6.10. Циклони та антициклони

Вихрові рухи дуже характерні для атмосфери. Серед багатьох безперервно виникаючих і згасаючих вихорів особливо виділяються своїми грандіозними розмірами циклони і антициклони. Діаметр антициклону може сягати кількох тисяч кілометрів. Великий ци­клон здатний короткочасно охопити відразу майже всю Європу. Що­річно над її територією проноситься до сотні серій циклонів, які активно впливають на стан погоди.

Циклон охоплений системою кругових вітрів. Повітря в такому вихорі переміщується за спіраллю навколо центра і повільно до ньо­го наближається, рухаючись у Північній півкулі проти годиннико­вої стрілки з деяким відхиленням у нижньому шарі до центру, а в Південній півкулі — за годинниковою стрілкою з таким самим відхи­ленням у нижньому шарі. Через те що в центрі нагромаджуються великі маси теплого вологого повітря, значна його частина лине вго­ру, де воно охолоджується, внаслідок чого утворюються хмари висо­кої густини, випадають опади обложного типу. Коли тиск у центрі починає зростати, циклон руйнується.

В антициклоні тиск падає від центру до периферії, відповідно й вітри дмуть так само, але відхиляючись у Північній півкулі вправо (тобто за годинниковою стрілкою), а в Південній — вліво від свого початкового напряму. Для антициклону характерні низхідні рухи повітря, внаслідок чого воно нагрівається і виходить зі стану наси­чення водяною парою. Тому в області антициклону спостерігається ясна або малохмарна погода.

У формуванні циклонів і антициклонів можна виділити три стадії: виникнення, розвиток і старіння. Тривалість кожної стадії — 1— 2 доби. Найчастіше циклони виникають і розвиваються в місцях зустрічі течій теплого і холодного повітря, які рухаються в проти­лежних напрямах. Проковзуючи один відносно другого, ці потоки з різними температурами й густинами повітря створюють хвилі на фронтальній поверхні, яка нагадує дугу, згорнуту угнутістю в бік теп­лого повітря. Відрізок цієї дути, розташований в передній, східній частині циклону, є теплим фронтом, західна ж частина, розташована в тиловій частині циклону, є холодним фронтом. Під впливом ба­ричних збурень виникають слабкі вітри.

Наступна стадія характеризується подальшим поглибленням різниці у тиску між центром і периферією баричної системи. Вітри посилюються. Висхідні рухи повітря проявляються з найбільшою інтенсивністю і часто досягають верхньої тропосфери. Тому в пе­редній частині циклону формується значний хмарний покрив, а в зоні теплого фронту випадають обложні опади.

На прикінцевій стадії циклон заповнюється холодним повітрям. Це відбувається внаслідок адвекції холодного повітря, а також його охолодження при висхідному русі. Циклон завершується оклюзією, тобто його згасанням і руйнуванням системи хмар. Активні проце­си протікають тільки на периферії, де можуть виникнути нові ви­хрові утворення. Циклони здебільшого йдуть серіями, при цьому кож­ний наступний циклон проходить дещо південніше попереднього.

Інакше відбувається формування антициклону. У початковій стадії їх розвитку фронти розташовані далеко один від одного. Зго­дом між ними, в нейтральній зоні, антициклон стає могутньою ба­ричною системою з високим тиском у центрі, внаслідок чого по­вітря звідси розтікається на периферію. На місце повітря, що розій­шлося в приземному шарі, опускається повітря з вищих шарів атмосфери. При опусканні таке повітря потрапляє під більший тиск, стискається й нагрівається. У результаті цього процесу хмари, якщо вони були, розсіюються. Тому в антициклоні встановлюється соняч­на погода: суха і жарка влітку та з морозами взимку. Вночі в анти­циклоні стає досить прохолодно через відсутність на небі хмарного покриву, що не сприяє збереженню тепла. Вдень у зв'язку з нагріван­ням земної поверхні невтомним сонцем, особливо влітку, виника­ють вертикальні потоки теплого вологого повітря (конвекція), вна­слідок чого можуть утворитися легкі хмари. Інколи, при дуже сильній конвекції раптово проходять грози, але вони тривають недовго.

Антициклони, на відміну від циклонів, переміщуються повільно, в середньому зі швидкістю 25 км/год й часто подовгу можуть за­тримуватися на одному місці. Найчастіше антициклони насуваються на нашу країну взимку з північного заходу, а влітку — з південного заходу. Лише сибірські антициклони приходять до нас в холодну пору зі сходу.

Характерна особливість більшої частини районів помірних ши­рот — часте чергування циклонів і антициклонів. Це обумовлює по­стійну зміну ясної та хмарної погоди, напряму вітру, значні коли­вання температури і, як наслідок, короткочасні потепління й похо­лодання. В окремі роки створюються такі умови, що до одних і тих самих районів частіше звичайного надходять, наприклад, антицик­лони. У таких випадках вони на деякий період ніби застоюються. Якщо це трапляється влітку, повітря в них швидко нагрівається і висушується. Так поступово виникає нестача вологи в ґрунті, яка з часом може перерости в посуху.

У помірних широтах циклони переміщуються переважно із за­ходу на схід. Тепле вологе повітря таких циклонів надходить з Ат­лантичного океану. Холодне повітря заходить в їх тил з північнішої частини акваторії або з полярних районів. Нерідко циклони пересуваються до помірних широт із субтропіків. Тепле повітря таких циклонів мае дуже високу температуру і викликає значне потеплін­ня не тільки взимку, а і влітку,

Циклони майже завжди перебувають у русі. Швидкість їх пере­міщення може бути різною, зменшуючись у міру старіння циклону. Найчастіше вони рухаються зі швидкістю ЗО—40 км/год, проходячи за добу 1000—1500 км і більше. Інколи вони несуться зі швидкістю легкового автомобіля. Трапляються випадки, коли циклон, що до­сить швидко рухався, раптом сповільнюється і стає малорухливим. У міру наближення центра циклону тиск повітря знижується — "барометр падає", віщуючи опади. Але якщо вологість недостатня або температура повітря висока, барометр може й "помилитися".

Вітри в циклонах іноді досягають ураганної сили. Найчастіше це спостерігається над північними районами Атлантики і Тихого океану, а також на північному заході Європи, де циклони розвива­ються дуже інтенсивно. Такі циклони завдають іноді великої шко­ди господарству і населенню, бо вони супроводжуються дуже силь­ними зливами, хуртовинами, бурею, повінню. Так, у вересні 1997 ро­ку під впливом їх тривалої дії на річці Віслі відбулася найбільша повінь, внаслідок чого загинуло понад сто людей. В Україні особли­во лютували циклони в червні 1969 року. В Карпатах за одну добу випала місячна норма опадів, що призвело до різкого підвищення рівня води в річках Дністер, Прут, Случ. Багато лиха та шкоди в цьому регіоні спричинили деякі циклони і в наступні роки.

Ще більш відомі, ніж шалені циклони помірних широт, тропічні циклони, хоча вони значно поступаються своїми розмірами. Причи­на їх розвитку — потужна енергія, яка потрапляє в повітря при кон­денсації в ньому величезної маси водяної пари, що міститься в тро­посфері низьких широт. Вони зароджуються над океаном між 5 і 20 широти і рухаються зі сходу на захід, а потім (в Північній півкулі) повертають на північний захід, північ і північний схід.

Руйнівна дія тропічних циклонів надзвичайно велика. Швидкість вітру досягає 250 км/год, а іноді й більше. За такої швидкості вітер здатний переносити масивні речі на значні відстані. Навіть сучас­ним кораблям важко боротися з тропічними ураганами, тому вони поспішають завчасно уникнути зустрічі з ними.

Тропічні циклони залежно від району їх зародження одержують різні назви. Тихоокеанські циклони називають тайфунами, в Північній Атлантиці — ураганами, в Індії — циклонами, в Австралії — віллі-віллі. Є ще вест-індські урагани, урагани Зеленого Мису тощо.

Кожному тропічному урагану для зручності їх обліку прийнято давати людські імена. За міжнародною домовленістю з 1953 р. тропічні циклони Північної півкулі, що досягали штормової сили(швидкість вітру 17 м/с), отримували жіночу власну назву. Перший ураган у новому календарному році називали Анжела, Аліса, Аббі або якимось іншим ім'ям, але воно обов'язково починалось з літери "А". Відповідно друга буря була вже на букву "Б" (наприклад, Бетті, Бетсі, Бренда тощо), і так далі за абеткою. В Південній півкулі їм присвоювали за таким самим принципом чоловічі імена. У вісімде­сятих роках увінчалася успіхом "кампанія за рівноправність" і ура­ганам стали давати скрізь на планеті як жіночі так і чоловічі імена. Крім цього, існує правило виключати з ужитку на кілька років на­зву кожного найбільш жорстокого урагану.

Тропічний циклон охоплює тропосферу до висоти 8—12 км. Особ­ливістю його будови е наявність "ока" бурі (зона незворушного спо­кою розміром від 5 до 200 км в центрі урагану), яка пов'язана з низхідним рухом повітря. Різке посилення вітрів на периферії зу­мовлене інтенсивним підняттям повітря і температурними контра­стами. Чим яскравіше виражене "око", тобто чим менша хмарність і вища температура (приблизно на б—12 °С) порівняно з температу­рою оточуючого повітря, тим "шаленіший" ураган (тайфун).

Руйнівні урагани лютують щороку. Всього на земній кулі за рік спостерігається в середньому не менш як 70 тропічних циклонів із штормовими й ураганними вітрами, з них близько 20 тайфунів — у Тихому океані. Жителям тропіків доводиться завжди бути готови­ми до зустрічі зі страшною силою циклону. Підраховано, що серед усіх метеорологічних катастроф на тропічні урагани й спричинені ними повені припадає до 80 % людських жертв. Тропічні циклони (тайфуни) разом із землетрусами і виверженнями вулканів ділять сумну славу найжахливіших природних лих на Землі.

Всі циклони та антициклони разом узяті виконують велику ро­боту з горизонтального та вертикального переміщення великих мас повітря. Цей процес є дуже важливим для перерозподілу тепла і опадів на земній кулі. Так, саме численним циклонам зобов'язана Європа тим, що її зими не такі суворі, як на цих самих широтах у Північній Америці, а вологість влітку здебільшого достатня для ви­рощування різноманітних культурних рослин. Атмосферні вихори визначають формування і різкі зміни погоди, особливо в помірних і полярних широтах. Тепле повітря переноситься циклонами далеко на північ, а маси холодного повітря зимових антициклонів, навпаки, на південь.

Зміни погоди, які виникають під дією циклонів та антициклонів, мають велике значення для сільського господарства, авіації, морського транспорту і багатьох інших галузей. Тому багатьом людям не­байдуже, де і коли виникають ці величезні атмосферні вихори, які причини їх формування і розвитку, куди і з якою швидкістю вони переміщуються, як довго триватиме їх існування та ін. На основі вивчення цих явищ удосконалюються методи і підвищується до­стовірність прогнозу погоди, а населення різних регіонів земної кулі завчасно оповіщається про її можливі зміни.