Метеорология синоптического масштаба

В метеорологии синоптический масштаб (также называемый крупномасштабным или циклоническим масштабом ) представляет собой горизонтальную шкалу длины порядка 1000 км (620 миль) или более. ^[1] Это соответствует горизонтальному масштабу, типичному для средних широт депрессий (например, внетропических циклонов ). Большинство областей высокого и низкого давления, видимых на картах погоды (например, в анализах приземной погоды ), представляют собой системы синоптического масштаба, определяемые расположением волн Россби в их соответствующем полушарии. Области низкого давления и связанные с ними фронтальные зоны возникают на передней кромке впадины в пределах волновой структуры Россби, тогда как области высокого давления формируются на задней кромке впадины. Большинство областей осадков приходится на фронтальные зоны. Слово синоптический происходит от древнегреческого слова συνοπτικός ( sunoptikós ), что означает «видимый вместе».

Уравнения Навье – Стокса, применяемые к движению атмосферы, можно упростить с помощью масштабного анализа в синоптическом масштабе. Можно показать, что основными членами горизонтальных уравнений являются силы Кориолиса и градиента давления члены ; поэтому можно использовать геострофическое приближение . В вертикальных координатах уравнение количества движения упрощается до уравнения гидростатического равновесия .

Анализ приземной погоды

Анализ приземной погоды — это особый тип карты погоды , которая дает представление о погодных элементах в географическом районе в определенное время на основе информации с наземных метеостанций. ^[2] Карты погоды создаются путем нанесения или отслеживания значений соответствующих величин, таких как давление на уровне моря , температура и облачный покров , на географической карте, чтобы помочь найти особенности синоптического масштаба, такие как погодные фронты .

Первые карты погоды в 19 веке были составлены значительно позже, чтобы помочь разработать теорию штормовых систем. ^[3] После появления телеграфа впервые одновременное наблюдение за приземной погодой стало возможным . Начиная с конца 1840-х годов Смитсоновский институт стал первой организацией, которая проводила поверхностный анализ в режиме реального времени. Использование поверхностного анализа началось сначала в Соединенных Штатах и распространилось по всему миру в 1870-х годах. Использование модели норвежского циклона ее использование наконец распространилось на Соединенные Штаты для фронтального анализа началось в конце 1910-х годов по всей Европе, а во время Второй мировой войны .

Анализы приземной погоды имеют специальные символы, которые показывают фронтальные системы, облачный покров, осадки или другую важную информацию. Например, буква H обозначает высокое давление , что означает хорошую и ясную погоду. L , которое часто означает низкое давление сопровождает осадки. Различные символы используются не только для обозначения фронтальных зон и других границ поверхности на картах погоды, но также для изображения текущей погоды в различных местах на карте погоды. Области выпадения осадков помогают определить тип и расположение фронта. Мезомасштабные системы и границы, такие как тропические циклоны , границы оттока и линии шквалов, также анализируются при анализе приземной погоды. Изобары обычно используются для размещения границ поверхности от конских широт к полюсу, а анализ линий тока используется в тропиках. ^[4]

Внетропический циклон

Вымышленная синоптическая карта внетропического циклона, поразившего Великобританию и Ирландию. Синие стрелки между изобарами указывают направление ветра, а символ «L» обозначает центр «низкости». Обратите внимание на закрытые, холодные и теплые фронтальные границы .

Внетропический циклон - это низкого давления погодная система синоптического масштаба, которая не имеет ни тропических , ни полярных характеристик и связана с фронтами и горизонтальными градиентами температуры также и точки росы, известными как «бароклинные зоны». ^[5]

Дескриптор «внетропический» относится к тому факту, что циклоны этого типа обычно возникают за пределами тропиков, в средних широтах планеты. Эти системы также можно описать как «циклоны средних широт» из-за области их формирования или «посттропические циклоны», где внетропический переход . произошел ^[5]^[6] но синоптики и общественность часто описывают их как «депрессии» или «падения». Это повседневные явления, которые вместе с антициклонами определяют погоду на большей части Земли.

Хотя внетропические циклоны почти всегда классифицируются как бароклинные, поскольку они формируются вдоль зон градиента температуры и точки росы в пределах западных ветров , они иногда могут стать баротропными на поздних стадиях своего жизненного цикла, когда распределение температуры вокруг циклона становится довольно равномерным в зависимости от радиуса. ^[7] Внетропический циклон может трансформироваться в субтропический шторм, а оттуда в тропический циклон, если он обитает над теплыми водами и развивает центральную конвекцию, нагревающую его ядро. ^[8]

Поверхностные системы высокого давления

Системы высокого давления часто связаны со слабыми ветрами на поверхности и опусканием в нижней части 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 температура повышается. Ночью отсутствие облаков означает, что исходящая длинноволновая радиация (т.е. тепловая энергия от поверхности) не поглощается, что приводит к более прохладным дневным низким температурам во все времена года. Когда приземный ветер становится слабым, оседание, происходящее непосредственно под системой высокого давления, может привести к скоплению твердых частиц в городских районах под хребтом, что приведет к повсеместной дымке . ^[11] низкого уровня Если за ночь относительная влажность поднимется до 100 процентов, туман . может образоваться ^[12]

С континентальными арктическими воздушными массами связаны мощные, вертикально-неглубокие системы высокого давления, перемещающиеся от более высоких широт к более низким в северном полушарии. ^[13] Низкая и резкая инверсия может привести к появлению областей устойчивых слоисто-кучевых облаков или слоистых облаков , в просторечии известных как антициклонический мрак. Тип погоды, вызываемый антициклоном, зависит от его происхождения. Например, расширение высокого давления на Азорских островах может привести к антициклоническому мраку зимой, поскольку они нагреваются у основания и будут удерживать влагу при движении над более теплыми океанами. Высокое давление, которое накапливается на севере и распространяется на юг, часто приводит к ясной погоде. Это связано с тем, что основание охлаждается (а не нагревается), что помогает предотвратить образование облаков.

На картах погоды в этих областях показаны сходящиеся ветры (изотахи), также известные как слияние , или сходящиеся линии высот вблизи или выше уровня нерасхождения, который находится вблизи поверхности давления 500 гПа примерно на полпути через тропосферу. ^[14]^[15] Системы высокого давления также называют антициклонами. На картах погоды центры высокого давления обозначаются буквой H в английском языке, ^[16] или А по-испански, ^[17] потому что alta по-испански означает «высокий», внутри изобары с самым высоким значением давления. На графиках верхнего уровня постоянного давления он расположен в пределах контура линии наибольшей высоты. ^[18]

Погодные фронты

Различные воздушные массы имеют тенденцию быть разделенными фронтальными границами. Арктический фронт отделяет Арктику от полярных воздушных масс, а полярный фронт отделяет полярный воздух от теплых воздушных масс. (cA — континентальная арктика; cP — континентальный полярный; mP — морской полярный; cT — континентальный тропик; mT — морской тропик.)

Погодный фронт — граница, разделяющая две массы воздуха различной плотности , — основная причина метеорологических явлений . При анализе приземной погоды фронты изображаются с помощью линий и символов разного цвета, в зависимости от типа фронта. Воздушные массы, разделенные фронтом, обычно различаются по температуре и влажности .Холодные фронты могут характеризоваться узкими полосами гроз и суровой погодой , а иногда им могут предшествовать линии шквалов или засушливые линии . Теплым фронтам обычно предшествуют слоистые осадки и туманы . Погода обычно быстро проясняется после прохождения фронта. Некоторые фронты не дают осадков и небольшую облачность, хотя неизменно наблюдается смена ветров. ^[19]

Холодные фронты и фронты окклюзии обычно движутся с запада на восток, тогда как теплые фронты движутся к полюсам . Из-за большей плотности воздуха за собой 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 переродиться в линию, разделяющую области с различной скоростью ветра, известную как линия сдвига. Чаще всего это происходит в открытом океане.

См. также

Ссылки

^ «циклонический масштаб» . Американское метеорологическое общество . Архивировано из оригинала 28 апреля 2016 года . Проверено 21 января 2017 г.
^ Видимый воздух: как метеорологи научились составлять карты, предсказывать и драматизировать погоду. Издательство Чикагского университета, Чикаго: 1999.
^ Эрик Р. Миллер. Американские пионеры метеорологии. Проверено 18 апреля 2007 г.
^ Бюро метеорологии. Карта погоды. Проверено 10 мая 2007 г.
^ Jump up to: ^а ^б Доктор ДеКариа (07 декабря 2005 г.). «ESCI 241 – Метеорология; Урок 16 – Внетропические циклоны» . Департамент наук о Земле, Университет Миллерсвилля, Миллерсвилл, Пенсильвания . Архивировано из оригинала 3 сентября 2006 г. Проверено 21 октября 2006 г. {{cite web}}: Внешняя ссылка в |agency= ( помощь )
^ Роберт Харт и Дженни Эванс (2003). «Синоптические композиты жизненного цикла внетропического перехода североатлантических ТЦ, определенных в фазовом пространстве циклонов» (PDF) . Американское метеорологическое общество . Проверено 3 октября 2006 г. {{cite web}}: Внешняя ссылка в |agency= ( помощь )
^ Райан Н. Мауэ. ГЛАВА 3: ПАРАДИГМЫ ЦИКЛОНОВ И КОНЦЕПТУАЛИЗАЦИИ ВНЕТРОПИЧЕСКОГО ПЕРЕХОДА. Архивировано 10 мая 2008 г. в Wayback Machine . Проверено 15 июня 2008 г.
^ Атлантическая океанографическая и метеорологическая лаборатория , Отдел исследования ураганов. «Часто задаваемые вопросы: Что такое внетропический циклон?» . НОАА . Проверено 25 июля 2006 г.
^ Управление федерального координатора по метеорологии (2006 г.). Приложение G: Глоссарий. Архивировано 25 февраля 2009 г. в Wayback Machine NOAA . Проверено 16 февраля 2009 г.
^ Джек Уильямс (2007). Что происходит внутри взлетов и падений. США сегодня . Проверено 16 февраля 2009 г.
^ Правительство Мьянмы (2007). Туман. Архивировано 27 января 2007 г. на Wayback Machine . Проверено 11 февраля 2007 г.
^ Роберт Тардиф (2002). Характеристики тумана. Архивировано 20 мая 2011 г. в Национальной исследовательской лаборатории Wayback Machine NCAR . Проверено 11 февраля 2007 г.
^ Новости CBC (2009). Виноват Юкон: воздушные массы Арктики охлаждают остальную часть Северной Америки. Канадский радиовещательный центр. Проверено 16 февраля 2009 г.
^ Глоссарий метеорологии (2009). Уровень недивергенции. Американское метеорологическое общество . Проверено 17 февраля 2009 г.
^ Константин Матчев (2009). Среднеширотные циклоны - II. Архивировано 25 февраля 2009 г. в Университете Wayback Machine во Флориде . Проверено 16 февраля 2009 г.
^ Кейт К. Хейдорн (2005). Погода: взлеты и падения: Часть 1. Погодный доктор. Проверено 16 февраля 2009 г.
^ Национальный институт метеорологии. Метеорология аэропорта Ла Пальма. Архивировано 9 марта 2008 г. на Wayback Machine . Проверено 5 мая 2007 г.
^ Глоссарий метеорологии (2009). Высокий. Американское метеорологическое общество . Проверено 16 февраля 2009 г.
^ Автор неизвестен. «Урок 7: Облака и осадки» . Самостоятельная публикация. Архивировано из оригинала 11 января 2005 года . Проверено 29 апреля 2007 г. {{cite web}}: |author= имеет общее имя ( справка )
^ Дэвид Рот. «Руководство по унифицированному анализу поверхностей» (PDF) . Центр гидрометеорологических прогнозов . Проверено 22 октября 2006 г.

Внешние ссылки

[1] «циклонический масштаб» . Американское метеорологическое общество . Архивировано из оригинала 28 апреля 2016 года . Проверено 21 января 2017 г.

[2] Видимый воздух: как метеорологи научились составлять карты, предсказывать и драматизировать погоду. Издательство Чикагского университета, Чикаго: 1999.

[MILLER-3] Эрик Р. Миллер. Американские пионеры метеорологии. Проверено 18 апреля 2007 г.

[4] Бюро метеорологии. Карта погоды. Проверено 10 мая 2007 г.

[ExtraLessonMillUni-5] Jump up to: ^а ^б Доктор ДеКариа (07 декабря 2005 г.). «ESCI 241 – Метеорология; Урок 16 – Внетропические циклоны» . Департамент наук о Земле, Университет Миллерсвилля, Миллерсвилл, Пенсильвания . Архивировано из оригинала 3 сентября 2006 г. Проверено 21 октября 2006 г. {{cite web}}: Внешняя ссылка в |agency= ( помощь )

[ExtratropicalPhases-6] Роберт Харт и Дженни Эванс (2003). «Синоптические композиты жизненного цикла внетропического перехода североатлантических ТЦ, определенных в фазовом пространстве циклонов» (PDF) . Американское метеорологическое общество . Проверено 3 октября 2006 г. {{cite web}}: Внешняя ссылка в |agency= ( помощь )

[7] Райан Н. Мауэ. ГЛАВА 3: ПАРАДИГМЫ ЦИКЛОНОВ И КОНЦЕПТУАЛИЗАЦИИ ВНЕТРОПИЧЕСКОГО ПЕРЕХОДА. Архивировано 10 мая 2008 г. в Wayback Machine . Проверено 15 июня 2008 г.

[AOML_FAQ_A7-8] Атлантическая океанографическая и метеорологическая лаборатория , Отдел исследования ураганов. «Часто задаваемые вопросы: Что такое внетропический циклон?» . НОАА . Проверено 25 июля 2006 г.

[9] Управление федерального координатора по метеорологии (2006 г.). Приложение G: Глоссарий. Архивировано 25 февраля 2009 г. в Wayback Machine NOAA . Проверено 16 февраля 2009 г.

[10] Джек Уильямс (2007). Что происходит внутри взлетов и падений. США сегодня . Проверено 16 февраля 2009 г.

[11] Правительство Мьянмы (2007). Туман. Архивировано 27 января 2007 г. на Wayback Machine . Проверено 11 февраля 2007 г.

[12] Роберт Тардиф (2002). Характеристики тумана. Архивировано 20 мая 2011 г. в Национальной исследовательской лаборатории Wayback Machine NCAR . Проверено 11 февраля 2007 г.

[13] Новости CBC (2009). Виноват Юкон: воздушные массы Арктики охлаждают остальную часть Северной Америки. Канадский радиовещательный центр. Проверено 16 февраля 2009 г.

[14] Глоссарий метеорологии (2009). Уровень недивергенции. Американское метеорологическое общество . Проверено 17 февраля 2009 г.

[15] Константин Матчев (2009). Среднеширотные циклоны - II. Архивировано 25 февраля 2009 г. в Университете Wayback Machine во Флориде . Проверено 16 февраля 2009 г.

[16] Кейт К. Хейдорн (2005). Погода: взлеты и падения: Часть 1. Погодный доктор. Проверено 16 февраля 2009 г.

[17] Национальный институт метеорологии. Метеорология аэропорта Ла Пальма. Архивировано 9 марта 2008 г. на Wayback Machine . Проверено 5 мая 2007 г.

[AMS-18] Глоссарий метеорологии (2009). Высокий. Американское метеорологическое общество . Проверено 16 февраля 2009 г.

[stm-19] Автор неизвестен. «Урок 7: Облака и осадки» . Самостоятельная публикация. Архивировано из оригинала 11 января 2005 года . Проверено 29 апреля 2007 г. {{cite web}}: |author= имеет общее имя ( справка )

[DR-20] Дэвид Рот. «Руководство по унифицированному анализу поверхностей» (PDF) . Центр гидрометеорологических прогнозов . Проверено 22 октября 2006 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]