В метеорологии синоптическая шкала (также называемая крупномасштабной или циклонической шкалой ) представляет собой горизонтальную шкалу длины порядка 1000 км (620 миль) или более. [1] Это соответствует горизонтальной шкале, типичной для депрессий средних широт (например, внетропических циклонов ). Большинство областей высокого и низкого давления, видимых на погодных картах (например, при анализе погоды на поверхности ), являются системами синоптического масштаба, обусловленными расположением волн Россби в их соответствующем полушарии. Области низкого давления и связанные с ними фронтальные зоны возникают на переднем крае ложбины в пределах волновой картины Россби, в то время как области высокого давления образуются на заднем крае ложбины. Большинство областей осадков возникают вблизи фронтальных зон. Слово синоптический происходит от древнегреческого слова συνοπτικός ( sunoptikós ), что означает «видимый вместе».
Уравнения Навье –Стокса, применяемые к атмосферному движению, можно упростить с помощью масштабного анализа в синоптическом масштабе. Можно показать, что основными членами в горизонтальных уравнениях являются сила Кориолиса и градиент давления ; поэтому можно использовать геострофическое приближение . В вертикальных координатах уравнение импульса упрощается до уравнения гидростатического равновесия .
Анализ погоды на поверхности — это особый тип карты погоды , которая обеспечивает обзор погодных элементов в географической области в указанное 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 облачность, на географическую карту, чтобы помочь найти синоптические масштабные объекты, 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 стали возможны одновременные наблюдения за погодой на поверхности . Начиная с конца 1840-х годов Смитсоновский институт стал первой организацией, которая проводила анализы поверхности в реальном времени. Использование анализа поверхности впервые началось в Соединенных Штатах, распространившись по всему миру в 1870-х годах. Использование норвежской модели циклона для фронтального анализа началось в конце 1910-х годов по всей Европе, и ее использование окончательно распространилось в Соединенных Штатах во время Второй мировой войны .
Анализы погоды на поверхности имеют специальные символы, которые показывают фронтальные системы, облачный покров, осадки или другую важную информацию. Например, H представляет высокое давление , подразумевая хорошую и ясную погоду. L представляет низкое давление , которое часто сопровождает осадки. Различные символы используются не только для фронтальных зон и других границ поверхности на картах погоды, но и для изображения текущей погоды в различных местах на карте погоды. Области осадков помогают определить тип и местоположение фронта. Мезомасштабные системы и границы, такие как тропические циклоны , границы оттока и линии шквалов, также анализируются при анализе погоды на поверхности. Изобары обычно используются для размещения границ поверхности от конских широт к полюсу, в то время как анализ линий тока используется в тропиках. [4]
Внетропический циклон — это синоптическая погодная система низкого давления , которая не имеет ни тропических , ни полярных характеристик, связана с фронтами и горизонтальными градиентами температуры и точки росы, также известными как «бароклинные зоны». [5]
Дескриптор «внетропический» относится к тому факту, что этот тип циклона обычно возникает за пределами тропиков, в средних широтах планеты. Эти системы также могут быть описаны как «циклоны средних широт» из-за области их формирования или «посттропические циклоны», где произошел внетропический переход , [5] [6], но синоптики и общественность часто описывают их как «депрессии» или «низины». Это повседневные явления, которые, наряду с антициклонами , управляют погодой 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 в конце своего жизненного цикла, когда распределение температуры вокруг циклона становится довольно равномерным по радиусу. [7] Внетропический циклон может трансформироваться в субтропический шторм, а оттуда в тропический циклон, если он находится над теплыми водами и развивает центральную конвекцию, которая нагревает его ядро. [8]
Системы высокого давления часто связаны со слабыми ветрами на поверхности и оседанием через нижнюю часть тропосферы . Оседание обычно высушивает воздушную массу 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 исходящее длинноволновое излучение (т. е. тепловая энергия с поверхности) не поглощается, что дает более прохладные дневные низкие температуры во все времена года. Когда поверхностные ветры становятся слабыми, оседание, происходящее непосредственно под системой высокого давления, может привести к накоплению частиц в городских районах под хребтом, что приводит к широко распространенной дымке . [11] Если относительная влажность на низком уровне повышается до 100 процентов за ночь, может образоваться туман . [12]
Сильные, вертикально неглубокие 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 устойчивых слоисто-кучевых или слоистых облаков , в просторечии известных как антициклонический мрак. Тип погоды, вызванной антициклоном, зависит от его происхождения. Например, расширения высокого давления Азорских островов могут вызывать антициклонический мрак зимой, так как они нагреваются у основания и будут удерживать влагу, перемещаясь над более теплыми океанами. Высокое давление, которое нарастает на севере и распространяется на юг, часто приносит ясную погоду. Это происходит из-за охлаждения у основания (в отличие от нагревания), что помогает предотвратить образование облаков.
На погодных картах эти области показывают сходящиеся ветры (изотахи), также известные как слияние , или сходящиеся линии высоты вблизи или выше уровня нерасхождения, который находится вблизи поверхности давления 500 гПа примерно посередине тропосферы. [14] [15] Системы высокого давления также называются антициклонами. На погодных картах центры высокого давления связаны с буквой H на английском языке [16] или A на испанском языке [17], потому что alta — испанское слово, означающее высокий, в пределах изобары с самым высоким значением давления. На картах верхнего уровня постоянного давления он расположен в пределах контура линии самой высокой высоты. [18]
Погодный фронт — это граница, разделяющая две массы воздуха разной плотности , и является основной причиной метеорологических явлений . В приземном погодном анализе фронты изображаются с использованием различных цветных линий и символов в зависимости от типа фронта. Воздушные массы, разделенные фронтом, обычно различаются по температуре и влажности . Холодные фронты могут характеризоваться узкими полосами гроз и суровой погоды , а иногда им могут предшествовать линии шквала или сухие линии . Теплым фронтам обычно предшествуют стратифицированные осадки и туман . Погода обычно быстро проясняется после прохождения фронта. Некоторые фронты не производят осадков и дают небольшую облачность, хотя неизменно происходит смена ветра. [19]
Холодные фронты и окклюдированные фронты обычно движутся с запада на восток, в то время как теплые фронты движутся к полюсу . Из-за большей плотности воздуха в их следе 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 неподвижным , а контраст плотности на фронтальной границе исчезает, фронт может выродиться в линию, которая разделяет области с различной скоростью ветра, известную как линия сдвига. Это наиболее распространено над открытым океаном.
{{cite web}}: Внешняя ссылка в |agency={{cite web}}: Внешняя ссылка в |agency={{cite web}}: |author=имеет общее название ( помощь )