Циклоны и антициклоны и их роль в прогнозировании погоды.

Глава 1.
На пути к синоптической карте.

   Более трехсот лет тому назад выяснилось, что воздух над пунктом не постоянный. В атмосфере происходят какие-то волны давления, которые четко связаны с погодой. При низком давлении часто идет дождь, при высоком - светит солнце. Теперь мы знаем, что волны давления являлись следствием прохождения через пункт циклонов и антициклонов. Немецкий физик Отто фон Герике впервые обнаружил эти барические образования инструментально с помощью им же изобретенным примитивным барометром. Характер погоды стали считать целиком зависящим от давления. Но как бы ни хорош был барометр для предсказаний изменений погоды, метеорологи прекрасно понимали, что наблюдений за давлением в одном пункте явно недостаточно. Ведь области пониженного и повышенного давления, с которыми связана погода, имеют очень большие размеры и перемещаются в соответствии с определенными законами. Чтобы лучше понимать сущность этих законов пришлось научиться строить карты погоды. Попытку первыми создать метеорологическую сеть предприняли англичане в 1723 году. Спустя несколько лет, в 1732 году, сеть метеорологических станций возникла и в России, причем совершенно в неожиданном месте - в Сибири. Северная экспедиция, задуманная еще Петром I, охватила наблюдениями огромные пространства от Екатеринбурга до Якутска.
   Впервые увидеть на географической карте циклоны и антициклоны, о существовании которых раньше исследователи только догадывались, удалось талантливому французскому ученому - Урбену Леверье.
   В дальнейшем попытки практического предсказания штормов во многих странах Европы и в США были предприняты английским капитаном Робертом Фицроем. В 1873 году в Вене проходит первый международный метеорологический конгресс, решения которого имели далеко идущие последствия. На конгрессе были заложены основы Всемирной метеорологической организации, которая до настоящего времени координирует метеорологические исследования на Земле. Первая синоптическая карта в России, правда очень небольшая по охвату территории, была составлена в 1872 г. в Главной физической обсерватории. Организация службы погоды - заслуга моряка по профессии и метеоролога по призванию М. А. Рыкачева.

Глава II.
На пути к циклону и антициклону.

   Следующий решительный шаг на пути к прогнозам погоды был сделан только через полвека. Длительный этап наблюдений за погодой и накопления фактов завершился их теоретическим обобщением. И произошло это в маленькой Норвегии в самом конце первой мировой войны. Норвежец Вильгельм Бьеркнес на берегу неспокойного Норвежского моря в городе Берген организовывает свой геофизический институт. Он ближе всех подошел к динамике возникновения таких крупных барических образований, как циклоны и антициклоны. Главное, что удалось обнаружить Бьеркнесу, это то, что на синоптических картах он выделил две примечательные линии, на которых имеют тенденцию особенно сильно сходиться ( конвергировать ) воздушные потоки. Линии конвергенции разделяют в циклоне области теплого и холодного воздуха. Более того, зоны дождей, шквалов и гроз также " привязаны " к этим линиям. Норвегии, изолированной от метеорологической информации не оставалось ничего другого, как организовать на своей территории частую сеть метеорологических наблюдений. В распоряжении Бьеркнеса были самые подробные синоптические карты погоды. На картах норвежского ученого циклон выглядел как сложное барическое образование с характерным распределением температуры воздуха, облачности и осадков. Оказалось, что теплый воздух затягивается в циклон не по всей его восточной (правой) половине, а в достаточно ограниченном секторе, расположенном в южной и юго-восточной частях циклона между двумя линиями конвергенции. Облачность и осадки распределены в циклоне неравномерно. Обложные дожди выпадают преимущественно перед первой (восточной) линией сходимости воздушных потоков, а также в центре циклона. Ливневые дожди и грозы сосредоточены в узкой полосе вдоль второй (западной) линии конвергенции. Открытие и изучение линий конвергенции в циклоне, в которых резко меняются свойства воздушных масс, стало важным научным завоеванием метеорологической школы. Эти линии впоследствии были названы атмосферными фронтами. Поскольку в умеренных широтах циклоны обычно перемещаются с запада на восток, через пункт наблюдений сначала проходит восточный фронт циклона, за которым поступает теплый воздух. Этот атмосферный фронт был назван теплым. В окрестностях теплого атмосферного фронта теплый воздух активно наступает на линию фронта, движется практически перпендикулярно к ней, а холодный воздух переносится почти параллельно этой линии, т.е. медленно от нее отступает. Следовательно, теплая воздушная масса догоняет и перегоняет холодную. Затем к пункту наблюдения приближается западный (холодный) фронт циклона, при прохождении которого температура воздуха резко падает. Около холодного атмосферного фронта динамика иная: холодный воздух догоняет теплый и стремительно вытесняет его вверх. Принцип фронтологического анализа стал высшим достижением изобарической синоптики и главной научной базой прогнозов погоды вплоть до конца 40-ых годов нашего столетия. Новый скачок в изучении крупных барических образований произошел в 60-ые годы, с внедрением в метеорологическую науку ЭВМ.
   Итак, циклон - это атмосферный вихрь, который приносит с собой ненастье и резкие изменения температуры. В северном полушарии воздух в циклоне вращается против часовой стрелки и при этом слегка стремится к центру вихря таким образом, что траектории отдельных частиц воздуха напоминают спирали. Сходящийся к центру циклона воздух медленно поднимается вверх, а в поднимающемся воздухе всегда образуются облака, из которых выпадает либо дождь, либо снег. В тех районах, где циклон еще относительно "молодой" (в начале траектории) как раз и отмечаются зоны сильных осадков.
   Противоположностью циклона по всем параметрам являются антициклоны. Воздух движется в нем по часовой стрелке, растекаясь от центра к периферии и одновременно оседая к земле. Поэтому в антициклоне никогда не бывает мощных кучевых облаков, а небо чаще всего ясное. Кроме того, антициклон не усиливает контрасты температур как циклон, а размывает их. Погода в антициклоне безветренная, сухая и малооблачная. В Евразии есть область (центр ее находится примерно в Забайкалье), которую циклоны старательно обходят стороной. С ноября по март здесь устанавливаются обширные малоподвижные антициклоны с очень холодной и сухой погодой. В отдельные годы сфера их влияния расширяется до Урала и Волги, иногда распространяется и дальше. Отсюда приходят в коренную Россию сибирские морозы. Возникают антициклоны и летом. В летних антициклонах стоит ясная и жаркая погода, а порой отмечается даже засуха. Лишь иногда в утренние часы все пространство, занятое антициклоном покрывается плотной однородной пеленой тумана. Это случается и зимой и летом, когда воздух в антициклоне достаточно влажный. Возникнув, антициклон может держаться на одном месте и неделю, и месяц, и даже целый сезон. Такие ситуации чреваты сильными засухами, и их предсказание - одна из главных задач долгосрочного прогнозирования.