Область высокого давления , максимум , или антициклон , — это область вблизи поверхности планеты, где атмосферное давление превышает давление в окружающих регионах. Максимумы — это метеорологические особенности среднего масштаба , которые возникают в результате взаимодействия между относительно более крупномасштабной динамикой атмосферной циркуляции всей планеты .
Самые сильные области высокого давления возникают из-за масс холодного воздуха, которые распространяются из полярных регионов в прохладные соседние регионы. Эти максимумы ослабевают, когда они распространяются на более теплые водоемы.
Более слабыми, но более частыми являются области высокого давления, вызванные опусканием атмосферы : воздух становится достаточно прохладным, чтобы выбросить в осадок водяной пар, а сверху опускаются большие массы более холодного и сухого воздуха.
В областях с высоким давлением ветры дуют из центра области, где давление самое высокое, к периферии, где давление ниже. Однако если планета вращается, прямое направление воздушного потока от центра к периферии искривляется эффектом Кориолиса . При взгляде сверху направление ветра искривляется в сторону, противоположную вращению планеты; это вызывает характерную спиральную форму тропических циклонов, также известных как ураганы и тайфуны.
На англоязычных картах погоды центры высокого давления обозначаются буквой H. Карты погоды на других языках могут использовать другие буквы или символы.
Направление ветрового потока вокруг атмосферной области высокого давления и области низкого давления , если смотреть сверху, зависит от полушария. В северном полушарии системы высокого давления вращаются по часовой стрелке; В южном полушарии системы низкого давления вращаются по часовой стрелке.
Системы высокого давления могут быть как теплыми, так и холодными: первые возникают в субтропиках, а вторые - в высоких широтах, причем время года определяет, какой тип является более доминирующим. Влажность и температура системы высокого давления будут зависеть от источника ее происхождения. Теплые системы высокого давления из конских широт (см. ниже) создают типичные летние волны жары, в то время как холодные системы высокого давления приносят заморозки зимой и более прохладную и более низкую влажность летом. Если высота находится над одной и той же областью в течение нескольких дней, она примет характеристики этой местности. Холодные системы высокого давления в Северном полушарии происходят из Сибири, внутренней Канады или Северной Атлантики или Тихого океана, причем последние два типа отстают от циклонических систем. В Южном полушарии, которое в основном состоит из воды, они происходят главным образом из южных океанов.
На широтах 30 с.ш. и 30 ю.ш. вокруг них наблюдается полупостоянное высокое давление, известное как субтропический хребет, хотя их размер и точное местоположение меняются в зависимости от сезона. На западном побережье Соединенных Штатов субтропический хребет расширяется весной и приносит характерную для региона бездождьную летнюю погоду. Осенью западное побережье сжимается, и оно подвергается воздействию холодных фронтов с Тихого океана, которые приносят дожди в прохладные месяцы. На восточное побережье поздней весной и в течение всего лета он приносит теплый и влажный воздух. Осенью, когда субтропический хребет отступает, на смену приходит холодный воздух из Канады. В Европе эффект аналогичен: субтропический хребет приносит средиземноморскую жаркую, сухую летнюю погоду и прохладную влажную зиму. Европа к северу от Пиренеев находится на более высоких широтах, поэтому влияние хребта несколько менее значительно, и этот регион в основном характеризуется более прохладным морским климатом. Однако особенно жаркое лето, такое как 2003 или 2019 год, когда субтропический хребет расширяется больше, чем обычно, может привести к волнам жары даже на севере, вплоть до Скандинавии - и наоборот, в то время как в Европе в 2003 году была рекордная летняя жара из-за особенно сильного субтропического хребта, его аналог в Северной Америке был необычно слабым, а температура на всем континенте весной и летом была влажной и значительно ниже нормы. [2]
В Южном полушарии результат аналогичен. Австралия и южный конус Южной Америки получают жаркую, сухую летнюю погоду из-за субтропического хребта и более прохладную и влажную зимнюю погоду, когда на смену приходят холодные фронты из южных океанов. [3]
Зимой преобладают холодные максимумы из субарктики. В Западной Европе и на западном побережье Северной Америки они берут начало в заливе Аляска или в районе Гренландии/Исландии и движутся с юга на юго-восток. Поскольку они представляют собой преимущественно массы океанского воздуха, они принесут прохладную, влажную погоду с обширным туманом. В Восточную Азию и внутреннюю часть Северной Америки эти воздушные массы приходят из Сибири или Канады и приносят с собой очень холодный и сухой воздух.
Научные термины на английском языке, используемые для описания погодных систем, вызванных максимумами и минимумами, были введены в середине 19 века, в основном британцами. Научные теории, объясняющие общие явления, возникли примерно двумя столетиями ранее.
Термин «циклон» был придуман Генри Пиддингтоном из Британской Ост-Индской компании для описания разрушительного шторма декабря 1789 года в Коринге, Индия. [4] Вокруг области низкого давления образуется циклон. Антициклон , термин, обозначающий тип погоды в районе высокого давления, был придуман в 1877 году Фрэнсисом Гальтоном [5] для обозначения области, ветры в которой вращаются в направлении, противоположном направлению циклона . В британском английском направление, противоположное часовой стрелке, называется против часовой стрелки, что делает термин «антициклоны» логическим продолжением.
Простое правило состоит в том, что для областей с высоким давлением, где обычно воздух течет от центра наружу, сила Кориолиса , создаваемая вращением Земли циркуляции воздуха, находится в направлении, противоположном кажущемуся вращению Земли, если смотреть сверху полюса полушария. Итак, и Земля, и ветры вокруг области низкого давления вращаются против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой стрелке в южном. Противоположность этим двум случаям происходит в случае максимума. Эти результаты получены из эффекта Кориолиса ; в этой статье подробно объясняется физика и представлена анимация модели для облегчения понимания.
Области высокого давления образуются из-за нисходящего движения через тропосферу — слой атмосферы , в котором возникает погода . Предпочтительные области синоптического течения на более высоких уровнях тропосферы находятся под западной стороной впадин.
На картах погоды в этих областях показаны сходящиеся ветры ( изотахи ), также известные как конвергенция , вблизи или выше уровня нерасхождения, который находится вблизи поверхности давления 500 гПа примерно на полпути через тропосферу и примерно в два раза ниже атмосферного давления в поверхность. [6] [7]
Системы высокого давления также называют антициклонами. На англоязычных картах погоды центры высокого давления обозначаются буквой H на английском языке [8] в пределах изобары с наибольшим значением давления. На графиках верхнего уровня постоянного давления он расположен в пределах контура линии наибольшей высоты. [9]
Максимумы часто связаны со слабыми ветрами на поверхности и опусканием в нижней части тропосферы . Как правило, оседание приводит к высушиванию воздушной массы за счет адиабатического или компрессионного нагрева. [10] Таким образом, высокое давление обычно приносит ясное небо. [11] 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, возникающее непосредственно под системой высокого давления, может привести к скоплению твердых частиц в городских районах под хребтом , что приводит к повсеместной дымке . [12] Если за ночь низкий уровень относительной влажности поднимется до 100 процентов, может образоваться туман . [13]
С континентальными арктическими воздушными массами связаны мощные, вертикально-неглубокие системы высокого давления, перемещающиеся от более высоких широт к более низким в северном полушарии. [14] Как только арктический воздух движется над незамерзшим океаном, воздушная масса значительно видоизменяется над более теплой водой и принимает характер морской воздушной массы, что снижает прочность системы высокого давления. [15] Когда чрезвычайно холодный воздух перемещается над относительно теплыми океанами, могут развиться полярные депрессии . [16] Однако теплые и влажные (или морские тропические) воздушные массы, которые движутся к полюсу из тропических источников, изменяются медленнее, чем арктические воздушные массы. [17]
Конские широты , или жаркая зона, [18] находятся примерно на 30-й параллели и являются источником теплых систем высокого давления. По мере того как горячий воздух ближе к экватору поднимается вверх, он охлаждается, теряя влагу; затем он переносится к полюсу, где опускается, создавая область высокого давления. [19] Это часть циркуляции клеток Хэдли и известна как субтропический хребет или субтропический максимум. В течение года он следует за движением Солнца, расширяясь на север (на юг в Южном полушарии) весной и отступая на юг (на север в Южном полушарии) осенью. [20] Субтропический хребет представляет собой систему высокого давления с теплым ядром, что означает, что он усиливается с высотой. [21] Многие из пустынь в мире вызваны этими климатологическими системами высокого давления. [22]
Некоторые климатологические районы высокого давления получили региональные названия. Наземный Сибирский максимум часто остается квазистационарным более месяца в самое холодное время года, что делает его уникальным в этом отношении. Он также немного крупнее и живучее, чем его аналог из Северной Америки. [23] Приземные ветры, усиливающиеся в долинах западного побережья Тихого океана, вызывают зимний муссон. [24] Арктические системы высокого давления, такие как Сибирский антициклон, имеют холодное ядро, а это означает, что они ослабевают с высотой. [21] Влияние Азорского максимума , также известного как Бермудский максимум, приносит ясную погоду на большей части северной части Атлантического океана и волны жары в середине и конце лета в Западной Европе. [25] Вдоль южной периферии циркуляция по часовой стрелке часто заставляет восточные волны и тропические циклоны, которые развиваются из них, через океан к суше в западной части океанских бассейнов во время сезона ураганов . [26] Самое высокое барометрическое давление, когда-либо зарегистрированное на Земле, составило 1085,7 гектопаскалей (32,06 дюйма рт. ст.), измеренное в Тосонценгеле, Завхан , Монголия , 19 декабря 2001 года. [27]
Ветер перемещается из областей высокого давления в области низкого давления . [28] Это происходит из-за разницы в плотности между двумя воздушными массами . Поскольку более сильные системы высокого давления содержат более холодный или более сухой воздух, воздушная масса более плотная и течет к теплым или влажным областям, которые находятся вблизи областей низкого давления перед соответствующими холодными фронтами . Чем сильнее разница давления или градиент давления между системой высокого давления и системой низкого давления, тем сильнее ветер. Сила Кориолиса, вызванная вращением Земли , — это то, что обеспечивает ветрам в системах высокого давления циркуляцию по часовой стрелке в северном полушарии (поскольку ветер движется наружу и отклоняется вправо от центра высокого давления) и циркуляцию против часовой стрелки в южном полушарии. (поскольку ветер движется наружу и отклоняется влево от центра высокого давления). Трение о землю замедляет ветер, выходящий из систем высокого давления, и заставляет ветер течь в большей степени наружу, чем это было бы в случае отсутствия трения. В результате получается «действительный ветер» или «истинный ветер», включая агеострофические поправки, которые добавляются к геострофическому ветру , характеризующемуся потоком, параллельным изобарам. [29]
