinec, je potrebno, da je okoliški zrak nasičen z vlago (to daje faktor nestabilnosti). Voda v oceanu se segreje do globine petdeset metrov, do temperature več kot šestindvajset stopinj Celzija. Ko se hlapi kondenzirajo v spodnjih plasteh troposfere, se mora zrak zelo hitro ohladiti (to je glavni vir energije ciklona).
Tajfuni in orkani - tropski cikloni
Na Daljnem vzhodu in v državah jugovzhodne Azije se tropska vrtinčna gibanja ozračja, ki jih spremljajo padavine, imenujejo tajfuni. V državah Severne in Južne Amerike - orkani (med majevskimi Indijanci je bog vetra Hurakan). Če hitrost nevihte med neurjem preseže sto sedemnajst kilometrov na uro, potem je to že orkan.
Tropski cikloni prinašajo močno deževje. Na morju se med tajfunom in orkanom dvigajo ogromni valovi. Toda zaradi padca so oslabljenidelovanje vetra na kopnem. Nalivi, ki jih povzročajo tropski cikloni, padajo v notranjost na razdaljah do štirideset kilometrov. To je zelo pomembno za ublažitev suhega podnebja na celinah.
Cikloni sami prenašajo zaloge energije z enega mesta na planetu do drugega, od tropov do zmernih območij. To je pomembno za globalne ciklonske procese v ozračju, saj vodi do konvergence temperatur na planetu, izenači podnebje in ga naredi blažjega.
Izventropski cikloni in anticikloni
Veliko velika (več tisoč kilometrov) vrtinčna gibanja atmosfere, ki jih spremljajo padavine in se pojavljajo v zmernih in subpolarnih območjih, se imenujejo ekstratropski cikloni in anticikloni. Vetrni vrtinci v severnih ciklonih se vrtijo v isti smeri kot severni tajfuni.
S prihodom takšnega orkana se začenja slabo vreme, a anticiklon prinaša jasen in sončen dan.
Pojav ciklonov zmernih zemljepisnih širin
Za predstavitev mehanizma nastanka teh formacij je potrebno operirati s konceptom atmosferske fronte. V prvem približku je to le meja, ki ločuje dve različni zračni masi.
Pravzaprav je to območje več deset kilometrov, nagnjeno pod kotom ene stopinje. V primeru tople fronte je njen naklon v smeri gibanja (kot tako rekoč pokriva hladno maso od zgoraj). Ko je hladno - nasprotno, na nasprotni strani gibanja. Enačba gibanja atmosfere je izražena s formulo Maxa Margulesa(avstralski meteorolog).
Interakcija tople in hladne fronte vodi v nastanek ciklonskega vrtinca. S takšno povezavo se del tople fronte vnese v hladno maso v obliki podolgovatega »jezika«. Hkrati se topel zrak dviga kot lažji zrak.
Med to interakcijo se zgodita dva procesa, ki vodita do ciklonskega vrtinca. Molekule pare (vode), ki se dvigajo, se začnejo vrteti: nanje vpliva magnetno polje Zemlje. V to rotacijsko gibanje vključujejo ves okoliški zrak. Posledično iz njega in molekul vode nastane ogromen vrtinec.
Na vrhu se zračne mase ohlajajo. V tem primeru se vodna para kondenzira, ki se spremeni v oblake (to so naknadni dež, toča, sneg). Takšno vreme s slabim vremenom lahko traja več dni ali celo tednov. To bo odvisno od "dolgoživosti" ciklona: večja kot je zaloga toplega zraka, dlje bo ciklon obstajal.
Pojav anticiklonov
Nastanek tega vrtinca je posledica znižanja atmosferskih mas, ko se segrejejo z okolico, brez izmenjave toplote. Med tem procesom vlaga v notranjosti pade, kar povzroči izhlapevanje že obstoječih oblakov. Pod vplivom zemeljskega magnetnega polja se molekule vode začnejo vrteti – v severnih anticiklonih – v smeri urinega kazalca. Stabilno vreme v tem procesu lahko traja do tri tedne.
