Внетропические циклоны

Перемещающиеся системы низкого давления средних широт являются основными «производителями погоды» в умеренных зонах, пронося облака, дожди, снег и ветер по континентам в рамках повторяющегося многодневного жизненного цикла.

Definition

Внетропический циклон — это синоптическая система низкого давления внетропических широт, которая развивается вдоль границы между теплым и холодным воздухом, черпая энергию из горизонтальных температурных контрастов посредством бароклинной неустойчивости.

Scope

Эта тема охватывает структуру и жизненный цикл внетропических циклонов, норвежскую фронтально-волновую и конвейерную концептуальные модели, процесс циклогенеза и динамическую связь между приземными барическими ложбинами и высотными волнами, которые определяют их развитие.

Core questions

• Как внетропический циклон формируется и проходит свой жизненный цикл?
• Какова роль полярного фронта и высотных волн в развитии циклона?
• Как конвейерные потоки организуют облака и осадки циклона?
• Почему некоторые циклоны углубляются взрывным образом?

Key theories

Норвежская модель циклона

Бьеркнес и Солберг описали циклон как волну, которая растет на полярном фронте, развивает теплые и холодные фронты и в конечном итоге окклюдирует, предоставив основу жизненного цикла, которая организовала анализ погоды по всему миру.

Бароклинный циклогенез

Приземные циклоны усиливаются, когда высотная ложбина вызывает дивергенцию в верхних слоях над областью сильного приземного температурного контраста, преобразуя доступную потенциальную энергию в кинетическую энергию шторма.

Mechanisms

Внетропический циклон начинается как небольшая волна на фронтальной границе, где встречаются теплый и холодный воздух. Когда над ним проходит высотная ложбина, дивергенция перед ней удаляет массу из области над приземным циклоном и позволяет давлению падать, в то время как теплые и холодные конвейерные потоки транспортируют воздух через систему, формируя ее облачные и осадкообразующие щиты. По мере того как холодный фронт нагоняет теплый фронт, циклон окклюдирует, отрывается от своего источника энергии и затухает.

Clinical relevance

Внетропические циклоны приносят большую часть осадков холодного сезона, разрушительные ветры и снегопады на умеренные континенты, поэтому прогнозирование их траекторий и интенсивности, включая быстро углубляющиеся «циклоны-бомбы», имеет центральное значение для защиты жизни, имущества, транспорта и торговли.

History

Модель жизненного цикла внетропического циклона была предложена Якобом Бьеркнесом и Халвором Солбергом из Бергенской школы в 1922 году; более поздние работы добавили высотную динамику бароклинной неустойчивости и описание воздушных потоков с помощью конвейерных лент, уточнив, но не заменив эту устойчивую концептуальную модель.

Key figures

• Jacob Bjerknes
• Halvor Solberg
• Tor Bergeron

Seminal works

• bjerknes1922
• bluestein1993

Frequently asked questions

В чем разница между внетропическим циклоном и ураганом?

Внетропический циклон черпает энергию из горизонтальных температурных контрастов и имеет фронты, формируясь в умеренных зонах, тогда как ураган — это тропическая система с теплым ядром, питаемая скрытой теплотой от теплой океанской воды, и не имеющая фронтов.

Что такое «циклон-бомба»?

«Циклон-бомба», или «бомба», — это внетропический циклон, центральное давление которого падает очень быстро, традиционно не менее чем на 24 гектопаскаля за 24 часа, что приводит к необычайно интенсивному шторму с сильными ветрами.