Ciklonok, anticiklonok, tájfunok, hurrikánok, tornádók, tornádók – ezeket a jelenségeket a légkörben lévő örvénymozgások okozzák, amelyeket (nagyobb vagy kisebb) csapadék kísér. Tekintsük ennek az elemnek a jellemzőit és előfordulásának feltételeit.
Légtömegek mozgása a légkörben
Bolygónk atmoszférájában a légtömegek állandó keringése zajlik az energia és az anyagi összetevők átvitelével. Mozgás folyamatban:
- északról délre és ellenkező irányban (meridionális);
- nyugatról keletre és ellenkező irányban (szélességi).
A troposzférában a légtömeg meridionális és szélességi átvitele mellett a légkör örvényes mozgásai is megfigyelhetők csapadékkal együtt – ciklonok és anticiklonok.
Ezek a jelenségek a bolygó minden régiójában változást okoznak az éghajlati viszonyokban.
A troposzféra alsóbb rétegeiben, a trópusi övezetben a légtömegek elég erősen felmelegszenek. Ugyanakkor a légtömegek megtelnek nedvességgel (különösen az óceánok felett). A meleg levegő felemelkedik1000-1200 méteres magasságig, ahol az ezt követő felhőképződéssel hűlni kezd. A megemelt meleg tömegek helyére hideg északi tömegek jönnek (az északi féltekén). A meleg légtömegeket a Föld forgása okozta Coriolis-erő fogja fel. Nemcsak felfelé, hanem vízszintesen is mozogni kezdenek, miközben eltérnek egy egyenes iránytól - az északi féltekén északkeletre. A hideg tömegek délnyugatra mennek (a déli féltekén a légtömegek pont az ellenkező irányba mozognak). Így keletkeznek a passzátszelek.
Az óceán nyár végére, ősz elejére felmelegedett vízfelülete lehetőséget ad további nedvességgel teli légtömegek - monszunok - kialakulására. Irányuk szigorúan ellentétes a passzátszellel.
A bolygó termikus egyensúlya a globális szélességi körök közötti átvitelnek köszönhetően megmarad: a hő a trópusi szélességi körökről a magas szélességekre, a hideg a szubpoláris (magas) szélességi körökről a trópusokra.
A légkör ciklonális aktivitása a trópusi keringés és a mérsékelt övi légtömegek örvényes aktivitásának kapcsolatán alapul.
Ciklogenezis
Ez a kifejezés a légkör örvénymozgásának kialakulását, fejlődését vagy összeomlását jelenti, amelyet csapadék kísér. Vagyis bármilyen ciklon - egy örvény, alacsony nyomással. Az északi félteke ciklonjainak "belében" az óramutató járásával ellentétes irányú szelek fújnak. A ciklon alsó tartományát a szél középpontja felé irányuló eltérése jellemzi.
A modern meteorológia a ciklonális örvényeket két típusra osztja: elhelyezkedésük szerinteredete és az azt követő tevékenység - trópusi és extratrópusi (mérsékelt égövi ciklonok).
Az elsők a trópusokon képződnek, fejlődésükkel elérik az ezer kilométeres méretet (nagyon ritkán többet). A második a légkör örvénymozgása a mérsékelt és szubpoláris szélességi övezetben. Az extratrópusi ciklonok hatalmas (akár több ezer kilométeres) méreteket is elérhetnek.
A levegő örvényes mozgásának sebessége a trópusi ciklonokban óriási, elérheti a viharértékeket. Ezek az örvények mozgásuk során extratropikussá válhatnak.
A trópusi örvénymozgás kialakulásához szükséges feltételek
A trópusi örvény kialakulásához szükséges, hogy a környező levegő nedvességgel telítődjön (ez instabilitási tényezőt ad). Az óceán vize ötven méter mélységig melegszik fel, több mint huszonhat Celsius-fok hőmérsékletre. Amikor a gőzök lecsapódnak a troposzféra alsó rétegeiben, a levegőnek nagyon gyorsan le kell hűlnie (ez a ciklon fő energiaforrása).
Tájfunok és hurrikánok – trópusi ciklonok
A Távol-Keleten és Délkelet-Ázsia országaiban a légkör csapadékkal kísért trópusi örvénymozgását tájfunnak nevezik. Észak- és Dél-Amerika országaiban - hurrikánok (a maja indiánok körében a szél istene Hurakan). Ha a vihar sebessége vihar közben meghaladja az óránkénti száztizenhét kilométert, akkor ez már hurrikán.
A trópusi ciklonok heves esőzéseket hoznak. A tengeren tájfun és hurrikán idején hatalmas hullámok keletkeznek. De meggyengülnek, ha alá esnekszél akció a szárazföldön. A trópusi ciklonok okozta felhőszakadások akár negyven kilométeres távolságban is lehullanak a szárazföld belsejébe. Ez nagyon fontos a kontinensek száraz éghajlatának mérséklése szempontjából.
A ciklonok maguk szállítanak energiatartalékokat a bolygó egyik helyéről a másikra, a trópusoktól a mérsékelt égövi övezetekig. Ez fontos a légkörben zajló globális ciklonális folyamatok szempontjából, mivel a hőmérséklet konvergenciájához vezet a bolygón, kiegyenlíti az éghajlatot és enyhébbvé teszi azt.
Extratrópusi ciklonok és anticiklonok
A légkör hatalmas méretű (több ezer kilométeres) örvényes mozgását, amelyet csapadék kísér, és amelyek mérsékelt és szubpoláris övezetekben fordulnak elő, extratrópusi ciklonoknak és anticiklonoknak nevezik. Az északi ciklonok szélörvényei az északi tájfunokkal azonos irányban forognak.
Egy ilyen hurrikán megjelenésével zord időjárás következik be, de az anticiklon tiszta és napos napot hoz.
Mérsékelt szélességi ciklonok előfordulása
E képződmények előfordulási mechanizmusának ábrázolásához a légköri front fogalmával kell operálni. Az első közelítésben ez csak egy határvonal, amely két különböző légtömeget választ el.
Valójában ez egy több tíz kilométeres, egy fokos szögben megdöntött zóna. Melegfront esetén a lejtése a mozgás irányába esik (a hideg tömeget mintegy felülről takarja). Ha hideg - éppen ellenkezőleg, a mozgás ellenkező oldalán. A légkör mozgásegyenletét Max Margules képlete fejezi ki(ausztrál meteorológus).
A meleg és hideg frontok kölcsönhatása ciklonális örvény kialakulásához vezet. Egy ilyen csatlakozással a meleg front egy része egy hosszúkás "nyelv" formájában kerül a hideg tömegbe. Ugyanakkor a meleg levegő könnyebb levegőként emelkedik.
E kölcsönhatás során két folyamat játszódik le, amelyek ciklonális örvényhez vezetnek. A gőz (víz) molekulák felemelkednek, forogni kezdenek: a Föld mágneses tere hat rájuk. Ebbe a forgó mozgásba bevonják az összes környező levegőt. Ennek eredményeként hatalmas örvény képződik belőle és a vízmolekulákból.
Tetején a légtömegek lehűlnek. Ebben az esetben a vízgőz lecsapódik, ami felhőkké alakul (ezek későbbi eső, jégeső, hó). Az ilyen rossz időjárású időjárás több napig, de akár hetekig is eltarthat. Ez a ciklon „hosszú élettartamától” függ: minél nagyobb a meleg levegőellátás, annál tovább létezik a ciklon.
Anticiklonok előfordulása
Ez az örvény a légköri tömegek csökkenésének köszönhető, amikor azokat a környező tömegekkel melegítik, hőcsere nélkül. A folyamat során a belső páratartalom lecsökken, és ez a már meglévő felhők elpárologtatásával jár. A Föld mágneses tere hatására a vízmolekulák – az északi anticiklonokban – az óramutató járásával megegyező irányban forogni kezdenek. Az állandó időjárás ebben a folyamatban akár három hétig is eltarthat.
