Синоптический масштаб в метеорологии (также известный как большие масштабы или циклонный масштабе ) представляет собой горизонтальный масштаб длины порядка 1000 километров (около 620 миль) или больше. [1] Это соответствует горизонтальному масштабу, типичному для депрессий средних широт (например, внетропических циклонов ). Большинство областей с высоким и низким давлением, видимых на погодных картах (таких как анализ погоды на поверхности ), представляют собой системы синоптического масштаба, обусловленные местоположением волн Россби.в их соответствующем полушарии. Области низкого давления и связанные с ними фронтальные зоны возникают на передней кромке впадины в волновой структуре Россби, в то время как области высокого давления образуются на задней кромке впадины. Большинство областей выпадения осадков приходится на фронтальные зоны. Слово « синоптический» происходит от греческого слова συνοπτικός ( синоптикос ), что означает « видимый вместе» .
Уравнения Навье – Стокса, применяемые к атмосферному движению, можно упростить с помощью масштабного анализа в синоптическом масштабе. Можно показать, что главными членами в горизонтальных уравнениях являются члены силы Кориолиса и градиента давления ; поэтому можно использовать геострофическое приближение . В вертикальных координатах уравнение количества движения упрощается до уравнения гидростатического равновесия .
Анализ погоды на поверхности
Анализ погоды на поверхности - это особый тип карты погоды, который обеспечивает просмотр погодных элементов над географической областью в указанное время на основе информации от наземных метеостанций. [2] Карты погоды создаются путем нанесения или отслеживания значений соответствующих величин, таких как давление на уровне моря , температура и облачность, на географической карте, чтобы помочь найти особенности синоптического масштаба, такие как погодные фронты .
Первые карты погоды в 19 веке были составлены задолго до этого, чтобы помочь разработать теорию штормовых систем. [3] После появления телеграфа впервые стали возможны одновременные приземные наблюдения за погодой . Начиная с конца 1840-х годов, Смитсоновский институт стал первой организацией, проводившей анализ поверхности в реальном времени. Использование поверхностного анализа впервые началось в Соединенных Штатах, а в 1870-х годах оно распространилось по всему миру. Использование норвежской модели циклона для фронтального анализа началось в конце 1910-х годов по всей Европе, а во время Второй мировой войны ее использование, наконец, распространилось на Соединенные Штаты .
Для анализа погоды на поверхности используются специальные символы, которые показывают фронтальные системы, облачный покров, осадки или другую важную информацию. Например, H означает высокое давление , что означает хорошую и ясную погоду. L представляет низкое давление , которое часто сопровождает осаждение. Различные символы используются не только для фронтальных зон и других границ поверхности на погодных картах, но также для изображения текущей погоды в различных местах на погодной карте. Области выпадения осадков помогают определить фронтальный тип и расположение. Мезомасштабные системы и границы, такие как тропические циклоны , границы оттока и линии шквалов , также анализируются при анализе приземной погоды. Изобары обычно используются для определения границ поверхности от полярных широт лошади , в то время как анализ линий тока используется в тропиках. [4]
Внетропический циклон
Внетропический циклон синоптических шкал низкого давление система погоды , что не имеют ни тропических , ни полярные характеристики, которые связаны с фронтами и горизонтальными градиентами в температуре и точке росы иначе известной как «бароклинные зоны». [5]
Дескриптор «внетропический» относится к тому факту, что циклон этого типа обычно возникает за пределами тропиков, в средних широтах планеты. Эти системы также могут быть описаны как «среднеширотные циклоны» из-за области их образования или «посттропические циклоны», где произошел внетропический переход [5] [6], но часто их описывают как «депрессии» или «понижения». синоптики и общественность. Это повседневные явления, которые вместе с антициклонами влияют на погоду на большей части Земли.
Хотя внетропические циклоны почти всегда классифицируются как бароклинные, поскольку они образуются вдоль зон температуры и градиента точки росы в пределах западных ветров , они иногда могут стать баротропными в конце своего жизненного цикла, когда распределение температуры вокруг циклона становится довольно равномерным по радиусу. [7] Внетропический циклон может превратиться в субтропический шторм, а оттуда в тропический циклон, если он живет над теплыми водами и развивает центральную конвекцию, которая нагревает его ядро. [8]
Наземные системы высокого давления
Системы высокого давления часто связаны со слабым ветром у поверхности и проседанием через нижнюю часть тропосферы . Оседание обычно приводит к высушиванию воздушной массы за счет адиабатического или компрессионного нагрева. [9] Таким образом, высокое давление обычно приносит ясное небо. [10] В течение дня, поскольку нет облаков, отражающих солнечный свет, поступает больше коротковолновой солнечной радиации и повышается температура. Ночью отсутствие облаков означает, что уходящая длинноволновая радиация (т.е. тепловая энергия от поверхности) не поглощается, что приводит к более прохладным суточным низким температурам в любое время года. Когда приземный ветер становится слабым, проседание, производимое непосредственно под системой высокого давления, может привести к скоплению твердых частиц в городских районах под гребнем, что приведет к распространению дымки . [11] Если низкий уровень относительной влажности повышается до 100 процентов за ночь, может образоваться туман . [12]
Сильные, вертикально мелкие системы высокого давления, перемещающиеся из более высоких широт в более низкие широты в северном полушарии, связаны с континентальными арктическими воздушными массами. [13] Низкая резкая инверсия может привести к областям стойких слоисто-кучевых облаков или слоистых облаков , в просторечии известных как антициклонический мрак. Тип погоды, вызванный антициклоном, зависит от его происхождения. Например, расширение Азорских островов с высоким давлением может вызвать антициклонический мрак зимой, поскольку они нагреваются у основания и будут удерживать влагу при движении над более теплыми океанами. Высокое давление, которое увеличивается на север и распространяется на юг, часто приносит ясную погоду. Это связано с охлаждением у основания (а не с подогревом), что помогает предотвратить образование облаков.
На погодных картах эти области показывают сходящиеся ветры (изотахи), также известные как слияние , или сходящиеся линии высот около или выше уровня отсутствия расхождения, который находится около поверхности давления 500 гПа примерно на полпути через тропосферу. [14] [15] Системы высокого давления также называют антициклонами. На погодных картах центры высокого давления ассоциируются с буквой H на английском языке [16] или A на испанском языке [17], потому что alta - это испанское слово, означающее высокое внутри изобары с самым высоким значением давления. На диаграммах верхнего уровня постоянного давления он расположен в пределах контура линии наибольшей высоты. [18]
Погодные фронты
Атмосферный фронт является границей , разделяющей две массы воздуха различных плотностей , и является главной причиной метеорологических явлений . При анализе погоды на поверхности фронты изображаются с помощью линий и символов разного цвета, в зависимости от типа фронта. Разделенные фронтом воздушные массы обычно различаются по температуре и влажности . Холодные фронты могут характеризоваться узкими полосами гроз и суровой погодой , а иногда им могут предшествовать линии шквалов или сухие линии . Теплым фронтам обычно предшествуют слоистые осадки и туман . Погода обычно быстро проясняется после перехода фронта. На некоторых фронтах нет осадков и небольшая облачность, хотя всегда бывает смещение ветра. [19]
Холодные фронты и фронты окклюзии обычно перемещаются с запада на восток, в то время как теплые фронты движутся к полюсу . Из-за большей плотности воздуха за ними холодные фронты и холодные окклюзии движутся быстрее, чем теплые фронты и теплые окклюзии. Горы и теплые водоемы могут замедлить движение фронтов. [20] Когда фронт становится стационарным и контраст плотности на фронтальной границе исчезает, фронт может выродиться в линию, разделяющую области с разной скоростью ветра, известную как линия сдвига. Это чаще всего встречается в открытом океане.
Смотрите также
- Мезомасштабная метеорология
- Микромасштабная метеорология
- Разномасштабная метеорология
- Очерк метеорологии
Рекомендации
- ^ Американское метеорологическое общество. Циклоническая шкала. Проверено 21 января, 2017. Архив
- ^ Air Apparent: Как метеорологи научились наносить на карту, предсказывать и драматизировать погоду. Издательство Чикагского университета, Чикаго: 1999.
- ^ Эрик Р. Миллер. Американские пионеры в метеорологии. Проверено 18 апреля 2007.
- ^ Бюро метеорологии. Карта погоды. Проверено 10 мая 2007 года.
- ^ a b Доктор ДеКария (2005-12-07). «ESCI 241 - Метеорология; Урок 16 - Внезапные циклоны» . Департамент наук о Земле Миллерсвилльского университета, Миллерсвилл, Пенсильвания . Архивировано из оригинала на 2006-09-03 . Проверено 21 октября 2006 .
- ^ Роберт Харт и Дженни Эванс (2003). «Синоптические композиты внетропического переходного жизненного цикла ТЦ Северной Атлантики, как определено в фазовом пространстве циклонов» (PDF) . Американское метеорологическое общество . Проверено 3 октября 2006 .
- ^ Райан Н. Мау. ГЛАВА 3: ПАРАДИГМЫ ЦИКЛОНОВ И КОНЦЕПТУАЛИЗАЦИИ ЭКСТРАПИЧЕСКОГО ПЕРЕХОДА. Архивировано 10 мая2008 г.на Wayback Machine. Проверено 15 июня 2008 г.
- ^ Атлантическая океанографическая и метеорологическая лаборатория , Отдел исследования ураганов. «Часто задаваемые вопросы: что такое внетропический циклон?» . NOAA . Проверено 25 июля 2006 .
- ^ Управление федерального координатора по метеорологии (2006). Приложение G: Глоссарий. Архивировано 25 февраля 2009 г. на Wayback Machine NOAA . Проверено 16 февраля 2009.
- ^ Джек Уильямс (2007). Что происходит внутри взлетов и падений. USA Today . Проверено 16 февраля 2009.
- ^ Правительство Мьянмы (2007). Туман. Архивировано 27 января2007 года на Wayback Machine. Проверено 11 февраля 2007 года.
- ^ Роберт Тардиф (2002). Характеристики тумана. Архивировано 2011-05-20 в Вайбак Machine НКАР Национальной исследовательской лаборатории. Проверено 11 февраля 2007.
- ^ Новости CBC (2009). Во всем виноват Юкон: арктические воздушные массы охлаждают остальную часть Северной Америки. Канадский радиовещательный центр. Проверено 16 февраля 2009.
- ^ Глоссарий метеорологии (2009). Уровень недивергенции. Американское метеорологическое общество . Проверено 17 февраля 2009.
- ^ Константин Matchev (2009). Среднеширотные циклоны - II. Архивировано 25 февраля 2009 г. в Университете Wayback Machine во Флориде . Проверено 16 февраля 2009.
- ^ Keith C. Heidorn (2005). Максимумы и минимумы погоды: Часть 1 Максимум. Врач погоды. Проверено 16 февраля 2009.
- ^ Instituto Nacional de Meteorologia. Meteorologia del Aeropuerto de la Palma. Архивировано 9 марта 2008 года на Wayback Machine. Проверено 5 мая 2007 года.
- ^ Глоссарий метеорологии (2009). Высокая. Американское метеорологическое общество . Проверено 16 февраля 2009.
- ^ Автор неизвестен. «Урок 7: Облака и осадки» . Самостоятельно опубликовано. Архивировано из оригинального 11 - го января 2005 года . Проверено 29 апреля 2007 .
- ^ Дэвид Рот. «Единое руководство по анализу поверхности» (PDF) . Центр гидрометеорологического прогнозирования . Проверено 22 октября 2006 .
Внешние ссылки
- Определение синоптической шкалы
- Определение синоптической метеорологии
- Определение синоптических часов