В метеорологии , A область низкого давления , низкая площадь или низкий представляет собой область , где атмосферное давление ниже , чем у окружающих мест. Системы низкого давления образуются под зонами отклонения ветра, которые возникают в верхних слоях атмосферы . Процесс образования области низкого давления известен как циклогенез . В области метеорологии атмосферная дивергенция наверху происходит в двух областях. Первая область находится на восточной стороне верхних впадин, которые образуют половину волны Россби в пределах Вестерлиса ( впадина с большой длиной волны).который простирается через тропосферу). Вторая область отклонения ветра наверху возникает перед укоренившимися коротковолновыми впадинами , которые имеют меньшую длину волны. Ветры, расходящиеся вверх перед этими впадинами, вызывают атмосферный подъем в тропосфере внизу, что снижает поверхностное давление, поскольку восходящее движение частично противодействует силе тяжести.
Зона низкого давления обычно ассоциируется с ненастной погодой [1], в то время как зона с высоким давлением ассоциируется со слабым ветром и ясным небом. [2]
Температурные минимумы образуются из-за локального нагрева, вызванного большим количеством солнечного света над пустынями и другими массивами суши. Так как локализованные участки теплого воздуха менее плотные , чем их окружение, это более теплый воздух поднимается, который понижает атмосферное давление вблизи той части Земли поверхности «ы. Крупномасштабные термальные минимумы над континентами способствуют циркуляции муссонов . Области пониженного давления также могут образовываться из-за организованной грозовой активности над теплой водой. Когда это происходит над тропиками вместе с зоной межтропической конвергенции , это называется муссонной впадиной . Муссонные впадины достигают своей северной протяженности в августе и своей южной протяженности в феврале. Когда конвективный минимум превращается в горячую циркуляцию в тропиках, это называется тропическим циклоном . Тропические циклоны могут формироваться в течение любого месяца года в глобальном масштабе, но могут возникать как в северном, так и в южном полушарии в течение декабря.
Атмосферный подъем также обычно создает облачный покров за счет адиабатического охлаждения, когда воздух становится насыщенным по мере подъема , хотя в области низкого давления обычно бывает облачное небо, что сводит к минимуму суточные экстремумы температуры . Поскольку облака отражают солнечный свет , приходящая коротковолновая солнечная радиация уменьшается, что приводит к более низким температурам в течение дня. Ночью поглощающее влияние облаков на исходящую длинноволновую радиацию , такую как тепловая энергия от поверхности, позволяет поддерживать более теплые суточные низкие температуры в любое время года. Чем сильнее область пониженного давления, тем сильнее дуют ветры в ее окрестностях. В глобальном масштабе системы низкого давления чаще всего располагаются над Тибетским плато и с подветренной стороны Скалистых гор . В Европе (особенно на Британских островах и в Нидерландах ) повторяющиеся погодные системы с низким давлением обычно известны как «низкие уровни».
Формирование
Циклогенез - это развитие и усиление циклонической циркуляции или областей низкого давления в атмосфере . [3] Циклогенез противоположен циклолизу и имеет антициклонический (система высокого давления) эквивалент, который имеет дело с образованием областей высокого давления - антициклогенез . [4] Циклогенез - это общий термин для нескольких различных процессов, каждый из которых приводит к развитию своего рода циклона . Метеорологи используют термин «циклон», когда системы кругового давления текут в направлении вращения Земли [5] [6], что обычно совпадает с областями низкого давления. [7] [8] Самыми крупными системами низкого давления являются полярные циклоны с холодным ядром и внетропические циклоны синоптического масштаба . Циклоны с теплым ядром, такие как тропические циклоны, мезоциклоны и полярные депрессии, находятся в пределах меньшего мезомасштаба . Субтропические циклоны среднего размера. [9] [10] Циклогенез может происходить в различных масштабах, от микромасштаба до синоптического масштаба. Крупномасштабные впадины, также называемые волнами Россби, имеют синоптический масштаб. [11] Коротковолновые впадины, встроенные в поток вокруг впадин большего размера, имеют меньший масштаб или мезомасштаб по своей природе. [12] И волны Россби, и короткие волны, встроенные в поток вокруг волн Россби, мигрируют к экватору от полярных циклонов, расположенных как в Северном, так и в Южном полушариях. [13] Все они имеют один важный аспект - восходящее вертикальное движение в тропосфере. Такие восходящие движения уменьшают массу местных атмосферных столбов воздуха, что снижает приземное давление. [14]
Внетропические циклоны образуются в виде волн вдоль погодных фронтов из-за прохождения короткой волной наверху или струйной полосы верхнего уровня [ требуется уточнение ] перед тем, как на более поздних этапах своего жизненного цикла окклюзироваться как циклоны с холодным ядром. [15] [16] [17] [18] Полярные депрессии - это мелкомасштабные, недолговечные системы атмосферного низкого давления, которые возникают над районами океана к полюсу от главного полярного фронта как в Северном, так и в Южном полушариях. Они являются частью более крупного класса мезомасштабных погодных систем. Полярные минимумы трудно обнаружить с помощью обычных метеорологических сводок, и они представляют опасность для операций в высоких широтах, таких как судоходство и нефтегазовые платформы. Это мощные системы, у которых скорость ветра у поверхности составляет не менее 17 метров в секунду (38 миль в час). [19]
Тропические циклоны образуются из-за скрытого тепла, вызванного значительной грозовой активностью, и являются теплыми ядрами с четко выраженной циркуляцией. [20] Для их формирования необходимо соблюдать определенные критерии. В большинстве ситуаций требуется температура воды не менее 26,5 ° C (79,7 ° F) на глубине не менее 50 м (160 футов); [21] вода с такой температурой приводит к тому, что вышележащая атмосфера становится достаточно нестабильной, чтобы выдерживать конвекцию и грозы. [22] Еще одним фактором является быстрое охлаждение по высоте, которое позволяет выделять тепло конденсации , приводящее в действие тропический циклон. [21] Необходима высокая влажность, особенно в нижних и средних слоях тропосферы ; когда в атмосфере много влаги, условия более благоприятны для развития возмущений. [21] Требуется небольшое количество сдвига ветра , так как высокий сдвиг нарушает циркуляцию шторма. [21] Наконец, формирующийся тропический циклон нуждается в уже существующей системе нарушенной погоды, хотя без циркуляции циклонического развития не будет. [21] Мезоциклоны образуются как циклоны с теплым ядром над сушей и могут привести к образованию торнадо. [23] Водяные смерчи также могут образовываться из мезоциклонов, но чаще возникают в условиях высокой нестабильности и низкого вертикального сдвига ветра . [24]
В пустынях недостаток влаги в почве и растениях, которая обычно обеспечивает охлаждение за счет испарения, может привести к интенсивному и быстрому солнечному нагреву нижних слоев воздуха. Горячий воздух менее плотный, чем окружающий более холодный воздух. Это в сочетании с подъемом горячего воздуха приводит к образованию области низкого давления, называемой термическим минимумом. [25] Циркуляция муссонов вызывается термальными понижениями, которые образуются на больших участках суши, и их сила определяется тем, как земля нагревается быстрее, чем окружающий близлежащий океан. Это создает устойчивый ветер, дующий к суше, унося с собой влажный приповерхностный воздух над океанами. [26] Подобные осадки вызваны поднятием влажного океанического воздуха вверх горами, [27] нагревом поверхности, [28] конвергенцией на поверхности, [29] дивергенцией наверху или из-за штормовых оттоков на поверхности. [30] Однако при подъеме воздух охлаждается из-за расширения при более низком давлении, что, в свою очередь, вызывает конденсацию . Зимой земля быстро остывает, но океан дольше сохраняет тепло из-за более высокой удельной теплоемкости. Горячий воздух над океаном поднимается вверх, создавая зону с низким давлением и ветер дует с суши в океан, в то время как над сушей образуется большая зона высыхания высокого давления, увеличивающаяся за счет зимнего похолодания. [26] Муссоны напоминают морские и наземные бризы , термины, обычно относящиеся к локализованному суточному (суточному) циклу циркуляции у берегов повсюду, но они намного больше по масштабу - также более сильные и сезонные. [31]
Климатология
Mid-latitudes and subtropics
Large polar cyclones help determine the steering of systems moving through the mid-latitudes, south of the Arctic and north of the Antarctic. The Arctic oscillation provides an index used to gauge the magnitude of this effect in the Northern Hemisphere.[32] Extratropical cyclones tend to form east of climatological trough positions aloft near the east coast of continents, or west side of oceans.[33] A study of extratropical cyclones in the Southern Hemisphere shows that between the 30th and 70th parallels there are an average of 37 cyclones in existence during any 6-hour period.[34] A separate study in the Northern Hemisphere suggests that approximately 234 significant extratropical cyclones form each winter.[35] In Europe, particularly in the United Kingdom and in the Netherlands, recurring extratropical low-pressure weather systems are typically known as depressions.[36][37][38] These tend to bring wet weather throughout the year. Thermal lows also occur during the summer over continental areas across the subtropics - such as the Sonoran Desert, the Mexican plateau, the Sahara, South America, and Southeast Asia.[25] The lows are most commonly located over the Tibetan plateau and in the lee of the Rocky mountains.[33]
Monsoon trough
Elongated areas of low pressure form at the monsoon trough or intertropical convergence zone as part of the Hadley cell circulation.[39] Monsoon troughing in the western Pacific reaches its zenith in latitude during the late summer when the wintertime surface ridge in the opposite hemisphere is the strongest. It can reach as far as the 40th parallel in East Asia during August and 20th parallel in Australia during February. Its poleward progression is accelerated by the onset of the summer monsoon which is characterized by the development of lower air pressure over the warmest part of the various continents.[40][41] The large-scale thermal lows over continents help create pressure gradients which drive monsoon circulations.[42] In the southern hemisphere, the monsoon trough associated with the Australian monsoon reaches its most southerly latitude in February,[43] oriented along a west-northwest/east-southeast axis. Many of the world's rainforests are associated with these climatological low-pressure systems.[44]
Tropical cyclone
Tropical cyclones generally need to form more than 555 km (345 mi) or poleward of the 5th parallel north and 5th parallel south, allowing the Coriolis effect to deflect winds blowing towards the low-pressure center and creating a circulation.[21] Worldwide, tropical cyclone activity peaks in late summer, when the difference between temperatures aloft and sea surface temperatures is the greatest. However, each particular basin has its own seasonal patterns. On a worldwide scale, May is the least active month while September is the most active month. November is the only month that activity in all the tropical cyclone basins is possible.[45] Nearly one-third of the world's tropical cyclones form within the western Pacific Ocean, making it the most active tropical cyclone basin on Earth.[46]
Связанная погода
Wind is initially accelerated from areas of high pressure to areas of low pressure.[47] This is due to density (or temperature and moisture) differences between two air masses. Since stronger high-pressure systems contain cooler or drier air, the air mass is denser and flows towards areas that are warm or moist, which are in the vicinity of low-pressure areas in advance of their associated cold fronts. The stronger the pressure difference, or pressure gradient, between a high-pressure system and a low-pressure system, the stronger the wind.[48] Thus, stronger areas of low pressure are associated with stronger winds.
The Coriolis force caused by the Earth's rotation is what gives winds around low-pressure areas (such as in hurricanes, cyclones, and typhoons) their counter-clockwise (anticlockwise) circulation in the northern hemisphere (as the wind moves inward and is deflected right from the center of high pressure) and clockwise circulation in the southern hemisphere (as the wind moves inward and is deflected left from the center of high pressure).[49] A tropical cyclone differs from a hurricane or typhoon based only on geographic location.[50] Note that a tropical cyclone is fundamentally different from a mid-latitude cyclone.[51] A hurricane is a storm that occurs in the Atlantic Ocean and northeastern Pacific Ocean, a typhoon occurs in the northwestern Pacific Ocean, and a tropical cyclone occurs in the south Pacific or Indian Ocean.[50][52] Friction with land slows down the wind flowing into low-pressure systems and causes wind to flow more inward, or flowing more ageostrophically, toward their centers.[48] Tornadoes are often too small, and of too short duration, to be influenced by the Coriolis force, but may be so-influenced when arising from a low-pressure system.[53][54]
Смотрите также
- East Asian Monsoon
- High-pressure area
- Intertropical Convergence Zone
- North American Monsoon
- Surface weather analysis
- Tropical wave
- Trough (meteorology)
- Weather map
Рекомендации
- ^ Glossary of Meteorology (2009). Cyclone. Archived 2008-10-04 at the Wayback Machine American Meteorological Society. Retrieved on 2009-03-02.
- ^ Jack Williams (2007). What's happening inside highs and lows. USA Today. Retrieved on 2009-02-16.
- ^ Arctic Climatology and Meteorology (2009). Cyclogenesis. Archived 2006-08-30 at the Wayback Machine National Snow and Ice Data Center. Retrieved on 2009-02-21.
- ^ Glossary of Meteorology (2009). "Cyclogenesis". American Meteorological Society. Retrieved 2009-02-21.
- ^ Glossary of Meteorology (June 2000). "Cyclonic circulation". American Meteorological Society. Retrieved 2008-09-17.
- ^ Glossary of Meteorology (June 2000). "Cyclone". American Meteorological Society. Archived from the original on 2008-10-04. Retrieved 2008-09-17.
- ^ BBC Weather Glossary (July 2006). "Cyclone". British Broadcasting Corporation. Archived from the original on 2006-08-29. Retrieved 2006-10-24.
- ^ "UCAR Glossary — Cyclone". meted.ucar.edu. Retrieved 2006-10-24.
- ^ Robert Hart (2003-02-18). "Cyclone Phase Analysis and Forecast: Help Page". Florida State University. Retrieved 2006-10-03.
- ^ I. Orlanski (1975). "A rational subdivision of scales for atmospheric processes". Bulletin of the American Meteorological Society. 56 (5): 527–530. Bibcode:1975BAMS...56..527.. doi:10.1175/1520-0477-56.5.527.
- ^ Glossary of Meteorology (June 2000). "Rossby wave". American Meteorological Society. Archived from the original on 2010-12-31. Retrieved 2009-11-06.
- ^ Glossary of Meteorology (June 2000). "Short wave". American Meteorological Society. Archived from the original on 2011-05-14. Retrieved 2009-11-06.
- ^ Glossary of Meteorology (June 2000). "Polar vortex". American Meteorological Society. Archived from the original on 2011-01-09. Retrieved 2009-12-24.
- ^ Joel Norris (2005-03-19). "QG Notes" (PDF). University of California, San Diego. Archived from the original (PDF) on 2010-06-26. Retrieved 2009-10-26.
- ^ Glossary of Meteorology (2009). Short Wave. Archived 2009-06-09 at the Wayback Machine American Meteorological Society. Retrieved on 2009-03-02.
- ^ Glossary of Meteorology (2009). Upper-Level Trough. Archived 2009-06-09 at the Wayback Machine American Meteorological Society. Retrieved on 2009-03-02.
- ^ Carlyle H. Wash, Stacey H. Heikkinen, Chi-Sann Liou, and Wendell A. Nuss (1989). A Rapid Cyclogenesis Event during GALE IOP 9.[permanent dead link] Monthly Weather Review pp. 234–257. Retrieved on 2008-06-28.
- ^ Shay Johnson (2001-09-25). "The Norwegian Cyclone Model" (PDF). weather.ou.edu. Archived from the original (PDF) on 2006-09-01. Retrieved 2006-10-11.
- ^ E. A. Rasmussen & J. Turner (2003). Polar Lows: Mesoscale Weather Systems in the Polar Regions. Cambridge University Press. p. 612. ISBN 978-0-521-62430-5.
- ^ Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory, Hurricane Research Division (2004). "Frequently Asked Questions: What is an extra-tropical cyclone?". NOAA. Retrieved 2007-03-23.
- ^ a b c d e f Chris Landsea (2009-02-06). "Frequently Asked Questions: How do tropical cyclones form?". National Oceanic and Atmospheric Administration. Retrieved 2009-12-31.
- ^ Chris Landsea (2004-08-13). "Frequently Asked Questions: Why do tropical cyclones require 80 °F (27 °C) ocean temperatures to form?". National Oceanic and Atmospheric Administration. Retrieved 2006-07-25.
- ^ Glossary of Meteorology (2009). "Mesocyclone". American Meteorological Society. Archived from the original on 2006-07-09. Retrieved 2006-12-07.
- ^ Choy, Barry K.; Scott M. Spratt (2003-05-13). "Using the WSR-88D to Predict East Central Florida Waterspouts". NOAA. Archived from the original on 2008-06-17. Retrieved 2009-12-26.
- ^ a b Glossary of Meteorology (2009). Thermal Low. Archived 2008-05-22 at the Wayback Machine American Meteorological Society. Retrieved on 2009-03-02.
- ^ a b Dr. Louisa Watts (2009). What causes the west African monsoon? National Centre for Environmental Science. Retrieved on 2009-04-04.
- ^ Dr. Michael Pidwirny (2008). CHAPTER 8: Introduction to the Hydrosphere (e). Cloud Formation Processes. Physical Geography. Retrieved on 2009-01-01.
- ^ Bart van den Hurk and Eleanor Blyth (2008). Global maps of Local Land-Atmosphere coupling. Archived 2009-02-25 at the Wayback Machine KNMI. Retrieved on 2009-01-02.
- ^ Robert Penrose Pearce (2002). Meteorology at the Millennium. Academic Press, p. 66. ISBN 978-0-12-548035-2. Retrieved on 2009-01-02.
- ^ Glossary of Meteorology (June 2000). "Gust Front". American Meteorological Society. Archived from the original on 2011-05-05. Retrieved 2008-07-09.
- ^ BBC Weather (2004-09-01). "The Asian Monsoon". Archived from the original on August 31, 2007. Retrieved 2008-05-22.
- ^ Todd Mitchell (2004). Arctic Oscillation (AO) time series, 1899 – June 2002. Archived 2003-12-12 at the Wayback Machine University of Washington. Retrieved on 2009-03-02.
- ^ a b L. de la Torre, Nieto R., Noguerol M., Añel J.A., Gimeno L. (2008). A climatology based on reanalysis of baroclinic developmental regions in the extratropical northern hemisphere. Annals of the New York Academy of Sciences; vol. 1146: pp. 235–255. Retrieved on 2009-03-02.
- ^ Ian Simmonds & Kevin Keay (February 2000). "Variability of Southern Hemisphere Extratropical Cyclone Behavior, 1958–97". Journal of Climate. 13 (3): 550–561. Bibcode:2000JCli...13..550S. doi:10.1175/1520-0442(2000)013<0550:VOSHEC>2.0.CO;2. ISSN 1520-0442.
- ^ S.K. Gulev; O. Zolina & S. Grigoriev (2001). "Winter Storms in the Northern Hemisphere (1958–1999) via the Internet Wayback Machine". Climate Dynamics. 17 (10): 795–809. Bibcode:2001ClDy...17..795G. doi:10.1007/s003820000145.
- ^ Met Office (2009). Frontal Depressions. Archived 2009-02-24 at the Wayback Machine Retrieved on 2009-03-02.
- ^ [1]
- ^ [2]
- ^ Becca Hatheway (2008). "Hadley Cell". University Corporation for Atmospheric Research. Retrieved 2009-02-16.[permanent dead link]
- ^ National Centre for Medium Range Forecasting (2004-10-23). "Chapter-II Monsoon-2004: Onset, Advancement and Circulation Features" (PDF). Ministry of Earth Sciences (India). Archived from the original (PDF) on 2011-07-21. Retrieved 2008-05-03.
- ^ Australian Broadcasting Corporation (1999-08-11). "Monsoon". Retrieved 2008-05-03.
- ^ Mary E. Davis & Lonnie G. Thompson (2005). "Forcing of the Asian monsoon on the Tibetan Plateau: Evidence from high-resolution ice core and tropical coral records" (PDF). Journal of Geophysical Research. 110 (D4): 1 of 13. Bibcode:2005JGRD..110.4101D. doi:10.1029/2004JD004933. Archived from the original (PDF) on 2015-09-24.
- ^ U. S. Navy (1998-01-22). "1.2 Pacific Ocean Surface Streamline Pattern". Retrieved 2006-11-26.
- ^ Hobgood (2008). "Global Pattern of Surface Pressure and Wind". Ohio State University. Archived from the original on 2009-03-18. Retrieved 2009-03-08.
- ^ Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory, Hurricane Research Division (2009-02-06). "Frequently Asked Questions: When is hurricane season?". National Oceanic and Atmospheric Administration. Retrieved 2009-12-24.
- ^ "Examining the ENSO" (PDF). James B Elsner, Kam-Biu Liu. 2003-10-08. Retrieved 2007-08-18.
- ^ BWEA (2007). Education and Careers: What is wind? Archived 2011-03-04 at the Wayback Machine British Wind Energy Association. Retrieved on 2009-02-16.
- ^ a b JetStream (2008). Origin of Wind. National Weather Service Southern Region Headquarters. Retrieved on 2009-02-16.
- ^ Nelson, Stephen (Fall 2014). "Tropical Cyclones (Hurricanes)". Wind Systems: Low Pressure Centers. Tulane University. Retrieved 2016-12-24.
- ^ a b "What is the difference between a hurricane, a cyclone, and a typhoon?". OCEAN FACTS. National Ocean Service. Retrieved 2016-12-24.
- ^ "COMPARE AND CONTRAST: MID-LAT CYCLONE AND HURRICANE". www.theweatherprediction.com. Retrieved 2020-02-24.
- ^ "What is a Hurricane, Typhoon, or Tropical Cyclone? | Precipitation Education". pmm.nasa.gov. Retrieved 2020-02-24.
- ^ Horton, Jennifer. "Does the rotation of the Earth affect toilets and baseball games?". SCIENCE, EVERYDAY MYTHS. HowStuffWorks. Retrieved 2016-12-25.
- ^ "Do Tornadoes Always Twist in the Same Direction?". SCIENCE — Earth and Space. WONDEROPOLIS. Retrieved 2016-12-25.