ВСТУП
Однією з основних властивостей атмосферної циркуляції є висока мінливість в часі та просторі. З точки зору механізмів формування мінливості в середніх широтах найбільший інтерес представляють хвилі-синоптичного масштабу та пов'язані з ними синоптичні вихри. Вони формують мінливість, а за інтенсивністю набагато перевершують мінливість середньомісячних і середньо сезонних полів. Виникнення циклонів являє собою процес переходу щодо сталого стану зонального потоку в стан нестійкості. Оцінка ролі циклонів в глобальній циркуляції атмосфери зводиться до проблеми взаємодії середніх і вихрових рухів. Виникаючи в результаті нестійкості атмосферного та зонального потоку під впливом діабатичних притоків тепла, атмосферні циклони самі модифікують режими та енергетику середніх рухів.
Сформовані циклони поширюються відповідно до умов, що визначаються характеристиками середнього потоку, істотно модифікуючись протягом свого життєвого циклу. Поширення циклонів відбувається вздовж основних напрямків, що визначаються як «шторм-треки». УПівнічній півкулі їх положення пов'язане переважно з областями максимальної бароклінної нестійкості середнього потоку. Усвою чергу, перенесення тепла, вологи та імпульсу циклонами уздовж основних шторм-треків посилює середні руху в атмосфері.
Вивчення циклонів у шкільному курсі фізичної географії займає важливе місце і відіграє суттєву роль при подальшому вивченні таких основними фізичних характеристик атмосфери як вітер, барометричні особливості, а атмосферні опади, хвилювання в океані, хмарність, енергія атмосферних рухів.
Під час вивчення такого явища, як циклон в учнів формується географічне мислення з наступними особливостями:
- при вивченні циклонів досліджуються природні та соціальні процеси, тобто вплив природи на суспільство;
розуміння взаємозв'язку навколишнього світу через прогнозування
стихійних лих, сприяє кращому розумінню зв'язку між людиною та
природою;
зазначене робить наш розділ надзвичайно важливим в процесі подальшого вивчення атмосфери та атмосферних явищ у шкільному курсі фізичної географії.
Мета роботиполягала в вивчені циклонів, причин виникнення, особливостей поширення на Земній кулі та впливу циклонів на життєдіяльність людей; обґрунтуванні та експериментальній перевірці методики вивчення циклонів у шкільному курсі фізичної географії.
Завдання дослідження:
проаналізувати та систематизувати інформацію з теми дослідження;
визначити класифікацію циклонів за швидкістю вітру, хмарністю, кількістю атмосферних опадів, енергією в циклоні, хвилюванні в океані та за барометричними характеристиками;
розробити дослідно-експериментальну програму з вивчення циклонів у шкільному курсі фізичної географії та перевірити її ефективність.
Об'єктом дослідженняє процес вивчення географії у ЗОСШ.
Предметом дослідженняє циклони, механізм їх формування та розвитку та їх вплив на основні властивості атмосфери; методика вивчення циклонів у шкільному курсі фізичної географії.
Для розв'язання поставлених проблем використовувався комплекс методівдослідження:
І - географічні:
описово пошуковий;
інформаційний метод аналізу та узагальнення матеріалів;
II - педагогічний:
аналіз науково-педагогічної літератури;
письмове опитування;
спостереження;
тематичні атестації;
аналіз результатів навчальних досягнень учнів.
Експериментальна база дослідження.Дослідження проводилося в Центрально-міській гімназії міста Кривого Рогу. В експерименті приймали участь учні шостих класів.. Педагогічний експеримент дослідження проводився під час педагогічної практики з листопада по грудень місяць 2009 року.
Структура кваліфікаційної роботи.Кваліфікаційна робота складається зі вступу та двох розділів: теоретичного обґрунтування основних понять дослідження та педагогічного експерименту. До кожного із розділів подаються висновки. Обсяг роботи - 58 сторінок. До роботи подаються додатки.
Розділ І. ХАРАКТЕРИСТИКА ЦИКЛОНІВ
1.1 Класифікація циклонів
Взагалі слово «циклон» походить з грецької мови і переводиться як
«кільце змії». Циклон - це атмосферні вихри з нахиленою віссю обертання, що представлена замкнутою областю низького тиску на земній поверхні та циклонічною системою вітрів від периферії до центру проти годинникової стрілки в північній півкулі. Крім того, у повітряних шарах на висоті від земної поверхні до декількох сотень метрів, вітер спрямований до центру циклону, за баричного градієнту (в бік зменшення тиску). Сила вітру зменшується з висотою. Циклони виникають не тільки в атмосфері Землі, але і в атмосферах інших планет. Наприклад, в атмосфері Юпітера вже багато років спостерігається так звана Велика Червона пляма, що є, як видно, довготривалим циклоном. Однак, циклони в атмосферах інших планет вивчені недостатньо. [40, с. 151].
Циклони виникають як в низьких, так і в високих широтах. Залежно від широти утворення циклони поділяються на позатропічні (фронтальні), виникають в середніх та низьких широтах, та тропічні циклони, що виникають низьких (тропічних) широтах.
Циклон - не лише протилежність антициклону, у них розрізняється механізм виникнення. Циклони постійно й природно з'являються через обертання Землі, завдяки силі Коріоліса (рис. 1.1). Наслідком теореми Брауера про нерухому точку є наявність в атмосфері як мінімум одного циклону або антициклону. [23, с.79].
Ось так описує ураган Роберт Хард Симпсон, директор Національного центра по вивченню ураганів в місті Маямі, штат Флорида,США: «Ураган- це гігантський тепловий наніс, вхідний отвір якого захоплює сотні миль тропічних районів океану. Цей наніс втягує вологе повітря з поверхні океану і направляє його до центру низького тиску. Повітря знаходиться в центрі урагану і підіймається догори. При цьому волога в ньому конденсується, завдяки чому визволяється скрита теплота конденсації, - вона і є тим джерелом енергії, який рухає ураган. Подібно диму в трубі, рідкокапельна
с
вода та мікроскопічні кристали води підіймаються над центром урагану на висоті 12-16км. і розтікаються там захоплюючи величезний простір. Ці «вихлопні труби» помітні на супутникових знімках у вигляді хмарних утворень, зверху схожих за формою на кому»
Зовсім по-іншому описують ураган ті, хто на собі відчув, що це таке: «Це бушуючий ад скажених взбурених хвиль, завиваючого як тисяча дияволів вітру, зливного дощу і темряви - чорної та непроникливої». [23, с. 80].
Рис.
1.1.Центр розповсюдження циклону на системі
координат.
Суцільними лініями показана географічна
система координат. Нова система
координат, показана пунктирними
лініями, отримана шляхом поєднання
центру циклону і полюса. Сірим кольором
показана область, яку займає циклоном,
окружність відповідає області
ефективного радіусу циклону. 00:
00 годин (ЦГС)24 листопада2004 року.
Позатропічний циклон - циклон, що виникає протягом року під позатпропічними широтами кожної півкулі. За дванадцять місяців їх може
бути безліч сотень. Розміри позатропічних циклонів дуже значні. Добре розвинений циклон, це означає, що він може одночасно покривати декілька областей Росії або провінцій Канади і визначати режим погоди на цій величезній території. Позатропічні циклони утворюються в помірних або полярних широтах і мають діаметр від тисячі кілометрів на початку розвитку, і до декількох тисяч у випадку так званого центрального циклону. Серед позатропічних циклонів виділяють південні циклони, які утворюються на південному кордоні помірних широт (середземноморські, балканські, чорноморські, південнокаспійскіе і т. д.) і зміщується на північ і північний схід. Південні циклони володіють колосальними запасами енергії; саме з південними циклонами пов'язані найбільш сильні опади, вітри, грози, шквали та інші явища погоди.
Життя позатропічного циклону триває взагалі кілька діб. У першій половині свого існування циклон поглиблюється, в другій - заповнюється і, нарешті, зникає зовсім (загасає). У деяких випадках існування циклону виявляється тривалим, особливо якщо він поєднується з іншими циклонами, утворюючи одну спільну глибоку, широку і малорухливу область низького тиску, так званий центральний циклон. Вони в північній півкулі найчастіше утворюються в північних частинах Атлантичного і Тихого океанів. На кліматологічних картах в цих районах відзначаються відомі центри дії - ісландська та алеутської депресії. Вже заповнили в нижніх шарах, циклон може ще деякий час збережуться в холодному повітрі верхніх шарів тропосфери у вигляді висотного циклону.
Тропічні циклони утворяться в тропічних широтах і мають менші розміри (сотні, рідко - більше тисячі кілометрів), але великі баричні градієнти і швидкості вітру, що доходять до штормових (Додаток Б). Тропічні циклони можуть у процесі свого розвитку перетворюватися у позатропічні. Нижче8- 10° північної і південної широти циклони виникають дуже рідко, а в безпосередній близькості від екватора- не виникають зовсім. Так в залежності від району їхнього утворення тропічні циклони носять різні назві. Наприклад, в тропічній зоні Тихого океану тропічні циклони називаються тайфунами, в Атлантиці- ураганами (по імені індіанського бога вітру Нигасап), на півночі Австралії та Океанії- віллі-віллі, в Бенгальській затоці- циклонами, на півдні Індійського океану- араканами. Прийнято вважати, що шторм переходить в ураган зі швидкістю вітру понад 120 км/год., при швидкості 180 км/год. - ураган називають сильним ураганом. [13, с. 329].
Характерні для тропічних циклонів великі швидкості вітру (до 70 метрів на секунду, з поривами до 100 м/сек.) і величезна кількість опадів (до 1000 мм на добу) призводять до катастрофічних спустошень на суші і бурхливого хвилювання на морі. Повені при проходженні тропічних циклонів викликаються не тільки опадами, а й нагоном морської води на низинні береги.
Залежно від максимальної швидкості сталого вітру циклони класифікуються наступним чином:
при максимальному постійній швидкості вітру менше 63 км/год це явище носить назву тропічної депресії;
при максимальному постійній швидкості вітру більше 63 км/год має місце тропічний шторм. У цьому випадку йому також присвоюється назва;
залежно від океанського басейну це явище називають або ураганом, тайфуном, сильним тропічним циклоном, сильним тропічним штормом або тропічним циклоном, при цьому максимальна постійна швидкість вітру перевищує 119 км /год.
Масштаби поширення тропічних циклонів можуть досягати сотень кілометрів, і при цьому вони супроводжуються руйнівними сильними вітрами, зливовими дощами, штормовим наганяючи і в деяких випадках торнадо. Згідно зі шкалою ураганів Саффіра-Сімпсона потужність урагану розбивається на п'ять категорій:
категорія 1 - буревії з максимальною постійною швидкістю вітру в діапазоні119-153 км/ч.
категорія 2 - буревії з максимальною постійною швидкістю вітру в діапазоні 154-177 км / ч
категорія 3 - буревії з максимальною постійною швидкістю вітру в діапазоні 178-209 км / год.
категорія 4 - буревії з максимальною постійною швидкістю вітру в діапазоні210-249 км/ ч.
категорія 5 - урагани. [9, с. 158].